廣東省陽東縣牛屎坑鉛鋅礦區(qū)水文地質(zhì)條件分析

覃成懇

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九三三隊(duì)，廣東肇慶526040）

廣東省陽東縣牛屎坑鉛鋅礦區(qū)水文地質(zhì)條件分析

覃成懇*

（廣東省有色金屬地質(zhì)局九三三隊(duì)，廣東肇慶526040）

較全面地研究了牛屎坑鉛鋅礦區(qū)水文地質(zhì)條件，并對(duì)礦床水文地質(zhì)特征及礦坑充水因素、來源和方式進(jìn)行分析總結(jié)，在此基礎(chǔ)上劃分了礦床的水文地質(zhì)條件類型，可供礦山的開發(fā)利用者參考。

水文地質(zhì)；地表水；地下水；含水層；隔水層；牛屎坑礦區(qū)；鉛鋅礦

牛屎坑鉛鋅礦區(qū)位于廣東省陽東縣田畔鎮(zhèn)境內(nèi)，在2001年民窿開采黃金時(shí)被發(fā)現(xiàn)，曾零星開采過鉛鋅礦，礦區(qū)目前雖已組建牛屎坑鉛鋅礦山，但尚未進(jìn)行正規(guī)開采。礦區(qū)此前沒有進(jìn)行較系統(tǒng)的水文地質(zhì)條件研究。因此加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)的水文地質(zhì)條件研究有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

1　水文地質(zhì)條件

礦區(qū)位于陽江幅1∶20萬區(qū)域水文地質(zhì)單元東北部的小水文地質(zhì)單元中。地形總體東南部平坦西部高山。最低侵蝕基準(zhǔn)面取礦區(qū)南部的清灣水庫河床底部完整基巖面標(biāo)高27.0m，自然排泄面標(biāo)高取清灣水庫最高水位標(biāo)高35m?？碧降囟渭皟?chǔ)量估算最低邊界標(biāo)高-95m。礦區(qū)匯水面積6.3km2。區(qū)域地下水含水層主要為寒武系八村群層狀裂隙含水層，富水性弱，對(duì)礦床充水影響小。

1.1地形地貌特征

本區(qū)地貌屬構(gòu)造侵蝕丘陵，山體標(biāo)高一般為80～170m，總體地形由北西向南東的清灣水庫傾斜。最高點(diǎn)位于礦區(qū)北西部，海拔標(biāo)高173.0m，當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面大體位于礦區(qū)南部清灣水庫階地一帶，海拔標(biāo)高約35m，區(qū)內(nèi)相對(duì)最大高差138.0m，區(qū)內(nèi)地形起伏一般，山坡自然坡度一般為20°～35°；局部切割稍為強(qiáng)烈，形成“V”型谷，山坡坡度較陡。

1.2氣象

礦區(qū)屬南亞熱帶海洋性氣候，雨量充沛。據(jù)陽江市氣象局1957～1988年和近三十多年的氣象資料，最低氣溫為-1.8℃(1963年1月16日)，最高氣溫為36.8℃ (1962年7月和1981年8月及1985年6月)。一月氣溫最低，平均為14.0℃，7月氣溫最高，平均為28.0℃，年平均最低氣溫為18.8℃，年平均最高氣溫為26.5℃，最小相對(duì)濕度為10%，最大年平均相對(duì)濕度為84%。每年5～9月為雨季，11月至次年2月為旱季，年均降雨量2380mm，年最大降雨量為3342.3mm(1981年),日最大降雨量為422.7mm，連續(xù)最長(zhǎng)降雨天數(shù)30d(1973年8月9日～9月7日)。一般12月至次年1月為霜凍期，持續(xù)時(shí)間2～13d。

1.3地表水

礦區(qū)內(nèi)地表水體發(fā)育，礦區(qū)南部有清灣水庫其在區(qū)內(nèi)的一些山澗溪流。

清灣水庫為礦區(qū)內(nèi)的最大地表水體，位于礦區(qū)的南部，水庫的總匯水面積637km2、清灣水庫的最大庫容為569×104m3，水庫最高水位取溢洪道標(biāo)高41.5m，水庫常年水位標(biāo)高33.0～38.0m。

