淺析水文地質在金屬礦產工程中的應用

王 毅

（甘肅省地礦局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

水文地質在金屬礦產工程中的應用是金屬礦開采互動的關鍵環節，其關系到金屬礦產工程的開采質量和工作效率，同時也關系到礦區工作人員的自身財產和生命安全。所以要重視對于水文地質的合理評估和分析，盡可能減少礦區工程事故的發生[1]。其中包含金屬礦區地下水的失衡，導致地下水位上升或下降的情況發生，從而致使礦區巖層遭到破壞，進而威脅到金屬礦區的工程質量和人身安全。

1 金屬礦的水文地質特征

1.1 礦區地層性質及含水性

（1）金屬礦有較為復雜的水文地質條件，在巖層特性及復雜構造的基礎上，還會受天氣氣候、地形等許多因素的作用，致使各種地層出現不同的含水性。并依據不同金屬礦的水文性質分成4個類別：第四系裂隙含水層，巖溶性含水層，碎屑含水層，巖漿巖含水層。各含水層的水文地質的共同特征為：由洪水積層、滑坡積層組成。洪水積層位于兩山之間及其前方的地方，同時主要的流域兩側均有洪水積層的分布，洪水積層的成分為砂礫及巖土等。地質結構松散，含裂隙，多向各個方向并沿著溝壑排出，單獨的水流量一般小于0.8L/s，礦化程度也小于0.8L/s。此區域的地下水源于雨水、上游流域的巖溶水及礦區裂隙流出的水，并沿著裂隙排向低洼地段。滑坡積層是巖石受到風化的影響而形成的積層，主要成分我巖土夾雜部分巖石碎屑，結構較為疏松，是一種覆蓋在地表面的含水層。

（2）根據碎巖石屑的比例可以分為巖溶含水層和碎屑含水層兩種。其中巖溶含水層是指三系中統、碳系下統、寒系上段及泥系中統含水層：即均暴露于金屬礦區的周圍；地質中的巖性主要是大理巖、帶灰巖等，帶灰巖以侵蝕裂隙的方式進行發育為主。地下水流量一般為5.10L/s～7.69L/s，最大的為H1203號地下水，是金屬礦中金屬元素含量最高的地下水層，可以形成豐富的金屬礦層。碎屑含水層是指泥系上下統含水層，其多位于石寨附近地區，巖石主要成分為灰巖組成，其余為頁巖和砂巖為主的碎屑石。同時沙河段含水層是金屬礦區主要的控礦含水層，此地段中的巖性主要是板巖，地下水流量一般小于4L/s；其中最大的流量為15.364L/s，總體含水性較弱，也有一部分中等含水性。因為此區域地質存在斷裂構造，形成了地下水流域系統，其中水的礦化程度小于0.1g/L。

（3）隔水層是指主要構成為丁家寨、志系下統及寒山組等，其中地質中巖性以板巖為主，部分夾雜砂礫，接近地表的裂隙發育較好[2]。裂隙的主要充填物為泥質巖及巖石碎屑，有極差的含水性，地下水流量一般小于0.08L/s，如果地層中含水少或沒有水的存在，即為隔水層。

1.2 礦區構造及控水特征

金屬礦區的地質結構較為復雜，褶皺以背斜為主；斷裂有五組不同的方向，分別為西北、東北、南北、東西及西北北方向組，東北和西北兩個方向組是金屬礦區的主要的導礦及礦區儲量的標志。同時地質構造對各種類型的含水層的分布和地形都有十分重要的影響，各區域之間的分界線為較大的裂隙，并且有自己的地質單元和分水嶺。

因為受到礦區內部分地質構造的作用，斷裂的裂隙發育較好，使得金屬礦區內的地層四分五裂，進而構成了復雜的水文地質條件。同時裂隙的構造制約著地下水的流向和排泄，尤其在碳酸巖區域，雖表明有溶洞的形成，但受到斷裂的影響較大，導致深部以裂隙發育較好。在區域65km2的范圍內，地下水根據分水嶺分成兩條，并與金河水出口處排泄。H1320即為金河水出口為結點向西呈弧形散開的裂隙控水控水作用的結合部位。

