試分析金礦采礦活動(dòng)對(duì)地下水的影響

尹帥

（河北峪耳崖黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，河北 承德 067000）

金礦的開采必然會(huì)影響周圍地下水的情況，導(dǎo)致金礦開采過程中可能會(huì)出現(xiàn)涌水等問題，不利于金礦的開采，還會(huì)破壞周圍淺層地下水分布，影響周邊居民的生活。為此，必須要做好對(duì)金礦采集活動(dòng)對(duì)地下水影響的評(píng)價(jià)工作，使用科學(xué)的方法對(duì)地下水流動(dòng)的情況進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，分析金礦采集活動(dòng)對(duì)周圍的影響，并結(jié)合預(yù)測(cè)結(jié)果做好防范和監(jiān)測(cè)工作，及時(shí)采取措施進(jìn)行有效控制，保證金礦采集的順利進(jìn)行，也避免破壞周邊居民的正常生活。

一、礦區(qū)概況

（一）自然條件

某礦區(qū)處在丘陵河谷平原，有著強(qiáng)烈的地形切割，山脊有渾圓狀的基巖，標(biāo)高為125-180 米，坡降為20‰-30‰，河谷內(nèi)有相對(duì)平坦的地勢(shì)，第四系發(fā)育相對(duì)較弱，地表僅受少量侵蝕，標(biāo)高為100-124 米，迫降8‰-10‰。

（二）礦區(qū)水文條件

該礦床內(nèi)主要含水層是第四系孔隙潛水含水層，以及基巖風(fēng)化帶裂隙潛水含水層，還包括基巖裂隙中的承壓水。第四系孔隙潛水有著分布不連續(xù)的特點(diǎn)，含水層也十分豐富，厚度在1-6 米?；鶐r風(fēng)華帶裂隙潛水曾含水分布在第四系以下，厚度在3-20 米，以弱透水層為主。基巖裂隙承壓含水層主要在區(qū)域性主裂帶分布，以及分布在下盤構(gòu)造的蝕變巖中，是弱含水帶，而且具有承壓的作用。地下的隔水帶在裂巖中部，由斷層泥和蝕變閃長(zhǎng)巖構(gòu)成。該區(qū)域的斷裂帶中，就是金礦礦體。由于礦山的開采，并且隔水帶的斷層泥很薄，導(dǎo)致斷層泥出現(xiàn)了嚴(yán)重破壞，使上下兩盤被打通，通過裂隙構(gòu)成了連續(xù)完整的含水體。該地區(qū)的礦區(qū)地下水補(bǔ)給主要來自大氣降雨，雨水會(huì)通過第四系覆蓋區(qū)的基巖滲入到地下，成為地下水的一部分。地下水的徑流和地形一致，并通過礦區(qū)周邊的兩條河流將地下水排出。

（三）礦床沖水因素

斷裂帶的主裂帶有0.1-0.5米的面厚，主要成分為斷層泥，屬于不含水、不透水的隔水帶。礦床位置的地質(zhì)條件相對(duì)比較差，存在冒頂片的情況，冒頂?shù)母叨葹?.5-1.5 米，由于隔水帶非常薄，而且斷層泥的結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性很差，所以外部的影響很容易導(dǎo)致其被穿透，最終上下盤會(huì)通過隔水帶相連，成為一個(gè)連續(xù)的含水體。因此，可以判斷礦床出現(xiàn)沖水的來源是基巖裂隙水。其中第四系基巖風(fēng)華裂隙水會(huì)會(huì)通過裂隙或者構(gòu)造裂隙沖入礦道，為坑道出充水的主要水源。

礦區(qū)的南側(cè)和北側(cè)各有一條河道，以紅色粉土分布在河流沖積層的下方，基巖風(fēng)化層的上方，其中含有長(zhǎng)石、石英為主要成分的粗砂，并且透水性也比較弱，也可以視為透水層。礦區(qū)的斷層經(jīng)過河道，為了解斷層對(duì)河道影響，對(duì)地表水、地下水的情況進(jìn)行了測(cè)量和觀察，還收集了該地區(qū)的觀測(cè)資料，沒有斷流或者流量減少的情況出現(xiàn)，所以確定河道水并沒有進(jìn)入礦坑。而且，礦區(qū)地表也沒有大型水體，僅有一較小的季節(jié)性水庫(kù)，并不會(huì)對(duì)礦區(qū)產(chǎn)生太多的作用，，雖然可能會(huì)有滲漏影響，但是對(duì)礦床整體上的充水影響不大。

二、礦床涌水量和影響范圍的模擬分析

（一）水文地質(zhì)模型

水文地質(zhì)模型的模擬范圍是以采區(qū)為中心，南北界限為兩條河流，西到斷裂帶的10 平方公里的區(qū)域，對(duì)其地下水保護(hù)目標(biāo)作為評(píng)價(jià)范圍內(nèi)的淺層地下水進(jìn)行分析。對(duì)于評(píng)價(jià)區(qū)，以西側(cè)以招平斷裂作為便捷，結(jié)合礦區(qū)的三維地形細(xì)毛作為地下的分水嶺，概化隔水便捷。對(duì)于北側(cè)以河流為界，流量為每日-1500 立方米；以河流作為模擬的系統(tǒng)南側(cè)的界限，流量為每日-2500 立方米。含水層上邊界為降雨補(bǔ)給、蒸發(fā)排泄邊界，利用地形圖表示地表高程。

