甘肅禮縣馬泉金礦區(qū)涌水量預(yù)測(cè)及開(kāi)采對(duì)地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)

張霖鑫

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 蘭州 730020）

1 地質(zhì)特征

禮縣位于甘肅省的隴南低中山地形地貌區(qū)，地處西秦嶺山地間斷陷盆地（西禮盆地）西部。境內(nèi)山巒重疊，坡陡谷深，溝壑縱橫，地形復(fù)雜。本區(qū)地處秦嶺褶皺帶內(nèi)天水—西禮構(gòu)造盆地，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂發(fā)育，巖層破碎[1]。區(qū)域新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特別強(qiáng)烈，其特征以大面積隆升為主，河谷發(fā)育。礦區(qū)出露地層主要是中石炭統(tǒng)第一、第二巖性段，為一套淺變質(zhì)的含炭碎屑巖夾碳酸鹽巖，主要巖性為粉砂質(zhì)板巖、長(zhǎng)石石英砂巖、斑點(diǎn)板巖、千枚狀粉砂質(zhì)板巖及灰?guī)r等，其次為第四系和少量的新近系、古近系。殺莽河流域地下水系統(tǒng)可視為一個(gè)完整而獨(dú)立的水文地質(zhì)單元，位于洮坪河流域的侵蝕構(gòu)造低中山區(qū)[2]。

含水巖組在馬泉村上游以石炭系粉砂質(zhì)板巖、長(zhǎng)石石英砂巖、千枚狀粉砂質(zhì)板巖及灰?guī)r等組合為主，下游為古近系砂巖夾泥巖等，另外在殺莽河河谷區(qū)地下水主要分布在以粉質(zhì)粘土、砂礫石、卵石為主的第四系含水巖組之中。該地下水以河谷東西兩側(cè)分水嶺為界與外圍相鄰的地下水系統(tǒng)相分隔。區(qū)內(nèi)地下水類型按含水介質(zhì)、成因時(shí)代等可分為第四系松散巖類孔隙水、第三系碎屑巖類孔隙裂隙水及石炭系基巖裂隙水三種。

2 礦井涌水量預(yù)測(cè)

馬泉金礦床擴(kuò)大范圍內(nèi)，目前發(fā)現(xiàn)了一號(hào)礦帶、三號(hào)礦帶、四號(hào)礦帶、十號(hào)礦帶和二十號(hào)礦帶共5條金礦帶，金礦化均賦存于中石炭統(tǒng)第一巖性段第層第一亞層（C21-1-1）的千枚狀粉砂質(zhì)板巖、千枚狀粉砂質(zhì)斑點(diǎn)板巖中，礦體及圍巖均不同程度的賦存地下水，地下水類型為基巖裂隙水[3]。由于礦體埋深和厚度各異，本次礦井涌水量將分礦帶進(jìn)行評(píng)價(jià)計(jì)算。二十號(hào)礦帶本次未涉及開(kāi)采，故本次不再預(yù)測(cè)礦井涌水量。

2.1 三號(hào)礦帶

按富水系數(shù)法進(jìn)行了礦坑涌水量的預(yù)測(cè)工作，預(yù)測(cè)的正常涌水量為11.42m3/h，最大涌水量為48.51m3/h。計(jì)算三號(hào)礦帶開(kāi)采至最低中段1550m時(shí)礦井最大涌水量為303.65m3/d，影響半徑345.65m，礦井正常涌水量為276.46m3/d，影響半徑316.69m，由于三號(hào)礦體分布于斷裂破碎帶中，礦體呈脈狀，主要開(kāi)采的為1#、2#、3#金礦體，傾角41°～66°，礦體產(chǎn)狀較陡，各中段控制面積變化很小，因此各中段涌水量只隨開(kāi)采水位降低值變化而變化。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，隨著開(kāi)采中段的推進(jìn)，水位下降值逐漸增加，礦井涌水量也逐漸增加，從1630m中段的183.47m3/d增加到1550m中段的303.65m3/d。

