鹿井礦田黃高地區(qū)鈾礦床水文地質(zhì)條件分析

■夏臘生（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇二大隊(duì)湖南郴州423000）

鹿井礦田黃高地區(qū)鈾礦床水文地質(zhì)條件分析

■夏臘生
（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三〇二大隊(duì)湖南郴州423000）

本文對黃高地區(qū)鈾礦床的含水層(帶)水文地質(zhì)特征、地下水補(bǔ)給、逕流及排泄條件進(jìn)行了評述；對該礦床的主要充水因素分別作出了分析研究；同時還對礦井的涌水量進(jìn)行了分析預(yù)算。

水文地質(zhì)條件充水因素涌水量比擬法

鹿井礦田位于南華活動帶華夏褶皺武功～諸廣斷隆區(qū)，諸廣山復(fù)式巖體中段，是我國南方重要的鈾資源基地之一。

1　礦床地質(zhì)特征簡述

黃高地區(qū)鈾礦床位于南嶺山脈中段北緣，處于鹿井礦田中部QFⅡ石英硅化斷裂帶上下盤的次一級構(gòu)造帶組的夾持區(qū)（圖1）。區(qū)內(nèi)出露的主要巖石有：印支期第一階段細(xì)粒、中粒白云母花崗巖，第二階段中粗粒似斑狀黑云母花崗巖，燕山期第二階段中粗～中細(xì)粒二云母花崗巖，第三階段細(xì)粒少斑黑云母花崗巖。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，具有多期次和繼承性活動的特點(diǎn)。QFⅡ石英硅化斷裂帶是礦田級構(gòu)造，其上下盤的次一級NE向和NNE向構(gòu)造，常以帶組的形式側(cè)列展布，直接控制含水層（帶）的分布。

2　礦區(qū)水文地質(zhì)條件分析

2.1自然地理?xiàng)l件

礦區(qū)屬于侵蝕構(gòu)造型中低山地貌，山體總的走向呈SN向，地勢南東高而北西低，最高海拔(西華山)為644m，侵蝕基準(zhǔn)面(集龍河)標(biāo)高為250m，相對高差394m。

區(qū)內(nèi)屬亞熱帶氣候，常年溫濕多雨。年降雨量1241～2353mm，平均1746mm，平均蒸發(fā)量874～1030.9mm，年平均濕度83.2%，年平均氣溫17.8℃，每年4～8月為雨季，11月到次年2月為有霜期，冰凍降雪比較少，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，最大風(fēng)力6～7級。

2.2地表水

下洞子溪，高昔溪是礦床內(nèi)主要的地表水系，最終流入集龍河。下洞子溪流量：低水位期為0.4～0.85m3/s；高水位期為1.17～3.59m3/s；洪峰期為12.27m3/s。高昔溪最大流量0.76m3/s，平均流量0.006m3/s。文英河流量1.5～15m3/s，集溪河流量1～8m3/s，它們縱貫礦區(qū)的東部和西部邊緣，流向由南至北注入集龍河（流量4～30m3/s）。

2.3含水層（帶）水文地質(zhì)特征

礦床內(nèi)含水層（帶）按地下水賦存巖性和水力性質(zhì)分為花崗巖裂隙潛水層和構(gòu)造裂隙脈狀承壓含水帶兩種類型。

（1）花崗巖裂隙潛水層。該含水層埋藏于侵蝕基準(zhǔn)面以上，大體呈層狀分布，空間發(fā)育形態(tài)與地形有關(guān)，發(fā)育深度一般為110m左右，潛水位埋深0～40m。含水巖性主要是中粗粒似斑狀黑云母二長花崗巖，充水明顯的地段，巖石破碎，裂隙發(fā)育，裂隙面上常見有鐵染現(xiàn)象和碳酸鹽薄膜等，富水性不均，沿水平方向或垂直方向都有變化。在水平方向上，泉水最大流量1.815L/s，最小流量0.001L/s或更小。在垂直方向上，自上而下富水性變?nèi)酰?0m深度以上相對富水，50～110m深度富水性弱～極弱，110m深度以下為相對隔水層。該含水層厚度6～104.50m，q=0.00005～0.0073L/sm，K=0.003～0.045m/d。水溫17～20℃。

（2）構(gòu)造裂隙承壓含水帶。區(qū)內(nèi)構(gòu)造裂隙脈狀承壓含水帶比較發(fā)育，各含水帶的富水性、透水性都較差，單位涌水量絕大多數(shù)小于0.1L/sm，滲透系數(shù)小于0.5m/d。

