吳祖成

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第五地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450001)

1 礦區(qū)概況

1.1 位置概況

礦區(qū)位于河南省唐河縣西南部、唐河縣城200°方位約30 km的孫莊、西長(zhǎng)營(yíng)、曲莊一帶，行政區(qū)劃隸屬于唐河縣湖陽(yáng)鎮(zhèn)管轄，面積約9 km2。唐河至湖北棗陽(yáng)的S240從礦區(qū)通過(guò)，北距唐河縣城29 km，南距湖北棗陽(yáng)縣城44 km，距焦枝鐵路南陽(yáng)車站79 km，距漢丹鐵路棗陽(yáng)車站44 km，距寧西鐵路唐河站30 km，距滬陜高速唐河站35 km。

1.2 氣象水文

礦區(qū)地貌形態(tài)由桐柏山系西部余脈的剝蝕低山丘陵及山前沖、洪積傾斜平原組成，東部高、西部低。丘陵山區(qū)海拔高度417～130 m，平原區(qū)海拔130～90 m。本區(qū)屬溫帶過(guò)渡型季風(fēng)氣候。歷年最高氣溫41.70℃，歷年最低氣溫-19.0℃，年平均≤+5℃的天數(shù)為69 d，年平均氣溫15.1℃。多年年平均降雨量913.6 mm，歷年最大降雨量1 228.7 mm，歷年最小降雨量529.5 mm，一日最大降雨量為246.2 mm，歷史上百年一遇日最大降雨量418 mm。降雨量多集中在6～9月份，約占全年降雨量的60%左右。年蒸發(fā)量1 469.2 mm。

區(qū)內(nèi)河流為唐河及其支流，屬長(zhǎng)江流域唐河水系。礦區(qū)東南2 km左右為唐河支流蓼陽(yáng)河分支，呈NE～SW向流出區(qū)外。據(jù)長(zhǎng)期觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，旱季流量0.003 9 m3/s，雨季洪峰流量12 m3/s。2005年1月8日實(shí)測(cè)流量0.021 m3/s。礦區(qū)內(nèi)無(wú)大的地表水體，僅有深1～2 m的淺溝和坑塘，淺溝雨季有暫時(shí)性水流，旱季干涸。唐河曾出現(xiàn)歷史最高洪水位，標(biāo)高92.25 m。當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面為唐河河谷，標(biāo)高約85 m。礦床深埋于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下292～493 m及52～996 m。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)西部第四系大面積分布，其下為新近系，東部出露一套中元古界朱家山巖群大雀山巖組。分布在礦區(qū)東北部，面積約0.4 km2，為炭質(zhì)白云石英片巖、黑云母片巖、斜長(zhǎng)角閃片巖、片狀白云石英巖、淺粒巖、條帶狀白云石大理巖、石墨大理巖、大理巖等，局部見(jiàn)石榴斜長(zhǎng)角閃巖?？傮w表現(xiàn)為以大理巖為主、大理巖與片巖互層產(chǎn)出的特點(diǎn)。巖層總體走向近南北，傾向260°～290°，傾角30°～42°。新近系主要為含礫白云質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、砂礫巖、含礫泥巖，被第四系覆蓋。底板埋深1.00～129.76 m，厚0～93.44 m，西部、南部埋藏深、厚度大，東部、北部埋藏淺、厚度小。新近系地層與大雀山巖組地層呈不整合接觸。

礦區(qū)大部分為第四系覆蓋，僅東部小面積出露基巖?；鶐r出露區(qū)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，層間小揉皺和順層斷裂構(gòu)造較發(fā)育，局部發(fā)育近東西向斷裂構(gòu)造。區(qū)內(nèi)為單斜巖層，局部發(fā)育小型褶曲，規(guī)模較小，多為順層流動(dòng)掩臥褶皺，反映該區(qū)地層的強(qiáng)烈變形、變質(zhì)和構(gòu)造活動(dòng)的多期性。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造規(guī)模較小，最長(zhǎng)者10余km，一般長(zhǎng)幾km。以北西、北東向兩組為主，伴有北北東向小斷裂。