2.2 四號(hào)礦帶

四號(hào)礦帶在露天開(kāi)采后，揭露出兩泉水點(diǎn)，經(jīng)本次工作實(shí)際測(cè)定總流量為0.568L/s，即49.05m3/d。該流量即為四號(hào)礦帶在平硐開(kāi)拓正常情況下的地下水總排泄量，儲(chǔ)存量已釋放完畢。

因此，四號(hào)礦帶平硐開(kāi)拓工段正常涌水量為49.05m3/d，最大涌水量為524.16m3/d。

計(jì)算四號(hào)礦帶開(kāi)采至最低中段1620m時(shí)礦井最大涌水量為234.04m3/d，影響半徑203.79m；正常涌水量187.89m3/d，影響半徑203.79m。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，隨著開(kāi)采中段的推進(jìn)，水位下降值逐漸增加，礦井涌水量也逐漸增加，從1660m中段的109.46m3/d增加到1620m中段的234.04m3/d。

2.3 一號(hào)礦帶

一號(hào)礦帶按涉及平硐開(kāi)拓部位外推至周圍分水嶺的面積約為0.17km2，正常涌水量按照多年平均降水量（499.4mm/a）入滲補(bǔ)給后的地下水量計(jì)算，降雨入滲系數(shù)取0.06，不考慮峰期系數(shù)，預(yù)計(jì)礦井正常涌水量為13.94 m3/d。

據(jù)降雨資料，該區(qū)10年一遇的歷史最大24小時(shí)降雨量為83.2mm。匯水區(qū)域內(nèi)的降雨入滲系數(shù)取0.06，峰期系數(shù)取0.3，預(yù)計(jì)礦井最大涌水量為254.59m3/d。

2.4 十號(hào)礦帶

十號(hào)礦帶按涉及平硐開(kāi)拓部位外推至周圍分水嶺的面積約為0.16km2，正常涌水量按照多年平均降水量（499.4mm/a）入滲補(bǔ)給后的地下水量計(jì)算，降雨入滲系數(shù)取0.06，不考慮峰期系數(shù)，預(yù)計(jì)礦井正常涌水量為13.12 m3/d。

據(jù)降雨資料，該區(qū)10年一遇的歷史最大24小時(shí)降雨量為83.2mm。匯水區(qū)域內(nèi)的降雨入滲系數(shù)取0.06，峰期系數(shù)取0.3，預(yù)計(jì)礦井最大涌水量為239.61m3/d。

3 礦山開(kāi)采對(duì)地下水環(huán)境的影響評(píng)價(jià)

3.1 影響范圍評(píng)價(jià)

三號(hào)礦帶各開(kāi)采中段礦井涌水量最大為303.65m3/d，礦井排水影響最大半徑范圍為247.55m（沿走向），垂向最大影響深度126m，影響較小。

四號(hào)礦帶各開(kāi)采中段礦井涌水量分為兩部分，其中平硐開(kāi)拓工段最大涌水量為524.16m3/d，僅在10年一遇暴雨時(shí)發(fā)生，正常涌水量為49.05m3/d，影響范圍均為硐口至上游集雨范圍，分析認(rèn)為影響較小；地下斜井開(kāi)拓工段最大涌水量為234.04m3/d，礦井排水影響最大半徑范圍為105.20m（沿走向），垂向最大影響深度51.2m，影響較小。

一號(hào)礦帶各開(kāi)采中段礦井涌水量最大為254.59m3/d，僅在10年一遇暴雨時(shí)發(fā)生，正常涌水量為13.94m3/d。礦井排水影響最大半徑范圍為硐口至上游集雨范圍，分析認(rèn)為影響較小。

十號(hào)礦帶各開(kāi)采中段礦井涌水量最大為239.61m3/d，僅在10年一遇暴雨時(shí)發(fā)生，正常涌水量為13.12m3/d。礦井排水影響最大半徑范圍為硐口至上游集雨范圍，分析認(rèn)為影響較小。

