李中權

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局322地質(zhì)隊）

石芒坑金礦位于安徽省宣城市涇縣黃村鎮(zhèn)，詳查階段水文工作主要任務之一是基本查明礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)條件，礦床主要含水層的性質(zhì)、分布及地下水的補、徑、排泄條件，預測礦坑涌水量。根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)勘查規(guī)范要求，利用鉆孔ZK1102 進行了穩(wěn)定流抽水試驗，求取滲透系數(shù)，從而準確預測礦坑涌水量［1］。

1 水文地質(zhì)條件

1.1 區(qū)域水文地質(zhì)概況

石芒坑金礦區(qū)域上屬于皖南中低山水文地質(zhì)區(qū)，具有良好的補、徑、排泄條件，區(qū)域水文地質(zhì)條件屬于簡單類型。按含水介質(zhì)、孔隙類型和地下水的賦存條件，區(qū)域內(nèi)地下水類型有松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖裂隙巖溶水和基巖裂隙水3 種［2］。其中基巖裂隙含水巖組巖性主要為石英砂巖、粉砂巖，構造裂隙發(fā)育，且裂隙開啟程度好，地下水較豐富，泉流量常見為0.5～1.0 L/s。

1.2 礦床水文地質(zhì)特征

1.2.1 含水巖組

（1）中等—強富水的第四系孔隙含水巖組［3］主要分布于礦區(qū)的中北部低洼地段及山間坳陷，為河流沖洪積物，厚度為0.80～9.63 m（鉆孔揭露）。上部巖性為粉質(zhì)黏土，可塑—軟塑狀態(tài)，下部為砂礫層及礫石夾層，富水性中等—強，透水性強。該含水層主要接受大氣降水補給，下部與弱富水的砂巖裂隙含水巖組接觸，并存在水力聯(lián)系。

（2）弱富水性的第四系孔隙含水巖組零星分布于礦區(qū)東側(cè)山間坡地，為殘坡積物，巖性主要為含碎石黏土，富水性弱。

（3）弱富水的志流系砂巖裂隙含水巖組［3］分布于整個礦區(qū)，巖性主要為淺紫、紫紅色細砂巖、粉砂巖、石英砂巖，為礦床主要充水含水層。根據(jù)詳查工作鉆孔編錄資料，該含水層裂隙發(fā)育程度一般，弱富水性。以往工作未進行專門水文地質(zhì)工作，無相應的水文地質(zhì)參數(shù)。詳查階段工作須進行抽水試驗、注水試驗求取主要含水層（志留系砂巖、粉砂巖）的滲透系數(shù)，進行礦坑涌水量預測，研究礦區(qū)主要志留系砂巖的含水性質(zhì)及含水層之間的水力聯(lián)系等，為礦山后期開采設計提供參考依據(jù)。

1.2.2 相對隔水巖組

隔水巖組主要由新近系安慶組、古近系雙塔寺組、晚白堊系赤山組及巖體組成，巖性主要為土黃、灰黃色礫卵石，淺灰砂質(zhì)泥巖、泥巖，灰紫、紫紅色厚層礫巖、砂礫巖夾黃褐、灰紫色砂巖透鏡體，花崗閃長斑巖。其富水性差，構成相對隔水層。

此外，全國家用電器工業(yè)信息中心還協(xié)同家電行業(yè)研究機構、數(shù)據(jù)調(diào)研機構及企業(yè)共同舉辦家電行業(yè)研討會議；組織行業(yè)專家對行業(yè)創(chuàng)新技術、工藝、設計以及科技研發(fā)成果進行綜合性審定、評價和推介；聯(lián)合家電相關技術學會和大專院校舉辦學術交流活動，整理學術資料并出版學術論文集，促進行業(yè)信息互通和技術交流；同時，全國家用電器工業(yè)信息中心整合家電行業(yè)上下游信息資源，推進家電上下游行業(yè)融合、協(xié)同發(fā)展。

2 抽水與注水試驗

2.1 試驗方案

（1）抽水試驗方案。利用鉆孔ZK1102，采用口徑91 mm 深井泵進行穩(wěn)定流抽水試驗，抽水過程中保持流量固定，連續(xù)抽取地下水，在鉆孔內(nèi)形成人工降深場，利用水量與水位下降的歷時變化關系，計算主要含水層滲透系數(shù)［4］。

（2）注水試驗方案。利用清水泵往鉆孔ZK1102進行定水頭注水試驗。注水過程中保持孔內(nèi)水位固定，通過水位與注水量的函數(shù)關系，求取主要含山層的滲透系數(shù)［5］。抽水試驗的原理與抽水試驗相同，但抽水試驗是在含水層內(nèi)形成降落漏斗，而注水試驗是在含水層上形成反漏斗。其觀測要求和計算方法與抽水試驗類似。

2.2 穩(wěn)定流抽水試驗過程及結果

正式抽水之前采用鉆桿進行洗孔，洗至孔口返清水結束。第一次抽水持續(xù)9 min 掉泵，水位降至水泵以下，導致抽水中斷。抽水中斷后觀測恢復水位，發(fā)現(xiàn)鉆孔水位恢復很慢，推斷含水層補給不足，無法進行持續(xù)抽水試驗。觀測恢復水位一定時間后分別進行了第2 次和第3 次抽水試驗，均僅持續(xù)1 min 就掉泵。試驗結果詳見圖1。