礦區(qū)中部南北流向的小溪為礦區(qū)內(nèi)的最主要溪流，發(fā)源于礦區(qū)的北面，地下水從巖石裂隙流出，匯入小溪。小溪冬季測(cè)得流量為4.028L/s，相當(dāng)于347.68m3/d。山坡一下降泉觀測(cè)，冬季流量為0.610L/s，相當(dāng)于52.70m3/d。若在雨季，上述泉水、溪流的流量還有可能度幅度增加。泉水、溪流的水質(zhì)清澈，口感好，可作為礦山開發(fā)的生產(chǎn)及生活用水。

礦區(qū)內(nèi)除上述清灣水庫及主要溪流外外，山澗溪溝也較發(fā)育，呈樹枝狀分布，總體為自北或北西流向南或南東，最終匯集于清灣水庫。由于區(qū)內(nèi)山澗溪流發(fā)育，有利于大氣降水匯集及地下水的排泄，雨季時(shí)易形成山洪。

1.4地下水

根據(jù)礦區(qū)出露地層巖石的含水特征，區(qū)內(nèi)地下水類型主要為層狀巖類裂隙水，次為松散巖類孔隙水及塊狀巖類裂隙水。

1.4.1松散巖類孔隙水

主要分布于礦區(qū)南部的清灣水庫周邊。地下水以孔隙水形式賦存于松散巖(土)類中，靠大氣降水補(bǔ)給。這類巖(土)主要包括山間河谷沖積層、殘坡積層與全風(fēng)化—強(qiáng)風(fēng)化板巖。前者分布范圍局限，但多由砂礫及粘土組成，厚度一般為0.5～4.5m，具有較高的透水性，經(jīng)本工作次取樣測(cè)試表明，其滲透系數(shù)為8.12×10-3cm/s,側(cè)向補(bǔ)給能力較強(qiáng)，是孔隙水的主要賦存空間，但多在礦區(qū)低洼處。殘坡積層與全風(fēng)化—強(qiáng)風(fēng)化巖分布廣泛，大部分由板巖的全風(fēng)化—強(qiáng)風(fēng)化巖組成，局部夾有中風(fēng)化巖塊，如山脊和坡地，厚度小，全風(fēng)化—強(qiáng)風(fēng)化巖帶的厚度一般介于0.3～1m之間左右，結(jié)構(gòu)較緊密，地表水向下滲透非常有限，旱季一般不含水。其富水性一般為弱—中等。地下水以潛水為主，據(jù)地表水樣的水質(zhì)全分析結(jié)果，屬HCO3·Cl-Na·Mg型水、HCO3-Ca·Mg型水、HCO3·Cl-Na·Ca型水或HCO3·Cl-Na·Ca·Mg型水。礦化度小于1.5g/L，低礦化度。

1.4.2層狀巖類裂隙水

分布于整個(gè)礦區(qū)，為礦區(qū)的主要含水層，其上層為第四系殘坡積弱隔水層，底部為較完整的寒武系八村群（∈Bc）絹云母板巖、石英云母片巖夾厚層狀石英砂巖。該層水為潛水，巖性為裂隙較發(fā)育的泥質(zhì)灰?guī)r、石英細(xì)砂巖和矽卡巖。絹云母板巖：灰色、深灰色，裂隙面常見黃鐵礦化，巖芯呈柱狀或碎塊狀產(chǎn)出，裂隙面有水蝕痕跡。厚層狀石英砂巖，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，呈芯呈柱狀，局部呈碎塊狀，巖質(zhì)較硬。石英云母片巖：灰色，鱗片變晶結(jié)構(gòu)，片狀構(gòu)造。巖芯以柱狀產(chǎn)出為主，局部呈碎塊狀產(chǎn)出，RQD均值19.3。裂隙面見地下水活動(dòng)的痕跡，鐵質(zhì)浸染。