3.2 對(duì)區(qū)域地下水資源影響評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)區(qū)地處地下水的徑流排泄區(qū)，礦體周圍地下水主要類型為基巖裂隙水，補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，評(píng)價(jià)區(qū)地下水埋深較大，基本不存在潛水蒸發(fā)量，與區(qū)域水資源聯(lián)系不密切。故可以將評(píng)價(jià)區(qū)的降雨入滲補(bǔ)給量作為評(píng)價(jià)區(qū)地下水天然資源量。

采用降水入滲法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中，Q天然—地下水天然資源量，m3/a；

Q降—降水入滲補(bǔ)給量，m3/a；

α—降水入滲系數(shù)，無(wú)量綱，取地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值0.06；

F—匯水區(qū)面積，km2；

P—多年平均降水量，499.4mm/a。

經(jīng)過(guò)計(jì)算，整個(gè)調(diào)查區(qū)所在的殺莽河流域范圍內(nèi)的地下水天然資源量為223.7×104m3/a。

可以看出，礦井年涌水量為19.7×104m3/a，只占天然資源的8.8%，表明馬泉金礦開(kāi)采對(duì)區(qū)域地下水環(huán)境影響較小。

3.3 對(duì)第四系含水層影響

根據(jù)礦井排水影響范圍計(jì)算成果，金礦開(kāi)采引起的水位下降區(qū)范圍局部跨過(guò)了礦區(qū)內(nèi)殺莽河河谷，可能導(dǎo)致河谷第四系孔隙潛水向采空區(qū)徑流，涉及到四號(hào)礦帶1620m開(kāi)采中段末端和三號(hào)礦帶1號(hào)礦體1550m開(kāi)采中段，均位于各礦帶最低開(kāi)拓水平，僅在開(kāi)采末期才會(huì)出現(xiàn)預(yù)測(cè)的最大涌水量和影響范圍，另外，四號(hào)礦帶1620m開(kāi)拓水平與當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面持平，區(qū)內(nèi)多為河谷兩側(cè)基巖裂隙水向河谷中心的第四系地下水排泄，故第四系地下水側(cè)向流入該四號(hào)礦井的可能性不大。根據(jù)區(qū)域調(diào)查及鉆探揭露，第四系松散巖類孔隙水總體富水性差，水量相對(duì)貧乏，單井涌水量一般小于100m3/d，同時(shí)根據(jù)已有地質(zhì)孔抽水試驗(yàn)成果，區(qū)內(nèi)基巖裂隙水滲透系數(shù)（K）均小于0.1m/d，屬微透水地層，表明礦區(qū)河谷第四系孔隙含水層底板與采空區(qū)之間圍巖地層透水性差，河谷第四系孔隙潛水對(duì)采空區(qū)的補(bǔ)給微弱，金礦開(kāi)采對(duì)區(qū)內(nèi)河谷第四系孔隙潛水影響較小。

3.4 對(duì)基巖裂隙水的影響

斜井、巷道主要穿越基巖，采礦期間排出的主要是基巖裂隙水，其礦井排水影響最大半徑范圍為247.55m（沿走向），垂向影響深度126m，在極端情況下（10年一遇暴雨）單日排出的最大水量總和為1556.05m3/d，分析認(rèn)為對(duì)基巖裂隙水影響較小。

3.5 對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境影響

礦區(qū)位于侵蝕構(gòu)造低中山區(qū)，天然條件下，礦區(qū)及圍巖所含地下水深埋大（大于30m），周邊地質(zhì)環(huán)境受區(qū)內(nèi)地下水水位埋深等影響小。根據(jù)開(kāi)發(fā)利用方案，各礦帶將采用地下開(kāi)采的形式，對(duì)地表挖損極少，造成地表生態(tài)環(huán)境破壞的程度和可能性極小。各礦帶礦井排水影響范圍最大不超過(guò)250m，小范圍的地下水位下降不會(huì)對(duì)區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境造成不良影響。