福建政和馬侖頭金礦水文地質(zhì)條件研究

許宗勝

(政和縣自然資源局，政和，353600)

福建政和馬侖頭金礦大地構(gòu)造位置位于閩東火山斷坳帶上，處于政和—大埔北北東向斷裂帶與福安—南靖北北東向斷裂帶之間，閩東火山斷坳帶以大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)活動為主，尤其以燕山期火山活動最為強烈(圖1)[1]。目前福建政和馬侖頭礦區(qū)金礦勘探及礦山生產(chǎn)勘探(擴深)為地質(zhì)勘探階段[2]，求得工業(yè)品位以上金(銀)礦體(331+332+333)類型礦石資源量為106.76萬t，金金屬量為5 158.02 kg，銀金屬量為108 191.66 kg，金平均品位為4.83×10-6，銀(共伴生)平均品位為101.33×10-6。此次研究主要在收集原有的地質(zhì)資料[3,4]，同時結(jié)合眾多學(xué)者對礦山水文地質(zhì)條件研究的基礎(chǔ)上[5-10]，對礦山水文地質(zhì)條件進行調(diào)查分析，為下一步合理開采提供依據(jù)。

1 地形(地貌)和氣象水文條件

1.1 地形(地貌)

馬侖頭礦區(qū)屬中低山地貌類型，最高標高為667.0 m，最低標高為215.5 m(當?shù)厍治g基準面)，相對高差為451.5 m。地形陡、切割深(局部見陡壁分布)，水系較發(fā)育，自然排泄條件好。龍?zhí)断?jīng)過礦區(qū)中部，其水量為20 000 m3/d，龍?zhí)断獌蓚?cè)主要見流量較小的溝谷，雨季匯集降水自東北和西南匯流入七星溪，區(qū)內(nèi)植被較發(fā)育，自然地理條件較差。地表局部基巖裸露，地表水天然排泄條件較好。

圖1 政和馬侖頭礦區(qū)構(gòu)造分區(qū)示意圖Fig.1 Structural zoning diagram of Maluntou deposit in Zhenghe county

1.2 氣象水系特征

區(qū)內(nèi)溝谷縱橫交錯，地表水系發(fā)育。龍?zhí)断獮樵搮^(qū)的主溝谷，走向北東-南西向，調(diào)查期間，溪溝地表水流量約為20 000 m3/d，枯水季流量約10 000 m3/d。其他小溝谷的流量為17～56 m3/d，流量變化主要受大氣降雨影響，溝谷切割能力較強，底部均可見基巖裸露，礦區(qū)最低侵蝕基準面標高約為215.5 m。根據(jù)政和縣氣象資料，該區(qū)為亞熱帶季風氣候，溫暖濕潤，雨量充沛，年平均降水量為1 648.5 mm，全年3～6月為豐水期，2，7～9月為平水期，10月至翌年1月為枯水期。

2 地層(巖石)的富水性

礦區(qū)疏干排水區(qū)內(nèi)分布的地層主要為第四紀更新世殘坡積層、白堊紀石帽山群黃坑組火山巖。

2.1 第四紀更新世殘坡積層

礦區(qū)內(nèi)部分巖石裸露，第四紀殘坡積層主要分布于丘陵坡麓和溝谷底部地帶，巖性為殘坡積黏性土夾碎石，厚為0.9～8.95 m，局部為11.8～14.7 m。風化帶網(wǎng)狀孔隙裂隙水含水層厚為2～5 m，地下水順坡向溝谷低洼處徑流，以泉或片狀滲水形式排泄于溪溝，礦區(qū)及外圍均未見泉水出露，富水性弱，為弱透水或含水層。該層位于丘陵坡麓和溝谷底部地帶，對礦床充水基本無影響。

