欒川南湖鉬礦水文地質(zhì)特征分析

陳華濤，劉紅亮 ，趙百順

(1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第二地質(zhì)大隊，河南 平頂山 467000；2.河南省國土資源投資管理中心，河南 鄭州 450018 )

南湖礦區(qū)位于號稱“中國鉬都”欒川縣南湖斑巖鉬礦田之中部，為一特大型低品位鉬礦床，屬斑巖—矽卡巖型鉬類型礦床。通過搜集資料，分析礦區(qū)水文地質(zhì)特征，探討地下水與地表水的水力聯(lián)系，形成礦井充水的原因，得出對地表水和地下水受礦坑疏干排水的影響程度，全面地掌握礦區(qū)的水文地質(zhì)情況。

1 區(qū)域水文地質(zhì)特征

1.1 地形氣候條件

南湖礦區(qū)位于欒川縣北偏西29km處,屬中高山區(qū)，總體地勢是東高西低，區(qū)內(nèi)地形標(biāo)高為1603.93-1341.60m，最大落差262.4m，沖溝發(fā)育較多，溝谷走向為東西方向。區(qū)內(nèi)黃河水系的伊河支流在礦田北部，至欒川城關(guān)入伊河主流，在溝口實測雨季流量1.053 m3/s，枯季流量0.0255 m3/s 。

礦區(qū)的氣候是季風(fēng)半干旱大陸性；年平均溫度12.8℃，降水量年均809.6mm；多年平均蒸發(fā)量1156.2mm，降雨量小于蒸發(fā)量。7、8、9三個月為雨季，10月至第二年4月為降霜期，11月至來年2月為冰凍期。

1.2 巖層富水性特征

據(jù)礦區(qū)鉆孔、采礦平硐揭露情況和含水層性質(zhì)和區(qū)域資料，本區(qū)從上至下可分為4個含水巖組其，現(xiàn)將水文地質(zhì)特征分別敘述如下：

（1）第四系松散堆積物孔隙含水層：分布在南泥溝、上東溝一帶的溝谷內(nèi)，最大厚度16.1m，水位埋深0.5-5.4m，為孔隙潛水。

（2）基巖風(fēng)化帶裂隙水：風(fēng)化厚度隨地形變化起伏，最大風(fēng)化深度42m，淺井單位涌水量0.009L/s·m-0.165L/s·m，水量與水位隨季節(jié)變化明顯。

（3）石英巖組：主要在分水嶺附近地表出露，巖石破碎。鉆孔1008物探測井資料表明含水巖層以石英巖為主，含水性不明顯，其他巖石不含水。

（4）黑云母長英角巖組：黑云母長英角巖組是礦區(qū)的主要含礦巖石，出露廣泛，裂隙不發(fā)育，勘探時水位高程1360.01.m，經(jīng)抽水試驗確定，單位涌水量0.022 L/s·m，證明巖組含水量很小。

（5）隔水層組：斑狀二長花崗巖、輝長石等巖漿巖類以及裂隙較少的變質(zhì)巖類，均列為礦區(qū)的隔水巖組。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

（1）地下水補給、徑流、排泄。礦區(qū)地下水補給的來源主要是大氣降水滲入補給，降水的遠程補給是深部構(gòu)造裂隙水補給唯一的來源。整個礦區(qū)構(gòu)造較多，但多是壓扭性或壓性，造成破碎帶的寬度較小、透水不暢，嚴(yán)重影響降水滲入補給從側(cè)向與垂向的運移。此外，礦區(qū)范圍蒸發(fā)量遠遠大于降水量，降水在通過孔隙入滲的過程中，水分的大部分因蒸發(fā)而損失，形成補給量少，從而造成地層了含水性弱。

地下水主要賦予第四系松散層、基巖風(fēng)化層和新鮮基巖巖斷裂帶中。上部主要含水的有孔隙和裂隙組成，這些孔隙和裂隙分布在斜坡和溝谷中，沿著風(fēng)化 層以垂直山溝方向滲流，最終以泉水滲流至地表；深部含水層是有構(gòu)造裂隙與構(gòu)造破碎帶充水形成，多表現(xiàn)為呈帶狀、網(wǎng)絡(luò)狀形式，多按破碎帶與裂隙延伸方向北至南滲流，滲流至輝長巖帶后，改沿接觸帶裂隙由北向西南滲流。

（3）地下水的水力聯(lián)系。礦區(qū)松散層中的潛水和風(fēng)化帶裂隙水之間割的水力聯(lián)系緊密，二者統(tǒng)一組成地下潛水的水面，它與深部的構(gòu)造裂隙水之間基本不存在水力聯(lián)系。

礦區(qū)的水文地質(zhì)單元是獨立存在，礦區(qū)地下水的補給、徑流都與礦區(qū)外地下水聯(lián)系不大；礦山地下主要來源于大氣降水，受地形控制、補給區(qū)與徑流區(qū)基本一致。礦區(qū)內(nèi)沒有大型水面；地下水賦存在第四系松散層和風(fēng)化裂隙、構(gòu)造破碎裂隙中，含水量較小且含水差異明顯；區(qū)內(nèi)不存在導(dǎo)水?dāng)嗔选Ｔ摰V床為直接充水型礦床，礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單。礦床開采基本不受地下水太大影響。

