內蒙古自治區新巴爾虎左旗罕達蓋礦區礦床充水因素淺析

王智慧　郝剛強　姜亞東

1.內蒙古礦業開發有限責任公司　呼和浩特　010020 2.內蒙古自治區地質環境監測院　呼和浩特　010020

內蒙古自治區新巴爾虎左旗罕達蓋礦區礦床充水因素淺析

王智慧1郝剛強1姜亞東2

1.內蒙古礦業開發有限責任公司呼和浩特010020 2.內蒙古自治區地質環境監測院呼和浩特010020

本文通過分析區域礦區主要含水層水文地質特征，闡述了礦床充水的主要因素。分析認為，礦區充水水源包括大氣降水、第四系孔隙潛水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖溶隙溶洞承壓水。

罕達蓋礦區充水因素含水層

1.礦區基本情況

罕達蓋礦區位于大興安嶺西緣，礦區地貌形態為丘陵，總體地勢西北高、東南低，海拔高程910.0m～1，058.0m，最大相對高差148.00m。本區屬大陸性半干旱氣候區，冬季嚴寒而漫長，夏季涼爽而短暫，多年平均降水量279mm，降水量年際、年內分布不均。托列拉河為常年性地表水流，河流從礦區南側穿過匯入哈拉哈河后排泄于區外。當地最低侵蝕基準面標高841.21m，礦區位于區域水文地質單元中的徑流、排泄區。

區內基巖地層主要以酸性——中酸性、中性火山巖、侵入巖為主，松散巖類地層包括上更新統、全新統。山體表面有厚度不均的殘坡積物分布，溝谷中現代河床沉積、沖積物分布較廣泛，沉積厚度10m～45m。

區內斷裂構造較為發育，以北東向——北北東向為主，次為北西向，近東西向。斷裂構造一般數千米至幾百米，其中北東向（包括北北東向）斷裂構造為區內主要控巖導礦構造，北西向斷裂或兩組斷裂的交匯部位成為主要的容礦構造。

2.礦區含水層水文地質特征

礦區含水層主要有第四系松散巖類孔隙潛水含水層和基巖裂隙承壓——潛水含水層。

2.1第四系松散巖類含水層

主要分布于礦區兩側寬谷洼地上，含水層巖性為粉細砂、細砂及砂礫石，厚度一般10m～30m，最厚可達50m，為一連續分布的孔隙潛水含水層，與下伏及兩側基巖裂隙含水層構成統一的含水體。據W50（φ=168mm，下同）機民井抽水試驗資料，水位埋深1.65m，水位標高871.95m，降深約12m，單井涌水量720m3/d左右，單位涌水量60m3/d·m，S01機民井抽水試驗資料表明，水位埋深2.05m，降深5.17m，單井涌水量720m3/d左右，單位涌水量139.26m3/d·m，潛水含水層富水性中等至強。

2.2基巖風化孔隙裂隙含水層

區內基巖風化帶深度40m～80m，最深可達120m。其上部堆積5m～30m厚的第四系松散堆積物，透水性強，加之地形平緩，有利于大氣降水入滲，形成了網狀風化裂隙水。

含水層巖性主要由各期侵入巖體、變質巖和火山巖組成，受風化影響裂隙發育程度不同，含水層埋藏分布極不均勻。據ZK0003鉆孔終孔靜止水位觀測，水位埋深35.5m，水位標高925.24m；SK0106水文孔位位于礦區分水嶺地段，地下水匯水范圍有限，上層基巖風化帶抽水資料表明，水位埋深45.65m，水位標高925.88m，降深12.0m，單井涌水量為10.36m3/d。富水性弱至中等。

2.3基巖構造脈狀裂隙含水層：

鉆孔簡易水文地質觀測表明，大部分鉆孔在施工中（已穿過風化層）嚴重漏水，極個別鉆孔甚至涌水，初步說明礦區存在基巖構造脈狀裂隙水，目前控制程度較淺，推斷含水層厚度具一定的規模，一般在不同巖性接觸帶部位普遍含水，構成脈狀承壓裂隙水。鉆孔簡易水文地質觀測記錄，自流量小于5m3/d，水頭略高于地表，水位標高952m～983m。涌水鉆孔均位于C2勘查區西北側緊鄰C1區碳酸鹽巖大理巖溶蝕溶洞含水層，究其原因與下伏存在厚層大理巖有一定關聯，且鉆孔涌水深度大部在見礦層位附近，即中酸性火成巖與碳酸巖類接觸交代形成的鈣鐵矽卡巖帶。

該類含水層為礦層直接充水含水層。根據觀測的涌水量資料，如無導水斷裂帶直接溝通強含水層，其涌水量有限。

2.4基巖層間構造裂隙含水層

中奧陶統多寶山組地層，為礦區主要巖層亦是礦體賦存層位，由變質粉砂巖、大理巖、安山巖、矽卡巖等組成，形成于同一時代相互影響生成構造裂隙密集帶，給地下水的賦存創造空隙，在地下水匯水有利部位，形成基巖層間構造裂隙含水層。含水層一般位于地表120m以下，主要接受上層風化基巖裂隙水垂直滲入補給，與上伏風化裂隙含水層組成統一含水層。根據SZK0004水文地質孔抽水試驗資料（上部80m層段已封閉），水位埋深35.59m，降深33m，鉆孔涌水量36.35m3/d，單位涌水量1.10m3/d·m。

