高 山

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

1 區(qū)域水文地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域水文地質(zhì)特征

在區(qū)域內(nèi)，水文地質(zhì)單元屬石油河的上游補(bǔ)給區(qū)，區(qū)域地下水形成了一個(gè)自南向北的徑流系統(tǒng)。地下水的埋藏、形成、分布和補(bǔ)給、徑流、排泄條件及其水化學(xué)特征受地層、構(gòu)造、地貌條件、氣象、水文因素的嚴(yán)格控制。礦區(qū)地下水排泄方式主要有泉、地下徑流及蒸發(fā)[1]。地下水動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，地下水位受大氣降水、冰雪融水補(bǔ)給量的影響，一般夏季較高，春秋兩季較低，冬季大多凍結(jié)。

1.2 地下水賦存分布特征

1.2.1 第四系松散層孔隙潛水

主要賦存于山前洪沖積帶狀平原、山間盆地及溝谷內(nèi)，巖性為第四系洪沖積砂碎石、含碎石塊石，結(jié)構(gòu)松散，厚度變化大，含水層富水性中等，導(dǎo)水性好，單井涌水量100m3/d～1000m3/d，礦化度＜1g/L，為淡水，是主要的供水水源。對(duì)礦區(qū)內(nèi)的礦層不構(gòu)成主要充水條件。

1.2.2 碎屑巖類裂隙水

碎屑巖類裂隙孔隙水主要賦存于石炭系羊虎溝組、臭牛溝組砂巖、碳質(zhì)頁(yè)巖、灰?guī)r、礫巖及礦層等巖石裂隙中，以潛水形式存在[2]。巖石含水層的富水性、導(dǎo)水性取決于巖石裂隙發(fā)育程度，淺部節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙多為半張開狀，泥質(zhì)或方解石充填，含水性及導(dǎo)水性一般，水量貧乏，單泉涌水量0.1L/s～1L/s，地下水分布極為不均。水質(zhì)較差，礦化度＞1g/L，屬微咸水。隨深度的增加，裂隙發(fā)育程度減弱，含水性及導(dǎo)水性進(jìn)一步減弱。

1.2.3 其他基巖裂隙水

主要賦存于長(zhǎng)城紀(jì)樺樹溝組、北大河巖群灰?guī)r、板巖、千枚巖、片巖、片麻巖及火成巖、侵入巖裂隙中，呈潛水狀態(tài)存在，巖石淺部節(jié)理及構(gòu)造裂隙發(fā)育，裂隙多為半張開狀，泥質(zhì)充填，含水性及導(dǎo)水性較差，水量貧乏，單泉涌水量0.1L/s～1L/s。水質(zhì)較差，礦化度＞1g/L，屬微咸水-咸水。隨深度的增加，裂隙發(fā)育程度減弱，含水性及導(dǎo)水性進(jìn)一步減弱。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)

2.1 礦區(qū)地下水賦存情況

充分考慮該區(qū)地下水埋藏條件以及水力性質(zhì)，第四系松散巖類空隙潛水以及基巖裂隙水是礦區(qū)的主要地下水賦存類型。

在殘坡積覆蓋層底部和基巖頂部風(fēng)化裂隙中存在裂隙狀地下冰，呈包裹狀、透鏡狀或裂隙狀分布。相態(tài)為固態(tài)，一般1～3 層，單層厚度3cm～5cm，為大氣降水順裂隙向下滲入凍結(jié)而成，常年凍結(jié)。經(jīng)硐探工程揭露后，在6 月～9 月部分融化，沿井巷向下運(yùn)移，造成井巷底部積水。

2.2 地下水補(bǔ)徑排條件

大氣降水與地下徑流是補(bǔ)給礦區(qū)地下水的主要來(lái)源，受這些補(bǔ)給水之后的地下水，隨著溝谷向地下徑流，主要向地表河流匯入，還有的隨著現(xiàn)代河谷，通過(guò)孔隙潛水方式進(jìn)行徑流，向下游徑流的地表水，一些出現(xiàn)下滲向河谷潛水進(jìn)行補(bǔ)給，多年凍土成島狀或者帶狀分布于溝谷部位，表層潛水以及基巖裂隙水（下伏）沒(méi)有緊密的水力聯(lián)系。礦區(qū)地下水排泄方式主要有泉、地下徑流及蒸發(fā)。

2.3 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

對(duì)于露天開采礦體，由于地下水埋藏一般較深，礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上。因此，一般認(rèn)為地下水對(duì)礦床露天開采不造成影響。但要注意預(yù)防鄰近暫時(shí)性水流（如泉水）、大氣降水以及表層凍結(jié)冰融化成水涌入礦坑，對(duì)露天礦床開采造成一定的影響。

對(duì)于井巷開采礦體，礦體頂?shù)装鍨榉凵百|(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖及千枚狀板巖，板理發(fā)育，裂隙發(fā)育程度隨深度減弱，富水性弱—較弱。礦床以裂隙水充水為主，大氣降水及暫時(shí)性水流（如泉水）為主要補(bǔ)給來(lái)源，充水通道主要為裂隙，包括風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙。

