楊 閃
(華北有色工程勘察院有限公司,河北 石家莊 050021)
解析法與數(shù)值法預(yù)測(cè)石硐溝鉛鋅銀礦礦坑涌水量
楊 閃
(華北有色工程勘察院有限公司,河北 石家莊 050021)
基于石硐溝鉛鋅銀礦為水文地質(zhì)條件復(fù)雜的巖溶裂隙充水礦床,利用解析法和數(shù)值法分別建立了模型,對(duì)其礦坑涌水量進(jìn)行了計(jì)算,以提高礦坑涌水量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,為進(jìn)一步的防治水提供了依據(jù)。
礦區(qū),水文地質(zhì)條件,礦坑涌水量
礦區(qū)位于甘肅省肅北縣魚(yú)兒紅牧場(chǎng)石硐溝一帶,區(qū)內(nèi)基巖多裸露,僅在山坡腳或溝谷地帶見(jiàn)第四系堆積和沖洪積地貌。石硐溝由南向北流經(jīng)礦區(qū),為典型的冰雪融水型河流。礦體受F1斷裂帶控制呈北西—南東向分布,形成3個(gè)主礦帶。
2.1 礦區(qū)含水巖組
1)第四系松散巖類(lèi)孔隙水含水巖組:主要分布于山間沖溝、河谷和河漫灘中,接受大氣降水和冰雪融水補(bǔ)給,水化學(xué)類(lèi)型為SO4·HCO3-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Ca·Mg型低礦化度水。
2)碎屑巖類(lèi)裂隙水含水巖組:分布于礦區(qū)南北兩側(cè)基巖風(fēng)化裂隙中,接受大氣降水的下滲補(bǔ)給。
3)碳酸鹽類(lèi)巖溶裂隙含水巖組:分布在礦區(qū)中部大理巖裂隙、溶隙中,為礦區(qū)主要含水層,富水性極強(qiáng)、透水性強(qiáng)但是比較不均一。
4)隔水層(組):分布于礦區(qū)北側(cè)的片巖類(lèi)巖層,層厚在300 m左右,巖石含水性很差,為礦區(qū)相對(duì)穩(wěn)定的隔水層。
含水巖組性質(zhì)匯總?cè)绫?所示。
表1 含水巖組性質(zhì)匯總表
2.2 地下水補(bǔ)徑排條件
礦區(qū)地下水補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水和冰雪融水,通過(guò)孔隙、裂隙、巖溶通道,一部分溢出地表形成季節(jié)性泉水和沼澤,另一部分補(bǔ)給地下水。
3.1 解析法計(jì)算礦坑涌水量
對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件概化模型結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
采用如下計(jì)算公式:
采用抽水孔C01抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù),其中計(jì)算式中:
S1為觀測(cè)孔QG03抽水結(jié)束時(shí)刻降深;S2為觀測(cè)孔QG04抽水結(jié)束時(shí)刻降深;r1為C01與QG03孔水平距離;r2為C01與QG04孔水平距離;m為硅化大理巖含水層厚度,取200m;Q為抽水孔流量,取150m3/h;d為抽水孔與一類(lèi)邊界水位等于抽水孔初始水頭位置點(diǎn)與抽水孔水平距離,取164m。
由此得:硅化大理巖含水層K=28m/d。
由達(dá)西定律,疏干狀態(tài)下,上覆第四系含水層越流補(bǔ)給到硅化大理巖含水層流量:
Q=K·A·I。
其中,K=28m/d;A=12 500m2(取硅化大理巖與第四系河床接觸面面積長(zhǎng)250m,寬50m);疏干越流狀態(tài)下I=1。
由此,Q=35萬(wàn)m3/d=4.05m3/s。
3.2 數(shù)值法計(jì)算礦坑涌水量
1)根據(jù)勘探工作中得到的鉆孔數(shù)據(jù),建立了礦區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)模型。
2)數(shù)學(xué)模型。根據(jù)邊界和補(bǔ)徑排條件,利用三維非穩(wěn)定流數(shù)學(xué)模型:
3)水文地質(zhì)參數(shù)及分區(qū)。含水層參數(shù)主要結(jié)合巖芯RQD值、線(xiàn)裂隙率、簡(jiǎn)易水文等資料給出不同初值。據(jù)巖性、構(gòu)造的空間展布模擬區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)參數(shù)初步分區(qū)。
4)初始流場(chǎng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)的地下水水位資料,繪制地下水流場(chǎng)圖,作為模型識(shí)別的初始流場(chǎng)。
5)礦坑疏干階段涌水量預(yù)測(cè)。將F1斷層視為強(qiáng)徑流通道,上覆第四系一類(lèi)邊界,其最大流量為5.9 m3/s,將礦區(qū)水頭降到礦體底板時(shí),礦坑涌水量為36.2萬(wàn)m3/d。
1)石硐溝礦床為裂隙充水礦床,礦坑主要充水水源為地表水,充水通道為層間斷裂F1和比較發(fā)育的裂隙、溶洞,地表水側(cè)向強(qiáng)滲補(bǔ)給地下水。屬水文地質(zhì)條件復(fù)雜礦床。
2)用解析法計(jì)算開(kāi)采條件下礦坑涌水量為35萬(wàn)m3/d;利用數(shù)值法進(jìn)行了礦坑開(kāi)采條件下涌水量模擬計(jì)算,若開(kāi)采至3 000 m高程時(shí),礦床涌水量為36.2萬(wàn)m3/d。兩種方法算得的礦坑涌水量基本一致。另外,解析法與數(shù)值法都是建立在第四系孔隙含水層一類(lèi)邊界始終存在的基礎(chǔ)上,因此,石硐溝流量小于36.2萬(wàn)m3/d時(shí),礦坑涌水量等于石硐溝流量;在石硐溝實(shí)際流量為大于36.2萬(wàn)m3/d時(shí),礦坑涌水量為36.2萬(wàn)m3/d。
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Analytical method and numerical method forecasting Pb-Zn-Ag ore groundwater discharge of Shidong ditch
YANG Shan
(TheNorthChinaNon-ferrousEngineeringSurveyInstitueCo.,Ltd,Shijiazhuang050021,China)
Since Pb-Zn-Ag ore of Shidong ditch is karst cracking deposit with complicated hydro-geological conditions, the article establishes the models by using analytical method and numerical method, calculates its mine groundwater discharge, with a view to improve the mine groundwater discharge forecasting accuracy and provide some basis for further preventing water disasters.
mine area, hydro-geological condition, mine groundwater discharge
1009-6825(2014)11-0100-02
2014-02-05
楊 閃(1985- ),男,助理工程師
P641.54
A