2 礦區(qū)巖體埋藏特征

周庵礦區(qū)位于揚(yáng)子古板塊與華北古板塊俯沖帶內(nèi)，含礦巖體屬豫西南～豫南蛇綠巖帶中的隱伏超基性巖體，處于秦嶺～大別基性、超基性巖帶南亞帶、隨棗巖群的西段。含礦超基性巖體隱伏于新生界地層之下，侵位于中元古界地層，為一隱伏巖體，深埋于地下，地表未見(jiàn)出露，巖體與圍巖呈侵入接觸關(guān)系，界限明顯。圍巖受到較輕的接觸變質(zhì)作用，控制巖體的斷裂構(gòu)造不明顯。

巖體埋藏較深，頂界埋深一般300～400 m，底界一般埋深750～850 m。巖體總體上具西部厚、東部薄的特征。巖體規(guī)模較大，水平投影面積2.25 km2。巖體平面形態(tài)呈西窄東寬的不規(guī)則三角形，巖體軸向北東40°。

3 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

根據(jù)礦區(qū)地層巖性、厚度、含水空間待征、埋藏條件及對(duì)礦井生產(chǎn)的影響，礦區(qū)含水巖組主要?jiǎng)澐譃椋旱谒南邓缮r類孔隙水、新近系碎屑巖、中元古界朱家山群大雀山組大理巖巖溶裂隙含水巖組及變質(zhì)巖裂隙含水巖組。地下水主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，其次為低山丘陵區(qū)基巖裂隙水的側(cè)向補(bǔ)給。地下水以提灌開(kāi)采和大氣蒸發(fā)和地下逕流方式排泄。礦區(qū)內(nèi)的地下水水質(zhì)良好。在所采的飲用水水樣中，除個(gè)別水井的個(gè)別指標(biāo)因人為污染略有超標(biāo)外，其它水樣各項(xiàng)指標(biāo)均符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 主要含水層、隔水層及其待征

3.1.1 第四系松散巖類孔隙水

地下水賦存于第四系洪積層，為粘土、粘土類鈣質(zhì)結(jié)核，層厚5～38.10 m，一般厚16～20 m。表層粘土干旱時(shí)裂隙發(fā)育，有利降雨下滲。粘土夾鈣質(zhì)結(jié)核層，裂隙、孔隙發(fā)育，局部鈣質(zhì)結(jié)核集中成層，形成上層滯水及潛水含水層。據(jù)民井調(diào)查，單井涌水量1～3 m3/h，僅供居民生活用水或澆灌莊稼。

3.1.2 新近系碎屑巖類裂隙及孔隙水

賦存于新近系含礫中粗砂巖、砂巖、砂礫巖、礫巖中，厚度一般20～30 m，最厚達(dá)75.05 m，最薄2.5 m。頂部未成巖，中、下部成巖較好，泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)。據(jù)2007孔抽水試驗(yàn)，降深23.16 m，涌水量28 m3/h，單位涌水量1.17 m3/m·h；降深41.41 m，涌水量33 m3/h，單位涌水量0.80 m3/m·h；降深69.27 m，涌水量65 m3/h，單位涌水量0.941 m3/m·h；為富水性中等的含水層。

3.1.3 中元古界朱家山群大雀山組大理巖巖溶裂隙水

該層大部分鉆孔中被揭露，少數(shù)鉆孔中該層缺失，少數(shù)鉆孔中所見(jiàn)直接與新近系接觸，中間無(wú)隔水層，形成連通的含水層。水位降深1.94 m，涌水量55.02 m3/h，單位涌水量7.88 L/s·m，為富水性極高的含水層。深部大理巖完整，裂隙不發(fā)育，據(jù)觀察巖溶及裂隙發(fā)育程度隨深度增大而減弱。構(gòu)造破碎帶中大理巖多形成角礫巖、碎裂巖，裂隙密集而被方解石細(xì)脈充填，局部張裂隙有鐵銹及鈣質(zhì)薄膜，含巖溶裂隙水。