2 水文地質在金屬礦產工程中的應用

圖1 水文地質的在金屬礦產工程中的應用

2.1 水文地質在勘探工作中的應用

水文地質對于金屬礦產工程的影響因素較多，為了確保金屬礦的勘探工作的準確性，就要全面掌握礦區的水文地質材料，并精確地做出分析和研究。其中勘探工作的主要內容有：首先，金屬礦區的地理位置，結合水文特征和地形特點兩個方面進行勘查；水文地質特征指該金屬礦區所處的地理位置及當地的自然氣候類型等，而地形特點的掌握是指該礦區及周圍地形的特征。其次，地質條件，是指該礦區的各種類別的地質，包含其地質結構特征、巖層的性質及第四系等。此外，金屬礦區的地下水分布狀況，尤其地下水的變化趨勢，同時地下水的排泄條件等也是勘察的內容。最后，礦區地質中分布的含水區域以及隔水區域的分析和研究，包括含水層的類型、滲透作用、含水層的地下水儲藏量等一些地下水情況。水文地質的在金屬礦產工程中的應用見圖1。

2.2 水文地質評價及建議的應用

在金屬礦區的勘探工作中，勘察的精確性尤為重要，我們不僅要了解勘察的主要內容，更要根據勘察的結果進行客觀的分析并提出合理的建議，進而提高礦區的勘查質量。①礦區地質中地下水對于金屬礦產工程的影響作為研究的重要項目，并對其可能存在的安全隱患及危害做出準確的評估，進而提出防護措施。②依據工程的類別，并勘查相應的水文地質條件，收集并整理相應的水文地質信息。③對于地下水的儲存形式及其客觀規律分析地下水位的變化趨勢，此外結合人類活動造成的不良后果進行研究并預測可能發生的問題，并做好防范工作。④按照礦區工程的安全標準以及工程造價的范圍，對礦區地下水進行分別控制處理。⑤同時，由于金屬礦區在一定程度上會發現其他礦區的存在，要綜合各種因素考慮，特別是地下水對于礦區基礎設施的侵蝕問題，做好預防滑坡、流沙等的預防工作。⑥在金屬礦區的水文地質勘查中，如果涉及到一些不明因素未及時處理和分析，應做好長期觀察的準備，以保證工程的質量和提高礦區開采活動的安全性。

2.3 水文地質勘查的作用

2.3.1 利于金屬礦床的形成

地下水的對于金屬礦床的形成有非常重要的作用。分析可得，原有的礦床、巖礦床以及其他金屬礦床都分布在地下水的古泄水區。古泄水區的排泄方向受壓實作用的影響，而壓實作用對于金屬礦床的形成有很大的促進作用。壓實作用明顯時，地下水進行側向移動，并沿著含水層移動到壓力小的區域，即移動到較高地形的含水層，此區域則變成壓實作用的地下水排泄區域，致使金屬礦床的形成。部分鐵礦、銅礦是壓實作用的結果。

2.3.2 尋找金屬礦的標志

一些原有的金屬礦中地下是分布較為稀疏，在液體狀態和固液共存的狀態下，金屬的含量均大于淡水中的含量，因此能檢測奧有異常金屬的存在，都可以作為尋找金屬礦床的標志。但在不同的實際情況運用中，要結合具體的水文地質條件分析。此尋找金屬礦的方法由于精確度較低，所以仍處于實驗研究階段，需要不斷地引進先進的科學技術對其進行探討。

2.3.3 安全開采金屬礦區

科學地進行水文地質的勘探工作，并做出金屬礦區工程的合理評估和預測，有助于提高開采金屬礦區的安全性。黃耀華的研究說明，金屬礦床的地下水位是由此區域的水文地質條件所決定的，水文地質條件對于金屬礦床的各個方面都有著一定程度的影響，因此要做好礦區的水文地質勘查工作；反之，在礦區的開采活動中，致使工程開采的復雜化，并且沒有足夠的防護措施，進而發生地下水湮沒礦井等嚴重的事故。

2.3.4 防止環境污染

在金屬礦區的開采活動中，不同程度地破壞礦區及其周圍的生態環境，同時對于此區域的水文地質也會造成嚴重的影響。從而給生態環境帶來巨大的壓力，威脅人們自身的健康和生命安全，以及阻礙工農業的進步和發展。如若不注意開采活動中的廢水排泄，導致地面下沉的現象發生，甚至廢水中的有害元素排泄到地下水中，造成土地資源的嚴重污染，很大程度地影響到地下水的飲用。所以要做好水文地質的勘查工作，合理開采金屬礦區并保護生態環境的平衡。

3 結語

水文地質的勘查在金屬礦區的研究和開采活動中扮演著十分重要的角色，要保證金屬礦產工程的質量和工作效率，必須深入研究和分析水文地質在金屬礦產工程中的應用，進而保證金屬礦產工程的順利開采。

[1]蘇和,張善明,柳長峰,等．半荒漠戈壁地區土壤地球化學找礦研究——以阿拉善右旗塔布格地區為例[J]．地質力學學報,2017(3)：487-497．

[2]郝彬彬,王春紅．綜合物探技術在礦山水文地質勘探中的應用[J]．煤炭工程,2017,49(3)：47-49．