甘肅省肅北縣長流水金礦床水文地質(zhì)條件分析

唐 艷，劉佳海

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)勘查院，甘肅 張掖 734012）

長流水金礦隸屬甘肅省肅北縣馬鬃山鎮(zhèn)管轄，位于北山陸源活動帶俞井子—柳園陸內(nèi)裂谷多金屬成礦帶中，該礦床是以金為主，并伴有銀、鉛、銅、鋅等的多金屬礦床。該礦床近年來由甘肅亞峰礦業(yè)有限公司與甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局張掖礦產(chǎn)勘查院合作勘查發(fā)現(xiàn)，截至目前，在礦區(qū)探獲Au金屬量大于10t，金儲量達(dá)大型規(guī)模，礦區(qū)出露地層主要為奧陶系上統(tǒng)白云山組安山巖、英安巖等。礦區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，走向近東西向和北西向兩組斷裂控制礦區(qū)41條礦體，礦體對圍巖無選擇性，北東向斷裂切穿前兩組斷裂，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育華力西中晚期花崗閃長巖、二長花崗巖。本文主要進(jìn)行礦床水文地質(zhì)特征行分析，為研究該礦床開采技術(shù)條件提供基礎(chǔ)資料。

1 水文地質(zhì)概況

長流水金礦區(qū)位于瓜州縣柳園鎮(zhèn)北東60km處。區(qū)內(nèi)地形北高南低，海拔高程為1670m～2303m，相對高差633m左右，山脈近東西向展布。水文網(wǎng)極不發(fā)育，無常年性地表徑流，雨季在山區(qū)溝谷中可由暴雨形成暫時性洪流，其延續(xù)時間短，一般1h～2h。沿斷裂帶有井泉分布，一般涌水量很小，只有長流水泉涌水量較大，約為0.14L/s～2.56L/s，但水質(zhì)不好，硬度極大，不宜飲用。區(qū)內(nèi)屬大陸性半干旱氣候，干燥炎熱多風(fēng)，晝夜溫差大，日溫差最大達(dá)36℃，年最高溫度42℃，最低溫度-30℃，氣溫平均8.8℃，降水極少，年降水量80.7mm左右，而蒸發(fā)量3031mm，年蒸發(fā)量超過降雨量的26倍。大氣降水通過巖石風(fēng)化裂隙、構(gòu)造及其破碎帶垂直滲入補給地下水，上部含水層中的水下滲補給下伏含水層，由地勢高的位置（礦區(qū)北部）向地勢低的位置（礦區(qū)南部）逕流。地下水以下降泉、潛流向河谷深處排泄、蒸發(fā)亦是本區(qū)地下水排泄的一種方式。

1.1 含水巖層及斷裂破碎帶富水特征

根據(jù)礦區(qū)巖層含水性、埋藏條件、裂隙發(fā)育程度及其連通情況，將不同巖石建造類型劃分為如下含水巖組。

1.1.1 基巖裂隙水含水巖層

礦區(qū)安山巖、英安巖、輝長巖、火山凝灰?guī)r構(gòu)成了白云山組基巖裂隙水含水層的基本骨架。

（1）安山巖含水層：安山巖，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為輝石、長石、角閃石等。分布廣泛，主要分布在礦區(qū)中西部呈厚層狀產(chǎn)出。該層裂隙、層理局部發(fā)育，小斷裂可見，坑道揭露該層呈現(xiàn)不同程度的滴水現(xiàn)象，地下水主要沿裂隙面滲出，呈滴水狀，平均3滴/s～5滴/s，滲水量0.0095L/s。

在地下水位以上，裂隙發(fā)育地段為透水層，地下水位以下裂隙發(fā)育地段（包括斷裂破碎帶）透水且含水。其滲透系數(shù)K＝9.4×10-2m/d，水化學(xué)類型為CI--SO42--Na+-Ca2+型水，是礦床開采的直接充水水源之一。