礦區(qū)內(nèi)主要含水帶有10條（圖2），其特征分別是：

①號含水帶受呈側(cè)列展布的GF5帶控制，埋藏深度95-193m，厚12-20m。含水巖性是硅化破碎角礫巖及碎裂花崗巖，鉆孔揭至該帶時漏水現(xiàn)象較明顯。抽水試驗(yàn)結(jié)果，q=0.0068-0.036L/sm，K=0. 035-0.325m/d。

②號含水帶受HF1硅化角礫糜棱巖帶,含水巖性主要是該帶上盤的硅化角礫巖及破碎花崗巖，張性節(jié)理和梳狀石英晶洞比較發(fā)育，但連通條件較差，下盤的硅化角礫糜棱巖一般不含水，透水性能亦差。該含水帶厚7-20m，富水性、透水性沿其走向有自北向南減弱的趨勢，ck1-2等涌水孔揚(yáng)水試驗(yàn)成果：q=0.057L/sm，K=0. 263m/d，33線專門水文孔抽水試驗(yàn)成果：q=0.0001L/sm，比北段小400倍，K=0.0011m/d，比北段小235倍，水溫19-24℃。

③號含水帶是由QFⅡ帶及其上、下盤影響帶所組成后條區(qū)域性含水帶，全長12.8Km。含水巖性主要原因?yàn)榘咨珷顗K石英脈及硅化破碎花崗巖，帶內(nèi)及其上下盤圍巖蝕變強(qiáng)烈，晚期形成的梳狀、蜂窩狀石英晶洞和構(gòu)造裂隙構(gòu)成充水空間。含水帶厚20-40m，最寬可達(dá)82m，鉆孔揭至該層出現(xiàn)垮孔、漏水和涌水等現(xiàn)象。富水性和透水性沿走向的變化較大，有自北向南減弱的趨勢。鉆孔抽（揚(yáng)）水試驗(yàn)結(jié)果：q=0.00033-0.0668L/sm，K=0.0006-0.80m/d

④號含水帶受XF7帶組控制，呈側(cè)列展布，全長4.0Km。含水巖性在地表為硅化角礫巖、塊狀石英脈，破碎，透水性良好，試坑簡易滲水試驗(yàn)測其滲透系數(shù)為2.3867m/d。深部為硅化角礫糜棱巖，經(jīng)鉆孔水文地質(zhì)編錄，富水性和透水性都較差。ck26-1孔揚(yáng)水試驗(yàn)結(jié)果：q=0.0805L/sm，K=0.874m/d，水頭13.80m，富水性相對較好。

⑤號含水帶受高昔礦床GF5硅化角礫糜棱巖帶及其兩側(cè)影響帶控制，呈側(cè)列展布，全長4.0Km，分南北兩段。南段產(chǎn)在③號含水帶上盤，含水巖性主要是硅化破碎花崗巖和塊狀石英脈，帶內(nèi)及其兩側(cè)圍巖蜂窩狀石英晶洞和紡性裂隙比較發(fā)育，坑道初揭涌水量可達(dá)7-8L/s，以后逐漸穩(wěn)定在0.218L/s左右，含水層厚度7.5m，滲透系數(shù)K=0.029m/d。北段產(chǎn)在③號含水帶下盤的黃峰嶺礦床本部，含水跡象不明顯。

⑥號含水帶受高昔礦床GF6帶組控制，全長5.0Km，厚4-9.0m。含水巖性主要是硅化角礫巖和石英硅化帶等，富水性不均，從南到北有逐漸增強(qiáng)趨勢。鉆孔抽（揚(yáng)）水試驗(yàn)成果：q=0. 00015-0.0405L/sm，K=0.005-0.696m/d，水溫20.5-23.0℃。

⑦號含水帶是由高昔礦床GF1硅化角礫糜棱巖帶及其上盤圍巖組成的一條規(guī)模較大的含水帶。含水巖性主要是硅化角礫巖、石英硅化帶和破碎花崗巖等，富水性沿走向或傾向都有變化。鉆孔抽（揚(yáng)）水試驗(yàn)成果：q=0.0089-0.028L/sm，K=0.0822-0.48m/d，水溫28℃，受季節(jié)性變化影響較小。

⑧號含水帶分布于礦床東部,受QFⅡ-2石英硅化帶控制。⑨、⑩號含水帶分布于礦床南部，由QFⅢ、QFⅤ石英硅化斷裂帶及兩側(cè)的影響帶組成。它們均系區(qū)域性含水帶。據(jù)地表調(diào)查，帶內(nèi)梳狀、蜂窩狀石英晶洞發(fā)育，透水性良好，試坑簡易滲水試驗(yàn)，其滲透系數(shù)K=2.588-3.6178m/d，富水性可能相對較強(qiáng)。

