閆 行

(廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì)，廣東 肇慶 526020)

1 礦區(qū)地表水

巴東某金屬礦屬構(gòu)造侵蝕小起伏中山地貌，為區(qū)域水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給區(qū)。礦區(qū)海拔標(biāo)高1450.40m～1875.60m，自然山體坡度一般為35°～55°。

礦區(qū)地表水主要為山澗溪流及小河，無較大河流、水庫等地表水體分布。礦區(qū)小河坡降比41.50‰，水位季節(jié)變化2m～3m，雨季最大流量175L/s。

2 礦床地下水類型

根據(jù)地下水的賦存介質(zhì)，礦區(qū)地下水劃分為三大類∶松散巖類孔隙水、層狀巖類裂隙水和碳酸鹽巖類溶洞裂隙水。

（1）松散巖類孔隙水。分布于礦區(qū)山間谷地，地下水賦存于第四系松散層中，巖性為粉細(xì)砂及含泥質(zhì)的砂礫層，區(qū)內(nèi)未見泉水點(diǎn)出露，一般富水性弱，與溪溝水水力聯(lián)系密切，水化學(xué)類型HCO3-Ca型。由于孔隙含水層賦存標(biāo)高較低和距離礦床較遠(yuǎn),一般不對礦床造成充水。

（2）層狀巖類裂隙水。含水巖組由志留系、泥盆系和二疊系的砂巖、頁巖、泥灰?guī)r及砂頁巖系組成，地下水主要賦存于地層上部的風(fēng)化裂隙中，泉流量0.039L/s～0.221L/s，地下徑流模數(shù)約5.50L/s·km2，富水性總體屬弱。據(jù)鉆孔注水試驗(yàn)成果：q=0.0286L/（s.m），K=0.0451m/d；微風(fēng)化帶以下的砂、頁巖及泥灰?guī)r類據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)成果：q=0.0009L/（s.m），K=0.00172m/d，該巖性段的富水性極微弱，可視為相對隔水層。綜合該含水層總體富水性弱，巖組除上部風(fēng)化裂隙水外，中下部巖層富水性極微弱，對未來礦坑的充水影響不大。

（3）碳酸鹽巖類溶洞裂隙水。含水巖組主要為石炭系黃龍組、二疊系下統(tǒng)棲霞組和三疊系下統(tǒng)大冶組的灰?guī)r系地層，泉流量0.221L/s～0.454L/s。據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)結(jié)果：單位涌水量0.0608L/s～0.0573L/s·m，滲透系數(shù)0.1346m/d～0.1429m/d，平均滲透系數(shù)0.1388m/d。層中地下水具承壓性，個別鉆孔揭露該含水層時鉆孔出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。該含水層位于礦體的上部，屬礦體的間接頂板，開采時裂隙溶洞水雖然不直接對礦床構(gòu)成充水，但由于裂隙溶洞水處于礦床上部，在裂隙發(fā)育地段裂隙溶洞水較易沿裂隙通道潰入礦坑，對礦體開采造成影響，因此本區(qū)的裂隙溶洞水為礦床的間接充水含水層。礦區(qū)典型水文地質(zhì)剖面特征見圖1。

圖1 礦區(qū)典型水文地質(zhì)剖面圖

3 斷層富水性

礦區(qū)及周邊斷裂較發(fā)育，規(guī)模較大的斷層為F30。其含水特征如下：F30：出露于本礦區(qū)的南東側(cè)，總體走向北東60°，延長6.40km，在礦區(qū)內(nèi)傾角57°，傾向314°，斷層切穿志留系、泥盆系、石炭系和二疊系地層，斷層水平斷距120m～160m，帶中構(gòu)造裂隙較發(fā)育，含構(gòu)造裂隙水，該斷層富水性總體屬中等，為導(dǎo)水?dāng)鄬樱捎诜植加诒镜V區(qū)的南東側(cè)外圍，斷裂未通過本礦區(qū)內(nèi)的礦體，因此對礦床開采影響不大。

4 隔水層

分布于微風(fēng)化帶以下的泥盆系、二疊系完整的砂巖、頁巖、泥灰?guī)r及赤金屬礦層，據(jù)鉆孔揭露巖石較完整致密，張裂隙不發(fā)育，所發(fā)育的裂隙多為充填閉合狀，為相對隔水層。

5 地下水補(bǔ)徑排條件

區(qū)內(nèi)地下水主要接受大氣降水的補(bǔ)給，枯水期局部接受溪溝水反補(bǔ)給，沿松散孔隙或溶蝕裂隙、基巖風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙下滲運(yùn)移，形成地下徑流，流向與地形密切相關(guān)，且與溪溝、河水流向基本一致。

