唐 艷

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)勘查院，甘肅 張掖 734012）

甘肅小柳溝鎢鉬礦位于北祁連造山帶西段洋-陸俯沖的活動(dòng)大陸邊緣（李文淵等，2005），為目前甘肅省主要生產(chǎn)礦山，隨著開采標(biāo)高下降，礦區(qū)地下水越來越復(fù)雜，礦區(qū)水文地質(zhì)條件反饋不準(zhǔn)確將會(huì)產(chǎn)災(zāi)害問題，本次對(duì)小柳溝鎢礦床水文地質(zhì)特征進(jìn)行分析，一方面指導(dǎo)小柳溝鎢礦深部開采，另一方面對(duì)周圍貴山鎢礦、祁寶鎢礦床等開采提供技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)分析當(dāng)前礦區(qū)水工環(huán)工作中存在的不足，對(duì)進(jìn)一步地質(zhì)找礦和開發(fā)利用具一定的指導(dǎo)意義。

1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層主要為中元古代長(zhǎng)城系朱龍關(guān)群，巖性主要為千枚巖、角閃片巖、矽卡巖、灰?guī)r及玄武巖。鎢銅礦體主要產(chǎn)于朱龍關(guān)群上、下巖組的過渡部位。礦田內(nèi)為一“D”型穹隆構(gòu)造（湯靜如等，2006；周宏，2004）。穹隆兩側(cè)地層不對(duì)稱，小柳溝鎢礦位于穹隆的東翼，礦區(qū)近南北向走向斷裂控制了部分鎢礦體的空間就位及形態(tài)展布，近東西向走向斷裂控制了石英脈型鉬礦體的空間就位及形態(tài)分布。礦區(qū)可見花崗巖脈、輝長(zhǎng)巖脈，含鉬石英脈，空間展布形態(tài)完全受控于斷裂及地層巖性中的節(jié)理，經(jīng)以往深部鉆探驗(yàn)證，深部為含鉬花崗斑巖體。

2 水文地質(zhì)

2.1 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

與小柳溝鎢礦最為密切的溝系為北部的小柳溝河水和南部的芨芨溝（圖1），芨芨溝向南匯入東西向的朱龍關(guān)河，最終附近的水系匯入南北向的北大河。礦區(qū)地形總體趨勢(shì)是北東部高，南西部低，中部形成山梁、山脊，為地表分水嶺，山體坡角平均30°～37°，相對(duì)高差一般在350m或更大，礦體分布在分水嶺。地下水呈近北向南逕流，構(gòu)成了相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。礦區(qū)最低海拔為3097m，最高海拔為3454m，區(qū)內(nèi)植被不發(fā)育，基巖多呈裸露狀態(tài)，以剝蝕中高山～高山地貌為主要特征。區(qū)內(nèi)氣候?yàn)榇箨懶愿吆敫珊禋夂?，年平均降水?58mm，蒸發(fā)量2371.5mm；最高氣溫20.2℃，最低氣溫-29.9℃。7月～8月為雨季，10月中下旬至翌年4月上旬為冰凍期，凍土深度為1.40m。

2.2 主要含水巖組

根據(jù)巖層含水性，埋藏條件，裂隙發(fā)育程度及其連通情況，不同巖石建造類型劃分如下含水巖組（帶）。

2.2.1 第四系沖洪積、殘坡積松散巖類含水巖組

第四系殘坡積弱含水層主要分布在芨芨溝及其兩側(cè)坡麓，透水性一般，在溝谷底部局部地段含上層滯水，對(duì)礦床開采無影響；第四系沖洪積孔隙潛水含水層主要分布在小柳溝河，朱龍關(guān)河漫灘及兩岸階地，透水性良好，富含孔隙潛水，層厚150m左右，單井涌水量1987.20m3/d，單位涌水量2.54L/m·s，滲透系數(shù)5.45m/d，水位埋深84.19m。水化學(xué)類型HCO3--SO42--Ca2+-Mg2+型淡水。該含水層中的地下水，將是礦床開采間接的充水水源之一，也是礦床開采時(shí)生產(chǎn)及生活用水水源之一。

2.2.2 變質(zhì)巖、火成巖基巖裂隙潛水（局部微承壓）含水巖組

礦區(qū)角閃云母片巖、千枚狀細(xì)砂巖，含炭千枚巖、絹云母千枚巖等構(gòu)成了含水層的基本骨架。角閃云母片巖、千枚巖類、千枚狀細(xì)砂巖等本身不含或含水甚微，在地下水位以上為弱透水層，地下水位以下為弱含水層，該層是礦床開采直接充水水源之一，但不會(huì)對(duì)礦床開采造成較大威脅。鎢礦體的產(chǎn)出受斷裂構(gòu)造控制，決定了礦體及其含礦巖石含裂隙含水層，富水性中等，是礦床主要充水水源之一。

