承德縣永和水泥灰?guī)r礦水文地質(zhì)特征淺析

段志新

摘 要 承德縣永和水泥灰?guī)r礦處于“河北省燕山山地水文地質(zhì)區(qū)”中的“平泉—興隆低山深谷裂隙巖溶水分區(qū)”。礦床主要含水巖組為中奧陶系裂隙—巖溶含水層。礦山采取露天開(kāi)采，主要匯水量來(lái)自大氣降水，受地下水的影響較小。采場(chǎng)排水可采取自然排泄。

關(guān)鍵詞 灰?guī)r礦 水文地質(zhì) 匯水量預(yù)測(cè)

1礦區(qū)位置

承德縣永和水泥灰?guī)r礦位于承德縣縣城東9km處，隸屬甲山鎮(zhèn)富臺(tái)子、王杖子兩村管轄，所在1：5萬(wàn)圖幅為承德縣幅（11-50-117-丙）和上谷幅（11-50-117-?。V區(qū)面積2.8km2。

2自然地理和地形地貌

本區(qū)地處燕山山脈東段，礦區(qū)地勢(shì)南高北低，南部最高點(diǎn)568.2m，北部最低點(diǎn)310.08m，相對(duì)高差252.12m。雖屬低山地貌，但地形切割較深，山勢(shì)陡峭。該區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候，冬季嚴(yán)寒，夏季酷熱，雨季為6—8月。歷年平均氣溫9.1℃，一月份最冷，平均氣溫-9.5℃，無(wú)霜期160天。七月份最熱，平均氣溫24.6℃，極端最高氣溫41.2℃，極端最低氣溫-27.1℃。年降水量550-750mm，多年平均降水量558.6mm，一日最大降水量142.4mm，一小時(shí)最大降水量40.9mm，年平均蒸發(fā)量1553.6mm。

白馬河從礦區(qū)北部通過(guò)，為一永久性河流，其流量受季節(jié)性控制，6至8月份水量較大。在承德縣城東部與老牛河匯合，在縣城西北部匯入灤河，屬灤河水系。

3區(qū)域水文地質(zhì)條件

根據(jù)河北省1：50萬(wàn)水文地質(zhì)圖，本區(qū)屬于“河北省燕山山地水文地質(zhì)區(qū)”中的“平泉—興隆低山深谷裂隙巖溶水分區(qū)”。地下水類(lèi)型及富水性受巖性及構(gòu)造的控制。按地下水類(lèi)型及其含水性，區(qū)域含水層可劃為以下四個(gè)亞區(qū)。

（1）第四系孔隙含水區(qū)（Ⅰ），分布于小寺溝—承德縣白馬河沿岸，含水層厚度3—6m。其富水性較好，為主要含水層。

（2）砂礫巖裂隙、孔隙含水區(qū)（Ⅱ），分布于小寺溝—承德縣白馬河兩岸。為三疊系地層分布區(qū)，含水層厚度100—500m，其富水性較差。

（3）碳酸鹽裂隙—巖溶含水區(qū)（Ⅲ），分布于小寺溝—承德縣一線以南，為中、上元古界和寒武—奧陶系碳酸鹽巖類(lèi)分布區(qū)。溶洞不發(fā)育，其富水性不強(qiáng)。

（4）火成巖裂隙含水區(qū)（Ⅳ），多數(shù)為巖脈個(gè)別為巖基，有稀疏的裂隙和次生裂隙，其富水性較差。

4礦區(qū)水文地質(zhì)條件

4.1地形、地貌特征

礦區(qū)地形南高北低，南部山峰疊嶂，地形陡峻，北部為向白馬河床的過(guò)渡地段、地形相對(duì)平緩。區(qū)內(nèi)海拔標(biāo)高最高為627m，最低310.8m，相對(duì)高差300多米。屬?gòu)?qiáng)烈侵蝕構(gòu)造低山地形。區(qū)內(nèi)主要河流為白馬河，礦區(qū)位于白馬河以南，石子溝兩側(cè)。石子溝為白馬河的支流，由南向北流入白馬河。白馬河常年有水，平水期流量0.5m3/秒，干旱年份常斷流。