該基巖裂隙含水層，雖然巖性不同，都賦存與巖層風(fēng)化裂隙帶之中。但是都是通過層理或者裂隙的導(dǎo)水性具有一定的富水性，其下界為半風(fēng)化巖帶的底部。綜合歷次25個(gè)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)，層狀巖類裂隙含水層大致隨地形呈波狀起伏，底板標(biāo)高22.21～60.86m，厚2.16～38.95m，平均20.72m。鉆探揭露的情況還表明，巖層裂隙約2～5條/m，裂隙面有地下水活動(dòng)的痕跡，局部有鐵質(zhì)浸染。由于巖石內(nèi)裂隙分布不均勻，其導(dǎo)水性能不均一，富水性亦不均一，含水層的各向異性明顯。水位埋深0.91～27.18m，富水性弱—中等。

鉆機(jī)鉆進(jìn)至該層時(shí)未見漏水現(xiàn)象，在單孔抽水孔為ZK302鉆孔，終孔孔深為108.59m。該孔0～4.40m為殘坡積層；4.4～98.46m為絹云母板巖；98.46～104.39m為構(gòu)造硅化巖，104.38～108.59m為絹云母板巖，其中3～22.75m巖芯較破碎；35.10～53.5m，巖石完好，富水性弱。但是根據(jù)ZK302鉆孔的抽水試驗(yàn)情況，該孔的涌水量非常小，在水位降低4m時(shí)，涌水量為0.156L/s。

根據(jù)在LD1號(hào)隆和鉆孔所取水樣的水質(zhì)全分析結(jié)果，該含水層地下水的水質(zhì)類型為：HCO3·Cl-Na·Mg型水、HCO3·Cl-Ca·Mg型水、HCO3·Cl-Na·Ca型水或HCO3·Cl-Na·Ca·Mg型水。礦化度小于1.5g/L，低礦化度。

在鉆探工作中，部分鉆孔在鉆進(jìn)至這層時(shí)都有沖洗液漏現(xiàn)象，根據(jù)巖芯編錄的結(jié)果看，本含水層層巖石多數(shù)裂隙發(fā)育，巖石破碎，RQD值很低，小于25%。本含水層是礦區(qū)的主要含水層，含水層的富水性為弱—中等。本含水層是礦床開采的間接充水含水層。

1.4.3塊狀巖類裂隙水

賦存于燕山旋回第三期[γ52（3）]花崗巖體上部的風(fēng)化裂隙帶之中。礦區(qū)僅見2處燕山三期花崗巖呈巖脈或小巖侏狀侵入于八村群變質(zhì)巖中，規(guī)模較小，長(zhǎng)15～30m，寬2～5m，巖性為灰白色中—細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖分布在礦區(qū)北西部，據(jù)巖體附近出露的泉水觀察，地下水呈線狀沿巖石風(fēng)化裂隙中溢出，水量微弱，水溫23℃。據(jù)1∶20萬陽江幅區(qū)域水文地質(zhì)資料，地下徑流模數(shù)一般為12.59～15.78L/（s·km2），屬HCO3-Na型水，其一般富水性弱。

1.4.4斷裂破碎含水帶

礦區(qū)巖層總體呈北東走向、傾向南東、傾角32°～64°。礦區(qū)內(nèi)主要斷層有F3和F4兩條，以下敘述其對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件可能產(chǎn)生的影響：

（1）F3牛屎坑斷裂破碎蝕變帶：該斷裂貫穿全區(qū)，傾向大致為125°，傾角51°～64°，斷裂破碎蝕變帶發(fā)育良好，破碎蝕變帶長(zhǎng)1500m以上，寬度1～5m，破碎帶角礫成分為硅化巖、脈石英及少量片巖等，上盤擠壓破碎明顯，含少量炭質(zhì)，角礫大小不一，呈棱角狀，局部具糜棱巖化。該構(gòu)造破碎帶硅化較強(qiáng)，巖石致密堅(jiān)硬，裂隙不甚發(fā)育，與絹云母板巖接觸部位含少量裂隙水，微具承壓性質(zhì)。

