廣東省德慶縣某金礦區(qū)水文地質(zhì)條件分析

李軍瑞

摘 要： 礦區(qū)主要含水層為裂隙含水層，地下水富水性總體為弱，預(yù)測(cè)礦坑涌水量，分析礦床水文地質(zhì)條件。

關(guān)鍵詞： 礦區(qū)； 水文地質(zhì)； 地下水； 含水層； 富水性

引言

礦區(qū)位于粵西隆起的北東緣，吳川—四會(huì)斷裂帶的北西側(cè)，廣寧—羅定斷裂變質(zhì)帶的中段，河臺(tái)金礦田的南緣部位。針對(duì)礦床充水的主要含水層進(jìn)行分析，確定礦床充水的主要含水層及其水文地質(zhì)參數(shù)，預(yù)測(cè)礦坑涌水量，對(duì)礦床水文地質(zhì)條件作出評(píng)價(jià)。

1. 地形地貌及氣象

礦區(qū)屬小起伏低山地貌，總體地勢(shì)為北東和東部高，南部和西部低，山體標(biāo)高一般為+250m～+450m，地形切割一般到劇烈，以發(fā)育“V”型谷為主。區(qū)內(nèi)地表水系主要表現(xiàn)為河流和溪溝，較主要的地表水系有悅城河和文定溪。流經(jīng)礦區(qū)段屬悅城河上游，悅城河一般流量20.14m3/s～225.00m3/s，平均流量147.44m3/s。文定溪為悅城河的支流，自北東往南西從礦區(qū)北西部蛇曲狀蜿蜒流經(jīng)，匯入悅城河。區(qū)內(nèi)地表水季節(jié)性變化異常明顯，其流量和降雨密切相關(guān)。

本區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖潮濕，雨量充沛。年平均氣溫22.1℃，雨季多在4月～9月，旱季10月～次年3月，多年平均降雨量1512.8mm，年最大降雨量2210.7mm，日最大降雨量297.6mm。

2. 礦區(qū)地質(zhì)

2.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層以元古界及下古生界為主，是一套淺海相的類復(fù)理石碎屑巖建造，是稀有、稀土、錫、金、銀等元素的地球化學(xué)高背景區(qū)，為成礦備有豐富的物質(zhì)來(lái)源，區(qū)內(nèi)金礦床（點(diǎn)）主要分布在震旦系深變質(zhì)巖中。

2.2 巖石

區(qū)內(nèi)廣泛出露于龍降村—春水?dāng)嗔眩▽購(gòu)V寧—羅定斷裂帶）以北的雜巖體，以加里東期、海西—印支期花崗巖為主，燕山期花崗巖偶見(jiàn)?；旌蠋r主要見(jiàn)于石澗—五和混合巖田，以混合花崗巖類和條痕條帶狀混合巖為主，時(shí)代屬海西—印支期。

2.3 構(gòu)造

區(qū)域總體構(gòu)造線呈北東展布，廣寧—羅定斷裂帶為本區(qū)的基本構(gòu)造格架，該斷裂帶分布于懷集、廣寧、封開(kāi)、郁南、德慶、羅定一帶之早古生代區(qū)域變質(zhì)巖系和加里東期混合巖中，寬約50km，長(zhǎng)200多公里，由一系列北東走向的褶皺、斷裂等組成。在該構(gòu)造帶中，目前已發(fā)現(xiàn)有眾多的金礦床或金礦點(diǎn)。

3. 礦床水文地質(zhì)條件

3.1 含水層

礦區(qū)含水層按埋藏條件可分為松散巖類孔隙含水層和基巖裂隙含水層，主要含水構(gòu)造為糜棱巖帶及斷裂帶。按其富水性特征敘述如下：

（1）松散巖類孔隙含水層

主要分布于礦區(qū)中部的悅城河兩岸階地和山間盆、谷地一帶。據(jù)礦區(qū)鉆孔揭露，悅城河兩岸階地的主要巖性為含粘土質(zhì)細(xì)砂—粗砂、砂礫石、粉質(zhì)粘土、含礫粉質(zhì)粘土。水位埋深0.18m～1.27m，含水層厚0.35m～21.36m，平均厚度11.14m。地下水總體屬無(wú)壓孔隙潛水。據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)結(jié)果：?jiǎn)挝挥克?.623L/（s·m）～1.4953L/（s·m），滲透系數(shù)1.2952m/d～15.411m/d，以中等富水性為主，局部強(qiáng)富水性。