2.2 白堊紀石帽山群黃坑組火山巖

礦區(qū)內(nèi)白堊紀石帽山群黃坑組火山巖大面積分布，黃坑組可分為上、下段2段，下段巖性為凝灰質(zhì)砂礫巖、砂巖、粉砂巖夾英安質(zhì)凝灰?guī)r；上段巖性為火山角礫巖、安山質(zhì)(巖屑)晶屑凝灰?guī)r、英安巖、英安質(zhì)(巖屑)晶屑凝灰(熔)巖、流紋質(zhì)(巖屑)晶屑(角礫)凝灰(熔)巖。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和鉆探資料，表層巖石風化強烈，上部強風化巖呈碎石、碎屑狀或散體土狀，結(jié)構(gòu)松散，透水性強，底界埋深為0～19.80 m，局部為29.25 m(ZK10801)，厚度為0.60～19.54 m。弱風化巖風化裂隙較發(fā)育，局部密集，連通性好，底界埋深為1.14～113.79 m，厚度為1.20～78.48 m，局部為107.94 m(ZK13901)。微風化巖風化裂隙稍發(fā)育，連通性較差，底界埋深為5.10～118.45 m，厚度為0.23～100.90 m。

巖石的風化程度在平面上受地形控制，在分水嶺區(qū)，風化裂隙發(fā)育較深，但地形高，為透水或含水層；沿山坡至溝谷較平緩地段，風化裂隙發(fā)育相對變淺，地形相對較低，易于儲水，含風化基巖裂隙潛水。含水層埋深為1.14～65.69 m，含水層厚為0.92～53.51 m。

區(qū)內(nèi)植被覆蓋較好，降水易滲入，地下水補給來源為大氣降水，以泉或地表滲水形式排泄于溝谷及地形低洼處，單泉流量為0.039 L/s，地下徑流模數(shù)一般為4.6～8.7 L/s·km2，最大為14.2 L/s·km2，富水性弱。礦區(qū)內(nèi)風化帶厚度較大，且埋藏較淺，大部分礦體位于風化帶中，所以風化裂隙水含水層對礦坑充水影響較大，是礦區(qū)內(nèi)主要直接充水含水層。相對而言，新鮮基巖風化裂隙不發(fā)育，巖石較完整堅硬，連通性較差，為相對隔水層。

3 斷裂構(gòu)造帶的富水性

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，較大斷裂構(gòu)造帶見有F2、F8、F10及F134條(圖2)，均為弱導(dǎo)水或不導(dǎo)水斷層。破碎帶有的為含水帶，含水層沿斷裂破碎帶分布，為斷裂脈狀承壓水，在平面和剖面上均呈條帶狀分布，含水層厚度為破碎帶寬度，沿斷裂走向追索，未見泉水露頭，且富水性弱。

圖2 政和馬侖頭礦區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.2 Geological map of Maluntou deposit in Zhenghe county

4 地下水的補給、徑流和排泄條件

4.1 斷裂構(gòu)造帶中地下水的補給、徑流、排泄條件

根據(jù)調(diào)查，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造破碎承壓含水帶中地下水動態(tài)與降雨量密切相關(guān)，流量和水位變化均受大氣降雨量的影響，大氣降雨的滲入為地下水的主要補給來源。F6、F7、F8、F10、F13斷裂規(guī)模大小不一，均橫跨地表溝谷，地表水與F6、F7、F8、F10、F13斷裂均存在一定的水力聯(lián)系，地表水的滲入也為地下水的另一補給來源。其它斷裂規(guī)模小，位于斜坡或山脊地帶，與地表水不存在水力聯(lián)系。

由于礦體出露于丘陵區(qū)，地表起伏較大，補給面積較窄，地形有利于地表水排泄，該區(qū)雖然雨量充沛，但因受上述因素影響，斷裂破碎帶地下水接受大氣降雨補給量不足。F13斷裂雖然橫跨地表小溝谷，但地表所在溝谷縱坡降大，地表水排泄條件好，不利于地表水的滲入補給，且該斷裂為推覆構(gòu)造，斷裂帶泥質(zhì)含量高，斷裂帶連通性較差，地下水活動較弱，地表水滲入量小，地下水接受溝谷地表水補給量不足。