對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)含水層的概化中，要結(jié)合地質(zhì)勘查報(bào)告形成面圖、鉆孔柱狀圖，對(duì)于本工程，概化為四層，第四系為一層潛水含水層，厚度為6 米；講全風(fēng)化和強(qiáng)風(fēng)化是為第二層微承壓含水層，厚度為21 米；在標(biāo)高-652米以上作為一期擦狂界，并將其視為第三層弱承壓含水層；標(biāo)高-652到-1400 為采礦界限，視為第四層含水層。

（二）地下水流數(shù)學(xué)模型

通過對(duì)該地區(qū)在地層巖性、地下水補(bǔ)水方式，以及地下水的動(dòng)態(tài)變化情況，以及結(jié)合其他調(diào)查資料，認(rèn)為可以將該地區(qū)的地下水流系統(tǒng)視為一個(gè)極為穩(wěn)定的流系統(tǒng)。通過在此基礎(chǔ)上，可以對(duì)地下水六進(jìn)行進(jìn)一步的系統(tǒng)化，將其概化為非均質(zhì)各向異性的多層空間結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)建三維穩(wěn)定的地下水六系統(tǒng)。使用GMS 建立了研究區(qū)域內(nèi)的地下水?dāng)?shù)值模型，對(duì)降雨入滲、農(nóng)灌入滲使用專門的程序包進(jìn)行分析，對(duì)于民井使用Well 子程序包。分析過程中，需要調(diào)取抽水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，來對(duì)該地區(qū)地層的巖性等參數(shù)進(jìn)行分析，了解當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件，結(jié)合使用反演和手工調(diào)參的方法展開分析。

通過對(duì)流場(chǎng)的識(shí)別和分析，模擬出了等水位線圖：

結(jié)合獲得的等水位線，可以證明模擬獲得的地下水流場(chǎng)基本反映了地下水的實(shí)際特征，具有較好的模擬效果，模型比較準(zhǔn)確。利用模型進(jìn)行水均衡試驗(yàn)時(shí)，需要進(jìn)行參數(shù)識(shí)別、流場(chǎng)檢驗(yàn)等工作，然后對(duì)各個(gè)均衡項(xiàng)也進(jìn)行了一定的微調(diào)，并且使用之前獲得的地下水兩分析結(jié)果，將模擬均衡情況和實(shí)際均衡情況進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)合模擬結(jié)果和實(shí)際測(cè)量結(jié)果，可以確定模型的水均衡情況和實(shí)際水均衡情況相同。進(jìn)行水文地質(zhì)參數(shù)試驗(yàn)的工作，能夠?qū)B透系數(shù)進(jìn)行分析，還能了解地下水的水文地質(zhì)參數(shù)，從而對(duì)地下水的狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別。結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際水文地質(zhì)的條件進(jìn)行分析，調(diào)參之后獲得的水文地質(zhì)參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況基本一致。

結(jié)合以上研究分析，根據(jù)流場(chǎng)檢驗(yàn)、水均衡檢驗(yàn)、水溫體制參數(shù)檢驗(yàn)，證明模型已經(jīng)達(dá)到了精度上的要求，能夠?qū)鸬V地區(qū)的水文條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，也能分析地下水的動(dòng)力特征，并且能夠根據(jù)地下水的活動(dòng)情況來對(duì)地下水的情景進(jìn)行分析。

（三）礦坑涌水量模擬

首先以近況開采到-1400 標(biāo)高水平進(jìn)行模擬，在礦體開采層位在第四層處理以633 米作為半徑，水位-1400 米的內(nèi)部水頭設(shè)置為邊界，以水均衡作為基本條件展開分析工作，可以確定經(jīng)過此水頭的邊界的地下水流量為每日4900 立方米，和使用解析算法獲得的用水量基本一致。根據(jù)對(duì)開采系第一層水位變化情況的觀察，可以確定金礦的開采工作不會(huì)影響第四系水位，因此開采之后形成的降落漏斗影響范圍比較小。

（四）針對(duì)金礦的保護(hù)

結(jié)合該礦床水文條件分析，可以確定采礦活動(dòng)并不會(huì)對(duì)近淺層地下水產(chǎn)生太大的影響，但是由于采礦活動(dòng)的進(jìn)行，會(huì)導(dǎo)致千層地下水局部疏干。為了解決這類問題，首先要做好監(jiān)測(cè)工作，比如礦區(qū)附近的河流、水塘水位的監(jiān)測(cè)，以及做好附近地下水、井水水位的檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)存在異常情況，必須要及時(shí)和水塘的所有者聯(lián)系，并且針對(duì)實(shí)際情況做好對(duì)水井的補(bǔ)水工作。

結(jié)束語：本工程設(shè)計(jì)開采到-1400 米標(biāo)高，在金礦開采的過程中，可能會(huì)有地表巖移的情況出現(xiàn)，會(huì)對(duì)周圍的巖石產(chǎn)生破壞，出現(xiàn)變形、破裂的情況。由于該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造導(dǎo)致裂隙帶有比較弱的透水性，所以第四系孔隙含水層以及基巖風(fēng)化帶會(huì)對(duì)地下水的水文情況產(chǎn)生影響，并且容易出現(xiàn)含水層疏干問題，影響水文地質(zhì)情況。結(jié)合施工中的實(shí)際情況，招平斷裂結(jié)構(gòu)的裂隙帶滲透性比較低，因此有一定的隔水效果，結(jié)合模擬等方法進(jìn)行分析，可以判斷由于采礦所熬制的涌水量影響比較小，不會(huì)對(duì)周邊居民水井和礦坑的地表徑流造成影響。