解析法與數值法預測石硐溝鉛鋅銀礦礦坑涌水量

楊 閃

(華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021)

解析法與數值法預測石硐溝鉛鋅銀礦礦坑涌水量

楊 閃

(華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021)

基于石硐溝鉛鋅銀礦為水文地質條件復雜的巖溶裂隙充水礦床，利用解析法和數值法分別建立了模型，對其礦坑涌水量進行了計算，以提高礦坑涌水量預測的準確性，為進一步的防治水提供了依據。

礦區，水文地質條件，礦坑涌水量

1 礦區概述

礦區位于甘肅省肅北縣魚兒紅牧場石硐溝一帶，區內基巖多裸露，僅在山坡腳或溝谷地帶見第四系堆積和沖洪積地貌。石硐溝由南向北流經礦區，為典型的冰雪融水型河流。礦體受F1斷裂帶控制呈北西—南東向分布，形成3個主礦帶。

2 礦區水文地質特征

2.1 礦區含水巖組

1)第四系松散巖類孔隙水含水巖組：主要分布于山間沖溝、河谷和河漫灘中，接受大氣降水和冰雪融水補給，水化學類型為SO4·HCO3-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Ca·Mg型低礦化度水。

2)碎屑巖類裂隙水含水巖組：分布于礦區南北兩側基巖風化裂隙中，接受大氣降水的下滲補給。

3)碳酸鹽類巖溶裂隙含水巖組：分布在礦區中部大理巖裂隙、溶隙中，為礦區主要含水層，富水性極強、透水性強但是比較不均一。

4)隔水層(組)：分布于礦區北側的片巖類巖層，層厚在300 m左右，巖石含水性很差，為礦區相對穩定的隔水層。

含水巖組性質匯總如表1所示。

表1 含水巖組性質匯總表

2.2 地下水補徑排條件

礦區地下水補給來源主要為大氣降水和冰雪融水，通過孔隙、裂隙、巖溶通道，一部分溢出地表形成季節性泉水和沼澤，另一部分補給地下水。

3 礦坑涌水量預測

3.1 解析法計算礦坑涌水量

對礦區水文地質條件概化模型結構見圖1。

采用如下計算公式：

采用抽水孔C01抽水試驗數據，其中計算式中：

S1為觀測孔QG03抽水結束時刻降深；S2為觀測孔QG04抽水結束時刻降深；r1為C01與QG03孔水平距離；r2為C01與QG04孔水平距離；m為硅化大理巖含水層厚度，取200m；Q為抽水孔流量，取150m3/h；d為抽水孔與一類邊界水位等于抽水孔初始水頭位置點與抽水孔水平距離，取164m。

由此得：硅化大理巖含水層K=28m/d。

由達西定律，疏干狀態下，上覆第四系含水層越流補給到硅化大理巖含水層流量：

Q=K·A·I。

其中，K=28m/d；A=12 500m2(取硅化大理巖與第四系河床接觸面面積長250m，寬50m);疏干越流狀態下I=1。

由此，Q=35萬m3/d=4.05m3/s。

3.2 數值法計算礦坑涌水量

1)根據勘探工作中得到的鉆孔數據，建立了礦區三維地質結構模型。

2)數學模型。根據邊界和補徑排條件，利用三維非穩定流數學模型：

3)水文地質參數及分區。含水層參數主要結合巖芯RQD值、線裂隙率、簡易水文等資料給出不同初值。據巖性、構造的空間展布模擬區進行水文地質參數初步分區。

4)初始流場。根據現場實測的地下水水位資料，繪制地下水流場圖，作為模型識別的初始流場。

5)礦坑疏干階段涌水量預測。將F1斷層視為強徑流通道，上覆第四系一類邊界，其最大流量為5.9 m3/s，將礦區水頭降到礦體底板時，礦坑涌水量為36.2萬m3/d。

4 結語

1)石硐溝礦床為裂隙充水礦床，礦坑主要充水水源為地表水，充水通道為層間斷裂F1和比較發育的裂隙、溶洞，地表水側向強滲補給地下水。屬水文地質條件復雜礦床。

2)用解析法計算開采條件下礦坑涌水量為35萬m3/d；利用數值法進行了礦坑開采條件下涌水量模擬計算，若開采至3 000 m高程時，礦床涌水量為36.2萬m3/d。兩種方法算得的礦坑涌水量基本一致。另外，解析法與數值法都是建立在第四系孔隙含水層一類邊界始終存在的基礎上，因此，石硐溝流量小于36.2萬m3/d時，礦坑涌水量等于石硐溝流量;在石硐溝實際流量為大于36.2萬m3/d時，礦坑涌水量為36.2萬m3/d。

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[4] 鄧海軍.甘肅省石硐溝銀多金屬礦床富集規律及找礦前景[J].礦山與地質,2009,23(6):91.

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Analytical method and numerical method forecasting Pb-Zn-Ag ore groundwater discharge of Shidong ditch

YANG Shan

(TheNorthChinaNon-ferrousEngineeringSurveyInstitueCo.,Ltd,Shijiazhuang050021,China)

Since Pb-Zn-Ag ore of Shidong ditch is karst cracking deposit with complicated hydro-geological conditions, the article establishes the models by using analytical method and numerical method, calculates its mine groundwater discharge, with a view to improve the mine groundwater discharge forecasting accuracy and provide some basis for further preventing water disasters.

mine area, hydro-geological condition, mine groundwater discharge

1009-6825(2014)11-0100-02

2014-02-05

楊 閃(1985- )，男，助理工程師

P641.54

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