4.2地層的含水性及水文地質(zhì)特征

（1）第四系沖、洪積孔隙含水層，主要分布在礦區(qū)北部之河床階地及石子溝兩側(cè)。巖性為砂礫卵石層、砂質(zhì)黃土及砂礫石層，分選性不太明顯，礫徑大小不一。含水層厚度3—6m不等，水位埋深3—5m。支溝含水層厚度2—5m，水位埋深2—4m。單井涌水量一般30—50m3/h，最大涌水量100 m3/h?？晒┝缢贸樗?，用于灌溉。地下水質(zhì)良好，水質(zhì)分析結(jié)果為，Ca2+含量76.86—80.6mg/L，Mg2+含量19.91—29.87mg/L，HCo3-含量285.01—330.01mg/L，NO3-18—20mg/L?？傆捕?93.95—324.27mg/L，總礦化度450.25—542.33mg/L，PH值7.5—7.7。本區(qū)第四系孔隙水屬HCO3—Ca—Mg型水，各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

（2）第四系黃土弱水不透水層，分布在礦區(qū)西北部，主由黃土組成，局部有砂、礫石，該層厚度幾米至數(shù)十米，含很少的水但不透水。

（3）三疊系砂巖裂隙孔隙含水層，主要巖性為砂巖、砂礫巖，該套地層不整合于中奧陶系馬家溝組之上，主要分布于白馬河床以上，巖層中裂隙較發(fā)育但未見(jiàn)地下水出露，其富水性不強(qiáng)。

（4）中奧陶系裂隙—巖溶含水層，主要為奧陶系馬家溝組，由厚層灰?guī)r組成，層面裂隙發(fā)育，巖層傾向?yàn)?46€埃憬？0€啊5夭闋芎穸仍？50m。在三疊系與奧陶系不整合面上，由于巖性松軟，加之層面裂隙發(fā)育，有少量溶溝、溶坑，其規(guī)模較小。奧陶系灰?guī)r北部裂隙發(fā)育，南部較少，未見(jiàn)溶洞和地下水露頭，在層面上見(jiàn)有水流氧化痕跡，其富水性不強(qiáng)。

（5）下奧陶系白云石化灰?guī)r裂隙—巖溶含水層

巖層為亮甲山組白云石化灰?guī)r，以中薄層和中厚層層理為主，層面裂隙發(fā)育，其它裂隙較少。裂隙水相對(duì)馬家溝組（O2m）要少一些，未見(jiàn)溶洞和地下水露頭出露，含水性較差。

（6）燕山期英安玢巖裂隙含水層

英安玢巖呈巖脈產(chǎn)出，切割馬家溝組灰?guī)r，巖石呈塊狀構(gòu)造，原生及次生裂隙較少，侵入接觸面為主要裂隙，大氣降水為唯一的水來(lái)源，裂隙水是有限的。

（7）F1—F4斷層破碎帶的含水性

F1—F4斷層分布在礦區(qū)北部，F(xiàn)1和F4斷層破碎帶較寬（10—20m），F(xiàn)2和F3較窄（1—2m）。破碎帶內(nèi)裂隙孔隙發(fā)育，灰?guī)r裂隙水向其匯集，因此它具有導(dǎo)水性且含水。其淺部較強(qiáng)，下部由于巖石膠結(jié)，滲水、導(dǎo)水較淺部弱。

