新疆托里縣科克火熱金礦區(qū)水文地質(zhì)特征及礦坑涌水量預(yù)測(cè)

王俊杰

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局七0一隊(duì)，新疆 昌吉 831100）

1 礦區(qū)所處水文地質(zhì)單元

科克火熱金礦區(qū)位于艾里克湖流域支流闊克塔勒河地下水山間補(bǔ)給～逕流區(qū)。礦區(qū)整體地勢(shì)呈西高東低，北高南低，山間溝谷第四系凹陷處季節(jié)性有水，地下水主要為基巖裂隙水和第四系孔隙水。礦區(qū)中部有一條近東西向的地表分水嶺，分水嶺西段為礦體主要賦存地段，西段泉水出露最低點(diǎn)高程為1125m，為礦區(qū)侵蝕基準(zhǔn)面。

2 礦區(qū)地下水類型及富水性

（1）第四系透水不含水層。礦區(qū)第四系發(fā)育較少，主要分布在西南-東北向條帶狀山間凹陷處，地下水主要來源于大氣降水及冰雪融水，水的補(bǔ)給源有限，受地形坡度影響，蓄水能力較弱，泉水流量為0.31L/s～0.69 L/s，富水性弱。

（2）風(fēng)化裂隙含水層（帶）。依照地質(zhì)鉆探與水文勘查結(jié)果分析，研究區(qū)域礦層受侵蝕厚度通常為40m以內(nèi)，礦層受風(fēng)化破壞后其完整性會(huì)變差。由于部分鉆孔地下水位在風(fēng)化層內(nèi)，故賦存風(fēng)化裂隙水，但風(fēng)化裂隙含水層分布不連續(xù)，厚度相對(duì)較小，其富水性弱。

（3）構(gòu)造裂隙含水帶。研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)，由十余條次級(jí)斷裂與五條主斷裂構(gòu)成，依據(jù)礦山地質(zhì)構(gòu)造走向可劃分為北北東和北東東向。據(jù)鉆孔揭露，單孔分布密度一般為3處～5處，礦區(qū)礦層走向與裂隙走向大致相同，發(fā)生斷裂概率較低，出現(xiàn)一些地下水侵蝕跡象，地質(zhì)構(gòu)造裂隙中含有一定量的水。

3 礦區(qū)地下水的補(bǔ)給、逕流及排泄

礦區(qū)西部的中低山區(qū)為水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給區(qū)，礦區(qū)東部為匯流逕流區(qū)，闊克塔勒河為本區(qū)水文地質(zhì)單元的排泄區(qū)。礦區(qū)地下水主要接受大氣降水和雪融水補(bǔ)給，年平均降水量23.8mm，最大積雪深度可達(dá)0.6m。

4 礦區(qū)地下水的化學(xué)特征

礦區(qū)及礦區(qū)外圍共取水質(zhì)分析樣品4件，其中泉水樣品2件、抽水井樣品1件及河水樣品1件。經(jīng)水質(zhì)分析，泉水水質(zhì)中PH為7.69～8.16，呈微堿性；礦化度1358.53mg/L～2332.89mg/L，屬微咸水；水質(zhì)中CaCO3濃度為475.95mg/L～701.40mg/L，為極硬水，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na、HCO3·SO4-Na·Ca型 水。SWKT001井水水質(zhì)中PH為8.08，呈微堿性；礦化度590 mg/L，屬淡水；闊克塔勒河水質(zhì)中PH為8.14，呈微堿性；礦化度593mg/L，屬淡水；水質(zhì)中CaCO3濃度為288.2mg/L，為微硬水；水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na·Ca型水。

5 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

5.1 充水水源

礦床充水水源主要為大氣降水、雪融水、基巖風(fēng)化裂隙水和構(gòu)造裂隙水。

5.2 充水方式

礦區(qū)內(nèi)大氣降水基本與大部分礦體不直接接觸，大氣降水補(bǔ)給主要充水含水層之后，間接進(jìn)入坑道。充水方式為間接充水。若礦山生產(chǎn)到達(dá)最底層侵蝕面時(shí)，因?yàn)榕潘绞讲煌?，通常情況下會(huì)形成一個(gè)漏斗形狀，這時(shí)礦層與礦體底板會(huì)受充水影響形成一個(gè)裂隙帶，這一充水方式會(huì)將礦坑內(nèi)水進(jìn)行補(bǔ)充。