2.2.3 斷裂構(gòu)造破碎帶的富水特征

礦區(qū)斷裂構(gòu)造可劃分三組，分別為北西向、近東西向、北東向。北西向斷裂及北東向斷裂破碎帶富水、導(dǎo)水，是礦床充水主要因素之一。

2.3 隔水巖組

礦區(qū)東南部分布的基性輝長(zhǎng)巖及玄武巖，呈巖墻狀產(chǎn)出，裂隙不發(fā)育，微含裂隙潛水，構(gòu)成礦床相對(duì)隔水層，可視為礦床隔水邊界。

2.4 地下水的補(bǔ)給、逕流及排泄特征

礦區(qū)東部7Km左右的北大河年平均流量12.83m3/s，最大洪水流量13.5m3/s，平水期一般10.26m3/s～12.50m3/s，但其離礦體較遠(yuǎn)，且位于徑流下游，幾乎無補(bǔ)給作用。小柳溝河其流量0.928m3/s～1.34m3/s，小柳溝河在10月到下年4月為冰凍期，改期內(nèi)對(duì)礦區(qū)地下水無補(bǔ)給聯(lián)系，據(jù)小柳溝河地表水流量觀測(cè)統(tǒng)計(jì)得知（劉堆富等，2005），小柳溝河上游到下游損失水量259.2m3/d，滲水量較小，補(bǔ)給水量較小。綜上認(rèn)為礦區(qū)含水層中的地下水補(bǔ)給源主要是大氣降水和雪融水。礦床疏干范圍內(nèi)含水層中的地下水總體由北東（地勢(shì)高處）向南西（地勢(shì)低處）方向逕流。礦區(qū)地下水以下降泉、潛流、或人工取水方式排泄。

2.5 礦床充水因素及礦坑涌水量預(yù)測(cè)

2.5.1 礦區(qū)充水因素分析

根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)條件，礦床充水因素主要是：第四系孔隙潛水、基巖裂隙潛水及斷裂破碎帶裂隙潛水、構(gòu)造破碎帶等導(dǎo)水通道進(jìn)入巷道，形成礦坑涌水；小柳溝河從礦區(qū)北部流過，其上游側(cè)向滲入補(bǔ)給基巖裂隙水，亦是礦床充水因素之一。

2.5.2 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

小柳溝河及第四系孔隙潛水在礦區(qū)中北部及北西部構(gòu)成了礦床的供水邊界，向南西端流出礦區(qū)。礦區(qū)東南部的輝長(zhǎng)巖及玄武巖構(gòu)成了礦床的隔水邊界?；鶐r裂隙潛水是礦床開采的直接充水水源，由近北東向南西方向逕流。2005年首采報(bào)告推薦礦床水文地質(zhì)條件下的礦坑涌水量為：535.27立方米/日和949.40立方米／日可作為礦山未來采礦設(shè)計(jì)在3120m和3080m中段正常涌水量；1461.38立方米/日和1875.51立方米/日為相應(yīng)中段最大涌水量（（劉堆富等，2005）。目前隨著開采標(biāo)高下降，通過對(duì)已施工各坑道進(jìn)行坑內(nèi)出水點(diǎn)調(diào)查及礦區(qū)相關(guān)水文地質(zhì)資料收集以及排水試驗(yàn)三角堰測(cè)量法測(cè)得礦井總涌水量378.46m3/d與排水試驗(yàn)三角堰測(cè)量法測(cè)得PD3031中段最大涌水量312.74m3/d基本接近（孫倉平等，2017），對(duì)此礦區(qū)礦坑涌水量的對(duì)比結(jié)果得出：礦山開采后涌水量有較大的變化，主要原因是上部坑道基巖裂隙水已逐漸疏干，以及氣候的逐漸變暖，大氣降水和冰川雪融水的減少造成地下水補(bǔ)給的減少。原首采勘探報(bào)告的涌水量數(shù)據(jù)已不再適用。

本次礦山礦坑涌水量利用水文地質(zhì)比擬法中的富水系數(shù)比擬法進(jìn)行預(yù)測(cè)，利用已有的PD3031中段礦坑涌水量類比推算出PD2920中段的礦坑涌水量。

A.計(jì)算方法及步驟：

富水系數(shù)是指一定時(shí)期內(nèi)從礦井排出的總水量Q0（m3）礦井采掘長(zhǎng)度L0之比，以KL表示：

根據(jù)礦井涌水量與采掘長(zhǎng)度成正比的規(guī)律，將生產(chǎn)礦井的KL值乘以要預(yù)測(cè)礦井的設(shè)計(jì)采掘長(zhǎng)度L，即得預(yù)測(cè)礦井的涌水量Q：

