五河硤石山金礦礦區水文地質特征

梅小元

（安徽省地質礦產勘查局三一二地質隊，安徽 蚌埠 233000）

五河縣硤石山金礦位于安徽省蚌埠市五河縣縣城東南方向8千米左右，行政隸屬五河縣小溪鎮管轄。礦區地理坐標：東經117°56′00″～117°56′15″，北緯33°04′10″～33°04′24″，中心點地理坐標為：117°56′07″，33°04′16″。區內出露地層主要為五河群西崮堆組，巖性為黑云母變粒巖，角閃變粒巖、斜長角閃巖、淺粒巖夾蛇紋石化大理巖，該組破碎帶亦為該礦區的含礦層段；礦區東南見第四系，巖性以含礫石粘土、粉砂質粘土、亞粘土、中細砂為主。礦區位于郯廬斷裂帶朱頂～石門山斷裂和五河～紅心輔斷裂之間，相對抬升的地壘斷塊之上。斷塊上的五河群西堌堆組整體表現東西向強烈褶皺，在原來東西向構造的基礎上，成帶地迭置發育塑性～脆性應變帶，使之彼此交切復合，以及多種巖脈的貫入，基巖破碎，變形復雜。區內主斷裂朱頂～石門山斷裂貫穿礦區，傾向東，傾角50°～80°，具有多期活動特征，在斷裂帶中角礫巖硅化蝕變較強，后期含金硫化物石英脈，碳酸鹽巖脈，呈細脈狀或膠結物充填于角礫之間，是硤石山金礦的賦礦構造。北東向斷裂構造常呈雁行斜列的斷裂群出現，走向35°～50°之間，傾向北西，傾角在20°～40°，斷裂破碎帶寬0.8m～3m，長數百米。本文根據前期的水文地質工作，對礦礦區水文地質特征進行了研究，并對涌水量進行估算進行了分析。

1 礦區自然地理概況

礦區地處淮北平原南緣，淮河的南岸，地勢平坦，地貌為低丘剝蝕壟崗，最高點標高+72.9m，一般標高在+20m～+50m，地形起伏較小，地勢平緩地帶為第四系地層覆蓋，其中礦區東部有一條南高北低呈南北方向延展的溝谷，西部是沖積洼地，中部為相對高隆的分水嶺。

氣候屬北溫帶季風性半濕潤氣候，年平均氣溫14.7攝氏度，年最大降雨量在1559.5毫米，年最小降雨量442.1毫米，多年平均降水量937.3毫米，每年6月份～8月份為雨季，降雨量約占全年53%，年均蒸發量1557.0毫米，潮濕系數0.7，屬半干旱區，全年無霜期218天。

礦區屬淮河流域，主要地表水體有牟家湖和櫵子澗水庫。牟家湖分布在礦區的南西側1.8千米處，因上游斷流，該湖實際上已成為一個蘆葦沼澤地，僅為雨季積水區，湖低標高約+13.5m，最高洪水位標高+15.0m，洪水最大淹沒面積約1.5平方千米；櫵子澗水庫分布在礦區的北東側約2.2千米處，庫區占地面積約40.0平方千米，該庫庫容量受季節雨水影響明顯，當雨季水庫水位標高達到+25.5米時，庫容量可達2085.0萬立方米，當水位降低到標高+14.0m時，庫容量僅有70.0萬立方米。礦區最低排水基準面約在+23.0m。

2 礦區水文地質特征

2.1 礦區含水巖組特征

本礦區含水巖組自上而下可劃分第四系孔隙含水巖組、變質巖含水巖組、火成巖含水巖組，各含水巖組分述如下。

2.1.1 第四系孔隙含水巖組

主要分布在溝谷及低洼處，其厚度隨地形變化，低洼處較梁地、坡地，厚度0m～8m，平均厚度2.6m。上部為淺黃色、灰褐色亞砂土、亞粘土，泥質結構，夾有石英及變粒巖小碎塊。下部為淺棕色亞粘土，泥質結構，垂直節理較發育。水位埋深在0.85m～7m之間，水位標高在11.35m～49.90m之間不等，單井涌水量Q＜10立方米/天，富水性弱，水質類型為HCO3-Ca型中性淡水。第四系孔隙含水巖組的補給條件十分有利，既可從降水中獲得補給，又可從地表水體淮河中獲得充分補給。第四系孔隙含水巖組與下覆的基巖含水巖組水力聯系較弱，弱透性，具一定隔水性。

