廣東某鎢鉬礦區水文地質特征及礦坑涌水量預測

王洪波

摘 要： 廣東某鎢鉬礦區處于南嶺準地臺與中生代沉降區的嵌接帶，區域性三支筆斷裂自礦區北西角往中部、東側貫穿全區，為一座大型鎢鉬礦床。礦區水文地質條件復雜程度中等，本文介紹了該礦區的水文地質特征，并利用比擬法和大井法對礦坑涌水量進行了預測，為礦區采礦設計與施工提供參考。

關鍵詞： 礦區水文地質； 涌水量預測； 比擬法； 大井法

廣東某鎢鉬礦是近年發現的隱伏大型礦床，主礦體埋藏較深，幾乎全部處于當地最低侵蝕基準面之下，礦床水文地質條件復雜程度中等。針對該礦區的實際情況，合理計算礦坑涌水量可為礦山設計部門提供科學依據，以便于準確的為礦坑采礦設計與施工提供參考。本文在礦區水文地質條件的研究基礎上，開展了礦區水文地質野外調研及資料分析總結，采用比擬法和“大井法”分別進行了礦坑涌水量預測。

1. 礦區地質、水文地質概況

1.1 礦區地質概況

礦區位于區域三支筆斷裂的中段與新華夏系構造的增壩斷裂的次級北東向構造組的復合部位，巖層擠壓強烈、斷裂發育，礦區范圍內構造以北東走向為主。本礦床主要賦存于隱伏石英斑巖脈與圍巖的內外接觸帶及附近發育的石英微、細脈帶中。區域出露的地層有震旦（Z）、寒武（∈）、泥盆（D）、石炭（C）、三疊（T）、白堊（K）、古近系（E）及第四系沖洪積層（Qal）。

1.2 礦區水文地質概況

礦區地下水根據巖性組合，埋藏條件和賦存狀態，可分為第四系松散巖類孔隙水，碳酸鹽巖類溶洞水，層狀巖類風化裂隙水，塊狀巖類風化裂隙水（詳見區域水文地質圖）。巖溶形態以溶蝕裂隙及小溶洞為主，巖溶主要存在灰巖層淺部，均在礦層頂板以上，處于相對隔水層之上，所以此段對礦坑的涌水量影響并不大。

礦區主要處于近東西向的山脊以南的向南、向南西陡傾的山坡地段，區內賦存的地下水以大氣降水直接或間接補給，排泄則由蒸發、泉及各含水層之間內循環為主。地下水的徑流方向從地形高處向低處流動，礦區內徑流方向由中部向北東方向流動。

第四系殘坡積層孔隙含水層的地下水由大氣降水直接補給。由于礦區坡降較大，大氣降水所形成的地表水排泄暢通，加之殘坡積層的含泥量大，大雨、暴雨時的大部分降水直接從沖溝排走，總體看大氣降水較難滲入，含水層的富水性貧乏至中等。其排泄以蒸發及補給裂隙含水層為主。裂隙含水層主要由大氣降水通過孔隙含水層間接補給，部分由大氣降水直接補給。其排泄以泉及補給斷裂構造含水層為主。地下水的水位及水量隨季節不同變化較大。

2. 礦坑涌水量計算

為了給礦-312m中段水倉排水能力設計提供依據，綜合礦區水文地質條件及水文觀測歷史資料分析，運用比擬法和大井法對礦區開采-312m中段時礦坑涌水量進行預測。

為了安全有效地將地下水排出，避免發生可能的突水淹井事故，以下兩種計算方法預測的涌水量均考慮今后采用疏干的防治水方法，將地下水水位降至-312m時的雨季正常涌水量和最大涌水量。

2.1 比擬法

用本礦區373m中段平硐系統水文資料選擇面積比擬法，采用如下公式預測-312m采深坑道系統礦坑涌水量。

式中：

Q--312m中段設計坑道系統豐水期平均涌水量（m3/d）；

Q0-已知中段（373m）所圈定的坑道系統坑道豐水期平均流量（492.5m3/d），穩定水位372m；

F0-已知坑道系統圈定面積（m2），取373m中段系統圈定面積（34191m2）；

S0-已知坑道系統水位降深值（m），取373m（KD8-2）地段所施工鉆孔終孔穩定水位標高的算術平均值（430m）與已知中段穩定水位標高（372m）之差（58m）；

F-設計坑道系統圈定面積（m2），取-312m采深礦體水平投影面積（183300m2）；

S-預計坑道系統水位降深值（m），取施工鉆孔ZK+503終孔穩定水位標高（434.178m）與采深標高（-312m）之差（746.178m）。

計算得出：Q=9450.48（m3/d）

預計-312m采深坑道系統涌水量為9450.48m3/d。

2.2 大井法

2.2.1 計算方法

本次礦坑涌水量計算采用穩定流“大井”法。

2.2.2 計算參數的確定

（1）含水層厚度H（m）：為礦區見礦鉆孔的平均潛水含水層厚度423.5m；

（2）滲透系數K（m/d）：采用水文地質孔ZK+503鉆孔抽水試驗的三層抽水結果加權平均滲透參數0.044m/d；

（3）水位降深S（m）：為礦區見礦鉆孔的平均潛水含水層厚度423.5m；

（4）影響半徑R（m）：，計算結果為，R=3656.25m；

（5）礦坑引用半徑r0（m）：，其中按礦體分布及開采礦體可能觸及的范圍，在計算機中mapgis軟件中1：2000地質圖上直接讀取確定“F”為183300m2，取r0=214.55m；

（6）引用影響半徑R0（m）：R0=R+r0=3656.25m。

2.2.3 礦坑涌水量的計算

計算公式為：；

計算得出：Q=8749.82（m3/d）

2.3 涌水量預測建議

本次經穩定流“大井”法計算得出礦坑涌水量為8749.82m3/d，經水文地質比擬法計算得出礦坑涌水量為9450.48m3/d，由于采用水文地質比擬法中373m（KD8-2）地段所施工的采礦面積不是很系統，所以本次礦坑涌水量以穩定流“大井”法計算結果為準。

3. 結語

本文用兩種方法預測礦坑涌水量，比較而言，大井法方法具有明顯的代表性，該方法能夠考慮較多的影響因素，比較充分的反映出礦區的含水介質特征和特定的邊界條件，用來解決實際工程中比較復雜的問題。

計算結果表明：大井法預測的礦坑涌水量是可靠的，為未來礦山開采礦坑排水疏干設計和防治水措施的制定提供了依據。

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