矿床水文地质条件分析及涌水量预测范文

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摘要：平远县某矿床是为20世纪70年现和勘查，在20世纪80年代提交的一个小型多金属矿床。近年来利用中央地勘基金和商业资金对矿床进行深部勘查，取得了很好的成果，该矿床从原小型矿床成为中型矿床。对该区的水文地质条件进行研究分析是重点工作，本文通过对矿床水文地质条件进行分析评价，并通过“水文地质条件比拟法”“Q-S曲线法”和“大井法”对矿床未来开采最大矿坑涌水量进行预测，为矿床未来开发利用提供地质依据。

关键词：找矿突破；水文地质条件；涌水量预测；开发利用

前言

平远县某矿床位于粤北地区，行政区划属广东省梅州市平远县管辖，位于南岭成矿与武夷成矿带交汇部位。该矿床为20世纪70年现和勘查，在20世纪80年代提交的一个小型多金属矿床。找矿突破战略行动实施以来，我队应用中央地勘基金和商业资金对矿床进行勘查，取得了很好的地质成果，由以往的小型矿床成为中型矿床。

1.地形地貌及气象

水文区内地势总的趋势为东南高、西北低。地形切割厉害，相对高差一般为200m～350m，最高达600m，植被发育，属低山丘陵区。最低侵蚀基准面标高为289m。本区属亚热带气候，温暖、潮湿，雨量充沛，降雨多集中于4月～8月，据平远县气象站资料，年最大降雨量达1834.4mm，历年平均年降雨量为1596.7mm，历年平均年蒸发量1555.5mm（见图1）。最高气温为39.2℃，最低气温-4.2℃，历年月平均气温20.3℃。矿区地势较高，平均气温一般比平远县低2℃～3℃。工作区一年中主要刮东南风，风速平均在1.05m/s。

2.矿床水文地质条件

2.1含水层

（1）第四系孔隙含水层。主要为第四系残坡积层中的孔隙含水层，多有由灰黄色粉砂质粘土、含砾沙土等组成，层厚度3.06m～14.5m。泉水点流量0.01L/s～0.028L/s，平均流量为0.014L/s，为弱富水性。pH值6.0～7.8，矿化度30mg/L～46mg/L，水质类型为HCO3-Na•Ca、HCO3-Ca•Mg•Na型水。（2）第三系砂岩裂隙含水层。主要为第三系砂岩，上部为紫红色砾岩、砂砾岩，砾石成分以变质岩、花岗岩为主，泥质、铁质胶结；下部为浅色层，紫灰色砂岩、页岩，层理发育，含钙质和炭屑。一般厚度为500m左右。泉水点流量0.001L/s～0.6L/s，平均流量为0.027L/s，为弱富水性。pH值6.8左右，矿化度72mg/L，水质类型为HCO3-Na•Mg型水。（3）白垩系上统上组火山碎屑岩含水层。主要为白垩系上统熔结凝灰岩、流纹岩、火山碎屑岩的裂隙含水层，主要分布在F1断裂构造以北，层厚度51m～122m。泉水点流量0.001L/s～0.3L/s，平均流量为0.023L/s，为弱富水性。pH值5.1～6.6，矿化度16mg/L～37mg/L，水质类型为HCO3-Na、HCO3•Cl–Na•Ca、HCO3•Cl-Na型水。（4）泥盆系石英砂岩裂隙含水层。主要为紫红色、灰绿色薄层状粉砂岩、页岩夹灰白色厚层状石英砂砾岩，主要分布在矿床东南部及猪麻坝断裂附近。泉水点流量0.001L/s～0.05L/s，平均流量为0.014L/s，为弱富水性。pH值5.2～6.3，矿化度13mg/L～45mg/L，水质类型为HCO3-Na•Ca•Mg、HCO3•Cl-Na•Ca•Mg、HCO3•SO4-Na•Ca。（5）寒武系变质岩裂隙含水层。主要为青灰色砂岩、板岩、千枚岩、变质砂岩，变余砂状结构，块状构造为主，基本覆盖整个矿床，绿泥石化现象明显。泉水点流量0.001L/s～0.275L/s，平均流量为0.021L/s，为弱富水性。pH值5.2～6.6，矿化度24mg/L～94mg/L，水质类型为HCO3-Na•Ca•Mg、HCO3-Mg•Na•Ca、HCO3•SO4-Na•Ca•Mg型水。（6）次流纹斑岩裂隙含水层。主要为紫红色粗、中、细斑，裂隙稍发育，多有白色高岭土充填，沿着麻楼断裂断续出露，其主要含矿岩性为中细粒次流纹斑岩。泉水点流量0.001L/s～0.02L/s，平均流量为0.009L/s，为弱富水性。pH值5.2～7.6，矿化度17mg/L～309.8mg/L，水质类型为HCO3-Na•Ca和HCO3•Cl-Na•Ca型水。

