王春暉

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020）

勘查區(qū)地處祁連山中段討賴山北坡，海拔在3000m ～4300m。據(jù)肅南裕固族自治縣氣象站2000 年～2014 年資料，區(qū)內(nèi)氣候干燥，日照充足，溫度變化劇烈；年平均氣溫4.2℃，極端最低氣溫-27.6℃，極端最高氣溫33.4℃，無霜期116 天；年降水量267.0mm，降水時(shí)空分布不均，年內(nèi)降水季節(jié)變化明顯，主要集中在5 月～9 月，2000 年～2014 年間最大連續(xù)降水量29.5mm（2009年），占該年年降水量的9.32%；年蒸發(fā)量1732.9mm，是年降水量的6.49 倍；最大凍土深度245cm；區(qū)內(nèi)盛行西北風(fēng)，年均風(fēng)速2.0m/s，8 級(jí)以上大風(fēng)年均3.5 天；年日照時(shí)數(shù)2787.2h，年總太陽輻射量變化在110kc/cm2～160kc/cm2之間。

1 區(qū)域水文地質(zhì)條件

1.1 地下水類型及富水性

工作區(qū)地處祁連山中段討賴山北坡，位于討賴河中上游位置，根據(jù)巖性特征、地下水埋藏條件情況，劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、基巖裂隙水三類。

（1）松散巖類孔隙水。區(qū)域內(nèi)松散巖類孔隙水主要分布于討賴河河谷、支溝及山前單斜帶狀緩坡和平原，水位埋深較淺。含水層巖性為礫石、碎石、砂類土、礫類土等，分選性一般，滲透性不一，厚度一般2m ～30m。主要補(bǔ)給來源為大氣降水直接滲入、冰雪融水、河流滲漏[1]。

（2）碎屑巖類裂隙孔隙水。碎屑巖類裂隙孔隙水主要賦存于白堊系下溝組、石炭系羊虎溝組礫巖、含礫砂巖、砂質(zhì)泥巖等裂隙孔隙中。巖石裂隙孔隙發(fā)育極不均勻，一般含水微弱。其富水性主要受地形地貌條件，在地表分水嶺及陡坡地帶，不利于降水及雨洪入滲，富水性弱；平緩溝谷及山前沖洪積扇地帶，有較好的匯水條件，富水性較好。其次在構(gòu)造發(fā)育地段，儲(chǔ)水裂隙較發(fā)育，具有一定的儲(chǔ)水空間，富水性相對(duì)較好。

（3）基巖裂隙水。主要賦存于長(zhǎng)城系樺樹溝組、青白口系五個(gè)山組變質(zhì)巖及加里東晚期侵入巖風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙中，含水層巖性為千枚巖、灰白色石英巖、白云巖、灰?guī)r、綠色安山巖、輝長(zhǎng)巖等。由于巖石裂隙發(fā)育極不均勻，裂隙發(fā)育程度隨深度增加而減弱，一般裂隙含水微弱，含水極為不均，多屬潛水類型。富水性主要受地形地貌條件和地層巖性、構(gòu)造控制[2]。

1.2 地下水補(bǔ)徑排條件

區(qū)域地下水主要補(bǔ)給來源為大氣降水、冰雪融水、河流滲漏補(bǔ)給以及上游地下側(cè)向徑流補(bǔ)給,地下水接受補(bǔ)給后，總體自高處向低處運(yùn)移，運(yùn)移方向與地形總體坡向一致，大部分以泉和平面流的形式最終匯入地表河流。

1.3 地下水動(dòng)態(tài)

根據(jù)鄰近礦區(qū)水文地質(zhì)資料，淺層地下水動(dòng)態(tài)特征主要隨季節(jié)變化，一般4月～7月地下水位處于上升階段，8月以后，地下水位逐漸下降，10月中旬以后隨地表河流結(jié)凍，至翌年5月解凍。下部松散巖類孔隙水和基巖裂隙水水位基本穩(wěn)定，年際變化較小。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

礦區(qū)地處祁連山腹地中高山區(qū)，最低侵蝕基準(zhǔn)面位于礦區(qū)東側(cè)討賴河河谷，高程2830m。礦區(qū)礦體高程一般2877m ～3140m，礦體大部分位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上，地形坡降大，有利于自然排水。

2.1 地下水類型及富水性

根據(jù)地下水埋藏條件和水力性質(zhì)，結(jié)合區(qū)域水文地質(zhì)特征，將礦區(qū)地下水劃分為松散巖類孔隙潛水、碳酸鹽巖類裂隙水、碎屑巖類裂隙水、變質(zhì)巖類裂隙水及火成巖類裂隙水五種類型。

（1）松散巖類孔隙水。主要賦存在討賴河河谷、支溝及山前單斜帶狀緩坡區(qū)洪積、洪沖積層孔隙中，含水層巖性為砂礫石、砂碎石等，分選一般，滲透性好，厚度2m ～30m。補(bǔ)給來源主要為大氣降水、冰雪融水的滲入補(bǔ)給。地下水接受補(bǔ)給后，沿溝谷向下徑流，大部分匯入地表河流，一部分順溝谷以溝谷潛水形式徑流。地表河流在向下游徑流過程中，一部分垂直下滲補(bǔ)給河谷潛水。

