廣東省江門市新會區(qū)吉坑尾建筑用花崗巖礦區(qū)專項水文地質(zhì)研究

田 輝

（廣東煤炭地質(zhì)二○二勘探隊，廣東廣州 510800）

關(guān)健詞：水文地質(zhì)條件；隔水層；含水層；涌水量；地表水；地下水

根據(jù)2019年底以來廣東省建筑石料資源保障工作相關(guān)文件精神，新立建筑石料礦山必須儲量大、產(chǎn)能高。受各種因素限制，在礦區(qū)面積無法加大的情況下，為了滿足資源量的要求，各新立礦山就盡可能降低最低采高。為確保礦山安全環(huán)保的開發(fā)利用資源，開展較深入的水文地質(zhì)研究工作就勢在必行。本文意圖通過對江門市新會區(qū)吉坑尾建筑用花崗巖礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)專項研究，來為廣東省新立建筑石料礦山提供研究范本，并請各位同行批評指正。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

吉坑尾建筑用花崗巖礦區(qū)位于江門幅1∶20萬區(qū)域水文地質(zhì)單元東北部的小水文地質(zhì)單元中。調(diào)查區(qū)自然排泄面標(biāo)高取礦區(qū)西部魚塘水位最低標(biāo)高10.0m。礦區(qū)擬設(shè)最低采高-50m。

1.1 地形地貌

本區(qū)地貌屬構(gòu)造侵蝕丘陵，山體標(biāo)高一般為50～200m，總體地形中部高，四周低。最高點位于礦區(qū)南東部的學(xué)堂山頂，海拔標(biāo)高202.3m，最低(采坑1)-25.0m，最大高差+227.3m，地形切割一般，山坡一般坡度在15°～25°，局部見大于30°。當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面大體位于礦區(qū)西部農(nóng)田一帶，海拔標(biāo)高約4.0m。

1.2 氣象

礦區(qū)地處北回歸線以南，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，全年溫和濕潤，無霜期達354d；年平均氣溫21.6°C；極端最高溫37.5℃，極端最低溫0℃；年平均日照時數(shù)為1797.8h，年平均雨量1774.1mm，多集中于7～8 月，年最大降雨量2500mm，年均蒸發(fā)量1638.8mm，濕度60%～90%；降雨集中分布在3～9 月，6～8 月為雨季汛期，歷年雨季日平均降雨量為10.6mm，最大日降雨量為232.0mm。常年主導(dǎo)風(fēng)向是北風(fēng)和東南風(fēng)，月平均風(fēng)速最大的1月份為4.5m/s，最小的12月份為1.3m/s，全年平均風(fēng)速2.5m/s。區(qū)內(nèi)自然災(zāi)害有低溫陰雨、寒露風(fēng)、龍舟水、龍卷風(fēng)及霜凍。

1.3 地表水

擬采區(qū)地表水體不發(fā)育，無較大地表水體，僅散布有幾條季節(jié)性溪流；呈樹枝狀分布，總體流向為自礦區(qū)中山脊流向四周流動，流經(jīng)周邊魚塘、小河后，最終匯集于潭江。由于區(qū)內(nèi)山體較陡，有利于大氣降水匯集及地下水的排泄，雨季時易形成山洪。礦區(qū)外圍的地表水體發(fā)育，分布有大量的魚塘還有二個水庫（礦區(qū)東側(cè)的石井坑水庫和吉坑水庫）和采坑積水（采坑1），但各個地表水體的水量不大，一般不大于10000m3，最大單體石井坑水庫儲水量約100000m3，吉坑水庫儲水量約80000m3，主要靠大氣降雨補給。

1.4 地下水

根據(jù)礦區(qū)出露地層巖石的含水特征，區(qū)內(nèi)地下水類型主要為塊狀巖類裂隙水，次為松散巖類孔隙水。

1.4.1 松散巖類孔隙水

主要分布在礦區(qū)殘坡積砂質(zhì)粘性土中，沒有固定的含水層，雨季局部飽水，枯季基本無水。目前礦區(qū)已經(jīng)部分已經(jīng)剝離，僅在未剝離區(qū)有分布，由于處于地下水補給區(qū)，地形相對較高，一般不含水，水量貧乏，對礦山開采影響輕微。

