廣東省德慶縣某金礦區水文地質條件分析

李軍瑞

摘 要： 礦區主要含水層為裂隙含水層，地下水富水性總體為弱，預測礦坑涌水量，分析礦床水文地質條件。

關鍵詞： 礦區； 水文地質； 地下水； 含水層； 富水性

引言

礦區位于粵西隆起的北東緣，吳川—四會斷裂帶的北西側，廣寧—羅定斷裂變質帶的中段，河臺金礦田的南緣部位。針對礦床充水的主要含水層進行分析，確定礦床充水的主要含水層及其水文地質參數，預測礦坑涌水量，對礦床水文地質條件作出評價。

1. 地形地貌及氣象

礦區屬小起伏低山地貌，總體地勢為北東和東部高，南部和西部低，山體標高一般為+250m～+450m，地形切割一般到劇烈，以發育“V”型谷為主。區內地表水系主要表現為河流和溪溝，較主要的地表水系有悅城河和文定溪。流經礦區段屬悅城河上游，悅城河一般流量20.14m3/s～225.00m3/s，平均流量147.44m3/s。文定溪為悅城河的支流，自北東往南西從礦區北西部蛇曲狀蜿蜒流經，匯入悅城河。區內地表水季節性變化異常明顯，其流量和降雨密切相關。

本區屬亞熱帶季風氣候，溫暖潮濕，雨量充沛。年平均氣溫22.1℃，雨季多在4月～9月，旱季10月～次年3月，多年平均降雨量1512.8mm，年最大降雨量2210.7mm，日最大降雨量297.6mm。

2. 礦區地質

2.1 地層

區內出露地層以元古界及下古生界為主，是一套淺海相的類復理石碎屑巖建造，是稀有、稀土、錫、金、銀等元素的地球化學高背景區，為成礦備有豐富的物質來源，區內金礦床（點）主要分布在震旦系深變質巖中。

2.2 巖石

區內廣泛出露于龍降村—春水斷裂（屬廣寧—羅定斷裂帶）以北的雜巖體，以加里東期、海西—印支期花崗巖為主，燕山期花崗巖偶見。混合巖主要見于石澗—五和混合巖田，以混合花崗巖類和條痕條帶狀混合巖為主，時代屬海西—印支期。

2.3 構造

區域總體構造線呈北東展布，廣寧—羅定斷裂帶為本區的基本構造格架，該斷裂帶分布于懷集、廣寧、封開、郁南、德慶、羅定一帶之早古生代區域變質巖系和加里東期混合巖中，寬約50km，長200多公里，由一系列北東走向的褶皺、斷裂等組成。在該構造帶中，目前已發現有眾多的金礦床或金礦點。

3. 礦床水文地質條件

3.1 含水層

礦區含水層按埋藏條件可分為松散巖類孔隙含水層和基巖裂隙含水層，主要含水構造為糜棱巖帶及斷裂帶。按其富水性特征敘述如下：

（1）松散巖類孔隙含水層

主要分布于礦區中部的悅城河兩岸階地和山間盆、谷地一帶。據礦區鉆孔揭露，悅城河兩岸階地的主要巖性為含粘土質細砂—粗砂、砂礫石、粉質粘土、含礫粉質粘土。水位埋深0.18m～1.27m，含水層厚0.35m～21.36m，平均厚度11.14m。地下水總體屬無壓孔隙潛水。據鉆孔抽水試驗結果：單位涌水量0.623L/（s·m）～1.4953L/（s·m），滲透系數1.2952m/d～15.411m/d，以中等富水性為主，局部強富水性。

（2）裂隙承壓水含水層

地下水賦存于區內微風化帶以下石英絹云母千枚巖、變質石英粉砂巖、中粒黑云母混合花崗巖、糜棱巖化黑云母花崗巖和糜棱巖及礦體的構造裂隙中，層中富水性不均一，富水部位主要為構造裂隙發育部位，局部為斷裂破碎帶，部分鉆孔在層中鉆進過程中出現不同程度的涌（漏）水現象。據鉆孔抽水試驗結果：鉆孔單位涌水量為0.00104L/（s·m）～0.00478L/（s·m），滲透系數為0.00036m/d～0.00040m/d，富水性弱。

區內主要斷裂構造呈近南北向，總體傾向東，傾角較陡，局部近直立，以壓扭性為主；該斷層北端出露寬度約3.0m，中部揭露寬度為2.41m，斷層南部由鉆孔揭露控制，大致沿斷層走向揭露該斷層破碎帶約48.0m。巖性主要為綠泥石和硅質充填膠結的碎裂巖、構造角礫巖，裂隙以充填或閉合狀為主，含水性和導水性均較差。

區段內發育數條糜棱巖帶，走向北東東，最寬達96m，巖性主要為糜棱巖和千糜巖。由于構造應力作用和風化作用，糜棱巖走向裂隙發育，含帶狀裂隙潛水，民窿揭露的糜棱巖帶涌水量0.080L/s～0.400L/s。鉆孔單位涌水量為0.0014L/（s·m）～0.0017L/（s·m），滲透系數為0.00049m/d～0.00062m/d，富水性弱。

