浙江省青田縣石平川坦鋪礦區(qū)水文地質(zhì)特征分析

周 舟，劉 權(quán)

（浙江華坤地質(zhì)發(fā)展有限公司，浙江 溫州 325006）

礦區(qū)位于五臺山南坡及礦區(qū)南部山脊分水嶺地下水的補給區(qū)，徑流區(qū)。屬山間谷地基巖裂隙水，水文地質(zhì)簡單的徑流排泄區(qū)的上游地段。礦段山體總體走向北東。地形南北高，中部溝谷低。最高點位于礦段北部，海拔1195m，最低點位于礦段西部沖溝底部，海拔高程518m，礦段相對高差677m，地形坡度20°～35°，局部＞50°，溝谷呈“V”形，屬中低山地貌。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

1.1 坦鋪大南溝

礦區(qū)內(nèi)無水庫水塘分布，礦區(qū)間歇性小溪發(fā)育，其中主要為坦鋪大南溝及支流，坦埔大南溝為礦區(qū)最大水體。坦鋪大南溝源于五臺山南麓，小廟北西向分水嶺以南，自北向南貫穿全礦段，其支流在大溝南北兩側(cè)呈不對稱分布，北側(cè)遠(yuǎn)多于南側(cè)[1]。匯水面積2.01km2，溝谷寬一般＜10m，局部地段＞20m，呈“V”字型，縱比降47.62‰，流量隨季節(jié)變化大，為未來唯一的供水水源，目前尚未被利用。

1.2 含水層與隔水層

1.2.1 含水層

據(jù)礦區(qū)巖性可分為松散孔隙潛水、裂隙水含水層、深部層間裂隙水三種類型。

（1）松散孔隙潛水。礦區(qū)內(nèi)第四系松散層僅在局部零星分布，分布于坦鋪—白刀嶺灘和溝谷、山前較平緩山坡等低洼地帶，巖性為坡積粘性土及砂性土，下部含碎石。區(qū)內(nèi)長220m，寬＜25m～65m，厚度一般1m～3m，局部大于5m。巖性為含泥質(zhì)砂卵石，分選性、磨園度差，多呈次棱角狀。大小變化大，一般2cm～20cm的為主。泥質(zhì)約為5%～10%，砂20%～30%，礫石少量。透水性好，除溝谷兩側(cè)較低洼地帶含孔隙潛水外，其余均屬透水不含水或間歇含水地段。無泉水出露，富水性弱。該含水層(組)主要接受大氣降水補給，順坡向徑流，以滲透形式排泄給地表溪流，雨季陡坎下與基巖接觸處有下降泉溢出，水位動態(tài)變化較大。

（2）基巖裂隙水含水層。①風(fēng)化基巖裂隙水：礦區(qū)出露地層為上侏羅統(tǒng)西山頭組第二巖性段一套酸性火山碎屑巖，風(fēng)化層厚度一般3m～10m。最小厚度0m，最大厚度29.66m。礦區(qū)地形變化大，風(fēng)化裂隙水無形成統(tǒng)一靜水位，一般屬透水不含水。泉水流量0.03～0.10l/s，水量隨季節(jié)降水量變化明顯，多為透水不含水。②斷裂構(gòu)造裂隙水：礦區(qū)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，F(xiàn)8斷裂帶展布于小廟以西170余m處，走向近南北，長約1.7km，性質(zhì)不明，破碎帶寬＜20cm，局部見碎裂巖化，其導(dǎo)水性、富水性與上下盤巖石無明顯差異，無泉水出露。③深部層間裂隙水：坦鋪礦區(qū)層間裂隙水含水層單層厚度0.77m～29.98m，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，但多為透鏡狀，混合水位埋深-6.20m～63.20m（ZK0401自流孔），水位標(biāo)高698.85m～788.69m，水位年變幅0.66m。LD1老硐長281.60m，標(biāo)高592m，排水量0.16l/s。

1.2.2 隔水層

礦區(qū)內(nèi)地層主要為上侏羅統(tǒng)西山頭組第二和第三巖性段各種凝灰?guī)r，除風(fēng)化帶、構(gòu)造破碎帶和構(gòu)造裂隙發(fā)育帶之外，巖石均呈致密塊狀，裂隙不發(fā)育，完整性較好，且分布廣，厚度大，隔水性好，屬良好隔水層。

1.3 地下水的補給、徑流與排泄

地下水以大氣降水垂向滲入補給為主，兼有線狀地表間歇性溪流及溝谷流水的補給。松散層孔隙水、基巖裸露區(qū)裂隙水由大氣降水直接補給。在孔隙含水層覆蓋區(qū)裂隙水由孔隙水補給。由于礦區(qū)巖石裂隙不甚發(fā)育，或裂隙雖較發(fā)育，但開啟性差，并有部分裂隙被鉀長石細(xì)脈、石英細(xì)脈、蝕變礦物綠泥石充填，近地表大部分裂隙被粘性土、巖屑充填，透水性弱，補給量有限。地下水徑流方向與地表水徑流方向基本一致，由高水位向低水位方向緩慢滲流。地下水總體流向自東向西。因地形影響大，地下水流向變化大，總體上是由東向西滲流出區(qū)外，地下水以下降泉、蒸發(fā)、溝谷濕地、微弱滲流補給地表水等方式進(jìn)行排泄。