2.2矿层、矿坑富水性

矿床主要产于细斑的次流纹斑岩，经统计，主要含矿层位于次流纹斑岩顶板以下0m～25m。次流纹斑岩，裂隙稍发育，部分裂隙被白色高岭土所充填，矿石具强硅化、致密坚硬，抽水试验显示矿层富水程度贫乏（见表2）。总体认为，次流纹斑岩矿层富水程度较贫乏，一般为0.036L/s，在F1断裂构造与北北东向断裂构造的交汇处，其富水性有所增加，流量为0.060L/s。

2.3断裂破碎带的富水性

按断裂构造产状、规模分为两组，即NWW向组和NNE向组。（1）NWW向断裂-F1F1断裂构造为北西向构造迁就利用东西向麻楼断裂带的产物，其产出部位处于寒武系浅变质岩与次流纹斑岩的交界处。走向295°，倾向南西，倾角由浅至深，由陡变缓，0m标高以上70°～50°，0m标高以下45°～35°，延伸2km余，宽0.5m～2m。呈舒缓波状。充填变质岩、石英砂岩、次流纹斑岩等角砾。在变质岩中常见挤压破碎带、片理化构造泥和小褶曲。根据坑道观测滴水程度1滴/分～3滴/分，结合钻孔编录和抽水试验认为该断裂构造富水性贫乏。（2）NNE向组断裂矿床内规模稍大的几条NNE向构造，以大体平行和等间距的构造形式出现，使岩层产生相对位移，现已查明的有12条（见表3）。此组构造，走向10°～35°倾向则以F2为界，以西倾向北西，以东倾向南东，倾角70°～85°，长几百米至几十公里，宽10cm～30cm，延深几十米至几百米。早期充填物为围岩碎屑，属左旋扭；成矿期充填紫黑色萤石、赤铁矿玉髓等，构造力学性质属张性；成矿后期充填高岭土、断层泥，属右旋扭动，该断裂构造组的富水性贫乏。

2.4地下水补给、径流、排泄关系

（1）地下水与地表水的关系在已勘探的工业矿体地段，分布两条溪流，终年有水，汇水面积为2.06km2。综合前人一号溪流观测资料及2010年～2012年观测资料，最大流量为9.068m3/s，最小流量为0.04m3/s，一般流量为0.05m3/s～0.06m3/s。二号溪流未观测，其流量小于一号溪流。二号溪流通过主矿段，在7号勘探线与一号溪流汇集（图2）。汇集后的流量观测，最大流量为10.2m3/s，最小流量为0.043m3/s，平均流量为0.186m3/s。

2.5矿坑涌水量预测

前人在矿床内有两层坑道的实测排水量资料。矿坑涌水量预测以水文地质比拟法为主，并根据4个地质水文孔的抽水成果，采用“解析法”和“大井法”进行比较。对矿床0m标高以上矿体预测中段标高150m、100m矿坑涌水量。在矿床深部发现较好矿体。所施工的ZK1610水文地质孔，揭穿深部矿体，采用分层抽水试验，达到预测深部矿体涌水量的目的。（1）计算方法的选择和依据综合前人4个孔的抽水试验结果，结合ZK1610分层抽水试验的结果，采用“水文地质比拟法”“Q-S曲线法”“大井法”对矿体中段标高150m、100m、-187m进行预测。（2）参数的确定平均静止水位标高：采用水文地质孔ZK1610附近预留的6个观测孔一个水文年的水位观测的平均值390.78m。各预测中段水位降深（S）：各预测中段至平均静止水位之间的垂距。设计基坑面积（F）：根据各预测中段矿体平面图确定。含水层（带）厚度（H）：ZK1610抽水试验含水层厚度第一试段为31.52m，第二试段为10.5m。影响半径（R）：ZK1610为各观测孔影响半径的平均值。渗透系数（K）：ZK1610为各观测孔渗透系数的平均值。大井半径（r0）：按r0=P/2π公式求得。P为矿体多边形周长。引用影响半径（R0）：按R0=(R+r0)求得。（3）评述①“水文地质比拟法”预测矿坑涌水量结果，因XJ-1（280m）流量观测结果未达一个水文年，其预测结果仅供对比。②“Q-S”曲线法，采用5个钻孔抽水试验资料进行预测，前人4个钻孔反映浅部（0m标高以上）矿体，ZK1610抽水试验预测深部（0m标高以下）矿体，达到预测的目的。考虑矿床水文地质情况，建议矿山开采采用中断-187m最大矿坑涌水量1978.02m3/d。③“大井法”前人采用完整潜水井公式，未考虑局部裂隙承压水，且含水层厚度（H）可能与实际有出入，中断150m、100m预测结果仅供对比；ZK1610第二试段采用完整承压水公式，中断-187m矿坑涌水量1691.91m3/d。预测合理，建议参考。

参考文献：

［1］房佩贤，卫中鼎，廖资生.专门水文地质学[M].北京：地质出版社，1995.

［2］薛禹群，朱学愚.地下水动力学[M].北京：地质出版社，1981.

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［4］谢天.广东省永新铁矿矿区水文地质特征及矿坑涌水量预测[J].西部资源，2018(01):112-113.

［5］王洪波.广东某钨钼矿区水文地质特征及矿坑涌水量预测[J].西部资源，2017(03):92-93.

作者：方朝丰 单位：广东省核工业地质局二九二大队