B.礦坑涌水量預(yù)測(cè)：

PD2980中段礦坑涌水量根據(jù)PD3031中段的富水系數(shù)來進(jìn)行計(jì)算，Q0取PD3031中段最大涌水量Q01=312.74m3/d和平均涌水量Q02=156.37m3/d，采掘長(zhǎng)度L0=2040.91m。

最大涌水量富水系數(shù)

平均涌水量富水系數(shù)

用PD3031中段的富水系數(shù)計(jì)算可得PD2980中段的涌水量：

當(dāng)PD2980中段設(shè)計(jì)采掘長(zhǎng)度為1000m時(shí)。

當(dāng)PD2980中段設(shè)計(jì)采掘長(zhǎng)度為2000m時(shí)。

PD2920中段礦坑涌水量根據(jù)PD2980中段的富水系數(shù)來進(jìn)行計(jì)算，Q0取PD2980中段最大涌水量Q01=180.96m3/d和平均涌水量Q02=90.48m3/d，采掘長(zhǎng)度L0=711.34m。

最大涌水量富水系數(shù)

平均涌水量富水系數(shù)

用PD2980中段的富水系數(shù)計(jì)算可得PD2920中段的涌水量：

當(dāng)PD2920中段設(shè)計(jì)采掘長(zhǎng)度為1000m時(shí)。

當(dāng)PD2920中段設(shè)計(jì)采掘長(zhǎng)度為2000m時(shí)。

C.礦區(qū)礦坑涌水量預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)：

小柳溝鎢礦礦坑涌水量預(yù)測(cè)采用了富水系數(shù)比擬法，其中PD3031、PD2980和PD2920中段的地質(zhì)和水文地質(zhì)條件相似、開采方法相同，符合富水系數(shù)比擬法的計(jì)算要求，所得出的數(shù)據(jù)可以較接近實(shí)際的反映出該礦床水文地質(zhì)條件下的礦坑涌水量。

綜上，故推306.00m3/d和154.00m3/d作為礦山未來采礦設(shè)計(jì)在PD2980中段的最大涌水量和平均涌水量，510.00m3/d和254.00m3/d作為礦山未來采礦設(shè)計(jì)在PD2920中段的最大涌水量和平均涌水量。

2.6 礦區(qū)地下水影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

礦床主要充水含水層及構(gòu)造破碎帶含水層富水性弱，礦床充水方式為頂、底板直接充水，充水量小，補(bǔ)給邊界遠(yuǎn)離首采地段坑道系統(tǒng)，礦坑涌水量較小，為以裂隙潛水含水層，頂、底板充水為主的礦床，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

目前礦區(qū)最低開采標(biāo)高為2920m，礦床最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高為2900m，礦區(qū)現(xiàn)階段開采條件有利于自然排水。根據(jù)歷史觀測(cè)資料顯示，小柳溝河對(duì)礦區(qū)地下水影響較小，隨著大氣降水的增加、季節(jié)性變化河水水位上升、流量增大，受北東向?qū)畼?gòu)造影響局部會(huì)出現(xiàn)河水側(cè)滲現(xiàn)象，礦區(qū)水文地質(zhì)條件隨著開采深度的下降逐漸變得較為復(fù)雜。在未來的生產(chǎn)及礦山建設(shè)中，礦山最低開采標(biāo)高將向下延伸，達(dá)到礦床最低侵蝕基準(zhǔn)面以下，礦區(qū)水文地質(zhì)條件將變的較為復(fù)雜，礦山生產(chǎn)單位在未來生產(chǎn)過程中對(duì)礦床水文地質(zhì)調(diào)查程度應(yīng)相應(yīng)提高。

尤其在最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高以下中段，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的水文地質(zhì)勘察工作。

3 結(jié)語

小柳溝鎢礦床控制儲(chǔ)量標(biāo)高在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面2900m以上，地形有利于自然排水，礦床主要充水含水層及構(gòu)造破碎帶含水層富水性弱，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，目前認(rèn)為礦山未來采礦設(shè)計(jì)在PD2980中段的最大涌水量和平均涌水量為306.00m3/d和154.00m3/d，PD2920中段的最大涌水量和平均涌水量為510.00m3/d和254.00m3/d，在未來的生產(chǎn)及礦山建設(shè)中，礦山最低開采標(biāo)高將在最低侵蝕基準(zhǔn)面以下，礦區(qū)水文地質(zhì)條件將變的較為復(fù)雜，地下水防治要求提高，需要考慮地下水的疏、堵、突然涌水事件的預(yù)防。