3 礦坑的充水條件

（1）充水水源。露采礦坑充水因素主要是降水形成的地表徑流直接流入和大氣降水 ，但因不同時期的降雨強度程度、降水量大小變化較大，礦坑充水也同頻度發(fā)生變化。礦區(qū)地下水因巖層含水條件差，賦存水量少，只有在礦坑內(nèi)直接揭穿含水?dāng)嗔褬?gòu)造帶時，才會有地下水涌入礦坑；受附近礦區(qū)采礦疏干排水的影響，該礦區(qū)地下水含水層絕對海拔1250m以上已基本被疏干，地下水形成充水源可能性較小。

（2）充水通道。礦區(qū)的充水通道主要為基巖構(gòu)造裂隙，礦區(qū)內(nèi)地層接近地表附近，巖石風(fēng)化嚴(yán)重裂隙發(fā)育。深部構(gòu)造裂隙是地下水唯一的通道，并溝通表層含水層與含礦地層的水力聯(lián)系，因此大氣降水通過裂隙進入礦井，是礦床的直接充水唯一通道。

（3）充水方式。礦井充水通道主要由巖石節(jié)理裂隙和采礦裂隙組成，規(guī)模小，少量為斷層裂隙或老窯巷道，能造成礦井充水主要原因是滲水，發(fā)生突水的可能較小。因礦區(qū)內(nèi)地層含水性差，滲透性弱，斷裂構(gòu)造規(guī)模小，礦井涌水量一般較小，偶爾局部發(fā)生突水，造成影響程度也會較低 ，但在生產(chǎn)活動中也應(yīng)給予重視。

4 礦坑涌水量的估算

4.1 礦坑邊界的確定

以第一個礦區(qū)水平為底線，利用勘探線儲量剖面，以50°傾角延伸到地面，并連接各交叉點，確定露采礦坑在地表的邊界范圍。 根據(jù)地形條件，采用二千分之一地形圖圈定露天開采時礦坑充水的邊界，當(dāng)露天開采礦坑邊界沒有延伸到地表分水嶺時，計算邊界應(yīng)把它延伸到地表分水嶺，當(dāng)已到或者越過地表分水嶺時，降水對露天開采礦坑影響邊界就定為地表分水嶺。

4.2 公式的選用

經(jīng)抽水試驗確定，涌水量計算采用以下公式：Q11= a+b lgS

鉆孔涌水量換算成礦坑涌水量的計算式為：

地下水涌水量：Q11= Q12；

大氣降水影響計算式：Q2=F1·X+ F2·X·α.；

礦坑總涌水量（Q）計算公式：Q=Q1+Q2

式中符號：Q1涌水量，Q2降水量，a、b涌水量回歸系數(shù)，S水位降深（m），R、R0影響半徑和引用影響半徑（m）， r、r0鉆孔半徑和礦坑相當(dāng)半徑（m），F(xiàn)1露采礦坑面積（m2），F(xiàn)2扣除露采坑后的匯水影響面積（m2），X降水量（m）， α降水滲入系數(shù)。

4.3 計算結(jié)果及其評述

（1）計算結(jié)果。計算結(jié)果表明：由于地下水含水層絕對海拔1250m以上，以上已基本被疏干對礦床開采沒有影響；所以計算礦坑涌水量是時只計算絕對海拔1330以上礦坑涌水量時只計算大氣降水量；在計算1330-1174m的礦坑涌水量時已經(jīng)算入680 m3/d的地下涌水量。計算結(jié)果見表1。

表1 露采礦坑涌水量預(yù)估表

（2）礦坑涌水量對比。該礦區(qū)前期已采用豎井和斜坡巷道開拓開采，在高程1300m～1375m范圍內(nèi)共有五個采礦區(qū)段，監(jiān)測動水位1210m左右，水位下降深度86m，總排水量660m3/d左右。通過二者對比，預(yù)估礦井涌水量計算值與礦區(qū)前期生產(chǎn)過程中觀測的實際涌水量非常接近，表明本次預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確可信。

5 結(jié)論

礦區(qū)位于中高山區(qū)，水文地質(zhì)條件簡單，就地接受大氣降水補給和排泄，與礦區(qū)外地下水沒有明顯的水力聯(lián)系。礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上， 松散層和基巖風(fēng)化層含水量小。礦區(qū)地下水的唯一來源是大氣降水；礦區(qū)地勢起伏大，地形切割強，地表水徑流條件較良好；地表沒有大的水源體；大氣降水主要排入尤溪河，小部分向下滲流通過松散層、基巖風(fēng)化層、導(dǎo)水性差的基巖構(gòu)造裂隙后，經(jīng)過坑道排泄于溪流中。綜上所述，該礦區(qū)為水文地質(zhì)條件簡單的小水量礦區(qū)。