6 礦床涌水因素及水文地質(zhì)條件

礦體大部分位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上，松散巖類孔隙水由于分布于溝谷一帶，因此不構(gòu)成對礦床的充水；泥盆系上統(tǒng)黃家磴組（D3h）和寫經(jīng)寺組（D3x）的砂、頁巖和泥灰?guī)r層除上部風(fēng)化裂隙發(fā)育含弱的風(fēng)化裂隙水外，其下部巖層較致密，含水微弱，視為相對隔水層；礦體底板的砂、頁巖層含水微弱，為相對隔水層；分布于礦體上部的石炭系黃龍組（C2h）和二疊系下統(tǒng)陽新組（P1y）的灰?guī)r地層含巖溶裂隙水，富水性中等。礦體及其直接頂?shù)装鍘r層雖為相對隔水層，但由于礦區(qū)內(nèi)局部發(fā)育的含水或?qū)臄鄬涌赡茇灤┝说V體及其頂?shù)装鍘r層，從而導(dǎo)致巖溶裂隙含水層可能直接通過導(dǎo)水?dāng)鄬踊蛄严稁ΦV體形成越流補(bǔ)給，因此礦床上部的巖溶裂隙水是未來地下開采礦坑充水的主要因素。

7 礦坑涌水量預(yù)測

（1）預(yù)測范圍及深度：礦體呈似層狀產(chǎn)于泥盆系上統(tǒng)黃家磴組（D3h）和寫經(jīng)寺組（D3x）巖層中，走向近北東，傾向北西，產(chǎn)狀15°～45°，延伸鉆孔控制礦體底板1625.89m～1730.60m，平均標(biāo)高1673.66m。礦體平均厚度1.60m，大部分位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上。未來礦山宜采用井巷開采，預(yù)測范圍與儲量計算范圍一致；預(yù)測首采段標(biāo)高1650m中段。

（2）邊界條件：礦體呈層狀分布于泥盆系上統(tǒng)寫經(jīng)寺組（D3x）中，傾向北西。礦體南東側(cè)和南西端為泥盆系上統(tǒng)黃家磴組（D3h）和泥盆系中統(tǒng)云臺觀組（D2y）的砂、頁巖等相對隔水層，北東端和北西側(cè)為巖溶裂隙含水層，開采時地下水從北西側(cè)和北東端對礦坑充水。

（3）計算原則：根據(jù)冒落帶及導(dǎo)水裂隙帶最大高度經(jīng)驗(yàn)公式計算，礦山開采時將完全貫通礦床上部的巖溶裂隙含水層，涌水量采用地下水動力學(xué)法計算。

（4）坑道設(shè)計：本次礦坑涌水量估算主要結(jié)合礦床設(shè)計的首采段分布及開采標(biāo)高為依據(jù)，坑道長依據(jù)GIS軟件圈定B為1700m，距南東側(cè)隔水邊界距離L為165m。

（5）計算公式的選擇：選擇狹長水平坑道涌水量計算公式：裂隙溶洞水采用公式（1）進(jìn)行計算：

坑道位于含水層底板下，含水層底板傾向北西，傾角15～45°，可視為水平含水層。因此，北西側(cè)采用公式（1）進(jìn)行計算；南東側(cè)B＞2L，以L代替B，由于南西端為相對隔水層，變?yōu)楸睎|端進(jìn)水公式②進(jìn)行計算：

（6）參數(shù)的確定：①滲透系數(shù)（K）：采用抽（放）水試驗(yàn)計算結(jié)果加權(quán)平均值K=0.1388m3/d。②含水層厚度（M）：根據(jù)各鉆孔揭露含水層厚度，加權(quán)平均結(jié)果61.57m。③坑道排水降深值（H）：采用礦區(qū)終孔水位標(biāo)高平均值（1715.77m）降至+1650m中段標(biāo)高之差值作為降深值，H為65.77m。④影響半徑（R）：采用經(jīng)驗(yàn)公式，R=245.03m。⑤水位降深值（S）：以坑道排水降深值作為水位降深值，+1650m中段S為65.77m。⑥開采礦坑長度（B）：以礦體儲量計算最大長度作為礦坑長度，結(jié)果為1700m。⑦礦坑進(jìn)水長度（L）：以礦體平面投影最大寬度作為礦坑進(jìn)水長度，+1650m中段L=165m。

（7）礦床+1650m中段礦坑涌水量結(jié)果見表1。

表1 裂隙溶洞水涌水量計算表

8 結(jié)論

（1）礦床充水因素主要是層狀巖類風(fēng)化裂隙潛水和礦床上部的碳酸鹽巖類裂隙溶洞水的間接充水；

（2）首采段開采：北東側(cè)和北西側(cè)為巖溶裂隙含水層，開采時地下水從北西側(cè)和北東端對礦坑充水。采用地下水動力學(xué)法計算綜合分析，預(yù)測礦床首采段+1650m標(biāo)高開采時涌水量為2275.62m3/d，礦山未來首采段礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上，礦坑涌水可自然排泄。

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