3.1.4 中元古界朱家山群大雀山組變質(zhì)巖類基巖裂隙水

賦存于大雀山巖組變質(zhì)巖系的風(fēng)化帶、構(gòu)造破碎帶及少數(shù)張性裂隙中，裂隙發(fā)育程度低，且多被方解石脈充填，裂面多呈閉合型，充填綠泥石、蛇紋石等，含水微弱。深部巖石完整，裂隙不發(fā)育。據(jù)2005水文孔抽水試驗(yàn)資料，降深44.73 m，涌水量2.74 m3/h，單位涌水量0.017 L/s·m，視為隔水層。

據(jù)鉆孔水文、工程地質(zhì)編錄及基巖區(qū)地質(zhì)測(cè)量，淺層構(gòu)造破碎帶寬度較大，裂隙、巖溶相對(duì)較發(fā)育。隨深度增加，寬度減小，裂隙變窄，巖溶減弱。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造破碎帶不發(fā)育，但在超基性巖體外圍及圍巖與巖體接觸帶附近有寬達(dá)13～40 m的構(gòu)造破碎帶出現(xiàn)。大雀山巖組變質(zhì)巖系以層間錯(cuò)動(dòng)為主，據(jù)鉆孔資料，破碎帶寬度多小于0.50 m，少數(shù)寬1～5m，個(gè)別達(dá)13.15～39.70 m。超基性巖體內(nèi)構(gòu)造破碎帶以擠壓破碎為主，鉆孔中破碎帶寬度大多小于0.5 m，少數(shù)寬1～3 m，個(gè)別寬達(dá)14.70～29.70 m。

3.1.5 隔水層

隔水層地層有第四系粘土、新近系泥巖及中元古界大雀山巖組白云石英片巖、二云石英片巖、斜長(zhǎng)角閃片巖、斜長(zhǎng)角閃巖等和超基性巖體。礦區(qū)內(nèi)無(wú)地表水體，礦床之上有巨厚的隔水巖系，故地表水對(duì)礦坑充水無(wú)影響?？拥谰蜻M(jìn)遇到張性構(gòu)造破碎帶或普查鉆孔封孔質(zhì)量較差時(shí)，可能造成的坑道涌水，應(yīng)有預(yù)防。

3.2 充水因素分析

礦床的直接充水含水層為中元古界朱家山群大雀山組風(fēng)化帶含水巖組，其它含水巖組為間接充水含水層；第四系、新近系含水層主要充水水源是大氣降水；礦床的主要充水水源為地下水。礦床的間接充水含水層充水通道主是為裂隙及斷裂帶，其次為含水層之間的天窗及鉆探中可能存在的封閉不良的鉆孔。

4 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

礦區(qū)東側(cè)山前基巖為礦區(qū)水文地質(zhì)邊界，西、北、南三方為無(wú)限邊界。主要含水層為分布于礦區(qū)淺部的新近系砂巖、砂礫巖、礫巖含水層，中元古界朱家山群大雀山組頂部大理巖及風(fēng)化帶含水巖層，富水性中等～極強(qiáng)。礦層頂、底板巖石完整性好，視為隔水層。由于礦體與強(qiáng)含水層間有厚達(dá)300 m左右的隔水層，天然狀態(tài)下，礦坑涌水的補(bǔ)給條件差，強(qiáng)含水層不會(huì)影響礦床充水。綜上所述，影響礦(井)坑充水的直接水源是含水量較小的中元古界朱家山群大雀山組變質(zhì)巖類含水巖組，其它含水層可能通過(guò)巖層錯(cuò)動(dòng)(因采礦引起)、斷層及圍巖裂隙對(duì)礦坑充水造成影響。