（2）F4斷層：F4位于F3東部，相距80～100m，該斷裂規(guī)模較小，長(zhǎng)約350～450m，地表可見斷裂破碎帶寬度0.8～2m，產(chǎn)狀與F3基本相同，主要為破碎角礫巖和碎裂巖構(gòu)成，具弱硅化，偶見黃鐵礦化。該斷裂延伸小，規(guī)模小，對(duì)礦區(qū)水文條件的影響不大。

2　礦床水文地質(zhì)特征及礦坑充水因素、來源和方式

2.1礦床水文地質(zhì)特征

通過詳查工作圈定鉛鋅礦工業(yè)礦體1個(gè)，礦體賦存于牛屎坑斷裂破碎帶靠頂板部位，呈脈狀展布，產(chǎn)狀與斷裂帶基本一致，傾向125°～160°，傾角51°～64°。礦體為未出露地表的盲礦體，沿走向延長(zhǎng)大于500m，實(shí)際工程控制470m，傾斜延深80～150m，礦體頂部賦存標(biāo)高最高+71m，低部賦存標(biāo)高最低-93.5m。礦體厚度0.20～8.59m，平均3.80m。從工程揭露情況看，鉛鋅礦體形態(tài)呈透鏡狀，沿走向和傾向均為中部厚度較大，往兩端厚度逐漸變小直至尖滅。

礦區(qū)內(nèi)已知礦體的賦礦圍巖類型單一，均為寒武系上統(tǒng)八村群（∈Bc）絹云母板巖。主要礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之下，礦區(qū)鄰近清灣水庫。主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶富水性弱至中等，地下水補(bǔ)給條件一般，第四系覆蓋面積小且薄，疏干排水可能產(chǎn)生少量塌陷，水文地質(zhì)邊界較復(fù)雜。為裂隙含水層頂板間接充水的礦床。

2.2充水因素的分析

2.2.1清灣水庫

清灣水庫位于礦區(qū)南側(cè)，距礦區(qū)僅有幾十米距離，LD1號(hào)窿井巷最近處距清灣水庫平距為200m。水庫最高水位取溢洪道標(biāo)高41.5m，水庫常年水位標(biāo)高33.0～38.0m。

擬開采礦體最低標(biāo)高-95m，擬開采的礦體低于清灣水庫水位線。經(jīng)過本次工作調(diào)查，水庫周邊的巖性，表層為粘土，往深部為風(fēng)化、半風(fēng)化絹云母板巖、新鮮絹云母板巖。本次工作在在清灣水庫邊上約100m施工一個(gè)水文孔SK03，終孔孔深為108.59m。該孔0～4.40m為殘坡積層；4.4～98.46m為絹云母板巖；98.46～104.39m為構(gòu)造硅化巖，104.38～108.59m為絹云母板巖，其中3～22.75m巖芯較破碎；35.10～53.5m，巖石完好，富水性弱。但是根據(jù)ZK302鉆孔的抽水試驗(yàn)情況，該孔的涌水量非常小，在水位降低4m時(shí)，涌水量為0.156L/s，且抽完水之后水位恢復(fù)緩慢甚至無法恢復(fù)，說明這個(gè)鉆孔的補(bǔ)給很差。

LD1號(hào)窿的涌水量，本次工作在窿道口安裝水表觀測(cè)其涌水量，每天一次。其涌量一般為3.5～4.0m3/d。LD1號(hào)窿距清灣水庫非常近，但是它的涌水量卻非常小。因此認(rèn)為1號(hào)窿道與清灣水庫水的聯(lián)系不大，水質(zhì)對(duì)比分析也可以在一定程度上說明窿道水與水庫水不是同一層水。據(jù)本次工作取樣試驗(yàn)分析結(jié)果表明，LD1號(hào)窿與清灣水庫雖然相距比較近，最近處為175m，但是它們的水質(zhì)有較大的區(qū)別，從水質(zhì)分析結(jié)果上可以認(rèn)為清灣水庫與礦井地下裂隙水不是同一層水，清灣水庫沒有補(bǔ)給礦井水。

