解析法與數(shù)值法預(yù)測(cè)石硐溝鉛鋅銀礦礦坑涌水量

楊 閃

(華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021)

解析法與數(shù)值法預(yù)測(cè)石硐溝鉛鋅銀礦礦坑涌水量

楊 閃

(華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021)

基于石硐溝鉛鋅銀礦為水文地質(zhì)條件復(fù)雜的巖溶裂隙充水礦床，利用解析法和數(shù)值法分別建立了模型，對(duì)其礦坑涌水量進(jìn)行了計(jì)算，以提高礦坑涌水量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，為進(jìn)一步的防治水提供了依據(jù)。

礦區(qū)，水文地質(zhì)條件，礦坑涌水量

1 礦區(qū)概述

礦區(qū)位于甘肅省肅北縣魚(yú)兒紅牧場(chǎng)石硐溝一帶，區(qū)內(nèi)基巖多裸露，僅在山坡腳或溝谷地帶見(jiàn)第四系堆積和沖洪積地貌。石硐溝由南向北流經(jīng)礦區(qū)，為典型的冰雪融水型河流。礦體受F1斷裂帶控制呈北西—南東向分布，形成3個(gè)主礦帶。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)含水巖組

1)第四系松散巖類(lèi)孔隙水含水巖組：主要分布于山間沖溝、河谷和河漫灘中，接受大氣降水和冰雪融水補(bǔ)給，水化學(xué)類(lèi)型為SO4·HCO3-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Ca·Mg型低礦化度水。

2)碎屑巖類(lèi)裂隙水含水巖組：分布于礦區(qū)南北兩側(cè)基巖風(fēng)化裂隙中，接受大氣降水的下滲補(bǔ)給。

3)碳酸鹽類(lèi)巖溶裂隙含水巖組：分布在礦區(qū)中部大理巖裂隙、溶隙中，為礦區(qū)主要含水層，富水性極強(qiáng)、透水性強(qiáng)但是比較不均一。

4)隔水層(組)：分布于礦區(qū)北側(cè)的片巖類(lèi)巖層，層厚在300 m左右，巖石含水性很差，為礦區(qū)相對(duì)穩(wěn)定的隔水層。

含水巖組性質(zhì)匯總?cè)绫?所示。

表1 含水巖組性質(zhì)匯總表

2.2 地下水補(bǔ)徑排條件

礦區(qū)地下水補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水和冰雪融水，通過(guò)孔隙、裂隙、巖溶通道，一部分溢出地表形成季節(jié)性泉水和沼澤，另一部分補(bǔ)給地下水。

3 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

3.1 解析法計(jì)算礦坑涌水量

對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件概化模型結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。

采用如下計(jì)算公式：

采用抽水孔C01抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中計(jì)算式中：

S1為觀測(cè)孔QG03抽水結(jié)束時(shí)刻降深；S2為觀測(cè)孔QG04抽水結(jié)束時(shí)刻降深；r1為C01與QG03孔水平距離；r2為C01與QG04孔水平距離；m為硅化大理巖含水層厚度，取200m；Q為抽水孔流量，取150m3/h；d為抽水孔與一類(lèi)邊界水位等于抽水孔初始水頭位置點(diǎn)與抽水孔水平距離，取164m。

由此得：硅化大理巖含水層K=28m/d。

由達(dá)西定律，疏干狀態(tài)下，上覆第四系含水層越流補(bǔ)給到硅化大理巖含水層流量：

Q=K·A·I。

其中，K=28m/d；A=12 500m2(取硅化大理巖與第四系河床接觸面面積長(zhǎng)250m，寬50m);疏干越流狀態(tài)下I=1。

由此，Q=35萬(wàn)m3/d=4.05m3/s。

3.2 數(shù)值法計(jì)算礦坑涌水量

1)根據(jù)勘探工作中得到的鉆孔數(shù)據(jù)，建立了礦區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。

2)數(shù)學(xué)模型。根據(jù)邊界和補(bǔ)徑排條件，利用三維非穩(wěn)定流數(shù)學(xué)模型：

3)水文地質(zhì)參數(shù)及分區(qū)。含水層參數(shù)主要結(jié)合巖芯RQD值、線(xiàn)裂隙率、簡(jiǎn)易水文等資料給出不同初值。據(jù)巖性、構(gòu)造的空間展布模擬區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)參數(shù)初步分區(qū)。

4)初始流場(chǎng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的地下水水位資料，繪制地下水流場(chǎng)圖，作為模型識(shí)別的初始流場(chǎng)。

5)礦坑疏干階段涌水量預(yù)測(cè)。將F1斷層視為強(qiáng)徑流通道，上覆第四系一類(lèi)邊界，其最大流量為5.9 m3/s，將礦區(qū)水頭降到礦體底板時(shí)，礦坑涌水量為36.2萬(wàn)m3/d。

4 結(jié)語(yǔ)

1)石硐溝礦床為裂隙充水礦床，礦坑主要充水水源為地表水，充水通道為層間斷裂F1和比較發(fā)育的裂隙、溶洞，地表水側(cè)向強(qiáng)滲補(bǔ)給地下水。屬水文地質(zhì)條件復(fù)雜礦床。

2)用解析法計(jì)算開(kāi)采條件下礦坑涌水量為35萬(wàn)m3/d；利用數(shù)值法進(jìn)行了礦坑開(kāi)采條件下涌水量模擬計(jì)算，若開(kāi)采至3 000 m高程時(shí)，礦床涌水量為36.2萬(wàn)m3/d。兩種方法算得的礦坑涌水量基本一致。另外，解析法與數(shù)值法都是建立在第四系孔隙含水層一類(lèi)邊界始終存在的基礎(chǔ)上，因此，石硐溝流量小于36.2萬(wàn)m3/d時(shí)，礦坑涌水量等于石硐溝流量;在石硐溝實(shí)際流量為大于36.2萬(wàn)m3/d時(shí)，礦坑涌水量為36.2萬(wàn)m3/d。

[1] 薛禹群,謝春紅.地下水?dāng)?shù)值模擬[M].北京:科學(xué)出版社,2007.

[2] 陳夢(mèng)能,馬鳳山.地下水資源與地下水系統(tǒng)研究[M].北京: 地質(zhì)出版社,2002.

[3] 白仲吾.甘肅肅北石硐溝銀多金屬礦床地質(zhì)特征及找礦前景[J].甘肅地質(zhì)學(xué)報(bào),2005,14(1):56.

[4] 鄧海軍.甘肅省石硐溝銀多金屬礦床富集規(guī)律及找礦前景[J].礦山與地質(zhì),2009,23(6):91.

[5] 王潤(rùn)堂.石硐溝銀多金屬礦床水文地質(zhì)條件分析[J].甘肅冶金,2008,30(2):49.

[6] 李志學(xué).石硐溝銀多金屬礦床水防治對(duì)策探討[J].現(xiàn)代礦業(yè),2013(531):41.

Analytical method and numerical method forecasting Pb-Zn-Ag ore groundwater discharge of Shidong ditch

YANG Shan

(TheNorthChinaNon-ferrousEngineeringSurveyInstitueCo.,Ltd,Shijiazhuang050021,China)

Since Pb-Zn-Ag ore of Shidong ditch is karst cracking deposit with complicated hydro-geological conditions, the article establishes the models by using analytical method and numerical method, calculates its mine groundwater discharge, with a view to improve the mine groundwater discharge forecasting accuracy and provide some basis for further preventing water disasters.

mine area, hydro-geological condition, mine groundwater discharge

1009-6825(2014)11-0100-02

2014-02-05

楊 閃(1985- )，男，助理工程師

P641.54

A