撞頂溝鉬鎢礦水文地質(zhì)特征分析及涌水量預(yù)測

郭　振，王豫飛，劉啟能

(1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450001；2.河南省地質(zhì)科學(xué)研究所，河南 鄭州 450001)

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撞頂溝鉬鎢礦水文地質(zhì)特征分析及涌水量預(yù)測

郭振1，王豫飛2，劉啟能1

(1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450001；2.河南省地質(zhì)科學(xué)研究所，河南 鄭州 450001)

[摘要]撞頂溝鉬鎢礦礦床為水文地質(zhì)條件中等的巖溶充水礦床。本文通過對礦區(qū)水文地質(zhì)條件的研究，分析了礦床的充水水源及途徑，并對礦區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)進行了分析計算，最終采用“大井法”對礦坑涌水量進行計算，該計算結(jié)果將為礦山開采設(shè)計中制定防水方案提供依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]鉬鎢礦；水文地質(zhì)條件；涌水量

1概況

撞頂溝鉬鎢礦區(qū)位于欒川縣陶灣鎮(zhèn)魚庫村中魚庫村。處于豫西山區(qū)熊耳山南麓，總體地勢為北高南低，海拔標(biāo)高最低1 285.9 m，最高1 624.7 m，一般1 300～1 400 m，屬中山區(qū)。礦區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。礦區(qū)位于華北陸塊南緣洛南-欒川臺緣褶帶欒川坳褶斷束內(nèi)，出露地層為中元古界官道口群白術(shù)溝組(Pt2b3)和新元古界欒川群三川組(Pt3s)、南泥湖(Pt3n1)、煤窯溝組(Pt3m2)及新生界第四系全新統(tǒng)(Qh)。

2水文地質(zhì)條件

礦區(qū)屬黃河水系伊河上游，區(qū)內(nèi)水系發(fā)育，主要有撞頂溝和小東溝，均屬季節(jié)性河流，流向南西，平時基本無水，雨季水流湍急，流量可達0.2～ 0.5 m3/s，兩河流在小東溝口匯合后向南流入魚庫中溝，與魚庫東溝、魚庫西溝匯合后向東南流入伊河。

2.1礦區(qū)含水層與隔水層

按巖性、巖石的含水條件分為第四系松散巖層孔隙水，碳酸鹽巖夾碎屑巖裂隙巖溶水兩大類。

松散巖類孔隙水為弱富水性(q<0.1 l/s·m)主要分布于礦區(qū)表部，廣泛發(fā)育裂隙，非常有利于大氣降水入滲。

碳酸鹽巖類裂隙巖溶水，在礦區(qū)廣泛分布，由中元古界官道口群白術(shù)溝組(Pt2b3)和新元古界欒川群三川組(Pt3s)巖層組成，含水層巖性主要為灰白色、灰黑色中厚層大理巖，大理巖單層厚度一般小于10 m，巖溶發(fā)育程度較低。據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計，大理巖厚度一般為4.95～249.63 m。該巖組為礦床充水主要含水層組。據(jù)區(qū)域資料，此含水巖層泉點分布多而流量小，水量貧乏，泉流量為0.1～1 l/s，實測地下水徑流模數(shù)3～5 l/s·km2。此類地下水的水化學(xué)成分比較簡單，水化學(xué)類型HCO3-Ca·Mg型為主，礦化度小于0.3 g/L。

據(jù)鉆探資料顯示，礦區(qū)內(nèi)局部發(fā)育有中元古界官道口群(Pt2g)薄層狀黑色碳質(zhì)板巖，發(fā)育有3～5層，厚度為8.17～125.16 m不等，其裂隙連通性差，多閉合或被泥質(zhì)充填，富水性和導(dǎo)水性差。可作為隔水層。

2.2礦區(qū)地下水補給、徑流、排泄

在地表廣大山區(qū)，基巖裸露，植被覆蓋率低，廣泛發(fā)育的裂隙、斷裂破碎帶，都有利于大氣降水的下滲。碳酸鹽巖類裂隙巖溶水在礦區(qū)出露區(qū)接受大氣降水入滲補給。碳酸鹽巖類裂隙巖溶水沿層面及裂隙、溶隙排泄。在斷裂破碎帶地下水徑流條件較好，沿層面向東北方向徑流排泄，排泄條件較好。徑流排泄和蒸發(fā)排泄為礦區(qū)地下水的主要排泄方式。

2.3礦區(qū)構(gòu)造水文地質(zhì)特征

礦區(qū)位于欒川坳褶斷束中部、黃背嶺—石寶溝背斜西段，見圖1所示。區(qū)內(nèi)除礦區(qū)外圍東南部的北東向斷裂外，北西向斷裂極為發(fā)育，多具礦化和蝕變帶，為區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)的富集提供了有利的貯礦空間。構(gòu)成Ⅱ級結(jié)構(gòu)面。區(qū)內(nèi)次一級斷裂或?qū)娱g錯動帶發(fā)育，節(jié)理裂隙及層理，構(gòu)成Ⅲ、Ⅳ級結(jié)構(gòu)面，也成為礦區(qū)巖體的優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面，對井下開采的巷道掘進與頂?shù)装骞芾碛绊戄^大。

