某礦區(qū)含水巖組劃分及涌水量預(yù)測(cè)淺析

嚴(yán)曉磊，李瀟瀟

（咸陽(yáng)西北有色七一二總隊(duì)有限公司，陜西 咸陽(yáng) 712000）

1 礦區(qū)地形地貌

礦區(qū)地處小秦嶺山脈北麓，屬中—中山侵蝕構(gòu)造地貌，海拔高度一般在1000～2100m，相對(duì)高程200～900m，工作區(qū)范圍內(nèi)西段最高山峰秦嶺主梁海拔2049.6m，地勢(shì)總體南高北低，當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面為740m。區(qū)內(nèi)地形較為陡峻，切割較深，溝谷形態(tài)多為“V”字形，溝坡之坡度多在25°～40°之間。

2 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域位于華北地臺(tái)南緣之豫西斷隆區(qū)西部太華隆起中，北接汾渭斷陷，南鄰豫西斷隆區(qū)之金堆城坳陷帶，屬于小秦嶺金礦田西段，呈東西向狹長(zhǎng)帶狀分布。

區(qū)域內(nèi)出露地層北部主要為太古界太華群（ArTh）一套以片麻巖為主的深變質(zhì)巖系；南部出露中元古界薊縣系高山河組和龍家園組紫紅、灰白色石英砂巖和灰?guī)r及砂板巖，與太華群地層呈角度不整合接觸；南北邊部出露新生界第三系、第四系砂礫巖等。見圖1。

3 區(qū)域水文地質(zhì)條件

3.1 區(qū)域含水巖組特征

區(qū)域結(jié)晶基底為太古界太華群深變質(zhì)巖片麻巖系，屬富水程度弱的變質(zhì)巖類含水巖組；蓋層為元古界的熊耳群、高山溝組、龍家園組等，熊耳群是一套中基性—中酸性雙峰火山巖為主夾海陸相碎屑沉積的火山—沉積巖系，太華群為一套晚太古界中深變質(zhì)的片麻巖系，富含基性火山巖及TTG 質(zhì)片麻巖，變質(zhì)普遍達(dá)角閃巖相，混合巖化作用強(qiáng)烈，一般自下而上分為大月坪組、板石山組、洞溝組、三關(guān)廟組及秦倉(cāng)溝組，龍家園組為淺海相鎂質(zhì)碳酸巖鹽沉積，下部夾碎屑巖，屬富水程度弱的變質(zhì)巖類夾碳酸鹽類含水巖組、侵入巖類含水巖組。

3.2 地下水類型與含水層巖組的富水性

區(qū)域水文地質(zhì)條件屬富水性弱的裂隙水變質(zhì)巖區(qū)，黃河水系渭河水文地質(zhì)單元下游排泄區(qū)，黃河與渭河交匯部位。區(qū)內(nèi)以變質(zhì)巖類裂隙含水巖組及巖漿巖類裂隙含水巖組為主，渭河南部至基巖山區(qū)間分布有松散巖類孔隙含水巖組。按地下水含水介質(zhì)、賦存條件、水動(dòng)力特征，區(qū)內(nèi)地下水劃分為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種地下水類型。

4 礦區(qū)水文地質(zhì)特征分析

4.1 松散巖類孔隙水

第四系沖洪積砂礫卵石中的孔隙水：區(qū)內(nèi)第四系組分以碎礫石、砂土、亞砂土、亞粘土等并存，大小不一，分選性差，磨圓度差，是礦區(qū)內(nèi)主要的孔隙潛水含水層。區(qū)內(nèi)少見有泉水出露，流量一般0.01～0.1L/s，富水性弱。

第四系殘坡積碎石層中的孔隙水：以殘坡積物及少量沖洪積物為主，巨礫、砂、土混雜，無(wú)分選，磨圓度差，分布范圍較廣。該類水主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給，富水性較弱。

4.2 基巖裂隙水含水巖組

區(qū)內(nèi)出露秦倉(cāng)溝組黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、混合巖化黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖夾斜長(zhǎng)角閃巖、混合巖、混合花崗巖，巖石混合巖化作用普遍，地下水露頭少，個(gè)別地段僅出現(xiàn)潮濕現(xiàn)象，弱富水性。

（1）基巖風(fēng)化裂隙水：礦區(qū)內(nèi)風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙帶發(fā)育，越近地表，巖石越破碎，構(gòu)造裂隙發(fā)育，充填較少，厚度100m左右。風(fēng)化裂隙潛水是礦區(qū)主要的充水水源，水量較豐富，隨著深度的增加，風(fēng)化裂隙逐漸變小。該類水主要接受大氣降水、第四系孔隙潛水入滲補(bǔ)給，富水性較弱，可直接補(bǔ)給礦區(qū)裂隙水含水層，因此該類水為礦床的間接充水水源。

（2）基巖裂隙水：礦區(qū)基巖裂隙含水層緊接在風(fēng)化裂隙含水層之下。坑道水文編錄中，構(gòu)造裂隙帶導(dǎo)水現(xiàn)象明顯，構(gòu)造破碎帶導(dǎo)水將是影響礦坑涌水的主要因素。

該類水主要接受大氣降水、第四系孔隙潛水入滲補(bǔ)給，并受到風(fēng)化裂隙水含水層及采空區(qū)老隆水補(bǔ)給影響，同時(shí)礦區(qū)前期地質(zhì)鉆孔封孔不嚴(yán)，有可能對(duì)其產(chǎn)生貫通。