（2）碳酸巖鹽類裂隙水。主要分布在礦區(qū)南東部一帶，含水層巖性主要為青白口系五個(gè)山組白云巖及長(zhǎng)城系樺樹溝組結(jié)晶灰?guī)r。巖石地表巖溶現(xiàn)象不發(fā)育，巖石裂隙發(fā)育極不均勻，裂隙發(fā)育程度隨深度增加而減弱，且裂隙溶隙多被碳酸鹽及泥質(zhì)完全充填，局部不完全充填，一般裂隙含水微弱，含水極為不均。

2.2 地下水補(bǔ)徑排條件

礦區(qū)松散巖類孔隙水補(bǔ)給來源主要為大氣降水直接滲入、冰雪融水及地下徑流補(bǔ)給。地下水接受補(bǔ)給后，沿溝谷向下徑流，大部分匯入地表河流，一部分順溝谷以溝谷潛水形式徑流。地表河流在向下游徑流過程中，一部分下滲補(bǔ)給河谷潛水。礦區(qū)地下水排泄方式主要有泉、地下徑流及蒸發(fā)。

2.3 地下水動(dòng)態(tài)

礦區(qū)地勢(shì)陡傾，淺層地下水接受大氣降水、冰雪融水等滲入補(bǔ)給后，呈面流快速通過，地下水位基本穩(wěn)定，年際變化小?；鶐r裂隙水基本穩(wěn)定，年變幅較小。

3 礦坑最大涌水量預(yù)測(cè)

3.1 計(jì)算公式

采用大井法（1）、單面進(jìn)水廊道法（2）計(jì)算含水層單元的涌水量。計(jì)算公式如下：

式中，Q-預(yù)測(cè)涌水量（m3/d）；Kcp-平均滲透系數(shù)（m/d），經(jīng)計(jì)算取值0.028m/d；H-含水層厚度；h-豎井水柱高度，疏干狀態(tài)下為0m；R-影響半徑（m）；r-豎井及引用半徑（m）；L-設(shè)計(jì)運(yùn)輸巷道長(zhǎng)度，初步確定為500（m）；B-設(shè)計(jì)運(yùn)輸巷道寬度，初步確定為3（m）；

3.2 計(jì)算參數(shù)

（1）滲透系數(shù)K 的計(jì)算。根據(jù)地質(zhì)孔ZK0301 鉆孔提水試驗(yàn)資料和水位恢復(fù)資料，采用裘布依穩(wěn)定流公式計(jì)算和確定（表1），其中水位降深sw=11.25m，涌水量Q=13.10m3/d，含水層厚度H=65.86m，鉆孔半徑rw=0.047m。

表1 水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算成果表

（2）影響半徑R 的計(jì)算。影響到的范圍等效成均質(zhì)條件下，單井側(cè)向無限含水層模型，經(jīng)計(jì)算正常礦坑涌水引用影響半徑R0=178.88m。經(jīng)計(jì)算分析，初步確定水位標(biāo)高降深至首采地段2994.71m 時(shí)影響半徑R=178.88m。根據(jù)礦床開采的方式，采用引用影響半徑R0=178.88m，大井引用半徑按計(jì)算公式確定。

（3）采掘工作面面積F。采用地下井采時(shí)，豎井的進(jìn)水面積F=2πr×H。平巷的開拓面積F=井巷長(zhǎng)度（L）×井巷寬度（B）。

礦坑涌水量預(yù)測(cè)以開拓工程的深度即開采水平進(jìn)行預(yù)測(cè)，本次預(yù)測(cè)主要針對(duì)Ba1g、Ba4g 和Fe4g、Fe2g 主礦體進(jìn)行預(yù)測(cè)。如第一開拓水平為地下100m（高程2994.71m），含水層厚度（H）即為第一開拓水平之上的含水層厚度。

3.3 預(yù)測(cè)礦坑涌水量的可靠性分析

影響豎井涌水量預(yù)測(cè)的因素是多方面的，礦區(qū)實(shí)際水文地質(zhì)條件往往不易查清，與計(jì)算公式假設(shè)條件往往不一致，因此預(yù)測(cè)的豎井最大涌水量可能與實(shí)際情況有所出入或出入很大。此次勘查由于抽水試驗(yàn)鉆孔的數(shù)量少、孔徑小，揭露到的含水裂隙數(shù)量少。

4 礦區(qū)水資源綜合利用評(píng)價(jià)

礦區(qū)地處祁連山中高山區(qū)，距礦區(qū)約5km討賴河常年有水，礦化度0.376g/L，水質(zhì)良好，屬淡水，可作為生活用水。對(duì)礦區(qū)基巖裂隙水水質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，其中硫酸鹽及溶解性總固體嚴(yán)重超標(biāo)，水質(zhì)極差，不能直接作為飲用水，礦山生產(chǎn)用水對(duì)水質(zhì)無明顯的要求，從水質(zhì)角度上講，井巷排水可用水礦山工業(yè)用水，根據(jù)單面廊道法計(jì)算第一開拓水平（高程2994.71m）礦坑正常排水302m3/d，從水量角度上分析井巷排水可滿足礦山生產(chǎn)的工業(yè)用水。

綜上所述，礦區(qū)主要礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，地形有利于自然排水，礦床主要充水含水層和構(gòu)造破碎帶富水性較弱，地下水補(bǔ)給條件差，第四系覆蓋厚度較小，水文地質(zhì)邊界簡(jiǎn)單。因此，綜合確定礦區(qū)水文地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單。