4.1 -310 m段開(kāi)采層段涌水量預(yù)測(cè)

1)直接充水含水層正常涌水量預(yù)測(cè)

根據(jù)鉆孔2005和2807抽水試驗(yàn)資料，第三試段大雀山巖組中、下部基巖裂隙水含水層抽水試驗(yàn)段為礦體頂板直接充水含水層，含水層厚度為6.90 m，滲透系數(shù)為0.292 m/d，水位標(biāo)高為+123.5 m，礦層賦存標(biāo)高-310 m。

按“大井法”承壓轉(zhuǎn)無(wú)壓公式求坑道正常涌水量Q：

根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算：R0r0

R0=R+r0=2 968.23m

=1 520.54 m3/d

2)考慮上部間接含水層通過(guò)巖層錯(cuò)動(dòng)、斷層裂隙及鉆孔天窗對(duì)礦坑充水影響的涌水量預(yù)測(cè)為最大涌水量。根據(jù)鉆孔2005抽水試驗(yàn)資料，第二試段大雀山巖組頂部巖溶裂隙水含水層(與新近系含水層組間無(wú)隔水層)，含水層厚度為65.40 m，滲透系數(shù)為11.53 m/d，孔底以上水頭高度H=98.21 m。

按“大井法”承壓轉(zhuǎn)無(wú)壓公式求坑道正常涌水量Q：

根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算：R0r0

R0=R+r0=3 960.52 m

=73147.41 m3/d

開(kāi)采層段最大涌水量為：73 147.41+1 520.54=74 667.95 m3/d

4.2 -810 m段開(kāi)采層段涌水量預(yù)測(cè)

1)直接充水含水層正常涌水量預(yù)測(cè)

根據(jù)鉆孔2807抽水試驗(yàn)資料，直接充水含水層為中元古界朱家山群大雀山組含水巖組，含水層厚度為18.50 m，滲透系數(shù)為0.02 m/d，水位標(biāo)高為+124.5 m，礦層賦存標(biāo)高-810 m。

按“大井法”承壓轉(zhuǎn)無(wú)壓公式求坑道正常涌水量Q：

根據(jù)以上參數(shù)計(jì)算：R0r0

R0=R+r0=1 885.77 m

=567.41 m3/d

2)考慮上部間接含水層通過(guò)巖層錯(cuò)動(dòng)、斷層裂隙及鉆孔天窗對(duì)礦坑充水影響的涌水量預(yù)測(cè)為最大涌水量，正常涌水量：74 667.95+567.41=75 235.36 m3/d。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)礦區(qū)礦坑涌水量進(jìn)行計(jì)算分析可知，在-310 m開(kāi)采層段涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果為：正常涌水量為1 520.54 m3/d，最大涌水量為74 667.95 m3/d；在-810 m段開(kāi)采層段涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果為：正常涌水量為567.41 m3/d，最大涌水量為75 235.36 m3/d。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在礦區(qū)勘探過(guò)程中在多個(gè)鉆孔會(huì)深入構(gòu)造破碎帶，引起礦坑漏水及涌水現(xiàn)象。為防止礦區(qū)在豎井施工中對(duì)豎井造成涌水，在日常施工中對(duì)含水層進(jìn)行預(yù)注漿處理后再行掘進(jìn)。同時(shí)在地表建立數(shù)個(gè)地下水位長(zhǎng)期觀測(cè)孔，重點(diǎn)對(duì)礦體上方和新近系與大理巖層直接接觸部位作為重點(diǎn)觀測(cè)區(qū)，保證礦區(qū)施工安全。

[1]杜紅磊，等.唐河時(shí)代礦業(yè)有限責(zé)任公司下付田尾礦庫(kù)水文地質(zhì)勘查報(bào)告(R).河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)工程院.2012.

[2]左正金，等.河南省南陽(yáng)盆地地下水資源評(píng)價(jià)報(bào)告(R).河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)工程院.2004.