1.4.2 塊狀巖類裂隙水

賦存于燕山旋回第三期[γ52(3)]花崗巖體上部的風(fēng)化裂隙帶之中，分布于礦區(qū)的溝谷低洼地帶及魚塘溪流周邊，該層水為潛水，巖性為裂隙較發(fā)育的強中風(fēng)化花崗巖。通過水文鉆孔巖芯觀測，巖芯呈碎塊狀或柱狀產(chǎn)出，裂隙面有水蝕痕跡，風(fēng)化花崗巖巖芯RQD均值19.3。裂隙面偶見地下水活動的痕跡，鐵質(zhì)侵染。

鉆機鉆進過程中未見漏水現(xiàn)象，根據(jù)礦區(qū)五個鉆孔（ZK1、ZK2、ZK3、ZK0806、ZK0808）注水實驗結(jié)果，本場地范圍內(nèi)透水率在 0.02～9.31m/s，ZK3 的 30～35m滲透性等級為弱透水；其余測試深度范圍內(nèi)，滲透性等級為微—極微透水。

1.5 區(qū)內(nèi)隔水(相對隔水)層

1.5.1 第四系殘坡積層

主要分布于魚塘、溪流及溝谷低洼地帶的第四系殘坡積層，局部物質(zhì)成分主要為粘土、粉質(zhì)粘土、砂質(zhì)粘性土等，結(jié)構(gòu)松散，粘結(jié)性較好，透水性差，含水性差。通常起到隔水層的作用。

1.5.2 黑云母二長花崗巖[γ52(3)]

分布于整個礦區(qū)，埋藏較淺，除淺部風(fēng)化、半風(fēng)化層含有塊狀巖類裂隙水外，深部均形成隔水巖體。巖石一般呈淺肉紅色，局部呈灰或淺灰色，礦物粒度較均勻，以中粒、斑狀花崗結(jié)構(gòu)為主，局部細粒結(jié)構(gòu)，致密塊狀。巖石新鮮，完好，堅硬，含水裂隙發(fā)育程度弱，導(dǎo)水性差，富水性弱。從巖性和本次詳查綜合分析的情況來看，微未風(fēng)化巖體可劃為隔水層。

1.6 地下水的補給、徑流和排泄

根據(jù)礦區(qū)泉水點調(diào)查，泉水點沿山溝出露，出露標(biāo)高較低，區(qū)內(nèi)地下水有徑流路途短的特點，往往在地形低洼處以下降泉形式排泄；裂隙含水層的水位起伏較大。在侵蝕基準(zhǔn)面之下，徑流相對緩慢。礦區(qū)周邊魚塘為地下水及地表水的主要排泄通道。

1.7 地表水、地下水動態(tài)

在擬采區(qū)南部采坑（采坑編號采坑1）泉水（泉水編號QS7）出口處安裝水表觀測它的涌水量，每天觀測一次，它的平常流量在8.5～12.0m3/d，2018年6月8日，它的流量為8.92m3/d，當(dāng)天礦區(qū)及周邊下大雨，之后3d天氣變晴，下雨之后第二天即6 月9 日測得其流量為9.86m3/d，6 月 9 日流量為 10.03m3/d，6 月 13 日流量為10.86m3/d，6月14日流量變小為9.97m3/d，之后逐漸變小，到6月26日變?yōu)?.86m3/d。由此可以看出，采坑周邊附近的地下水受降雨影響較大，比降雨遲后1d，降雨對地下水的影響可以持續(xù)3d或者更長以上。

以上資料證明地下水動態(tài)變化主要受大氣降水影響，地表水（含石井坑水庫和吉坑水庫）對地下水動態(tài)影響不大。

1.8 地表水與地下水的水力聯(lián)系

地下水與地表水之間的水力聯(lián)系總的趨向是，雨季地表水補給地下水，旱季地下水以泉水形式補給地表水。礦區(qū)地下水多數(shù)主要是靠大氣降水的滲入補給。大氣降水之后，一部分水通過地表徑流從高地往低洼處流，而另一部分水則通過入滲的形式補給裂隙含水層。地表固定水點如魚塘、溪流、水庫對地下水的補給少。

