淺析福建省上杭縣新屋下銅礦水位下降

陳新攀

（紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，福建 廈門 361000）

紫金山礦區(qū)位于福建省上杭縣境內(nèi)，隸屬上杭縣才溪鄉(xiāng)和舊縣鄉(xiāng)，金礦于1993年開始建設(shè)并建成投產(chǎn)，1997年末，全面轉(zhuǎn)入露天開采[1]。新屋下銅礦位于紫金山露采場正西側(cè)，隨著紫金山的大規(guī)模露采和硐采，該區(qū)域地下水水位下降明顯，運(yùn)用水文地質(zhì)比擬法將水文地質(zhì)條件未受開采活動(dòng)影響的羅卜嶺礦段的水位關(guān)系方程應(yīng)用于新屋下，求得新屋下原始的水位值及水位下降值。

1 地形地貌水系

新屋下銅礦詳查區(qū)位于紫金山西北礦段西部，是西北礦段金銅礦區(qū)在西部的延伸，二者同屬一個(gè)水文地質(zhì)單元。礦段屬中低山構(gòu)造侵蝕地貌類型，最大標(biāo)高830.0m，最低302.1m，相對(duì)高差527.9m，地勢坡降大，切割劇烈，峰崖林立，形成中部高，北部及南部低的特點(diǎn)，地形坡度北面陡峻，南面略緩。早期區(qū)內(nèi)水系發(fā)育，區(qū)域同康溝、二廟溝溝流經(jīng)該礦段。后因堆場、生活區(qū)等的改建，該區(qū)僅見少量季節(jié)性溪溝，無常年性溪溝發(fā)育[2]。

2 新屋下地下水水位下降分析

紫金山金銅礦的開發(fā)影響著新屋下的水文地質(zhì)條件，水文地質(zhì)條件最直接的變化表現(xiàn)為區(qū)域地下水水位大規(guī)模下降，早期潛（承壓）水含水層消失殆盡。導(dǎo)致這一變化的直接原因主要有兩個(gè)：一是由于東側(cè)紫金山金銅礦的大規(guī)模露采，礦山排水造成紫金山地下水位降低，導(dǎo)致了原本地勢相對(duì)較低的新屋下失去了紫金山這一重要的地下水補(bǔ)給源，與此同時(shí)，隨著露采采坑標(biāo)高的進(jìn)一步下降，新屋下深部部分地下水逆流補(bǔ)給采坑；二是新屋下底部的330、550等巷道十字相切貫穿其中，多條巷道長期進(jìn)行著排水疏干作用。

2.1 地下水水位現(xiàn)狀

風(fēng)化裂隙水是賦存于巖體風(fēng)化裂隙帶中，連通性好的風(fēng)化裂隙帶構(gòu)成含水層，下部較完整的未風(fēng)化巖體構(gòu)成相對(duì)隔水層。通過目前掌握的新屋下礦段的鉆孔穩(wěn)定性水位與巖體風(fēng)化層標(biāo)高等資料對(duì)比分析，能有效地說明新屋下地下水位的現(xiàn)狀。統(tǒng)計(jì)現(xiàn)階段新屋下礦段38個(gè)鉆孔的穩(wěn)定水位與風(fēng)化帶埋深數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定水位遠(yuǎn)位于風(fēng)化帶100m之下，說明新屋下地下水水位下降明顯。

2.2 相關(guān)分析

由所統(tǒng)計(jì)新屋下38個(gè)鉆孔數(shù)據(jù)做相關(guān)關(guān)系分析：孔口標(biāo)高、終孔穩(wěn)定水位與風(fēng)化帶底界標(biāo)高三組數(shù)據(jù)。三組相關(guān)分析的計(jì)算結(jié)果如下表1，同時(shí)，選取鄰區(qū)羅卜嶺礦段（屬同一水文地質(zhì)單元，下墊面情況類似）已完工136個(gè)鉆孔做相關(guān)分析，計(jì)算結(jié)果如下表2。

表1 新屋下孔口、穩(wěn)定水位與風(fēng)化帶底界相關(guān)關(guān)系

表2 羅卜嶺孔口、穩(wěn)定水位與風(fēng)化帶底界相關(guān)關(guān)系

由表2可知，新屋下鉆孔孔口標(biāo)高和風(fēng)化帶底界標(biāo)高高度相關(guān)（相關(guān)關(guān)系r＞0.8）；受地下水水位下降影響，新屋下穩(wěn)定水位與風(fēng)化帶底界標(biāo)高相關(guān)關(guān)系不明顯。表2顯示，羅卜嶺穩(wěn)定水位與風(fēng)化帶底界標(biāo)高和孔口標(biāo)高均達(dá)到高度相關(guān)。

不管是新屋下銅礦還是未受開采影響的羅卜嶺礦段，風(fēng)化帶底界與孔口標(biāo)高相關(guān)均高度相關(guān)，且相關(guān)值r值相近。因此，可以利用羅卜嶺礦段的數(shù)據(jù)（終孔水位、孔口標(biāo)高和風(fēng)化帶標(biāo)高）來比擬新屋下的原始水位情況，從而求得新屋下原始的水位值及水位下降值。

2.3 比擬法計(jì)算

比擬法在水文地質(zhì)學(xué)上的應(yīng)用多要求兩者具有相似的水文地質(zhì)條件，一般多用于同一水文地質(zhì)單元的不同礦段或者同緯度氣候條件和下墊面條件相似的水文地質(zhì)單元[3，4]。本文中兩區(qū)域?qū)偻凰牡刭|(zhì)單元的相鄰礦段，符合上述條件。

利用相關(guān)分析法經(jīng)計(jì)算得羅卜嶺風(fēng)化帶底界標(biāo)高與終孔穩(wěn)定水位關(guān)系方程：

（1）一元線性回歸方程：H=0.31S+391.99；

（2）曲線相關(guān)方程：

H：終孔穩(wěn)定水位；S：風(fēng)化帶底界標(biāo)高

同理，可計(jì)算孔口高程與終孔穩(wěn)定水位關(guān)系方程：

（3）乘冪擬合方程：H=119.63×D0.2378；

（4）指數(shù)擬合方程：H=435.92×D0.004；

H：終孔穩(wěn)定水位；D：孔口高程

將上述四個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式運(yùn)用于新屋下礦段，可獲得新屋下38個(gè)鉆孔的四組比擬水位值，進(jìn)一步求取平均值可得，未開發(fā)條件下新屋下區(qū)域穩(wěn)定水位平均值分別為565.59m、600.13m、580.26m和592.34m。

目前鉆孔實(shí)測水位平均值為410.16m。即受紫金山金銅礦露采和深部巷道輸干作用的影響，新屋下總體水位下降了約155.43m～189.97m，四種擬合值平均，新屋下總體水位下降了174.42m。

3 結(jié)語

利用礦區(qū)水文地質(zhì)基礎(chǔ)資料，采用比擬法對(duì)紫金山外圍新屋下地下水位的下降問題進(jìn)行了分析。通過查閱1991年水文資料可知，新屋下地下水排泄標(biāo)高在550m～600m之間，而用比擬法獲得的水位標(biāo)高均值在565.59m～600.13m之間。

由此可見，比擬法獲得的結(jié)果具有一定的準(zhǔn)確性，可以為礦山后續(xù)的設(shè)計(jì)和開發(fā)提供參考。