下以8 號(hào)和3 號(hào)礦體為例，來(lái)預(yù)測(cè)礦坑最大涌水量。

（1）滲透系數(shù)K 的確定根據(jù)SHK0801 鉆孔抽水試驗(yàn)資料和水位恢復(fù)資料，采用潛水完整井非穩(wěn)定流公式來(lái)計(jì)算和確定。繪制抽水試驗(yàn)資料lgΔh2-lgt、Δh2-lgt 曲線，水位恢復(fù)Δh2-lgt 曲線，應(yīng)用降速配線法和降速圖解法求取滲透系數(shù)K。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算成果表

（2）預(yù)測(cè)八號(hào)礦體礦坑存在的最大涌水量。

對(duì)邊界條件進(jìn)行概化：F6 逆斷層是南側(cè)的界限，邊界具有隔水性特征；地表自然分水嶺是北側(cè)的邊界，該邊界具有隔水性；東西方向上為均質(zhì)等厚同性無(wú)限延伸，假設(shè)在邊界中心部位為開拓井巷，并將其作為完整井巷，地下水流流向井巷當(dāng)做平面流，潛水是主要的地下水類型，對(duì)井巷最大涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，達(dá)到3906.00m 的標(biāo)高，應(yīng)用的計(jì)算公式如下：

式中，礦坑涌水量預(yù)測(cè)通過(guò)Q 表示m3/d；潛水含水層滲透系數(shù)用K 表示，將2.053×10-3m/d 作為取值；自底板算起潛水含水層水頭高度利用H 表示，將152.79m 作為平均值；開拓井巷內(nèi)到潛水含水層底板存在的動(dòng)水位距離利用h0進(jìn)行表示，地下水位在這里下降為3906.00m 計(jì)算標(biāo)高，所以將0m 作為取值；井巷開拓半徑利用rw進(jìn)行表示，并將1.75m 作為取值；井巷開拓到邊界之間的距離運(yùn)用b1、b2來(lái)進(jìn)行表示，將175m 作為取值；通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，8 號(hào)礦體礦坑最大涌水量預(yù)測(cè)水平處于18.551m3/d。

（3）預(yù)測(cè)3 號(hào)礦體礦坑最大涌水量。

對(duì)邊界進(jìn)行概化：灰?guī)r進(jìn)線作為東側(cè)的邊界，邊界為隔水性，其他南西北幾個(gè)方向，設(shè)置為等厚，同性無(wú)限延伸。

在鉆孔NZK0201 部位上將開拓井巷進(jìn)行假設(shè)，井巷開拓作為完整井巷，地下水流向井巷的將其作為平面流，潛水是其主要的地下水類型。對(duì)井上最大涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，主要處于3940m 計(jì)算標(biāo)高，通過(guò)下列公式進(jìn)行計(jì)算：

式中，式中，礦坑涌水量預(yù)測(cè)通過(guò)Q 表示m3/d；潛水含水層滲透系數(shù)用K 表示，將2.053×10-3m/d 作為取值；自底板算起潛水含水層水頭高度利用H 表示，將85.40m 作為平均值；開拓井巷內(nèi)到潛水含水層底板存在的動(dòng)水位距離利用h0進(jìn)行表示，地下水位在這里下降為3940.00m 計(jì)算標(biāo)高，所以將0m 作為取值；井巷開拓半徑利用rw進(jìn)行表示，并將1.75m 作為取值；井巷開拓到邊界之間的距離運(yùn)用b1、b2來(lái)進(jìn)行表示，將150m 作為取值；通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，3 號(hào)礦體礦坑最大涌水量預(yù)測(cè)水平處于7.749m3/d。

2.4 構(gòu)造破碎帶富水性的研究

本區(qū)構(gòu)造發(fā)育復(fù)雜，以褶皺和斷層為主，各巖組經(jīng)后期多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，斷裂發(fā)育，一般近東西向斷裂多為壓扭性，雖然規(guī)模較大，次一級(jí)的小斷層較發(fā)育，但斷層破碎帶由碎塊、碎屑物質(zhì)及泥質(zhì)組成，斷層帶一般不富水。北西向弧形斷裂，因其延伸長(zhǎng)、規(guī)模大，旁側(cè)次一級(jí)張性斷裂發(fā)育，可能賦存較豐富的地下水。

對(duì)礦體產(chǎn)生破壞作用的斷層F5、F11，F(xiàn)5 為平推斷層，斷層比較破裂，具有含水性，并分布在溝谷區(qū)域，研究認(rèn)為是主要的徑流通道和含水帶，在穿透施工中應(yīng)注意排水。

2.5 礦區(qū)工業(yè)以及生活用水水源

第四系松散巖類孔隙潛水是該區(qū)的主要地表水類型，水質(zhì)好（綜合評(píng)價(jià)分值F=2.17—2.19），水量豐富，適用于礦山選礦和生活用水。建議優(yōu)先利用地表水，但要重視礦坑水的綜合利用。

綜上所述，礦區(qū)主要礦體大部分位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，地形有利于自然排水。直接充水是礦床的主要充水方式，為裂隙充水礦床，基巖裂隙水與大氣降水是主要的充水水源。初步確定礦區(qū)水文地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單。