1.8.1 山塘、魚塘、溪溝水與地下水的聯(lián)系

山塘、魚塘、溪溝水主要通過第四系地層的滲透補給地下水，但由于第四系地層主要由粘土、淤泥、粉質(zhì)粘土組成(礦區(qū)范圍內(nèi)未見有砂層)，透水性較差，富水性弱。因此認(rèn)為，山塘、魚塘、溪溝水與地下水的聯(lián)系較弱。

1.8.2 石井坑水庫和吉坑水庫水與擬采區(qū)地下水的水力聯(lián)系

現(xiàn)有勘查成果資料表明，石井坑水庫和吉坑水庫水與地下水的水力聯(lián)系弱，主要依據(jù)有三個：一是根據(jù)ZK01、ZK02、ZK03、ZK0806、ZK0808 號鉆孔的注水實驗結(jié)果分析；二是主要水化學(xué)成分不同；三是石井坑水庫河床基巖的水文地質(zhì)特征。下面分述之：

（1）ZK01 號水文鉆孔距石井坑水庫約220m，注水試驗的含水層位于水庫水位下方，但補給極差，因涌水量非常小，無法進行抽水試驗，只能用注水試驗來測定巖層滲透系數(shù)，試驗結(jié)果表明：本場地范圍內(nèi)透水率在0.02～9.31m/s，ZK3的30～35m滲透性等級為弱透水；其余測試深度范圍內(nèi)，滲透性等級為微—極微透水。另外，ZK0808號水文鉆孔距吉坑水庫約310m，觀測結(jié)果與ZK01號水文鉆孔情況相似，由于石井坑水庫和吉坑水庫周邊巖層滲透性極差，所以地下水與石井坑水庫和吉坑水庫的地表水的水力聯(lián)系也極差。

（2）石井坑水庫水位一般為21.0～25.6m 標(biāo)高，吉坑水庫水位一般為21.0～31.6m 標(biāo)高，采坑1 水位-25～-20m 標(biāo)高。本次石井坑水庫水樣（S2）、吉坑水庫水樣（S3）和采坑1 水樣（S1）水質(zhì)對比結(jié)果，二者的水化學(xué)類型不同，石井坑水庫和吉坑水庫水質(zhì)屬HCO3-Ca·Na 型水，pH 值6.81～6.91，弱酸性；采坑 1水質(zhì)屬HCO3·SO4·Ca 型水，pH值7.92，弱堿性。證明石井坑水庫和吉坑水庫與地下水的水力聯(lián)系差，沒有對采坑1通過地下水大量補給。

（3）石井坑水庫和吉坑水庫河床地層的水文地質(zhì)特征。據(jù)收集的石井坑水庫和吉坑水庫地質(zhì)資料，水庫及周邊巖性為從上而下為粘土、風(fēng)化、半風(fēng)化黑云母二長花崗巖、新鮮黑云母二長花崗巖。本次在水庫邊施工ZK01 號和ZK0808 號水文孔，ZK01 號孔口標(biāo)高+64.00m。0～3.5m 為殘坡積層；3.5～33.0m 為風(fēng)化黑云母二長花崗巖，其余為新鮮黑云母二長花崗巖。ZK01 號孔涌水量極小，進行注水試驗結(jié)果表明，其透水率為q=0.03～0.1Lu，屬極微透水；ZK0808 號孔口標(biāo)高+113.23m。0～3.8m為殘坡積層；3.8～10.7m為風(fēng)化黑云母二長花崗巖，其余為新鮮黑云母二長花崗巖。ZK0808 號孔涌水量極小，進行注水試驗結(jié)果表明，其透水率為q=0.02～0.08Lu，屬極微透水；礦區(qū)及其附近區(qū)域內(nèi)，水庫水與黑云母二長花崗巖相接。下伏基巖仍為黑云母二長花崗巖，分布較連續(xù)、穩(wěn)定，裂隙不發(fā)育，富水性差，屬隔水層。

上述分析表明，石井坑水庫和吉坑水庫水與地下水的水力聯(lián)系弱。

2 礦床水文地質(zhì)特征及礦坑充水因素、來源和方式

2.1 礦床水文地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)礦體屬建筑用花崗巖礦礦體，礦體賦存于整個擬設(shè)礦區(qū)范圍內(nèi)的花崗巖巖體中，受礦區(qū)范圍限制，礦體整體呈南北向展布，南北長約1350m，東西寬約800m，擬設(shè)最低采高-50m；從工程揭露情況看，礦體平均厚度約102m，覆蓋層平均厚度18.15m。礦體圍巖也是黑云母二長花崗巖。