5.3 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

本次工作采用大井法預(yù)測(cè)礦坑涌水量。計(jì)算公式：

式中：Q—預(yù)測(cè)礦坑涌水量值（m3/d）；K—含水層平均滲透系數(shù)（m/d）；M—含水層厚度（m）；H—疏干水頭高度（m）；R0—引用“大井”影響半徑（m）；r0—引用“大井”半徑（m）。

計(jì)算參數(shù)依據(jù)：

5.3.1 滲透系數(shù)（K）

采用相鄰礦區(qū)抽水試驗(yàn)資料，豎井SWKT001最大降深抽水試驗(yàn)得出該地區(qū)滲透系數(shù)K值為0.13m/d。SWKT001抽水試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果表，見表1。

表1 SWKT001抽水試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果表

5.3.2 含水層厚度（M）

地下水水位降至預(yù)計(jì)開采標(biāo)高1100m時(shí)，含水層厚度采用ⅡZK703、ⅡZK2004、ⅡZK1203鉆孔所揭露含水層真厚度（標(biāo)高110m以上）的平均值32.12m。

5.3.3 疏干水頭高度（H）

疏干水位降至預(yù)計(jì)開采標(biāo)高的水頭高度，其值等于礦坑排水時(shí)穩(wěn)定水位高程至礦坑底部高程之差。根據(jù)鉆孔資料，礦床范圍內(nèi)各鉆孔的穩(wěn)定水位標(biāo)高平均為1243.69m，預(yù)計(jì)開采標(biāo)高為1100m，H為143.69m。

5.3.4 引用影響半徑（R0）

引用影響半徑R0=R+r0，式中影響半徑R=2S；疏干后S=H，即S為143.69m；地下坑道系統(tǒng)引用半徑r0=n×0.25（a+b）確定其值為272.70m（涌水量預(yù)測(cè)范圍a=900m，b=110m，b/a=0.12，查表n=1.08）。由公式計(jì)算得出R0為1514.76m。

5.3.5 正常礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算

根據(jù)GB8170-2008《數(shù)值修約規(guī)定》將正常礦坑涌水量計(jì)算的結(jié)果修約為1.4×103立方米/日。

5.3.6 最大礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算

據(jù)泉水流量動(dòng)態(tài)觀測(cè)結(jié)果顯示：Q01平均流量為0.92L/s，最大流量為1.52 L/s，最大流量為平均流量的1.65倍；Q02平均流量為0.52 L/s，最大流量為0.77 L/s，最大流量為平均流量的1.48倍；Q03平均流量為0.61 L/s，最大流量為0.94 L/s，最大流量為平均流量的1.54倍；Q04平均流量為0.51 L/s，最大流量為0.86 L/s，最大流量為平均流量的1.69倍。通過泉水最大流量與平均流量比值較大者采用相關(guān)系數(shù)預(yù)測(cè)最大礦坑涌水量，故礦區(qū)最大礦坑涌水量為正常礦坑涌水量的1.69倍，即2418.96立方米/日。

根據(jù)GB8170-2008《數(shù)值修約規(guī)定》將最大礦坑涌水量計(jì)算的結(jié)果修約為2.4×103立方米/日。

5.4 礦坑涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)

應(yīng)用大井法探測(cè)礦井及礦坑的涌水量，其中預(yù)測(cè)出2.4×103立方米/日為最大坑水量數(shù)值。為此，我們采用水文地質(zhì)參數(shù)檢測(cè)法、礦坑涌水量預(yù)測(cè)法對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明礦坑涌水量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可以為今后礦區(qū)的建井工程提供理論依據(jù)，礦區(qū)建設(shè)的整體設(shè)計(jì)與規(guī)劃需要與礦井的排水設(shè)備所配套，才能發(fā)揮其作用。