3.2 隔水層

分布于淺部的殘坡積土層、全—強風化巖石，已呈土狀，透水性差，可視為相對隔水層；分布于深部的完整基巖以及局部分布的完整巖石，裂隙多為充填閉合狀，同可視為相對隔水層。

3.3 地下水的補、逕、排條件

分布于礦床上部的孔隙潛水主要接受大氣降水直接補給和河水側向補給，該地下水與河水的水力聯系較密切，既受河水補給，同時也向河水排泄。裂隙承壓水主要接受上部風化裂隙潛水補給，沿構造裂隙下滲與運移，形成地下徑流，流向與構造發育走向密切相關，地下水一般具運移深度較大和距離較長的特征，具承壓性，除在局部低洼處的斷裂露頭見泉水出露外，一般不能自然排泄，鉆孔揭露該地下水往往出現涌水現象。

3.4 礦坑涌水量預測

（1）邊界條件。裂隙潛水和孔隙水可視為無限補給邊界，開采時地下水從四周以平面流形式對礦坑充水；脈狀裂隙承壓水主要受潛水和大氣降水補給，頂底圍巖為隔水層。

（2）預測深度。由于礦床的主礦體大部分分布于-200m標高之上，因此本次礦坑涌水量預測以-200m標高之上的礦體作首采段為目標，預測深度至-200m標高中段。

（3）預測方法及計算公式的選擇。礦床地下水為主要為脈狀裂隙承壓水，其次為風化裂隙潛水和孔隙水，根據礦床充水特征及開采特點。地下水沿礦坑充水量狹長水平完整坑道水動力學法計算。采用的計算公式如下：裂隙承壓水采用水平坑道單面進水公式：Q=BK；風化裂隙潛水和孔隙水采用單面進水公式：Q=BK。

（4）參數的確定。①滲透系數（K）：孔隙水滲透系數采用鉆孔抽水實驗滲透系數的加權平均值K孔=4.7409m/d。風化裂隙潛水含水層采用鉆孔抽水實驗滲透系數的加權平均值K潛=0.2852m/d。基巖裂隙承壓含水層采用鉆孔抽水實驗滲透系數的算數平均值K承=0.00046m/d。②含水層厚度：根據鉆孔揭露含水層厚度算術平均求出的厚度作為含水層厚度，結果為風化裂隙潛水含水層層厚M潛=23.82m、孔隙含水層層厚M孔=11.14m。承壓水含水層采用礦區含水層頂板平均標高與礦區含水層底板平均標高之差值所得含水層厚度的平均值M承=95.56m。③坑道排水降深值（S）：風化裂隙潛水采用礦區終孔靜水位標高平均值（28.90m）降至含水層底板標高的差值為降深值，結果為S潛=23.82m。取孔隙含水層平均厚度做其降深值，S孔=11.14m。④承壓水頭高度（H）：根據鉆孔揭露涌水鉆孔平均水頭標高（27.50m）至預測深度-200m標高為水頭高度，結果H=227.50m。⑤礦坑排水降深值：風化裂隙潛水采用礦區終孔靜水位標高平均值（28.90m）降至含水層底板標高的差值為降深值，結果為S潛=23.82m。取孔隙含水層平均厚度做其降深值，S孔=11.14m。⑥影響半徑（R）：風化裂隙潛水和孔隙水采用經驗公式：R=2S，裂隙承壓水采用經驗公式：R=10S，計算結果：R潛=124.17m，R孔=324.41m，R承=48.80m。⑦開采基坑進水長度（B）：根據-200m標高礦體分布框定基坑，以勘探線為界，基坑進水長度采用地理信息系統測量得結果為1040m。⑧坑道內水柱高（h0）：由于水位降深值遠大于坑道內水柱的高度，故取h0=0。

（5）礦坑涌水量估算。①風化裂隙潛水兩端進水涌水量計算結果：礦體-200m中段為1356m3/d。②裂隙承壓水兩端進水涌水量計算結果：礦體-200m中段為336m3/d。③孔隙水兩端進水涌水量計算結果：礦體-200m中段為646m3/d。④總涌水量為風化裂隙水、裂隙承壓水和孔隙水總和，預測結果為：礦體-200m中段礦坑涌水量為2338m3/d。在天然狀態下，流經前案區段的溪溝以及大氣降水并不會對礦床的開采造成直接的充水，但是如果開采標高過高，未留足夠的安全礦塊，造成巖移錯動，形成導水裂隙，溪溝水以及大氣降水就會沿裂隙滲入，對礦坑造成直接充水，增大礦坑涌水量。

4. 結語

綜合礦床內水文地質特征，礦體大部分處于當地侵蝕基準面之下，礦床屬以裂隙含水層充水為主的礦床，富水性弱，而且礦床內發育的構造破碎帶富水性和導水性較弱，但礦床上部的松散巖孔隙潛水、風化裂隙潛水和地表河水對礦床構成間接充水因素，地下水補給條件較好，水文地質邊界較復雜；礦床水文地質條件復雜程度屬中等，礦區水文地質勘探類型為第二類第二型。

參考文獻：

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