2.4地表水、地下水動態(tài)特征

礦床地下水動態(tài)變化規(guī)律受降水量和地下水循環(huán)深度控制。水位峰值一般出現(xiàn)在4～8月，變化幅度10m左右，與降水呈滯后型變化，滯后時間約為5～10天，歷年呈周期性變化，每年的11月至次年2月為低水位期。水量變化與地下水循環(huán)深度有關(guān)，黃峰嶺礦床斜井井筒22m處出露的泉水和高昔礦床Ⅰ號礦坑揭露的上部裂隙潛水，流量變化規(guī)律與降水量關(guān)系密切，峰值多出現(xiàn)在雨季，旱季流量減少。而經(jīng)鉆孔揭露的深部構(gòu)造裂隙承壓水流量穩(wěn)定，受季節(jié)影響較小。

2.5地下水補(bǔ)給、逕流及排泄條件

大氣降水是礦區(qū)地下水主要補(bǔ)給來源。大氣降水經(jīng)包氣帶垂直向下滲透補(bǔ)給上部裂隙潛水層后，大多呈側(cè)向運(yùn)動以泉的形式出露在山坡腳下補(bǔ)給地表水，小部分可繼續(xù)沿構(gòu)造的裂隙、節(jié)理向深部滲透補(bǔ)給構(gòu)造裂隙脈狀承壓水。地表水與地下水的補(bǔ)給關(guān)系，正常情況下是地下水排泄補(bǔ)給地表水，但當(dāng)?shù)叵滤唤抵良埡铀灰韵聲r，地表水變可能補(bǔ)給地下水，但礦床大多數(shù)切河而過的構(gòu)造，其透水性能一般很差，補(bǔ)給量也甚微。

地下水逕流排泄受地形地貌條件控制。礦區(qū)泉水出露密度為48個/Km2，大多數(shù)分布在300～500m標(biāo)高地段，說明本區(qū)陡峻的地形地貌構(gòu)成了地下水良好的逕流排泄條件，據(jù)下洞子溪匯水面積（13.56Km2）和下洞子溪流量，用公式M=Q/F·108計(jì)算得出：區(qū)內(nèi)地下水在低水位期徑流模數(shù)為0.030～0.063L/skm2;高水位期徑流模數(shù)為0.086～0.265L/skm2?？梢姡喜苛严稘撍畬拥霓熈髋判箺l件是良好的。而深部構(gòu)造承壓水，由于諸含水層（帶）沿走向和傾向連通條件較差，它們之間又被巨厚的，透水性極差的花崗巖所隔，其逕流排泄條件較差，只有通過鉆孔等到工程揭露才能出露地表。

礦床地下水主要流向是由南向北流動排泄于集龍河，局部流向受地形地貌條件控制，呈北東向或南東向等。

3　礦床充水條件分析

3.1地下水對礦床充水的分析

礦床一定范圍內(nèi)的地下水是礦床主要充水條件。根據(jù)礦床各中段礦體分布特征。將其劃分為五個礦坑（圖2）。

（1）Ⅰ號礦坑：247m標(biāo)高中段，主要充水條件是來自礦床范圍的風(fēng)化裂隙潛水，而207m、167m、127m、87m標(biāo)高中段主要充水條件來自①號含水帶中的地下水。由于花崗巖風(fēng)化裂隙潛水層和①號含水帶富水性較弱，故其對礦坑充水量不大，且易于疏干。

（2）Ⅱ號礦坑：花崗巖風(fēng)化裂隙潛水是247m標(biāo)高中段的主要充水條件，②號含水帶與⑤號含水帶北段的地下水構(gòu)成了207m、167m、127m和87m標(biāo)高中段的充水條件，但由于此含水帶規(guī)模不大，富水性較差，充水量不會太大，對礦山開采有一定的影響。

（3）Ⅲ號礦坑：270m標(biāo)高中段充水條件是礦床范圍內(nèi)的花崗巖風(fēng)化裂隙潛水，而210m、70m、30m標(biāo)高中段主要充水條件是來自②、③號含水帶中地下水。②號含水帶富水性較弱，充水量不大，對礦山開采影響較小。但③號含水帶規(guī)模較大，富水性相對較強(qiáng)，對礦山開采有一定的影響。

（4）Ⅳ號礦坑：③和⑥號含水帶中的地下水是該礦坑主要充水條件。⑥號含水帶規(guī)模小，富水性不強(qiáng)，對礦山開采影響較小。而③號含水帶分支，規(guī)模不大，富水性不強(qiáng)，且以靜儲量為主，易疏干，對礦山開采影響亦不大。⑦號含水帶規(guī)模較大，距礦坑有50～60m距離，對礦坑充水一般無影響。