抽水試驗采用工程地質(zhì)手冊經(jīng)驗公式［4］進行計算：

式中，K為滲透系數(shù)，m/d；Qy為涌水量，取值0.49 L/s；H代表含水層厚度，取值80.61 m；S 為水位降升，取值12.80 m；r為鉆孔內(nèi)半徑，取值0.046 m；R 代表抽水影響半徑，m。

將參數(shù)代入式（1）、式（2），求得滲透系數(shù)K1=0.126 m/d。

2.3 注水試驗過程及結果

2.3.1 現(xiàn)場試驗

在注水試驗前先進行地下水位觀測，注水試驗初始水位為42.0 m。用水桶注入水量，并記錄數(shù)據(jù)。固定水位降升為2 m，當連續(xù)2 次量測的注入量之差不大于最后1次注入量的10%時，試驗結束，取最后1次注入流量作為計算值。試驗結果詳見圖2。

注水試驗采用工程地質(zhì)手冊中的經(jīng)驗公式［5］計算滲透系數(shù)，在試段長度L 與鉆孔內(nèi)半徑r 的比值大于4時，有

式中，Qz為注水量，取值為0.025 L/s；L為試段長度，取值為60.37 m。

將各參數(shù)代入式（3），求得滲透系數(shù)K2=0.023 m/d。

2.4 滲透系數(shù)對比分析及選取

抽水試驗取得滲透系數(shù)是注水試驗取得的5.478倍，造成抽水試驗與注水試驗滲透系數(shù)相差較大的原因如下：

（1）抽水試驗泵水量偏小，抽水持續(xù)時間短，取得的滲透系數(shù)代表性較差，導致抽水試驗求得的滲透系數(shù)較注水試驗求得的滲透系數(shù)偏大。

（2）抽水試驗與注水試驗段位置及長度不一致，導致滲透系數(shù)相差較大。

砂巖滲透系數(shù)經(jīng)驗值K3=3×10-6～6×10-6m/s（0.26 ～0.52 m/d），粉砂巖滲透系數(shù)經(jīng)驗值 K4=1×10-11～1.4×10-8m/s（8.6×10-7～1.2×10-3m/d）。根據(jù)試驗結果，K4＜K2＜K1＜K3。工作區(qū)主要含水層巖性為砂巖、粉砂巖、石英砂巖，根據(jù)鉆孔巖心水文地質(zhì)工程地質(zhì)編錄情況，巖心裂隙一般發(fā)育，僅局部較發(fā)育。根據(jù)鉆孔巖心揭露情況及以往工作經(jīng)驗綜合考慮，確定選取注水試驗取得的滲透系數(shù)K2值進行礦坑涌水量預測。

3 礦坑涌水量預測

3.1 預測方法及結果

礦體主要賦存于巖體與砂巖接觸帶，礦床主要含水層為志留系唐家塢組砂巖，富水性弱，根據(jù)其空間分布特征，石芒坑金礦屬于裂隙直接充水礦床。

依據(jù)礦床含水層結構及分布特征，主要含水巖組分布范圍延伸至區(qū)外，水文地質(zhì)單元可視為無限邊界，為此，礦坑涌水量Q 計算采用大井法計算［4］。對于潛水完整井，計算公式為

式中，K為滲透系數(shù)，m/d，h代表計算礦坑最大涌水量時含水層厚度，m。

K 采用注水試驗滲透系數(shù)K2；H 利用詳查工作16個鉆孔編錄資料確定，H=90.60 m；h 以主礦體最低賦存標高為基準，取0 m；礦體平面投影總面積約為0.16 km2，求得R=225.7 m。

將參數(shù)代入式（4）、式（5），得到礦坑涌水量Q=166 m3/d。

3.2 預測結果可靠性說明

（1）本次預測的礦坑涌水量不包括因開采不當及未查明的隱蔽導水構造帶水量。鉆孔按照規(guī)范要求的工程網(wǎng)度進行布設，鉆孔只能揭露鉆孔區(qū)域的裂隙發(fā)育情況，對于鉆孔探測范圍外的隱蔽型的礦床天然充水通道無法揭露，隱蔽導水構造帶的地下水量無法進行預測，因此隱蔽導水構造帶水量不包含在本次礦坑涌水量預測結果內(nèi)。將來在礦山開采前須進行超前探放水工作。

（2）由于礦區(qū)詳查階段僅進行了單孔抽水試驗，計算參數(shù)代表性有限，礦坑涌水量預測值與未來礦山開采排水量可能存在差異，亦屬正常。

（3）區(qū)域基巖裂隙含水巖組泉流量常見為0.5～1.0 L/s，屬于弱富水性。礦區(qū)主要含水層巖性為砂巖、粉砂巖、石英砂巖，富水性弱。試驗結果中確定滲透系數(shù)K 為0.023 m/d，涌水量Q=166 m3/d，均可證明礦區(qū)主要含水層為弱富水性。這也從側(cè)面說明抽水試驗及注水試驗結果較可靠。

4 結 論

（1）通過注水試驗與抽水試驗結果對比分析，求得工作區(qū)滲水系數(shù)為0.023 m/d，采用大井法進行礦坑涌水量預測，計算涌水量為166 m3/d，預測結果具有一定參考價值，可為后期礦山開采設計提供參考。

（2）詳查階段工作因工程網(wǎng)度等原因，僅進行了單孔抽水試驗，隱蔽導水構造帶分布未查明，建議礦山開采前進行專門水文地質(zhì)工作，詳細查明礦區(qū)水文地質(zhì)條件。