黃鐵絹英巖型金礦礦坑涌水量預(yù)測探討

姚杰

摘 要：通過對廣西某黃鐵絹英巖型金礦區(qū)投入的水文地質(zhì)工作量獲取所需水文地質(zhì)參數(shù)，選用三種不同方法預(yù)測賦存于寒武系黃洞口組粉砂巖、細(xì)砂巖中的黃鐵絹英巖型金礦體未來礦坑涌水量，并對比各算法進(jìn)行評價。

關(guān)鍵詞：礦坑涌水量;比擬法;滲入系數(shù)法;大井法

1 邊界條件概化

廣西某黃鐵絹英巖型礦區(qū)金礦體為構(gòu)造成礦，在寒武系黃洞口組第三-四段與花崗斑巖皆有出露，因此，把黃垌口組第三-四段（∈h33-4）作為統(tǒng)一含水層考慮。根據(jù)礦山的供水邊界條件，把邊界進(jìn)水類型概化為一“大井”或“水平廊道”位于直線供水邊界附近。未來礦坑疏干情況下，地下水主要呈潛水層流狀態(tài)，計算中按潛水非完整井處理。

計算方法：選用水文地質(zhì)比擬法、滲入系數(shù)法以及穩(wěn)定流大井法三種方法進(jìn)行對比計算。

計算范圍：選取已控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量為332類的高級別金礦體I-3作為礦坑涌水量計算范圍。

計算時期：雨季礦坑最大涌水量以及平水期涌水量。

計算水平：考慮I-3礦體內(nèi)332類金礦體主要分布在-38.0標(biāo)高以上，計算-38.0m水平的礦坑涌水量。

2 水文地質(zhì)比擬法

將礦區(qū)與其東面相連的老礦山進(jìn)行比擬計算。礦坑涌水量主要與大氣降水、開采水平（水位降深）及礦坑系統(tǒng)面積有關(guān)，因此，同時采用含水層厚度、降深比擬法（比擬法1）及礦坑系統(tǒng)面積、降深比擬法（比擬法2），分別預(yù)測本礦山I-3礦體未來礦坑系統(tǒng)涌水量。

3 滲入系數(shù)法（近似水均衡法）

礦區(qū)地表水與地下水分水嶺一致，構(gòu)成比較完整的盆狀地形，有利于降水匯集和地下水和積聚，含水層補(bǔ)給主要為降水滲入，因而可用降水滲入系數(shù)法（對地下水均衡條件簡化處理后的近似方法）來概算可能獲得的補(bǔ)給量。

計算公式：

式中：Q 降水滲入補(bǔ)給量（m3）

F 降水匯集面積（m2）

h′降水量（m）

α降水滲入系數(shù)

通過對礦內(nèi)泉水Q80動態(tài)觀測流量資料，求得全區(qū)平水期（9月至翌年4月）及豐水期（5～8月）的滲入系數(shù)α1、α2（見表2），然后計算Ⅰ-3礦體受影響的匯水面積范圍內(nèi)平水期和豐水期地下水滲入量

4 穩(wěn)定流大井法

假設(shè)的Ⅰ-3號礦體坑道系統(tǒng)位于300線～316線間，簡化為長度a=320.00m，寬度b=108.00m的矩形區(qū)域，礦體傾角為68～90°，平均傾角71°左右，未來礦坑系統(tǒng)傾斜度大于45°。將Ⅰ-3號礦體的未來礦坑系統(tǒng)（坑道）簡化為一大井，由于該系統(tǒng)位于直線供水邊界附近，班茶沖供水邊界距離d=190m。因此按潛水非完整井計算大井平水、豐水期涌水量。

4.1、計算參數(shù)的確定

（1）滲透系數(shù)（K）

未來礦坑直接充水含水層為∈h33-4裂隙含水層，取位于Ⅰ-3號礦體306勘探線的ZK306-4孔抽水試驗（兩段6次降深）兩次抽水試驗所得滲透系數(shù)的平均值為K=0.01513m/d。滲透系數(shù)公式選

取了潛水非完整井的計算公式（選自第一版《水文地質(zhì)手冊》）。

（2）含水層厚度（H）

根據(jù)抽水試驗孔ZK306-4鉆孔揭露厚度、孔內(nèi)初始水位，并結(jié)合動態(tài)觀測地下水位等，確定含水層厚度值：H平=222.94m，H雨=231.86m。

（3）水位降深（S）

雨季礦坑涌水量計算的水位標(biāo)高h(yuǎn)雨=200.64m，采用動態(tài)觀測平水期水位作為旱季水位標(biāo)高h(yuǎn)旱=191.72m。

未來坑道系統(tǒng)的平水期、豐水期水位降深分別為：S平=134.72m 、S雨=143.64m

（4）大井引用半徑r0

Ⅰ-3號礦體系統(tǒng)近似矩形，長a=320.00m，寬b=108.00m， a

/b =2.96，小于10，大井引用半徑r0由公式：確定r0=122.408m。

（5）影響半徑采用《水文地質(zhì)手冊》R=2d。d=190m，因此R=380m。

（2）計算結(jié)果

根據(jù)前述的水文地質(zhì)邊界條件、礦坑系統(tǒng)的概化及確定的

計算參數(shù)，采用計算平水期涌水量為Q旱=374.503 m3/d，豐水期涌水量為Q雨=410.746 m3/d。公式中其中水

流阻力值Rc采用了《水文地質(zhì)手冊》中（利用手冊中的替代法修正為潛水非完整井公式）來計算，ξ為補(bǔ)充水流阻力值，具體見表4。

5 礦坑涌水量預(yù)測結(jié)果評述

（1）水文地質(zhì)比擬法沒有收集到豐水期涌水量數(shù)據(jù)，只進(jìn)行了礦坑最大涌水量的估算，兩種方法結(jié)果分別為334.99m3/d、565.21m3/d，計算結(jié)果有差異，其原因可能是兩個坑道系統(tǒng)標(biāo)高變化大、所處位置的地層含水性和導(dǎo)水性存在差異、長期排水疏干含水層等原因造成。

（2）滲入系數(shù)法概算的Ⅰ-3礦體所處的礦坑系統(tǒng)內(nèi)地下水天然條件下的平水期涌水量為267.133m3/d、豐水期涌水量為497.849m3/d。經(jīng)對比小于水文地質(zhì)比擬法2、大于穩(wěn)定流大井法的雨季礦坑涌水量。此外，要注意隨著礦坑開拓，一部份地表水會滲入地下，使礦坑水的補(bǔ)給源增多。

6 計算方法評價

礦坑開采系統(tǒng)是復(fù)雜的，變化的，因此單純采用一種方法預(yù)測礦坑涌水量是有局限性的。穩(wěn)定流大井法的涌水量在抽水試驗孔附近Ⅰ-3（300～316線）一帶較有參考性;水文地質(zhì)比擬法在礦區(qū)相鄰有老礦山時使用是比較簡單易行的方法;滲入系數(shù)法在礦區(qū)能系統(tǒng)的進(jìn)行動態(tài)觀測工作的基礎(chǔ)上使用，所獲得的結(jié)果是比較可靠的。