4.3 構(gòu)造富水性

區(qū)內(nèi)主要圍繞主背斜南北兩翼及近核部分布。受斷裂構(gòu)造影響，區(qū)內(nèi)大的含金構(gòu)造帶主要?jiǎng)澐譃楸睎|向陡傾斜構(gòu)造帶、近東西向緩傾斜構(gòu)造帶、近南北向陡傾斜構(gòu)造帶三類。根據(jù)礦區(qū)內(nèi)PD68、PD69 及PD301坑道水文地質(zhì)工程地質(zhì)編錄，可以發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)礦體受構(gòu)造控制明顯，并被石英脈等充填，部分構(gòu)造上下盤有濕潤(rùn)或滴水現(xiàn)象，說(shuō)明區(qū)內(nèi)構(gòu)造具有阻水構(gòu)造特征，局部構(gòu)造破碎帶滴水，具有導(dǎo)水兼儲(chǔ)水性質(zhì)。

5 礦區(qū)涌水量分析及預(yù)測(cè)

5.1 礦區(qū)涌水水源分析

礦區(qū)位于小秦嶺梁脊南側(cè)，與河南省靈寶市、陜西省洛南縣相接，處于分水嶺最上部。區(qū)內(nèi)巖溶不發(fā)育，影響礦區(qū)礦坑涌水的主要因素為大氣降水以及構(gòu)造裂隙水。礦區(qū)基巖裂隙較發(fā)育，淺部以風(fēng)化裂隙為主，張性為主；深部以構(gòu)造裂隙為主，以剪性為主。隨著采礦深度增加，受風(fēng)化裂隙潛水的影響將逐步減少，構(gòu)造破碎帶裂隙水將成為影響礦坑涌水的主要因素。礦區(qū)存在有大面積采空區(qū)，有老窿水存在，其來(lái)源主要為大氣降水及構(gòu)造（風(fēng)化）裂隙水匯集，采通后易形成突水，水量較大，突水時(shí)間短等特點(diǎn)。

5.2 礦區(qū)涌水量預(yù)測(cè)

5.2.1 礦區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算

本次勘探工作中，于2014 年4 月27 日開始實(shí)施SJ4 水文地質(zhì)鉆孔，孔深 628.33m，鉆孔于 2014 年 6 月15日竣工并開始洗井，期間進(jìn)行三次抽水試驗(yàn)，分別為基巖風(fēng)化裂隙含水層、兩層構(gòu)造裂隙及破碎帶含水層，主井混合井開挖深度涌水量預(yù)測(cè)表見表1。根據(jù)裘布依潛水公式：

表1 主井混合井開挖深度涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果表

式中：Q——涌水量，m3/d；

K——滲透系數(shù)，m/d；

H——含水層厚度，m；

S0——水位降深，m；

R——影響半徑，m；

r0——井或坑道開挖半徑，m。

5.2.2 坑道涌水量解析法計(jì)算：

根據(jù)PD429 沿脈坑道水文動(dòng)態(tài)觀測(cè)資料，采用潛水完整式水平坑道計(jì)算公式及經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算礦區(qū)坑道滲透系數(shù)及涌水影響半徑，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 礦區(qū)水平坑道水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算一覽表

式中：Q——坑道涌水量，38.88L/s；

B——水平坑道長(zhǎng)度，242m；

K——滲透系數(shù)，m/d；

H——含水層厚度，150m；

S——水位降深，12m；

R——影響半徑，m。

5.2.3 涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果

礦區(qū)PD4114坑涌水量最大37.9L/s，即3275m3/d，礦坑口標(biāo)高780m，最低控制標(biāo)高430m，坑道與Q429礦脈探礦坑道相貫通，坑道長(zhǎng)度大于500m。涌水量受大氣降水影響，通過(guò)地表滲入，其水力通道為構(gòu)造破碎帶及上部采空區(qū)。

礦區(qū)PD301坑道曾經(jīng)實(shí)施三級(jí)下采坑道，斜坡長(zhǎng)度70～130m，第三級(jí)下采長(zhǎng)度100m，現(xiàn)已水淹，水位處于三級(jí)與四級(jí)斜井中段，經(jīng)過(guò)兩個(gè)水文年的水文動(dòng)態(tài)觀測(cè)，麻峪河道內(nèi)已經(jīng)干涸，說(shuō)明地表水可能已經(jīng)通過(guò)構(gòu)造裂隙帶進(jìn)入到較低標(biāo)高的中段，采礦中段水平低于此標(biāo)高時(shí)，謹(jǐn)防斷裂構(gòu)造帶導(dǎo)水，發(fā)生突水淹井事故。

根據(jù)地下水動(dòng)力學(xué)輻射流計(jì)算公式，以700m深度為開采中段，最大涌水量水位降深180m，則礦坑最大涌水量約為157.5～241.2m3/d，最大疏干影響半徑153m。

6 結(jié)論

（1）礦區(qū)地下水類型為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種地下水類型。

（2）礦區(qū)松散巖類孔隙水含水巖組為第四系沖洪積砂礫卵石及第四系殘坡積碎石層，基巖裂隙水含水巖組為秦倉(cāng)溝組黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖、混合巖化黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖夾斜長(zhǎng)角閃巖、混合巖、混合花崗巖。

（3）根據(jù)對(duì)礦區(qū)礦坑地下水涌水量的分析預(yù)測(cè)得出：若以700m 深度為開采中段，最大涌水量水位降深180m，則礦坑最大涌水量約為157.5～241.2m3/d，最大疏干影響半徑153m。