2.1.2 變質巖含水巖組

變質巖遍布礦區大部分地區，巖性主要為變粒巖、斜長角閃巖及淺粒巖，其中又以變粒巖最為發育。

礦區淺部變質巖與深部變質巖，裂隙發育和富水程度均有較大差異，下面分別敘述：

A變質巖風化帶潛水含水層：

礦區淺部變質巖有一層二十幾米厚度不等的風化帶。風化帶上部巖石風化程度高，構造裂隙及風化裂隙極為發育，其中主要為風化裂隙。裂隙產狀復雜，多呈微開口狀，寬度一般在0.2cm～0.8cm之間，裂隙面多見鐵銹色浸染。帶內發育潛水含水層，水位埋深介于2m～9m；顯示地勢高埋深大地勢低埋深小的規律，水位標高33.15m～46.04m。風化帶大多出露地表，該層地下水主要接受地表徑流入滲補給。豎井淺部風化變質裂隙水，雨后水量明顯增大就是很好的佐證。風化帶含水層富水性弱。豎井調查獲悉，當降深為8米時，Q＜2m3/h，單位涌水量q=0.069L/s＊m。

B變質巖裂隙含水層：

變質巖裂隙含水層是指下伏于變質巖風化帶以下的深部變質巖，二者間無明顯界限。該層構造裂隙較上部風化層發育，是郯廬斷裂帶長期作用的結果。早期裂隙大多已被方解石及石英脈充填，對充水意義不大；后期裂隙填充少，大部分為閉合裂隙，少量為張開裂隙，開口寬度2mm左右；鉆孔涌水量Q在0.396m3/h～5.508m3/h之間；單位涌水量在0.002L/s＊m～0.035L/s＊m之間，富水性弱；地下水類型HCO3---Ca2+.Mg2+.Na+，HCO3---Mg2+.Ca2+；溶解性總固體492mg/l～533mg/l，總硬度336.2mg/l～342.01mg/l；PH值7.78～7.88，呈弱堿性。深部基巖地下水動動態曲線顯示雨期動態曲線緩慢上升，動峰值滯后期較長。據此推測，深部基巖裂隙水與大氣降水的關系為間接補給關系。

2.2 地下水的補給、動態及運移規律

溫和濕潤、降雨量充沛的氣候條件是礦區地下水形成的最基本因素，礦區及周邊巖層富水程度均較弱，區域側向補給少。動態長期觀測結果表明，礦區地下水的動態受降雨制約，年變化幅度約2m。眾所周知，基巖裂隙水的運移規律極為復雜，通過收集資料及抽水時漏斗形成的觀測，對礦區基巖裂隙水的運移規律有以下幾點認識：一是地下水的運移速度十分緩慢。二是地下水位表現出較復雜的特征，在鉆進施工過程中一直冒水，裂隙發育不均一，徑流途徑不一。

2.3 構造斷裂帶的水文地質特征

礦區位于一個特殊的斷裂帶——郯廬斷裂帶內，11個鉆孔有8個鉆孔見到構造角礫巖或斷層泥；厚度大于0.5m的有6個鉆孔；斷裂構造極發育。鉆孔簡易水文觀測記錄表明，有相當一部份鉆孔起始漏水點，在破碎巖、角礫巖等構造斷裂帶位置上，其中豎井SJ401在深度22.20m，斷層上盤顯示低序次張性裂隙突水，漏失量約0.125m3/h～4.5m3/h，說明有部份斷層本身雖為弱透水性，但其一側或兩側巖石構造裂隙發育，是地下水的良好通道。對豎井斷裂帶中的裂隙突水點進行了為期2個月的流量觀測，流量3.13m3/h～3.95m3/h，較穩定。

3 礦坑涌水量估算

礦坑充水的直接因素是礦體及圍巖的基巖裂隙水，基巖上覆第四系透水性弱，具一定隔水性，僅對礦坑充水起間接補給作用。根據地質、水文地質和開采條件，礦段主要礦體賦存標高，開采分四個水平，第一水平為-120m，第二水平為-180m，第三水平為-230m，第四水平為-290m。采用水平集水廊道法[1]計算礦段礦坑涌水量：

B：廊道長度取值為350（m）。

K：滲透系數（m/d），取平均值0.077m/d。

S1：水位下降深度（m），取40。

M1：含水層厚度（m），取60m。

R1：為影響半徑，，a為礦坑底平均寬度，為15m。

水平廊道法礦坑涌水量計算結果見表1。

表1 硤石山金礦各開采水平礦坑涌水量一覽表

4 結語

該礦屬于脈狀構造裂隙充水礦床[2]，其充水特征主要取決于構造斷裂和破碎帶的特征[3]，而基巖上部的風化帶裂隙距離開采層位有一定距離，對裂隙含水層進行補給，僅對礦坑充水起間接作用。裂隙含水介質因本身特征，其滲透率及導水系數在空間上具有明顯的非均一性，并隨著工程的開掘和礦石回采，地下巖體原應力狀態的破壞，裂隙會進一步活化發展，裂隙變寬，裂隙網絡的連通性進一步加大。伴隨礦山的開發，礦山涌水量會由小變大，且各礦段的涌水量有較大差異。裂隙充水礦床充水特征有其固有的復雜性，因此在礦山設計開發過程中要注重水文地質工作，不斷修正水文地質模型和參數，配備足夠的排水能力。考慮到該區第四系較薄及開采后的巖層變形，同時應注意監控地表水體周邊環境，對于水體周邊地面裂縫及時填埋處理，以免溝通充水裂隙對礦坑涌水造成影響。