4.2 開采后地下水補給、徑流、排泄條件

礦區(qū)內(nèi)地下水主要補給來源為大氣降水，滲入地下后順坡徑流，補給區(qū)與排泄區(qū)無明顯分界線，一般在地形較高處為相對補給區(qū)，地形較低處為相對排泄區(qū)，以片狀滲水排泄于地表或匯集于斷層，隨季節(jié)性動態(tài)變化。礦山開采(開拓)后，采掘工程穿過風化層，其影響半徑范圍內(nèi)的風化裂隙水流入礦井，在弱風化帶及微風化帶內(nèi)見有風化裂隙水流入礦井，在PD 280 m標高硐內(nèi)，微風化帶滴水段長為3～5 m。礦體開采中局部有揭穿風化帶，其下滲的風化裂隙水補給下中段的礦體及礦體兩側(cè)的斷層，即補給了斷層裂隙脈狀承壓水帶。在PD 280 m標高的運輸巷道的硐口測得流量為77.76 m3/d。

斷層脈狀承壓水有沖溝地表水、風化裂隙水補給。沖溝地表水滲入斷層,為主要補給源；風化裂隙水向斷層匯集是次要補給源。水溝與斷層之間水力聯(lián)系弱，沖溝地表水實給量有限，補給條件差。開采前斷層脈狀承壓水多以泉的形式或向低洼處排出，礦山開采(開拓)后，工程揭穿斷層脈狀承壓水，破壞了原有的地下水平衡，呈片狀從斷層中排入礦坑中，并從平硐自然流出。在PD 280 m標高以上的水有部分流到PD 260 m標高，部分從PD 280 m標高的硐口流出，在PD 260 m標高的主運輸巷道的硐口測得流量為116.64 m3/d。

5 坑道涌水量預(yù)測

采用比擬法[4,5]計算200 m標高以上礦坑涌水量[11-15]，即利用PD硐口(280 m標高)實測流量Q1和PD 260硐口(260 m標高)的流量，開采面積F1(穿脈硐長與沿脈硐長乘積的1/2)，水位降深S1(PD 260 m標高硐口周圍鉆孔終孔穩(wěn)定水位平均標高與200 m標高之差)，預(yù)測200 m標高以上礦坑涌水量Q。

計算公式：

式中：Q— 礦坑涌水量(m3/d)；

Q1— 調(diào)查期間PD 280 m硐口實測最大流量169.43 m3/d 與PD 260 m標高硐口流量116.64 m3/d的和為286.07 m3/d；正常流量99.34 m3/d與 PD 260 m標高硐口流量116.64 m3/d的和為215.98 m3/d；

F1— PD 260 m平硐開采影響面積=穿脈硐長與沿脈硐長乘積的1/2=1 688 m×1 090 m/2=919 960 m2；

S1— 水位降深，PD 260 m硐口周圍鉆孔終孔穩(wěn)定水位平均標高與PD 260 m硐口標高之差=422.2 m-260.00 m=162.20 m；

F— 200 m標高以上礦體開采影響面積=2 898 m×1 090 m/2=1 579 410 m2；

S—鉆孔終孔穩(wěn)定水位平均標高與200 m標高之差=422.2 m-200 m=222.20 m。

計算結(jié)果顯示東北礦段主礦體200 m標高以上礦坑最大涌水量為438.55 m3/d。正常涌水量為331.10 m3/d。計算結(jié)果可作為該礦區(qū)今后礦床技術(shù)經(jīng)濟評價的依據(jù)。

因礦山基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水富水性弱，地下水徑流短，條件簡單。采用比擬法是以現(xiàn)有PD 280 m標高硐口實際測量流量和PD 260 m標高硐口的流量的和、開采影響面積為參考值，預(yù)測不同開采標高及開采影響面積的礦坑涌水量，其預(yù)測結(jié)果相對較準確。

6 結(jié)論

福建政和馬侖頭金礦主要影響礦床充水的含水層屬基巖風化裂隙水和構(gòu)造裂隙承壓水，溝谷地表水與F13控礦斷裂承壓含水帶地下水存在一定的水力聯(lián)系，但影響程度有限。主要礦體大多位于當?shù)厍治g基準面215.50 m以上，地形有利于自然排水，礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬風化裂隙充水為主的簡單類型，有利于開采活動。