基于復(fù)雜地質(zhì)條件下的礦區(qū)水文地質(zhì)研究

黃 坡

（河北九華勘查測繪有限責(zé)任公司，河北 保定 071051）

礦區(qū)水文地質(zhì)條件研究工作是分析礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)的基礎(chǔ)，也是合理制定開采規(guī)劃、設(shè)計的必要條件，尤其是復(fù)雜地質(zhì)條件下的水文地質(zhì)條件勘查工作更為重要，直接影響著礦山開發(fā)利用進程以及安全生產(chǎn)[1]?；诖?，分析復(fù)雜地質(zhì)條件下的礦區(qū)水文地質(zhì)研究工作對提高礦產(chǎn)資源開發(fā)利用效率有著積極的促進作用，本文以此為研究對象，分析常見的勘查技術(shù)，為提高礦山水文地質(zhì)研究工作質(zhì)量提供幫助。

1 復(fù)雜地質(zhì)條件下水文地質(zhì)研究的重要性分析

復(fù)雜地質(zhì)條件指的是礦山區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，組合樣式多變，巖石相對破碎的區(qū)域，使得礦床的充水因素、補徑排條件復(fù)雜，導(dǎo)致礦區(qū)水文地質(zhì)條件勘查難度增加。對有色金屬礦產(chǎn)而言，其成因多與構(gòu)造—巖漿活動密切相關(guān)，而區(qū)域性的構(gòu)造—巖漿活動使得礦區(qū)周圍的地層、巖漿巖、變質(zhì)巖和構(gòu)造組合樣式復(fù)雜多變，也為地表水體和地下水體的運移提供了便利，形成復(fù)雜的水文地質(zhì)條件[2]。礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用一般以井下開采為主，通過巷道進行礦石的輸送，在巷道和采挖區(qū)域破壞了原來的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，若對礦區(qū)的水文地質(zhì)條件未能查清，在開采過程中可能因破壞導(dǎo)水構(gòu)造、儲水構(gòu)造等而使得礦坑注水、突水等問題的出現(xiàn)。此外，隨著注水量的增大，加劇了開挖區(qū)域頂部圍巖的破壞深度，可能誘發(fā)頂部巖石崩落、坍塌、巖爆等災(zāi)害的發(fā)生[3]。只有加強礦區(qū)水文地質(zhì)條件的勘查研究工作，查清礦床的充水因素，研究清楚礦床的補徑排條件，才能將對開采不利的水體通過排水措施清除，可以有效的提高井下作業(yè)的安全性。綜上所述，礦區(qū)水文地質(zhì)研究工作是礦區(qū)勘查的重中之重，尤其是復(fù)雜地質(zhì)條件下的水文地質(zhì)研究更為重要。

2 礦區(qū)實例分析

2.1 礦區(qū)水文地質(zhì)基本特征的調(diào)查

研究區(qū)屬低山丘陵地貌形態(tài)，除局部為較陡山體外，一般為丘崗和開闊的谷地地形，區(qū)內(nèi)的基巖風(fēng)化帶和谷地中的第四系砂礫（碎）石層，含粘土碎石層，普遍含有地下水。根據(jù)地下水賦存條件及其特征，將區(qū)域地下水劃分為三種類型：即第四系松散巖類孔隙水（Ⅰ），基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水（Ⅱ），碎屑巖類孔隙裂隙水（Ⅲ）。松散巖類孔隙水僅在谷地中分布，基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水幾乎在測區(qū)廣泛分布。

（1）第四系松散巖類孔隙水（Ⅰ）。砂、礫（碎）石孔隙水（Ⅰ1）：含水層寬600m～1500m，厚1.5km～3.4km，巖性為第四系沖積成因（Q）的砂和礫（碎）石。砂粒磨園不好，多為棱角狀、次棱角狀。礫（碎）石直徑一般為5cm～10cm，最大100cm以上。該孔隙水主要為潛水，水位埋深0.40m～2.79m，單孔出水量65m3/d～976m3/d。地下水補給來源有基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水的側(cè)向補給和大氣降水的垂向滲入補給。