2.2 充水因素的分析

2.2.1 石井坑水庫和吉坑水庫

本次工作查明，水庫周邊的巖性，表層為粘土，往深部為風(fēng)化、半風(fēng)化黑云母二長花崗巖、新鮮黑云母二長花崗巖。本次工作在水庫邊上施工二個水文孔ZK01 和ZK0808。鉆孔揭露該地段殘坡積層厚度3.50～3.00m；風(fēng)化黑云母二長花崗巖厚度9.9～29.5m；深部為新鮮黑云母二長花崗巖，透水性差。石井坑水庫和吉坑水庫對礦床沖水影響微弱。

2.2.2 第四系沖洪積含水層

礦區(qū)范圍內(nèi)第四系沖洪積含水層屬松散巖類空隙含水層，該層導(dǎo)水性能差，含水性弱，水量有限，不是礦床充水的主要因素。

2.2.3 塊狀巖類裂隙含水層

區(qū)內(nèi)礦體全部賦存與黑云母二長花崗巖體中，經(jīng)過本次工作對 ZK1、ZK2、ZK3、ZK0806、ZK0808 鉆孔的注水試驗，該含水層的涌水量小，富水性微弱至及微弱。對礦床的充水作用很小。

2.2.4 大氣降雨

擬采礦區(qū)適合露天開采，最低擬采標(biāo)高為-50m。從擬采區(qū)周邊地形判斷，+10m 標(biāo)高以上屬正地形開采，大氣降水仍能自然排出。+10m標(biāo)高以下屬負地形開采，形成局部負地形，大氣降水會向內(nèi)部匯集，形成礦坑積水。因此大氣降水對礦床的充水作用影響最大。

綜合上述，礦床充水的主要來源為大氣降水，屬于大氣降水直接沖水礦床。未發(fā)現(xiàn)石井坑水庫和吉坑水庫水給礦床沖水的證據(jù)。第四系孔隙含水層、塊狀巖類裂隙含水層及其它地表水對礦床充水影響小。

2.3 礦坑涌水量預(yù)測

據(jù)上述資料分析，地表水、松散巖類空隙含水層、塊狀巖類裂隙含水層對礦床沖水影響小，本次礦坑涌水量預(yù)測可以忽略不計。礦坑集水量預(yù)測可采用新會區(qū)氣象站十年的降雨量資料進行預(yù)測。礦山+10m 標(biāo)高以上為山坡露天開采，礦坑涌水可自流排泄。+10～-50m轉(zhuǎn)入露天凹陷式開采。+10～-50m礦坑涌水不受地下水影響，預(yù)測礦坑涌水量以+10m標(biāo)高為界，分上下兩部分估算（這里省略計算過程）。

計算結(jié)果：

+10m 標(biāo)高以上大氣降水礦區(qū)正常礦坑集水量為9201m3/d，大氣降水最大礦坑集水量為201376m3/d，開采方式為山坡露天開采，礦坑涌水可自流排泄。

+10～-50m 轉(zhuǎn)入露天凹陷式開采。+10m 標(biāo)高以下大氣降水礦區(qū)正常礦坑集水量為8032m3/d，大氣降水最大礦坑集水量為175392m3/d，礦坑涌水量不受地下水影響，采坑+10m 標(biāo)高以下合計最大集水量為178640m3/d，山坡露天開采，礦坑涌水不可自流排泄。

3 礦床水文地質(zhì)條件類型劃分

區(qū)內(nèi)礦體為建筑用花崗巖，巖石完整裂隙不發(fā)育，富水性微弱，透水性極微弱。

總的來說，礦區(qū)含水層為裂隙水，水量很小，礦坑充水主要大氣降水直接充水。本礦區(qū)主要工業(yè)礦體很大部分位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面(約＋4.0m)以下，礦床大部分礦體埋藏于裂隙含水層以下，但由于礦山擬采用露天開采，先對覆蓋層進行剝離，礦床最主要的充水通道是大氣降水——礦體。

綜上分析，本區(qū)的水文地質(zhì)條件為簡單類型。