鹿井礦田黃高地區鈾礦床水文地質條件分析

■夏臘生（湖南省核工業地質局三〇二大隊湖南郴州423000）

鹿井礦田黃高地區鈾礦床水文地質條件分析

■夏臘生
（湖南省核工業地質局三〇二大隊湖南郴州423000）

本文對黃高地區鈾礦床的含水層(帶)水文地質特征、地下水補給、逕流及排泄條件進行了評述；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行了分析預算。

水文地質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，諸廣山復式巖體中段，是我國南方重要的鈾資源基地之一。

1　礦床地質特征簡述

黃高地區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造帶組的夾持區（圖1）。區內出露的主要巖石有：印支期第一階段細粒、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～中細粒二云母花崗巖，第三階段細粒少斑黑云母花崗巖。

區內構造發育，具有多期次和繼承性活動的特點。QFⅡ石英硅化斷裂帶是礦田級構造，其上下盤的次一級NE向和NNE向構造，常以帶組的形式側列展布，直接控制含水層（帶）的分布。

2　礦區水文地質條件分析

2.1自然地理條件

礦區屬于侵蝕構造型中低山地貌，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，侵蝕基準面(集龍河)標高為250m，相對高差394m。

區內屬亞熱帶氣候，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，主導風向為東南風，最大風力6～7級。

2.2地表水

下洞子溪，高昔溪是礦床內主要的地表水系，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）水文地質特征

礦床內含水層（帶）按地下水賦存巖性和水力性質分為花崗巖裂隙潛水層和構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面以上，大體呈層狀分布，空間發育形態與地形有關，發育深度一般為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，裂隙發育，裂隙面上常見有鐵染現象和碳酸鹽薄膜等，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，自上而下富水性變弱，50m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）構造裂隙承壓含水帶。區內構造裂隙脈狀承壓含水帶比較發育，各含水帶的富水性、透水性都較差，單位涌水量絕大多數小于0.1L/sm，滲透系數小于0.5m/d。

礦區內主要含水帶有10條（圖2），其特征分別是：

①號含水帶受呈側列展布的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象較明顯。抽水試驗結果，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，張性節理和梳狀石英晶洞比較發育，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等涌水孔揚水試驗成果：q=0.057L/sm，K=0. 263m/d，33線專門水文孔抽水試驗成果：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域性含水帶，全長12.8Km。含水巖性主要原因為白色狀塊石英脈及硅化破碎花崗巖，帶內及其上下盤圍巖蝕變強烈，晚期形成的梳狀、蜂窩狀石英晶洞和構造裂隙構成充水空間。含水帶厚20-40m，最寬可達82m，鉆孔揭至該層出現垮孔、漏水和涌水等現象。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）水試驗結果：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，試坑簡易滲水試驗測其滲透系數為2.3867m/d。深部為硅化角礫糜棱巖，經鉆孔水文地質編錄，富水性和透水性都較差。ck26-1孔揚水試驗結果：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影響帶控制，呈側列展布，全長4.0Km，分南北兩段。南段產在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，帶內及其兩側圍巖蜂窩狀石英晶洞和紡性裂隙比較發育，坑道初揭涌水量可達7-8L/s，以后逐漸穩定在0.218L/s左右，含水層厚度7.5m，滲透系數K=0.029m/d。北段產在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趨勢。鉆孔抽（揚）水試驗成果：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）水試驗成果：q=0.0089-0.028L/sm，K=0.0822-0.48m/d，水溫28℃，受季節性變化影響較小。

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的影響帶組成。它們均系區域性含水帶。據地表調查，帶內梳狀、蜂窩狀石英晶洞發育，透水性良好，試坑簡易滲水試驗，其滲透系數K=2.588-3.6178m/d，富水性可能相對較強。

2.4地表水、地下水動態特征

礦床地下水動態變化規律受降水量和地下水循環深度控制。水位峰值一般出現在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深度有關，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，流量變化規律與降水量關系密切，峰值多出現在雨季，旱季流量減少。而經鉆孔揭露的深部構造裂隙承壓水流量穩定，受季節影響較小。