（2）裂隙承壓水含水層

地下水賦存于區(qū)內(nèi)微風(fēng)化帶以下石英絹云母千枚巖、變質(zhì)石英粉砂巖、中粒黑云母混合花崗巖、糜棱巖化黑云母花崗巖和糜棱巖及礦體的構(gòu)造裂隙中，層中富水性不均一，富水部位主要為構(gòu)造裂隙發(fā)育部位，局部為斷裂破碎帶，部分鉆孔在層中鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)不同程度的涌（漏）水現(xiàn)象。據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)結(jié)果：鉆孔單位涌水量為0.00104L/（s·m）～0.00478L/（s·m），滲透系數(shù)為0.00036m/d～0.00040m/d，富水性弱。

區(qū)內(nèi)主要斷裂構(gòu)造呈近南北向，總體傾向東，傾角較陡，局部近直立，以壓扭性為主；該斷層北端出露寬度約3.0m，中部揭露寬度為2.41m，斷層南部由鉆孔揭露控制，大致沿?cái)鄬幼呦蚪衣对摂鄬悠扑閹Ъs48.0m。巖性主要為綠泥石和硅質(zhì)充填膠結(jié)的碎裂巖、構(gòu)造角礫巖，裂隙以充填或閉合狀為主，含水性和導(dǎo)水性均較差。

區(qū)段內(nèi)發(fā)育數(shù)條糜棱巖帶，走向北東東，最寬達(dá)96m，巖性主要為糜棱巖和千糜巖。由于構(gòu)造應(yīng)力作用和風(fēng)化作用，糜棱巖走向裂隙發(fā)育，含帶狀裂隙潛水，民窿揭露的糜棱巖帶涌水量0.080L/s～0.400L/s。鉆孔單位涌水量為0.0014L/（s·m）～0.0017L/（s·m），滲透系數(shù)為0.00049m/d～0.00062m/d，富水性弱。

3.2 隔水層

分布于淺部的殘坡積土層、全—強(qiáng)風(fēng)化巖石，已呈土狀，透水性差，可視為相對(duì)隔水層；分布于深部的完整基巖以及局部分布的完整巖石，裂隙多為充填閉合狀，同可視為相對(duì)隔水層。

3.3 地下水的補(bǔ)、逕、排條件

分布于礦床上部的孔隙潛水主要接受大氣降水直接補(bǔ)給和河水側(cè)向補(bǔ)給，該地下水與河水的水力聯(lián)系較密切，既受河水補(bǔ)給，同時(shí)也向河水排泄。裂隙承壓水主要接受上部風(fēng)化裂隙潛水補(bǔ)給，沿構(gòu)造裂隙下滲與運(yùn)移，形成地下徑流，流向與構(gòu)造發(fā)育走向密切相關(guān)，地下水一般具運(yùn)移深度較大和距離較長(zhǎng)的特征，具承壓性，除在局部低洼處的斷裂露頭見(jiàn)泉水出露外，一般不能自然排泄，鉆孔揭露該地下水往往出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。

3.4 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

（1）邊界條件。裂隙潛水和孔隙水可視為無(wú)限補(bǔ)給邊界，開(kāi)采時(shí)地下水從四周以平面流形式對(duì)礦坑充水；脈狀裂隙承壓水主要受潛水和大氣降水補(bǔ)給，頂?shù)讎鷰r為隔水層。

（2）預(yù)測(cè)深度。由于礦床的主礦體大部分分布于-200m標(biāo)高之上，因此本次礦坑涌水量預(yù)測(cè)以-200m標(biāo)高之上的礦體作首采段為目標(biāo)，預(yù)測(cè)深度至-200m標(biāo)高中段。

（3）預(yù)測(cè)方法及計(jì)算公式的選擇。礦床地下水為主要為脈狀裂隙承壓水，其次為風(fēng)化裂隙潛水和孔隙水，根據(jù)礦床充水特征及開(kāi)采特點(diǎn)。地下水沿礦坑充水量狹長(zhǎng)水平完整坑道水動(dòng)力學(xué)法計(jì)算。采用的計(jì)算公式如下：裂隙承壓水采用水平坑道單面進(jìn)水公式：Q=BK；風(fēng)化裂隙潛水和孔隙水采用單面進(jìn)水公式：Q=BK。

