高 峰

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

代縣明利鐵礦尾礦庫(kù)位于滹沱河上游聶營(yíng)村南滹沱河左岸，距代縣縣城約15km，尾礦庫(kù)始建于2004年，2007年秋季尾礦庫(kù)北約1.5km的代縣聶營(yíng)村代縣三中一帶低洼處出現(xiàn)地下水溢出、菜窖涌水、房屋局部變形、井水水質(zhì)變差等因地下水位上升而引發(fā)的一些現(xiàn)象。

2 工程區(qū)地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

工程區(qū)位于聶營(yíng)村南滹沱河左岸，滹沱河流向S50°～60°W，主河床寬 80～120m 左右，均發(fā)育較完整的河漫灘，河床、河漫灘左右兩岸分別為階地、山前洪積扇裙和基巖高中山區(qū)，其中，階地和山前洪積扇裙寬約3km。在工程區(qū)滹沱河南岸發(fā)育較大沖溝，有云霧溝和黑山莊溝，其中，云霧溝位于工程區(qū)東側(cè)，沖溝方向 N30°～50°W，延伸長(zhǎng)度達(dá)10 余 km。

2.2 地層巖性

區(qū)內(nèi)發(fā)育的地層主要為太古界五臺(tái)群變質(zhì)巖和第四系松散堆積物，由老至新分述如下。

尾礦庫(kù)以南為五臺(tái)山南側(cè)，山高坡陡，屬于高中山區(qū)，山體地層巖性為五臺(tái)群木格組（Awm），其中，車(chē)廠段（Awmc）下部為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、二云斜長(zhǎng)片麻巖夾角閃變粒巖，中部為淺肉紅色條痕-似斑狀混合片麻巖夾黑云斜長(zhǎng)片麻巖，少量斜長(zhǎng)角閃巖，上部為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、含角閃黑云斜長(zhǎng)片麻巖，頂部為含榴石黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖，出露最大厚度達(dá)1610m。黑豆崖段（Awmh）上、下部為灰-暗灰色黑云變粒巖夾矽線二云石英片巖，中部為含角閃黑云變粒巖（局部含榴石）夾淺肉紅帶綠色長(zhǎng)石石英巖、白色長(zhǎng)石石英巖、條帶狀磁鐵石英巖夾透鏡狀大理巖，厚度850～1020m。

尾礦壩至聶營(yíng)村之間為滹沱河左岸山前洪積扇，屬山前傾斜平原區(qū)，地形呈寬緩梯田形狀，由南向北即從尾礦至聶營(yíng)村間逐漸降低，地形呈南高北低緩坡?tīng)睿孛娓叱?00～950m，坡度約6°，順坡沖溝發(fā)育。地層巖性為第四系全新統(tǒng)洪積（Q4pl）和第四系上更新統(tǒng)坡積（Q3dl）低液限粉土、低液限粘土夾2～3層，各層分布形式基本與整體地形一致。地下水位埋深20m左右。

聶營(yíng)村位于滹沱河左岸洪積扇前部，地勢(shì)平緩，地面高程885～895m，在代縣三中一帶地勢(shì)較低，據(jù)調(diào)查地表地層巖性為第四系上更新統(tǒng)沖積（Q3al）低液限粘土層，其厚度約5～10m，其下為級(jí)配不良砂。這一帶是受地下水位抬升影響最嚴(yán)重的地帶，地下水位高程888.1～890.3m，埋深1.5～7.0m，局部地段甚至溢出地面。

聶營(yíng)村北至滹沱河床之間，地勢(shì)平坦，地面高程880～885m，地層巖性主要為中細(xì)砂，地下水位高程881m左右。

2.3 地下水類(lèi)型

按照地下水的賦存條件，可將區(qū)內(nèi)地下水分為兩種類(lèi)型，即變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水和松散巖類(lèi)孔隙水。

變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水：含水層主要為五臺(tái)群變質(zhì)巖的風(fēng)化和卸荷帶中，地下水賦存于風(fēng)化裂隙中，一般富水性較差～中等。該裂隙水隨季節(jié)變化，多以泉的形式在滹沱河兩岸溝谷中排出。工程區(qū)較為典型的有云霧溝的云霧泉。

松散巖類(lèi)孔隙水：主要分布于河谷區(qū)、洪積扇裙和沖溝處，含水層主要為全新統(tǒng)和中、上更新統(tǒng)的巨粒土、礫類(lèi)土、砂類(lèi)土等。富水性主要受顆粒大小、級(jí)配、結(jié)構(gòu)等因素控制，一般富水性較好，地下水位埋藏較淺。在河谷底及洪積扇裙，孔隙水主要賦存于河漫灘及洪積扇的松散堆積物中，多為潛水，且與地表水有著密切的水力聯(lián)系，富水性較強(qiáng)。高階地或支流，貯水層平時(shí)處于疏干狀態(tài)，當(dāng)有雨水或外來(lái)水源，且下部有較連續(xù)的具相對(duì)隔水作用的土層時(shí)，可貯存少量地下水。

區(qū)內(nèi)變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水和河谷中的孔隙水均接受大氣降水的補(bǔ)給，變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水以泉的形式出露地表，直接補(bǔ)給河水或側(cè)向補(bǔ)給洪積扇群中的孔隙水。區(qū)內(nèi)地下水總體上由滹沱河兩岸補(bǔ)給滹沱河，變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給河谷中的孔隙水，最終匯于滹沱河，由滹沱河上游向下游運(yùn)動(dòng)。