2 礦坑涌水量預(yù)測

坦鋪礦區(qū)詳查地段位于小廟以西，五臺山以南分水嶺的補給區(qū)，坦鋪大南溝兩側(cè)，坦鋪大南溝最低標(biāo)高517.50m，礦區(qū)詳查范圍內(nèi)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高517m。礦區(qū)礦體資源量估算標(biāo)高：182.80m～660.90m，其中517.50m～660.90m中段可利用有利地形進(jìn)行自然排水，其余中段均需機泵排水，預(yù)測礦坑涌水量。

2.1 礦床充水因素

本礦區(qū)為分水嶺型裂隙水充水礦床，其充水因素均為大氣降水，線狀地表水體的垂向滲入與層間裂隙水，其中以層間裂隙水為主。

2.2 涌水量估算參數(shù)

本礦區(qū)未進(jìn)行抽水試驗求取礦坑涌水量估算參數(shù)。本礦區(qū)位于廟山礦區(qū)南西200m，距東面十五石礦區(qū)325m，礦區(qū)水文地質(zhì)條件基本相同。坑道涌水量估算采用廟山礦區(qū)與十五石采礦坑道控制面積，水位降低、坑道排水量等水文地質(zhì)參數(shù)，用比擬法預(yù)測本礦段各中段正常涌水量與最大涌水量，其中累計最大涌水量429m3/d，正常涌水量294 m3/d（表1）。

采用普查——勘探地質(zhì)報告抽水試驗成果平均滲透系數(shù)(K)值和各中段新的水文地質(zhì)參數(shù)，用集水廊道法預(yù)測礦坑涌水量。

a.比擬法

預(yù)測公式：

式中：Q—各中段預(yù)測涌水量(m3/d)；Q1—已知開采坑道涌水量(m3/d)；F—中段預(yù)測坑道控制面積(km2)；F1—已知開采坑道控制面積(km2)；S—中段預(yù)測水位降低值(m)；S1—已知開采坑道水位降低值(m)。

各中段涌水量預(yù)測結(jié)果(表2)。

預(yù)測參數(shù)說明：①已知最大涌水量參數(shù)以廟山礦區(qū)坑道涌水量觀測值中三次最大值的平均值作為本礦區(qū)最大涌水量的估算參數(shù)；②已知正常涌水量參數(shù)以廟山礦區(qū)坑道涌水量觀測值中去掉三次最大值和三次最小值后的平均值作為本礦區(qū)坑道正常涌水量估算參數(shù)；③以ZK075孔最低水位標(biāo)高780.24m作為礦區(qū)水位標(biāo)高；④其余參數(shù)均為各中段實際參數(shù)。

表1 坦鋪礦區(qū)中段礦體水平投影面積統(tǒng)計表

b.集水廊道法預(yù)測礦坑涌水量。

預(yù)測公式：

式中：Q—預(yù)測中段涌水量(m3/d)；Kcp—原普查—勘探地質(zhì)報告抽水試驗平均滲透系數(shù)(m/d)；R—坑道排水引用半徑(m)；H—水頭高度(m)；M—含水層厚度(m)；B—中段沿礦體走向控礦坑道水平投影長度(m)。

坑道排水量(表3)預(yù)測參數(shù)中已知參數(shù)為廟山礦區(qū)坑道實際涌水量，水位降低值、坑道控制面積為常數(shù)。本礦區(qū)預(yù)測參數(shù)為未來各開采中段坑道控制面積、水位降低值。表3中的滲透系數(shù)(K)值為廟山礦區(qū)抽水試驗結(jié)果滲透系數(shù)(K)值的平均值。根據(jù)對十五石礦區(qū)坑道涌水量研究對比發(fā)現(xiàn)，以上兩種方法預(yù)測結(jié)果，第二種方法比較符合實際，與其它礦區(qū)實際排水量相比，預(yù)測水量可能稍偏大。

表2 坦鋪礦區(qū)礦坑涌水量預(yù)測結(jié)果表

表3 坦鋪礦區(qū)坑道涌水量預(yù)測結(jié)果表

3 結(jié)論

礦區(qū)屬分水嶺近分水嶺型裂隙水充水礦床，地表水匯水面積2.01km2，地下水富水性弱，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，水文地質(zhì)條件屬簡單型。

礦區(qū)全部鉆孔均未封孔，單孔儲水量在1.5m3～2m3，當(dāng)采礦坑道遇到鉆孔時會瞬間產(chǎn)生2m3左右的突水現(xiàn)象。礦區(qū)北西向分水嶺以西含水層厚度較大，未封鉆孔會使全部揭穿的含水層沿鉆孔向采礦坑道涌水，增大礦坑排水量，在開采過程中應(yīng)多加注意。