（5）Ⅴ號礦坑：其主要充水條件來自⑤和⑥號含水帶中的地下水，鑒于這兩條含水帶規(guī)模不大，富水性不強(qiáng)，且以靜儲量為主，充水量不會太大，對礦山開采影響較小。而該坑南部東段的⑦號含水帶規(guī)模較大，且與⑧號含水帶斜交，富水性較強(qiáng)，補(bǔ)充來源較充足，開采時可能會導(dǎo)致礦坑突水，應(yīng)加以注意。

3.2地表水對礦床充水的分析

區(qū)內(nèi)的地表水體，在自然狀態(tài)下對礦坑充水一般無影響。文英河、集溪河遠(yuǎn)離礦區(qū)；下洞子溪、高昔溪流量不大，距離礦坑尚有100～500m距離，且礦床地勢較高，有利于自然排水，故地表水在自然狀態(tài)下是不會導(dǎo)入礦坑的。但是，Ⅰ號和Ⅱ號礦坑，與集龍河相距不遠(yuǎn)，①、②和③號含水帶切河而過，雖然日前尚未存在較大的水頭差，河水可能會沿含水構(gòu)造帶走向滲透導(dǎo)入礦坑，開采時應(yīng)嚴(yán)加注意，謹(jǐn)防集龍河水倒灌而淹沒礦坑的突水事故發(fā)生。

3.3大氣降水對礦床充水的分析

大氣降水是各含水層（帶）地下水的主要補(bǔ)給源，也為礦坑的間接補(bǔ)給水源，礦坑涌水量將隨大氣降水強(qiáng)度變化，一般情況下，雨季時涌水量增大，枯季時涌水量變小。

3.4未封閉的鉆孔對礦床充水的分析

鉆孔孔內(nèi)封閉工作是80年代未期才開展的。礦床內(nèi)只有高昔礦床南部少數(shù)鉆孔進(jìn)行了孔內(nèi)分段封閉，而多數(shù)鉆孔未封。這些未封鉆孔，在鈾礦床開采過程中，它可以勾通含水層帶之間的水力聯(lián)系，導(dǎo)致礦坑突水。鑒于礦床儲水含水層帶富水性較弱，且以靜儲量為主，突水量不會太大，只要開采時引起注意是不會發(fā)生較大的礦坑淹沒事故的。

4　礦井涌水量預(yù)算

黃峰嶺礦床247m標(biāo)高坑道，揭露②號含水帶時實(shí)測其坑道，（F=44004m、S=43.89m）最大涌水量為2.416m3/h，平均涌水量為1.728m3/h，故選用該坑道實(shí)際資料來比擬估算③號含水帶下盤所有礦坑的涌水量是合理的。而③號含水帶上盤礦坑涌水量估算，選用高昔礦床290m標(biāo)高坑道（F=15009.5m、S=130.174m），揭露⑤和⑥號含水帶時實(shí)測最大涌水量（4.446m3/h）和平均涌水量（2.8069m3/h）資料也是合理的。其公式是：QX=Q實(shí)·FX/F實(shí)·（SX/S實(shí)）1/2。

式中：QX～設(shè)計(jì)坑道估算涌水量（m3/h）Q實(shí)～已知坑道實(shí)測涌水量（m3/h）；FX～設(shè)計(jì)坑道估開采面積（m2）；F實(shí)～已知坑道開采面積（m2）；SX～設(shè)計(jì)坑道水位降深（m）；S實(shí)～已知坑道水位降深（m）。

設(shè)計(jì)礦坑開采面積是根據(jù)礦坑中段平面圖用MapGis軟件求得的。水位降深系各礦坑中段平均水位標(biāo)高之平均值與礦坑最低中段標(biāo)高之差。各礦坑涌水量估算時引用的參數(shù)及估算結(jié)果見下表。

礦坑涌水量估算成果表

5　結(jié)論

礦區(qū)主要礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上或其附近，地形有利于自然排水，地質(zhì)構(gòu)造簡單，不利于地下水聚集，附近的地表水體與礦床開采無關(guān)或關(guān)系不大，礦層頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定，隔水條件良好，影響礦床充水的主要含水層（帶）富水性弱至極弱，礦坑總充水量大多小于30m3/h，該礦床為構(gòu)造裂隙含水層充水為主、水文地質(zhì)條件簡單的裂隙充水礦床。

[1]《鹿井鈾礦田黃高地區(qū)綜合地質(zhì)報(bào)告》1996核工業(yè)中南地質(zhì)局三〇二大隊(duì).

[2]《黃高地區(qū)鈾礦床水文地質(zhì)條件及地下水地球化學(xué)特征研究》1995核工業(yè)中南地質(zhì)局三〇二大隊(duì).

P61[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-71-3