（2）含粘土砂碎石孔隙水（Ⅰ2）。含水層寬100m～500m，埋深2m～10m，厚1.90m～2.85m，最厚6.27m。巖性主要為第四系洪積成因（Q）的含粘土砂碎石。含水層之上覆蓋有含碎石粘土，厚2m～10m，由于其中粘土含量大于50%，且島狀多年凍土發(fā)育，隔水性能良好，使地下水具承壓性，水頭高度2m～11m，局部高出地表0.5m～2.7m。地下水富水性不佳，單孔出水量40m3/d～500m3/d。地下水補給來源主要為基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水的側(cè)向補給，沿含水層滲透徑流，在有利地段以泉水的形式出露地表。

（3）基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水（Ⅱ）。含水層廣泛分布，厚度不等，一般為25m～50m。含水介質(zhì)主要為古生界凝灰?guī)r、安山巖、砂巖和侵入的閃長巖、花崗巖等。賦水空間為基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙。隔水底板由新鮮基巖組成，一般埋深為20m～60m。正地形區(qū)地下水多為潛水類型，潛水位一般埋深5m～30m，水面之上的包氣帶由強風(fēng)化基巖和殘坡積粘土碎石組成，透水性弱。河谷區(qū)地下水多為承壓水類型，隔水頂板由第四糸含碎石粘土組成。基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水，由于受巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育程度和地貌條件等制約，不同地段的富水性相差懸殊，一般地段單孔出水量5m3/d～100m3/d，局部地段高達m3/d。該類型地下水主要由大氣降水在正地形區(qū)通過弱透水的包氣帶垂向補給。

（4）碎屑巖類孔隙裂隙水（Ⅲ）。僅在礦區(qū)南部邊緣零星分布，含水層由砂礫巖、中粗砂巖組成，呈多層次結(jié)構(gòu)，累計厚度50m～70m。地下水以深層承壓水為主，水頭埋深46m～+6m。單井出水量為250m3/d～2000m3/d，地下水以基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水側(cè)向補給為主，排泄于溝谷第四系裂隙含水層或溢出地表形成泉水。

2.2 礦床充水因素分析

根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)基本特征的分析，需要總結(jié)礦床的充水因素。如本文所舉例礦床中的水文地質(zhì)單元中屬基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水的補給徑流地帶。地貌形態(tài)為平緩漫崗地形，依據(jù)礦體與含水層的空間展布關(guān)系和水力聯(lián)系，將礦體劃分為兩種：一種為充水礦體，即自然狀態(tài)下以基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙含水層直接充水的礦體；另一種為非充水礦體，即自然狀態(tài)下與含水層無水力聯(lián)系的礦體。

（1）充水礦體。僅Ⅰ號礦體為充水礦體。本礦體埋藏于D1056～D1088線地段，最高頂板標高530m，最低底板標高370m。本區(qū)段460m標高以上的礦體及其圍巖中，分別有基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙含水層。露采時地下水直接進入采場。Ⅰ號礦體為基巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水直接充水礦體。據(jù)前人工作資料，1號礦體埋藏地段含水層埋深10m～20m，厚10m～50m，抽水試驗單位出水量為0.016L/s·m～0.139L/s·m，屬較弱富水地段,含水層對礦體充水能力較弱。

（2）非充水礦體。據(jù)前人鉆孔水文地質(zhì)編錄資料和本次工作，工作后圈定的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦體本身不含水，礦體頂板之上巖層隔水性能良好。據(jù)前人在D1076線ZK844孔對埋深80m～120m段的斷層破碎帶和節(jié)理（片理）裂隙密集帶抽水試驗結(jié)果為干孔資料，證明隔水層中的銅山斷層破碎帶和節(jié)理（片理）裂隙密集帶不含水不導(dǎo)水。所以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦體均為非充水礦體。

3 結(jié)語

綜上可知，復(fù)雜地質(zhì)條件下的礦區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查工作是提高礦產(chǎn)資源利用率與開采安全性的基礎(chǔ)，本文結(jié)合礦山水文地質(zhì)調(diào)查實例，從兩個方面講述了復(fù)雜地質(zhì)條件下礦區(qū)水文地質(zhì)研究的主要內(nèi)容，分析了礦區(qū)的水文地質(zhì)條件和礦床充水因素。