山東歸來莊金礦疏干排水對礦山環(huán)境的影響分析

韓廷文

（山東省第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東兗州272100）

1 概述

山東省歸來莊金礦為山東黃金歸來莊礦業(yè)有限公司下屬礦山，始建于1992年12月，目前生產(chǎn)規(guī)模為700t/d。礦區(qū)范圍由6個坐標(biāo)點圈定，礦區(qū)面積為0.2901km2。

礦床范圍內(nèi)共圈定礦體12個，目前礦山主要開采①號主礦體，其中+130～-30m水平標(biāo)高開采方式為露采，采用分期擴(kuò)幫、臺階式開采，單一汽車開拓運輸方案。-30～-150m水平標(biāo)高設(shè)計采用上向水平進(jìn)路膠結(jié)充填采礦工藝。礦山設(shè)計開采最大深度為-150m標(biāo)高，現(xiàn)礦山已開拓至-70m水平標(biāo)高[1]。

2 區(qū)域水文地質(zhì)

本區(qū)按地下水的賦存條件和含水層巖性，可劃分為松散巖類孔隙含水巖組、碎屑巖類裂隙含水巖組、碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組、巖漿巖類裂隙含水巖組[2-3]。

2.1 松散巖類孔隙含水巖組

分布于浚河兩岸及區(qū)內(nèi)地勢低洼地帶，主要由粉質(zhì)粘土、粘土及砂礫石層組成，單井涌水量小于500m3/d（除注明外，數(shù)據(jù)均為本單位觀測），礦化度一般小于1g/L，是當(dāng)?shù)鼐用褶r(nóng)用灌溉與飲用水主要水源。

2.2 碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組

分布于東朱伊村以北、大泉村南北兩側(cè)以及和氣莊附近。 地下水主要賦存于白堊系和侏羅系的礫巖和砂礫巖的孔隙裂隙中，富水性較弱，單井涌水量小于100m3/d，礦化度一般小于500mg/L。

2.3 碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組

在區(qū)內(nèi)廣泛分布，地下水主要賦存于奧陶系、寒武系灰?guī)r及白云質(zhì)灰?guī)r的裂隙巖溶中。由于受構(gòu)造、巖性影響，裂隙、巖溶發(fā)育不均勻。單井涌水量在500～1000m3/d。地下水補給來源主要為大氣降水、上游地區(qū)及斷層側(cè)向徑流補給。

2.4 巖漿巖類裂隙含水巖組

分布于龐家河兩側(cè)地勢較高地段以及礦區(qū)中部。地下水賦存于二長閃長玢巖、二長斑巖以及脈巖的風(fēng)化裂隙中，單井涌水量小于100m3/d，礦化度一般小于500mg/L。

3 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

歸來莊金礦位于燕甘斷裂東側(cè)、銅石雜巖體的東部邊沿，為地下水補給徑流區(qū)。區(qū)內(nèi)地形起伏較大，標(biāo)高121.80～160.50m，地勢為西、南高，東、北低，總體地勢為西高東低[2]。

3.1 礦體、構(gòu)造與含水層之間的關(guān)系

礦區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，多數(shù)為正斷層。斷層兩側(cè)裂隙巖溶比較發(fā)育，地下水在條件適宜處往往形成富水區(qū)或以泉的形式出露地表。區(qū)內(nèi)共發(fā)育10條斷層。F1斷層走向85°～95°，傾向南，傾角45°～68°，垂直斷距85～120m。蝕變破碎帶主要由硅化螢石化角礫巖、硅化褐鐵礦化二長玢巖及硅化碎裂狀二長斑巖等組成，構(gòu)造帶內(nèi)發(fā)育的泥化角礫巖可視為隔水層。其頂?shù)装骞杌榱褷罨規(guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖等受構(gòu)造多期活動的影響，兩側(cè)裂隙發(fā)育，導(dǎo)水性好，礦區(qū)內(nèi)主礦體①號礦體賦存于F1蝕變構(gòu)造帶中，與頂板含水巖組直接接觸。F2－F10斷層均為張扭性正斷層，只發(fā)生小的位移，規(guī)模小，水文地質(zhì)意義不明顯。

3.2 隔水巖組

礦床內(nèi)除崮山組、長山組與張夏組盤車溝段頁巖隔水層外，還有多層火成巖順層侵入體，其巖性為閃長玢巖和二長斑巖等，裂隙不發(fā)育、透水性差，具有良好的隔水性。

3.3 大氣降水、地表水與礦床地下水的關(guān)系

在天然狀態(tài)下，礦床地下水的補給來源主要是礦床內(nèi)及南部大平安莊一帶大氣降水的直接入滲補給，降水一般集中在每年的6～8月份，據(jù)礦床地下水動態(tài)觀測，降水補給迅速，一般滯后1d左右。其次為來自上游的地表徑流入滲補給。大氣降水與地表徑流下滲轉(zhuǎn)化為地下水后沿含水層經(jīng)礦區(qū)向北東方向徑流，在礦床北東部西崮至大泉一線遇侏羅系砂巖阻截，沿奧陶系與侏羅系的不整合面以上升泉的形式出露地表，排入浚河。