（2）英安巖含水層：英安巖，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分長石、輝石、石英等。主要分布在礦區(qū)中部，東部可見零星分布。呈巖株狀、厚層狀產(chǎn)出，該層裂隙、節(jié)理發(fā)育，其本身導(dǎo)水性一般?？拥澜衣对搶哟蠖汲尸F(xiàn)潮濕-弱滴水，滴水密度2滴/s～3滴/s。

潛水位以下裂隙發(fā)育地段為弱含水層，水化學(xué)類型為CI--SO42--Na+-Ca2+型水，是礦床開采的直接充水水源之一。

（3）輝長巖含水層：該層在礦區(qū)出露面積較小，中-細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，成分以輝石、角閃石為主，其含水性弱，是礦床開采的直接充水水源之一。

（4）火山凝灰?guī)r含水層：該層分布在礦區(qū)中西部，在礦區(qū)出露面積較小，粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，成分主要為火山凝灰物，含水性弱。巖石裂隙發(fā)育，地下水主要沿裂隙面滲出，呈滴水狀，平均2滴/s～3滴/s，滲水量0.0056L/s，是礦床開采的直接充水水源之一。

（5）花崗巖含水巖層：花崗巖、二長花崗巖基巖裂隙水含水巖層出露在礦區(qū)北部，出露面積較小，含水性弱。巖石裂隙發(fā)育，地下水主要沿裂隙面滲出，呈滴水狀，平均2滴/s～3滴/s，滲水量0.0063L/s。

1.1.2 斷裂構(gòu)造破碎帶的富水特征

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，區(qū)域性大斷裂花牛山—察格爾乎都格斷裂呈東西向舒緩波狀從礦區(qū)北部橫穿而過，其次一級羽狀斷裂為導(dǎo)水、儲水?dāng)嗔选?/p>

1.2 非含水層特征

山前洪積平原和山區(qū)零星分布的山間平原地帶分布的第四系上更新統(tǒng)砂礫碎石及含碎石的砂土層不含水，不含水的原因主要是補給條件差。少量的降雨還沒有來得及滲入地下，就被蒸發(fā)了。山區(qū)來的洪水到了山前已大部分滲漏，所剩小部分洪流也沿深切溝谷下泄，因此造成廣大戈壁平原第四系上更新統(tǒng)砂礫碎石不含水。即使有少部分洪水出山后滲入地下，也是分布零星的，水量也微不足道。

1.3 地下水補、逕、排特征及其水力聯(lián)系

礦區(qū)含水層中的地下水，其補給源主要是大氣降水和上游潛流補給。大氣降水沿風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙及構(gòu)造破碎帶垂直下滲補給基巖裂隙含水層中地下水，由水位高的位置（往往是地形地貌較高的位置）向水位較低的位置（往往是地形地貌較低位置）逕流，礦床疏干范圍內(nèi)含水層中的地下水總體由北（地形地貌高處）向南（地形地貌低處）方向逕流。礦區(qū)地下水以潛流方式排泄為主，蒸發(fā)和植物蒸騰排泄次之。

2 礦床充水因素及礦坑涌水量預(yù)測

2.1 礦床充水因素

根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)條件，礦床充水因素主要是基巖裂隙潛水和斷裂破碎帶脈狀潛水，地下水通過裂隙、斷裂及次級斷裂、構(gòu)造破碎帶等導(dǎo)水通道進(jìn)入巷道，形成礦坑涌水。

2.2 礦坑涌水量預(yù)測

礦區(qū)平均水位、最高水位為現(xiàn)場實測所得（最高水位1931.75m，最低水位1928.49m，平均水位1929.86m）。

礦區(qū)探礦權(quán)面積為4.474km2，目前探礦巷道有三條，長分別為655m、564m、571m，寬合計為95m，面積F0=170538m2，周長（P）2451.43m。

未來采礦系統(tǒng)的坑道涌水量利用“比擬法”進(jìn)行預(yù)測。礦區(qū)可視為不規(guī)則的多邊形，礦坑所在的構(gòu)造裂隙含水巖組可視為均質(zhì)無限分布，天然水位近于水平。