（4）參數(shù)的確定。①滲透系數(shù)（K）：孔隙水滲透系數(shù)采用鉆孔抽水實(shí)驗(yàn)滲透系數(shù)的加權(quán)平均值K孔=4.7409m/d。風(fēng)化裂隙潛水含水層采用鉆孔抽水實(shí)驗(yàn)滲透系數(shù)的加權(quán)平均值K潛=0.2852m/d?；鶐r裂隙承壓含水層采用鉆孔抽水實(shí)驗(yàn)滲透系數(shù)的算數(shù)平均值K承=0.00046m/d。②含水層厚度：根據(jù)鉆孔揭露含水層厚度算術(shù)平均求出的厚度作為含水層厚度，結(jié)果為風(fēng)化裂隙潛水含水層層厚M潛=23.82m、孔隙含水層層厚M孔=11.14m。承壓水含水層采用礦區(qū)含水層頂板平均標(biāo)高與礦區(qū)含水層底板平均標(biāo)高之差值所得含水層厚度的平均值M承=95.56m。③坑道排水降深值（S）：風(fēng)化裂隙潛水采用礦區(qū)終孔靜水位標(biāo)高平均值（28.90m）降至含水層底板標(biāo)高的差值為降深值，結(jié)果為S潛=23.82m。取孔隙含水層平均厚度做其降深值，S孔=11.14m。④承壓水頭高度（H）：根據(jù)鉆孔揭露涌水鉆孔平均水頭標(biāo)高（27.50m）至預(yù)測(cè)深度-200m標(biāo)高為水頭高度，結(jié)果H=227.50m。⑤礦坑排水降深值：風(fēng)化裂隙潛水采用礦區(qū)終孔靜水位標(biāo)高平均值（28.90m）降至含水層底板標(biāo)高的差值為降深值，結(jié)果為S潛=23.82m。取孔隙含水層平均厚度做其降深值，S孔=11.14m。⑥影響半徑（R）：風(fēng)化裂隙潛水和孔隙水采用經(jīng)驗(yàn)公式：R=2S，裂隙承壓水采用經(jīng)驗(yàn)公式：R=10S，計(jì)算結(jié)果：R潛=124.17m，R孔=324.41m，R承=48.80m。⑦開(kāi)采基坑進(jìn)水長(zhǎng)度（B）：根據(jù)-200m標(biāo)高礦體分布框定基坑，以勘探線為界，基坑進(jìn)水長(zhǎng)度采用地理信息系統(tǒng)測(cè)量得結(jié)果為1040m。⑧坑道內(nèi)水柱高（h0）：由于水位降深值遠(yuǎn)大于坑道內(nèi)水柱的高度，故取h0=0。

（5）礦坑涌水量估算。①風(fēng)化裂隙潛水兩端進(jìn)水涌水量計(jì)算結(jié)果：礦體-200m中段為1356m3/d。②裂隙承壓水兩端進(jìn)水涌水量計(jì)算結(jié)果：礦體-200m中段為336m3/d。③孔隙水兩端進(jìn)水涌水量計(jì)算結(jié)果：礦體-200m中段為646m3/d。④總涌水量為風(fēng)化裂隙水、裂隙承壓水和孔隙水總和，預(yù)測(cè)結(jié)果為：礦體-200m中段礦坑涌水量為2338m3/d。在天然狀態(tài)下，流經(jīng)前案區(qū)段的溪溝以及大氣降水并不會(huì)對(duì)礦床的開(kāi)采造成直接的充水，但是如果開(kāi)采標(biāo)高過(guò)高，未留足夠的安全礦塊，造成巖移錯(cuò)動(dòng)，形成導(dǎo)水裂隙，溪溝水以及大氣降水就會(huì)沿裂隙滲入，對(duì)礦坑造成直接充水，增大礦坑涌水量。

4. 結(jié)語(yǔ)

綜合礦床內(nèi)水文地質(zhì)特征，礦體大部分處于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之下，礦床屬以裂隙含水層充水為主的礦床，富水性弱，而且礦床內(nèi)發(fā)育的構(gòu)造破碎帶富水性和導(dǎo)水性較弱，但礦床上部的松散巖孔隙潛水、風(fēng)化裂隙潛水和地表河水對(duì)礦床構(gòu)成間接充水因素，地下水補(bǔ)給條件較好，水文地質(zhì)邊界較復(fù)雜；礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度屬中等，礦區(qū)水文地質(zhì)勘探類型為第二類第二型。

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