3.4 礦坑涌水量現(xiàn)狀

根據(jù)礦山2015年度的排水資料，2015年度露天采坑平均排水量53933m3/d，井下坑道平均排水量為4911m3/d，采坑和坑道總排水量為58843m3/d。礦山最小涌水量為45172m3/d（2015年6月30日），其中露天坑涌水量為39880m3/d，井下涌水量為5292m3/d；最大涌水量為71329m3/d（2015年7月8日），其中露天涌水量為62985m3/d，井下涌水量為8344m3/d。其中最大涌水量和最小涌水量之間相差26157m3/d，其主要原因是汛期大氣降水所造成。

3.5 礦區(qū)及周邊地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀

區(qū)內(nèi)農(nóng)田灌溉、鄉(xiāng)村居民生活和小型工業(yè)企業(yè)的主要水源取自碳酸鹽巖溶水。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)現(xiàn)有巖溶水開采井2眼，井深在150～200m，開采量約1300×104m3/a。

4 疏干排水影響分析

礦區(qū)基巖裸露，碳酸鹽巖裂隙巖溶含水層是礦床直接充水的主要含水層。礦體賦存于F1蝕變構(gòu)造帶中，蝕變構(gòu)造帶兩側(cè)的裂隙巖溶發(fā)育，導(dǎo)水性較好。礦坑涌水主要來自蝕變構(gòu)造帶兩側(cè)的巖溶裂隙水。礦體開采進(jìn)行降水疏干勢必引起地下水位下降，對地下含水層造成破壞。

4.1 疏干排水影響半徑

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，目前礦坑涌水量4500m3/d，受疏干排水影響，含水層水位下降幅度大，對周邊地下水位影響嚴(yán)重。采用地下水承壓轉(zhuǎn)無壓裘布依公式反求影響半徑，公式如下[4]：

式中:Q——4500m3/d；

H——采礦初見水位至-70m水平坑道的水柱高度，133.50m；

M——礦區(qū)水文地質(zhì)勘探孔-70m以上地層含水層厚度，16.23m；

r0——大井引用半徑

F——坑道截面積，坑道長500m×寬83m=41500m2；

K——滲透系數(shù)，0.526m/d(據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)勘探孔)。將以上參數(shù)代入公式可得：

現(xiàn)狀開采條件下，礦坑降水疏干最大影響為-70m水平采坑邊界外推690.418m。

4.2 對地下水水質(zhì)的影響

從礦區(qū)的X-3孔水質(zhì)監(jiān)測資料（礦山企業(yè)2015年5月26日取樣）（表1），選取總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、氟化物、氰化物、汞、砷、六價鉻、揮發(fā)酚、鉛、鎘15項指標(biāo)，依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）進(jìn)行地下水水質(zhì)評價。評價結(jié)果表明評估區(qū)地下水的15項指標(biāo)均達(dá)到Ⅲ類水質(zhì)量要求，符合生活飲用水水質(zhì)要求,采礦活動對地下水水質(zhì)影響較輕[5-6]。

4.3 對生產(chǎn)生活用水的影響

由于礦坑水水質(zhì)較好,礦坑排出的水一部分用作生產(chǎn)生活用水，其余均排入浚河，可作為下游正常生產(chǎn)生活用水。因此采礦活動對礦區(qū)及附近村莊居民生產(chǎn)生活提供了相對穩(wěn)定的水源。

5 結(jié)語

隨著礦山開采深度的加大和開采方式轉(zhuǎn)變，礦坑進(jìn)水條件復(fù)雜，影響半徑較大，對周圍環(huán)境的影響也逐步加大，影響是復(fù)雜且多方面的，改變了礦區(qū)地下水循環(huán)方式，但是礦坑排出水水質(zhì)明顯優(yōu)于地表徑流水和淺層地下水。

構(gòu)造破碎帶富水性較好，礦坑正常涌水量大于3000m3/d，區(qū)內(nèi)地下水位大幅下降，對含水層破壞嚴(yán)重，對井下采礦安全影響大，對地質(zhì)環(huán)境影響程度分級為嚴(yán)重，確定該礦山地質(zhì)環(huán)境條件為復(fù)雜[7]。

表1 地下水單項指標(biāo)評價結(jié)果表(mg/L)

[1] 山東黃金集團(tuán)煙臺設(shè)計工程有限公司.山東黃金礦業(yè)有限公司歸來莊礦區(qū)深部礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案[R].2013.

[2] 山東省魯南地質(zhì)工程勘察院.山東省平邑縣歸來莊礦區(qū)金礦資源儲量核實報告[R].2013.

[3]GB 12719-1991礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查規(guī)范[S].北京：國家技術(shù)監(jiān)督局，1991.

[4] 梁秀娟，遲寶明，王文科，等.專門水文地質(zhì)學(xué)[M].科學(xué)出版社，2016.

[5]GB/T14848-93地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：國家技術(shù)監(jiān)督局，1993.

[6]GB5749-2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中華人民共和國衛(wèi)生部，2006.

[7]DZ/T0286-2015地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)范[S].北京：中華人民共和國國土資源部，2015.