礦區(qū)主要發(fā)育有三組斷裂，皆為壓扭性斷裂，為阻水?dāng)鄬?，破碎帶寬度較小，多被充填，富水性較弱。

3充水因素分析

3.1礦床充水水源分析

大氣降水：該礦床為地下開采，大氣降水可補給地表水和地下水，為礦床充水的間接水源。

地下水：由于鉬鎢礦體與官道口群白術(shù)溝組(Pt2b3)和欒川群三川組(Pt3s)大理巖巖溶裂隙水含水層有直接接觸，為礦床的直接充水層。

3.2礦床充水水源及通道分析

巖石天然節(jié)理裂隙：由于該礦床絕大部分與含水層直接接觸，部分礦體與相對隔水層直接接觸。因此，其頂板的巖層的節(jié)理裂隙以及溶隙將成為深入性充水通道，形成面狀性涌水，滲入性通道涌水量不大。

人為因素：未來的采礦活動將產(chǎn)生大量的采礦冒落裂隙，這些裂隙也會溝通含水層與礦體的水力聯(lián)系，成為地下水活動的良好通道。

3.3礦床頂?shù)装宄渌畻l件分析

礦層頂板充水水源主要來自于官道口群白術(shù)溝組(Pt2b3)大理巖巖溶裂隙水含水層以及欒川群三川組(Pt3s)大理巖巖溶裂隙水。由于該含水層組較厚，礦層頂板絕大部分均位于該含水層組當(dāng)中，直接與礦層接

觸。但由于開采深度較深，巖體裂隙以及巖溶孔洞均不甚發(fā)育，預(yù)計在開采過程中，礦層頂板可能出現(xiàn)淋水情況。礦層底板基本為隔水層花崗巖，巖層連續(xù)，分布穩(wěn)定。因此礦層底板透水的可能性不大。

4礦坑涌水量預(yù)測

4.1礦坑充水含水層及邊界特征

礦區(qū)內(nèi)含水巖組為官道口群白術(shù)溝組(Pt2b3)大理巖和欒川群三川組(Pt3s)大理巖，均為巖溶裂隙水。

根據(jù)礦區(qū)范圍內(nèi)地下水補給、徑流、排泄條件，結(jié)合礦區(qū)含水層分布特征，確定礦區(qū)水文地質(zhì)北部邊界為魚庫嶺及其山脊，東部邊界為常家凹，南部邊界為小東溝，西部邊界為碾道溝，形成一個封閉的水文地質(zhì)單元區(qū)域。

4.2礦坑涌水量預(yù)測

本次采用“大井法”預(yù)測礦坑涌水量。礦區(qū)抽水前地下水位靜止，礦區(qū)巷道系統(tǒng)概化的“大井”可看作潛水完整井，為碳酸鹽巖類裂隙水含水層，依據(jù)首采區(qū)外邊界將礦坑涌水量計算周邊界概化為不規(guī)則多邊形。因此可采用下式計算涌水量。

選用公式：

礦體儲量估算最低標(biāo)高659 m，開采水平標(biāo)高689 m，故以659 m為最低開采水平預(yù)測礦坑涌水量。以賦存礦體的含水層滲透系數(shù)(K=0.04 m/d)預(yù)測正常礦坑涌水量。礦坑涌水量計算結(jié)果見表1。

表1　撞頂溝鉬礦體礦坑坑正常涌水量預(yù)測結(jié)果表

由“大井法”預(yù)測結(jié)果可知，鉬鎢礦體在689 m開采水平的礦坑正常涌水量為401 m3/h，其值可視為礦坑最大涌水量。

在涌水量預(yù)測中，只對含水層最大涌水量進行了計算，不包括區(qū)內(nèi)導(dǎo)水?dāng)鄬友a給造成的瞬間突水量。

5結(jié)語

撞頂溝鉬鎢礦含水層為官道口群白術(shù)溝組(Pt2b3)大理巖巖溶裂隙水含水層以及欒川群三川組(Pt3s)大理巖巖溶裂隙水含水層，充水含水層富水性較弱，滲透性差。礦床的主要充水含水層為官道口群白術(shù)溝組(Pt2b3)大理巖巖溶裂隙水含水層以及欒川群三川組(Pt3s)大理巖巖溶裂隙水含水層。礦區(qū)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，但礦區(qū)斷裂破碎帶多為壓扭性斷裂，為相對隔水層，多被充填，富水性較弱。根據(jù)“大井法”計算可知，鉬鎢礦體在689m開采水平的礦坑正常涌水量為401 m3/h。

參考文獻

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[中圖分類號]P641.4+1

[文獻標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)02-0052-01

[作者簡介]郭振(1986-)，男，河南新鄉(xiāng)人，助理工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)工作。

[收稿日期]2015-12-08