2.2.2第四系沖洪積含水層

礦區(qū)范圍內(nèi)第四系沖積含水層分布薄，含水性差，僅在礦區(qū)南面清灣水庫附近分布較厚，該層導(dǎo)水性能差，含水性弱，水量有限，不是礦床充水的主要因素。

2.2.3層狀巖類裂隙含水層

寒武系八村群絹云母板巖巖裂隙含水層，由于絹云母板巖巖的溶解性小，本礦區(qū)在以往的鉆探中沒有發(fā)現(xiàn)溶洞，本礦區(qū)沒有溶洞水。經(jīng)過本次工作對(duì)ZK302鉆孔的抽水試驗(yàn)，該含水層的涌水量小，富水性弱。通過對(duì)礦井的水文地質(zhì)調(diào)查，礦井涌水點(diǎn)的涌水量均小于50m3/d。LD1號(hào)窿、KD1號(hào)窿、KD3號(hào)窿和KD4號(hào)窿的涌水量均小于40m3/d，這個(gè)涌水量屬于裂隙充水礦床的正常涌水量值。該含水層是礦床的主要充水含水層，屬于頂板裂隙間接充水。

2.2.4塊狀巖類裂隙含水層

礦區(qū)僅見2處燕山三期花崗巖呈巖脈或小巖侏，出露面積不超過0.1km2，礦區(qū)的西北部埋藏較淺，除淺部風(fēng)化、半風(fēng)化層含有塊狀巖類裂隙水外，深部均形成隔水巖體，所有鉆孔均未揭露到花崗巖。花崗巖本身巖石堅(jiān)硬致密，裂隙少發(fā)育，它的富水性弱，可以起到隔水層的作用。對(duì)礦床的充水作用很小。

2.2.5大氣降雨

大氣降雨主要通過入滲補(bǔ)給地下水，在大雨天氣過后，礦井涌水量增大，涌水量增大的現(xiàn)象可以持續(xù)幾天，滯后于降雨，影響時(shí)間較長(zhǎng)。

綜合上述，礦井充水的主要來源為層狀巖類裂隙水，屬于頂板間接充水。未發(fā)現(xiàn)清灣水庫水補(bǔ)給礦井水的證據(jù)。第四系孔隙含水層及其它地表水對(duì)礦井充水影響小。

2.3礦體(-85m中段)開采過程中下部基巖裂隙水對(duì)巷道充水作用的影響分析

由前述可知，礦區(qū)范圍地表海拔標(biāo)高最低為+35.0m，最高約為+173.0m，-85m中段置于基巖深部。在開采的條件下，巷道排水使基巖深部地下水壓力釋放，將形成一定范圍的地下水壓力釋放空間場(chǎng)，地下水以空間滲流形式向巷道空間匯集。

-85m中段巷道所處位置地層巖性為絹云母板巖、石英云母片巖夾厚層狀石英砂巖，均為新鮮基巖，因此巷道圍巖均屬隔水層。

基巖裂隙含水層為礦床開采的間接充水含水層，也是-85m中段的間接充水含水層。礦床所處的基巖裂隙含水層為寒武系八村群層狀巖類裂隙含水層，現(xiàn)有水文地質(zhì)工作成果表明，層狀巖類裂隙含水層大致隨地形呈波狀起伏，底板標(biāo)高22.21～60.86m，厚2.16～38.95m，平均20.72m。該含水層地板最低標(biāo)高處距-85m中段也有107.21m的高差。眾所周知，隔水巖層的厚度越大，越能在各種情況下有效阻止水進(jìn)入巷井。而且，前期的水文地質(zhì)工作暫時(shí)沒有發(fā)現(xiàn)較好的導(dǎo)水通道，因此-85m中段開采過程中，下部基巖裂隙水對(duì)巷道充水作用影響很小。