2.5地下水補給、逕流及排泄條件

大氣降水是礦區地下水主要補給來源。大氣降水經包氣帶垂直向下滲透補給上部裂隙潛水層后，大多呈側向運動以泉的形式出露在山坡腳下補給地表水，小部分可繼續沿構造的裂隙、節理向深部滲透補給構造裂隙脈狀承壓水。地表水與地下水的補給關系，正常情況下是地下水排泄補給地表水，但當地下水位降至集龍河水位以下時，地表水變可能補給地下水，但礦床大多數切河而過的構造，其透水性能一般很差，補給量也甚微。

地下水逕流排泄受地形地貌條件控制。礦區泉水出露密度為48個/Km2，大多數分布在300～500m標高地段，說明本區陡峻的地形地貌構成了地下水良好的逕流排泄條件，據下洞子溪匯水面積（13.56Km2）和下洞子溪流量，用公式M=Q/F·108計算得出：區內地下水在低水位期徑流模數為0.030～0.063L/skm2;高水位期徑流模數為0.086～0.265L/skm2。可見，上部裂隙潛水層的逕流排泄條件是良好的。而深部構造承壓水，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

礦床一定范圍內的地下水是礦床主要充水條件。根據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標高中段，主要充水條件是來自礦床范圍的風化裂隙潛水，而207m、167m、127m、87m標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：花崗巖風化裂隙潛水是247m標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成了207m、167m、127m和87m標高中段的充水條件，但由于此含水帶規模不大，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標高中段充水條件是礦床范圍內的花崗巖風化裂隙潛水，而210m、70m、30m標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號含水帶規模較大，富水性相對較強，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號含水帶規模小，富水性不強，對礦山開采影響較小。而③號含水帶分支，規模不大，富水性不強，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模不大，富水性不強，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號含水帶規模較大，且與⑧號含水帶斜交，富水性較強，補充來源較充足，開采時可能會導致礦坑突水，應加以注意。

3.2地表水對礦床充水的分析

區內的地表水體，在自然狀態下對礦坑充水一般無影響。文英河、集溪河遠離礦區；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下是不會導入礦坑的。但是，Ⅰ號和Ⅱ號礦坑，與集龍河相距不遠，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造帶走向滲透導入礦坑，開采時應嚴加注意，謹防集龍河水倒灌而淹沒礦坑的突水事故發生。

3.3大氣降水對礦床充水的分析

大氣降水是各含水層（帶）地下水的主要補給源，也為礦坑的間接補給水源，礦坑涌水量將隨大氣降水強度變化，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

鉆孔孔內封閉工作是80年代未期才開展的。礦床內只有高昔礦床南部少數鉆孔進行了孔內分段封閉，而多數鉆孔未封。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系，導致礦坑突水。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生較大的礦坑淹沒事故的。

4　礦井涌水量預算

黃峰嶺礦床247m標高坑道，揭露②號含水帶時實測其坑道，（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標高坑道（F=15009.5m、S=130.174m），揭露⑤和⑥號含水帶時實測最大涌水量（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·FX/F實·（SX/S實）1/2。

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

設計礦坑開采面積是根據礦坑中段平面圖用MapGis軟件求得的。水位降深系各礦坑中段平均水位標高之平均值與礦坑最低中段標高之差。各礦坑涌水量估算時引用的參數及估算結果見下表。

礦坑涌水量估算成果表

5　結論

礦區主要礦體位于當地侵蝕基準面以上或其附近，地形有利于自然排水，地質構造簡單，不利于地下水聚集，附近的地表水體與礦床開采無關或關系不大，礦層頂底板圍巖穩定，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，該礦床為構造裂隙含水層充水為主、水文地質條件簡單的裂隙充水礦床。

[1]《鹿井鈾礦田黃高地區綜合地質報告》1996核工業中南地質局三〇二大隊.

[2]《黃高地區鈾礦床水文地質條件及地下水地球化學特征研究》1995核工業中南地質局三〇二大隊.

P61[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-71-3