2.3 礦坑涌水量計算

目前礦區(qū)實施探礦坑道中段為1924m，利用“比擬法”預(yù)測下一中段（1864m）正常涌水量和最大涌水量。

根據(jù)1924m中段坑道排水觀測記錄可知：坑道平均涌水量為733.5m3/d，最大排水量為766m3/d；1864m中段礦坑涌水量預(yù)測采用

公式進(jìn)行計算，計算結(jié)果如下：

正常排水量為：

最大排水量為：

式中：Q—預(yù)測涌水量（m3/d）；

Q0—1924m中段實際排水量（m3/d）；

F—抽水穩(wěn)定時的水位降深（m）；

F0—1924m中段坑道面積（m2）；

S—1864m中段水位降深（m2）；

S0—1924m中段坑道水位降深（m）。

根據(jù)計算推薦用比擬法計算的1032m3/d為1864m中段坑道的正常排水量，1078m3/d為1864m中段的最大排水量。

2.4 預(yù)測結(jié)果分析

礦床水文地質(zhì)條件較簡單，將含水層視為各向均質(zhì)同性，地下水可視為穩(wěn)定流運動，可概化為無限邊界含水體，符合實際，比擬法預(yù)測的結(jié)果較符合實際。

3 礦區(qū)水源地評價

礦區(qū)地下水較豐富，水資源以地下裂隙水為主，通過采集地下水樣檢測，由水質(zhì)全分析報告可知，礦床地下水較透明、無異物、無異臭、有少量沉淀。其理化指標(biāo)如下：pH值7.79～7.89；總硬度為508.4mg/L～612.5mg/L；礦化度為1.31g/L～1.86g/L；Ca2+為119.4mg/L～254.9mg/L；Mg2+為15.6mg/L～85.6mg/L；Na+為119.4mg/L～254.9mg/L；K+為3.7mg/L～5.1mg/L；Cl-為377.9mg/L～529mg/L、NO32-為9.6mg/L～44.2mg/L、SO42-為445.7mg/L～624.4mg/L；HCO3-為131.8mg/L～151.3mg/L；高錳酸鹽含量為0.96～1.04；磷酸鹽為0mg/L～0.02mg/L；亞硝酸鹽含量0.002mg/L～0.044mg/L；氟化物含量0mg/L～0.87mg/L；氰化物、鎘、鉻、鉛等未檢出。造成各項指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)的原因主要是礦床干旱少雨，地下水徑流、排泄條件差，補給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蒸發(fā)量，使得地下水含鹽量增高，各礦物離子指數(shù)偏大。礦床地下水為高礦化度水（咸水），其質(zhì)量級別為較差（Ⅳ類），礦區(qū)地下水為SO42-—Cl-—Na+—Ca2+型水，PH值、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、錳含量大于標(biāo)準(zhǔn)值，菌落總數(shù)超標(biāo)6倍～8倍，水質(zhì)差，為Ⅳ類水，不能作為生活飲用水。地下水對混凝土有微腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)在干濕交替時具中等腐蝕性，長期浸水具微腐蝕性，基于長流水礦床的自然地理條件，評價為中等腐蝕性不適用鍋爐用水。礦區(qū)內(nèi)已接通瓜州縣雙塔水庫-七角井鐵礦的輸水供水管網(wǎng)，建議生活用水及鍋爐用水均由此供水管網(wǎng)解決，不可用礦區(qū)地下水。將來礦山開采階段時，地下水可以用來作為礦區(qū)降塵用水及坑道充填用水使用。

4 礦床水文地質(zhì)條件總結(jié)

礦床主要充水含水層及構(gòu)造破碎帶含水層富水性弱-中等，礦床是以裂隙潛水含水層、頂、底板充水為主的礦床，礦床水文地質(zhì)條件類型屬簡單類型；礦床地下水為高礦化度水（咸水），地下水既不能用作生活用水，也不能作為工業(yè)鍋爐用水，其對鋼結(jié)構(gòu)還具有中等腐蝕性，礦山開采階段地下水可以用來作為礦區(qū)降塵用水及坑道充填用水使用。