4.3地下水的補(bǔ)給、逕流、排泄條件

基巖山區(qū)地下水的補(bǔ)給來(lái)源主要來(lái)自大氣降水，該區(qū)年平均降水量558.6mm，日最大降水量142.4mm，一小時(shí)最大降水量40.9mm，逕流量隨降水量的大小而變化，即豐水期水量增大，枯水期則水量甚小。由于南北向溝谷發(fā)育，地形陡峻其排泄方式主要從地表陡坡直接排泄于溝谷中，基巖裂隙水滲流，側(cè)向補(bǔ)給第四系沉積物中。

地表水徑流主要是石子溝，該溝較長(zhǎng)，匯水面積300km2，當(dāng)日降水量大時(shí)可產(chǎn)生較大的徑流量，而產(chǎn)生洪水。

山間溝谷及河床兩側(cè)地下水的補(bǔ)給來(lái)源主要有兩個(gè)途徑，一是大氣降水；另一是山區(qū)基巖裂隙水的滲流補(bǔ)給，其逕流距離一般較短，以潛流形式進(jìn)入溝谷，最后入主河道之內(nèi)。

4.4礦床充水因素及自然排水條件

由于最低開(kāi)采底面標(biāo)高在礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高320m以上。根據(jù)礦層的空間展布和地形地貌特點(diǎn)，所探明的礦層皆在南北向石子溝的兩側(cè)和地下水面標(biāo)高之上，礦床開(kāi)采不受地下水充水的影響。地表地形有利于大氣降水的自然排泄，因此，礦床開(kāi)采受地下水和大氣降水的影響較小。

4.5露天開(kāi)采匯水量預(yù)測(cè)

普查區(qū)超貧磁礦是地表淺部露天開(kāi)采的厚大礦體，大氣降水是采場(chǎng)涌水的主要來(lái)源，并直接影響礦體開(kāi)采和人身安全。露天開(kāi)采采場(chǎng)涌水量計(jì)算，采用該區(qū)多年平均降雨量506.3 mm，日最大降水量177.1mm，作為估算參數(shù)?？紤]降水部分滲入地下，乘0.7徑流系數(shù)。承德縣氣象局1994～2013年觀測(cè)的每年一日由最大降水量至最小降水量見(jiàn)表1。

承德縣氣象局1994～2013年，連續(xù)20年觀測(cè)的年平均降水量見(jiàn)表2。

5主要水文地質(zhì)特征

（1）本區(qū)屬于“河北省燕山山地水文地質(zhì)區(qū)”中的“平泉—興隆低山深谷裂隙巖溶水分區(qū)”。

（2）本礦區(qū)含水巖組：①第四系沖、洪積孔隙含水層地層的含水性及水文地質(zhì)特征；②第四系黃土弱水不透水層；③三疊系砂巖裂隙孔隙含水層；④中奧陶系裂隙—巖溶含水層；⑤下奧陶系白云石化灰?guī)r裂隙—巖溶含水層；⑥燕山期英安玢巖裂隙含水層；⑦F1—F4斷層破碎帶的含水性。

（3）礦區(qū)地表水徑流主要是石子溝，該溝較長(zhǎng)，匯水面積較大，當(dāng)日降水量大時(shí)可產(chǎn)生較大的徑流量，而產(chǎn)生洪水。山間溝谷及河床兩側(cè)地下水的補(bǔ)給來(lái)源主要有兩個(gè)途徑，一是大氣降水；另一是山區(qū)基巖裂隙水的滲流補(bǔ)給，其逕流距離一般較短，以潛流形式進(jìn)入溝谷，最后排泄入主河道之內(nèi)。

（4）礦山采取露天開(kāi)采，主要匯水量來(lái)自大氣降水。經(jīng)計(jì)算，采場(chǎng)最大日匯水量17570m3。由于最低開(kāi)采底面標(biāo)高在礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高320m以上，采場(chǎng)匯水可采取自然排泄。

（5）礦區(qū)地形、地貌有利于地表水徑流和地下水的排泄，礦床開(kāi)采在最低侵蝕基準(zhǔn)面以上，水文地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類(lèi)型。