基巖層間構造裂隙含水層是不同期次巖漿侵入地層，儲水空間為圍巖烘烤、熱漲、冷凝、收縮后脆性巖層擠壓、拉伸形成的裂隙和空隙，一般構不成規模較大的含水層，但它與構造導水斷裂帶聯系可能形成較好的含水層。為礦床直接或間接充水含水層。

2.5碳酸鹽巖溶隙溶洞含水層

C1區SK23-1水文孔揭露，由溶蝕大理巖組成碳酸鹽巖溶隙溶洞含水層，鉆孔揭露含水層厚度50m之多，伏于8m～12m厚沼澤化松散沉積物下，與下部變質粉砂巖構成總計厚約74m含水層，混合水位埋深5m左右，全試段抽水水位降深3.88m時單井涌水量達1，890m3/d。上試段（礦層上部）大理巖溶隙溶洞含水層抽水試驗表明，水位降深2.53m，單井涌水量1，651m3/d，單位涌水量達652.58m3/d·m，滲透系數大于20m/d。

C2區SK0106水文孔位處礦區局域分水嶺地段，位于該孔北側、東南側五個地質孔在施工中均發現涌漏水，其中一個孔鉆進到地下445m～450m時，鉆具陷落、鉆孔縮徑卡鉆，取上的巖芯似斷層帶擠壓形成的泥質粉砂，手捻易碎，在該孔西北側即為大理巖分布區，可能為一較大溶洞被斷層擠壓破碎的變質粉砂巖粉末充填所致。綜合分析，推測C2區也存在大理巖溶隙溶洞，由于資料有限，無法定量說明其富水性強弱。

大理巖溶隙溶洞含水層，一般受構造斷裂帶控制分布范圍有限，從C1區SK23-1水文孔反映的巖性特點看，溶蝕大理巖過渡到原生大理巖后直接為厚約二十余米磁鐵礦層，因此大理巖溶隙溶洞含水層成為礦體直接充水含水層。

3.地表水

托列拉河位于勘查區東南部3.2km，水流方向由北東流向南西。為常年性河流，河谷寬1km～1.5km，匯水面積約130km2，流經礦區約20km。上游河水流量17，280m3/d，下游河水流量27，648m3/d。其徑流模數為0.15L/s.km2，年徑流深（徑流高度）為4.73mm，年徑流系數為1.3%。

4.礦床充水因素分析

4.1碳酸鹽巖溶隙溶洞承壓水

該含水層富水性極不均勻，礦體與溶隙溶洞含水層直接接觸，地下水順構造破碎帶直接進入礦坑，造成礦床充水，是礦床充水的直接因素，特別是C1區局部地區含水層富水性極強，應引起高度重視。

4.2第四系孔隙潛水

第四系孔隙潛水與礦體相距較近，孔隙潛水和基巖裂隙潛水之間無明顯的隔水層存在，水力聯系緊密，當開采礦體時，采礦疏干抽取大量基巖裂隙水改變了地下水滲流場條件，第四系松散巖類孔隙水在水重力勢能作用下，以紊流形式通過各類空隙介質涌向采坑。因此，第四系松散巖類含水層為礦床間接充水含水層。

4.3大氣降水

礦區首采地段礦體位于當地侵蝕基準面以下，區內巖石風化裂隙較為發育，透水性好，大氣降水通過風化裂隙入滲，可成為礦床充水水源之一。

礦區屬大陸性半干旱氣候區，年均降水量279mm，年均蒸發量1，029.5mm，蒸發量遠大于降水量，且礦區雨季一般在6～9月，占全年降水量的78%，礦區地形起伏變化較小，植被多以灌木為主，其余為當地作物土壤，地表徑流和排泄條件一般，大氣降水人滲能力較強，區內巖石風化裂隙較為發育，大氣降水通過風化裂隙入滲對下部含水層進行補給，故大氣降水對坑道充水只有間接的影響。一般情況下，大氣降水對礦體開采無直接影響。

4.4基巖裂隙水

基巖層間裂隙含水層遍布整個礦區，為礦區主要充水層。其在構造、地貌有利部位和厚度較大時，可形成強充水層。基巖構造脈狀裂隙含水層雖涌水量有限，但有潰入性通道直接溝通時，也可形成較大的涌水量，其對礦床開采威脅性也不容忽視。

4.5地表水

常年性地表水充水礦床的涌水量往往呈現出大而穩定的特點，不易疏干，礦井一旦被淹很難恢復；季節性地表水充水礦床的涌水量受地表水源的季節性變化影響；地表水體與礦床體的相對標高直接控制著地表水的充水條件。只有當礦床體低于地表水體的標高時，才能構成地表水充水的基本條件。

礦南側分布有內托列拉河，為常年性地表水流，開采礦體低于當地侵蝕基準面以下，河水，特別是在暴雨期或春季融雪水形成的洪水也是礦床充水因素之一，C1區尤為突出。因此，礦井在未來的生產過程中，應加強對沖溝洼地的檢測，發現問題及時處理。

結語

罕達蓋礦區屬于裂隙水充水礦床，其礦床充水因素主要來源于碳酸鹽巖溶隙溶洞承壓水、第四系孔隙水、大氣降水、基巖裂隙水和地表水的補給。為達到井下安全開采，建議采用自下而上分層充填法，并在基巖風化帶以下預留礦坑頂板安全厚度，防止礦坑頂板變形過大或坍塌，產生大量新生裂隙，導致大量第四系和碳酸鹽巖溶隙溶洞承壓水涌入礦坑。局部還需對礦坑頂板進行加固處理，最大程度減弱碳酸鹽巖溶隙溶洞承壓水、和第四系水對礦床井下開采的影響。

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