2.4 洪積扇水文地質(zhì)條件

在未建尾礦庫(kù)時(shí)，該區(qū)域地下水位逐年降低，據(jù)調(diào)查，聶營(yíng)村水井在50～60年代井水位只有5m左右，在80～90年代，由于地下水位逐年降低，多數(shù)水井枯竭，不能使用，后又重新打了較深的井才能采到水。在2000年以后，隨著聶營(yíng)村南變質(zhì)巖山區(qū)的鐵礦開(kāi)采和選礦廠的興建，礦坑排水、尾礦庫(kù)滲漏等原因的影響，云霧溝洪積扇中的孔隙水量增多，地下水位逐漸升高，2007年后半年以后，聶營(yíng)村水井水位不斷升高，原來(lái)的枯井現(xiàn)水位深僅3～5m左右，甚至村南低洼帶出現(xiàn)地表滲水、冒水。

3 聶營(yíng)村地下水位上升分析

聶營(yíng)村地處云霧溝洪積扇的前部，該洪積扇由后緣向前緣地層的顆粒組成變化較大，即由后緣的卵石混合土、級(jí)配不良礫等粗顆粒逐漸變細(xì)為級(jí)配不良砂，而且，低液限粉土、低液限粘土夾層增多，地層的透水性逐漸減弱。而地下水位在洪積扇后緣埋深約20～30m，在前緣埋深變淺，并受到低液限粉土、低液限粘土層的隔水作用，受阻后局部滲出地表。

透水層的分布情況是：

第一層透水層，為卵石混合土層，厚約6～8m，頂部埋深6m左右，只分布于臨山的上部斜坡，臨村一側(cè)無(wú)分布，據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)，其滲透系數(shù)為0.0595cm/s即51m/d，屬于強(qiáng)透水層。

第二層透水層，上部為級(jí)配不良礫，下部為級(jí)配不良砂，厚約20m，頂部埋深21～23m左右，從山腳到村邊均有分布，據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)，其滲透系數(shù)為0.012～0.0358cm/s，即10.4～30.9m/d，平均值為0.027cm/s即23.7m/d，屬于強(qiáng)透水層。聶營(yíng)村村南鉆孔處地下位具承壓性，承壓水頭高于鉆孔孔口約0.5m，高程為901.5m。

第三層透水層為含細(xì)粒土砂和級(jí)配不良砂，厚度不詳，頂部埋深35m左右。

通過(guò)鉆孔所揭示的地下水位可以看出，洪積扇地下水位后緣高前緣低，東側(cè)高西側(cè)低，地下水總體流向是由南東流向北西。南北方向的水力坡度是南部大北部小，東西方向的水力坡度是東側(cè)大西側(cè)小。

明利鐵礦尾礦庫(kù)地處云霧溝山前洪積扇的頂部偏向西南邊緣邊山一沖溝處，距聶營(yíng)村約2km處，現(xiàn)已堆積厚約48m的礦渣。庫(kù)底為厚層中更新統(tǒng)具隔水作用的低液限粘土層，夾有中～強(qiáng)透水性得級(jí)配不良礫和級(jí)配不良砂層。尾礦庫(kù)大壩下峨聶渠北側(cè)即有一集水坑，而集水坑邊的鉆孔中地下水位比集水坑水位低20m以上，也可說(shuō)明明利鐵礦尾礦庫(kù)庫(kù)底地層隔水能力較強(qiáng)，滲透性差。

從明利鐵礦、聶營(yíng)村水井、鉆孔、附近尾礦庫(kù)和云霧泉共取水樣，進(jìn)行了水質(zhì)分析。離子總量及各主要離子含量聶營(yíng)村中的冒水都是最高的，而Fe3+的含量，除云霧泉水及村里水井水和ZKM08-1鉆孔水含量較小外，其它地點(diǎn)水Fe3+的含量都比較高，在0.16～0.22 mg/L之間，其它離子的含量也存在類(lèi)似情況。由此可以初步判定鉆孔ZKM08-1處地下水及云霧泉水與尾礦庫(kù)滲水的水力聯(lián)系較差，而其它水基本是相互連通的。并且在洪積扇前緣地層導(dǎo)水性差，水流由聚集雍高的趨勢(shì)。

4 結(jié)語(yǔ)

明利鐵礦尾礦庫(kù)停止運(yùn)行后，村中水井水位仍在繼續(xù)上升，說(shuō)明聶營(yíng)村地下水位的抬升與明利鐵礦尾礦庫(kù)滲漏關(guān)系不大，還存在著其它原因。

由于云霧溝兩岸鐵礦開(kāi)采，開(kāi)采巷道有基巖裂隙水排到云霧溝，在流到溝口以前就全部入滲至地下，而該處位于洪積扇的軸部，具有良好的導(dǎo)水通道，且云霧溝口與聶營(yíng)村出水點(diǎn)連線基本與地下水流向一致，分析認(rèn)為這是聶營(yíng)村地下水位抬升的主要原因之一。此外，也不能排除洪積扇上其它滲水點(diǎn)對(duì)聶營(yíng)村水位抬升存在影響。

建議對(duì)尾礦庫(kù)庫(kù)底、岸坡、壩體進(jìn)行全面防滲處理，尾礦庫(kù)附近及下游地段布置適當(dāng)觀測(cè)孔，定期監(jiān)測(cè)地下水位及水質(zhì)變化情況。建議對(duì)該工程區(qū)地下水進(jìn)行全面系統(tǒng)評(píng)價(jià)，根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的防治措施。