但是，巖層中的裂隙除了有風(fēng)化裂隙（裂隙水一般指風(fēng)化裂隙中含水），還有構(gòu)造裂隙和壓力裂隙。而且地質(zhì)作用具有復(fù)雜多變性，再加上開采活動(dòng)等人工作用，可能使隔水層變薄、尖滅而形成“天窗”；也可能存在未查清的斷層、陷落柱等破壞隔水層的完整性，從而在基巖裂隙水和-85m巷道之間形成導(dǎo)水通道，使巷道充水。

綜上所述，-85m中段與裂隙含水層之間由較厚的隔水層隔開，目前工作尚未發(fā)現(xiàn)二者之間存在較好的導(dǎo)水通道，因此下部基巖裂隙水對(duì)-85m中段巷道充水作用影響很小。同時(shí)也不能完全排除二者之間存在尚未查明的透水性好的構(gòu)造裂隙、壓力裂隙、斷層等導(dǎo)水通道，將來礦床開采也可能人為破壞隔水層，造成基巖裂隙水直接對(duì)-85m中段巷道充水。故在制定開發(fā)利用方案時(shí)，-85m中段的開采應(yīng)采取充分的防排水措施。

3　礦床水文地質(zhì)條件類型劃分

礦區(qū)地表水流量小，雖流經(jīng)礦體，對(duì)礦床充水無影響小。礦體內(nèi)所含的地下水，主要為裂隙水，多儲(chǔ)存于礦體本身的裂隙、空洞間，水量之大小決定于裂隙發(fā)育及均勻程度。由于成礦過程中及成礦后，構(gòu)造活動(dòng)比較復(fù)雜，因而使礦體本身及近礦圍巖裂隙發(fā)育甚于圍巖，礦體及附近圍巖的富水性也甚于圍巖。另外，如果圍蝕變較強(qiáng)，生成糖粒狀微粒和鱗片狀絹云母組成的石英絹云母帶富水性也強(qiáng)，這是由于絹云母易于吸取水分而水解成高嶺土或珍珠陶土。當(dāng)上述礦物飽水而成塊脫落，所遺留的空間，也成為地下水儲(chǔ)藏和流動(dòng)的場(chǎng)所所致。

總的來說，礦區(qū)為裂隙水，一般水量不大，但由于礦體及附近圍巖裂隙發(fā)育及蝕變等原因，使得礦體及其附近的富水性比一般圍巖要強(qiáng)。礦區(qū)主要礦體在-95m標(biāo)高以上，礦坑充水主要為裂隙水，裂隙水之來源，依賴于大氣降水之補(bǔ)給及近礦圍巖或其他含水層中之裂隙水所補(bǔ)給。本區(qū)巖層含水性弱，本礦區(qū)主要工業(yè)礦體大部分位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面（約+35.0m）以下，主要含水層為層狀巖類裂隙含水層，礦床大部分礦體埋藏于裂隙含水層以下，故本礦床的水文地質(zhì)勘探類型屬于裂隙含水層間接接充水礦床。層狀巖類裂隙含水層的透水性和富水性弱、斷裂構(gòu)造裂隙含水帶的透水性和富水性有待查清。大氣降水和清灣水庫是本區(qū)地下水的主要充水水源，其中最主要的充水通道是大氣降水—斷裂構(gòu)造裂隙含水帶—礦體。

綜上分析，本區(qū)的水文地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單到中等類型。

[1] 廣東省地質(zhì)局七五七地質(zhì)大隊(duì).廣東省陽東縣田畔鎮(zhèn)牛屎坑鉛鋅礦地下開采項(xiàng)目水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查報(bào)告[R].2012.

[2] 廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九三大隊(duì).廣東省陽東縣田畔鎮(zhèn)牛屎坑鉛鋅礦詳查報(bào)告[R].2008.

P618.4

A

1004-5716(2015)07-0159-04

2014-11-26

覃成懇（1970-），男（漢族），廣西南寧人，工程師，現(xiàn)從事水工環(huán)技術(shù)工作。