山東歸來莊金礦疏干排水對礦山環境的影響分析

韓廷文

（山東省第二地質礦產勘查院，山東兗州272100）

1 概述

山東省歸來莊金礦為山東黃金歸來莊礦業有限公司下屬礦山，始建于1992年12月，目前生產規模為700t/d。礦區范圍由6個坐標點圈定，礦區面積為0.2901km2。

礦床范圍內共圈定礦體12個，目前礦山主要開采①號主礦體，其中+130～-30m水平標高開采方式為露采，采用分期擴幫、臺階式開采，單一汽車開拓運輸方案。-30～-150m水平標高設計采用上向水平進路膠結充填采礦工藝。礦山設計開采最大深度為-150m標高，現礦山已開拓至-70m水平標高[1]。

2 區域水文地質

本區按地下水的賦存條件和含水層巖性，可劃分為松散巖類孔隙含水巖組、碎屑巖類裂隙含水巖組、碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組、巖漿巖類裂隙含水巖組[2-3]。

2.1 松散巖類孔隙含水巖組

分布于浚河兩岸及區內地勢低洼地帶，主要由粉質粘土、粘土及砂礫石層組成，單井涌水量小于500m3/d（除注明外，數據均為本單位觀測），礦化度一般小于1g/L，是當地居民農用灌溉與飲用水主要水源。

2.2 碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組

分布于東朱伊村以北、大泉村南北兩側以及和氣莊附近。 地下水主要賦存于白堊系和侏羅系的礫巖和砂礫巖的孔隙裂隙中，富水性較弱，單井涌水量小于100m3/d，礦化度一般小于500mg/L。

2.3 碳酸鹽巖裂隙巖溶含水巖組

在區內廣泛分布，地下水主要賦存于奧陶系、寒武系灰巖及白云質灰巖的裂隙巖溶中。由于受構造、巖性影響，裂隙、巖溶發育不均勻。單井涌水量在500～1000m3/d。地下水補給來源主要為大氣降水、上游地區及斷層側向徑流補給。

2.4 巖漿巖類裂隙含水巖組

分布于龐家河兩側地勢較高地段以及礦區中部。地下水賦存于二長閃長玢巖、二長斑巖以及脈巖的風化裂隙中，單井涌水量小于100m3/d，礦化度一般小于500mg/L。

3 礦區水文地質特征

歸來莊金礦位于燕甘斷裂東側、銅石雜巖體的東部邊沿，為地下水補給徑流區。區內地形起伏較大，標高121.80～160.50m，地勢為西、南高，東、北低，總體地勢為西高東低[2]。

3.1 礦體、構造與含水層之間的關系

礦區內斷層發育，多數為正斷層。斷層兩側裂隙巖溶比較發育，地下水在條件適宜處往往形成富水區或以泉的形式出露地表。區內共發育10條斷層。F1斷層走向85°～95°，傾向南，傾角45°～68°，垂直斷距85～120m。蝕變破碎帶主要由硅化螢石化角礫巖、硅化褐鐵礦化二長玢巖及硅化碎裂狀二長斑巖等組成，構造帶內發育的泥化角礫巖可視為隔水層。其頂底板硅化碎裂狀灰巖、白云質灰巖、白云巖等受構造多期活動的影響，兩側裂隙發育，導水性好，礦區內主礦體①號礦體賦存于F1蝕變構造帶中，與頂板含水巖組直接接觸。F2－F10斷層均為張扭性正斷層，只發生小的位移，規模小，水文地質意義不明顯。

3.2 隔水巖組

礦床內除崮山組、長山組與張夏組盤車溝段頁巖隔水層外，還有多層火成巖順層侵入體，其巖性為閃長玢巖和二長斑巖等，裂隙不發育、透水性差，具有良好的隔水性。

3.3 大氣降水、地表水與礦床地下水的關系

在天然狀態下，礦床地下水的補給來源主要是礦床內及南部大平安莊一帶大氣降水的直接入滲補給，降水一般集中在每年的6～8月份，據礦床地下水動態觀測，降水補給迅速，一般滯后1d左右。其次為來自上游的地表徑流入滲補給。大氣降水與地表徑流下滲轉化為地下水后沿含水層經礦區向北東方向徑流，在礦床北東部西崮至大泉一線遇侏羅系砂巖阻截，沿奧陶系與侏羅系的不整合面以上升泉的形式出露地表，排入浚河。

3.4 礦坑涌水量現狀

根據礦山2015年度的排水資料，2015年度露天采坑平均排水量53933m3/d，井下坑道平均排水量為4911m3/d，采坑和坑道總排水量為58843m3/d。礦山最小涌水量為45172m3/d（2015年6月30日），其中露天坑涌水量為39880m3/d，井下涌水量為5292m3/d；最大涌水量為71329m3/d（2015年7月8日），其中露天涌水量為62985m3/d，井下涌水量為8344m3/d。其中最大涌水量和最小涌水量之間相差26157m3/d，其主要原因是汛期大氣降水所造成。

3.5 礦區及周邊地下水開發利用現狀

區內農田灌溉、鄉村居民生活和小型工業企業的主要水源取自碳酸鹽巖溶水。據調查統計，區內現有巖溶水開采井2眼，井深在150～200m，開采量約1300×104m3/a。

4 疏干排水影響分析

礦區基巖裸露，碳酸鹽巖裂隙巖溶含水層是礦床直接充水的主要含水層。礦體賦存于F1蝕變構造帶中，蝕變構造帶兩側的裂隙巖溶發育，導水性較好。礦坑涌水主要來自蝕變構造帶兩側的巖溶裂隙水。礦體開采進行降水疏干勢必引起地下水位下降，對地下含水層造成破壞。

4.1 疏干排水影響半徑

根據現場調查，目前礦坑涌水量4500m3/d，受疏干排水影響，含水層水位下降幅度大，對周邊地下水位影響嚴重。采用地下水承壓轉無壓裘布依公式反求影響半徑，公式如下[4]：

式中:Q——4500m3/d；

H——采礦初見水位至-70m水平坑道的水柱高度，133.50m；

M——礦區水文地質勘探孔-70m以上地層含水層厚度，16.23m；

r0——大井引用半徑

F——坑道截面積，坑道長500m×寬83m=41500m2；

K——滲透系數，0.526m/d(據礦區水文地質勘探孔)。將以上參數代入公式可得：

現狀開采條件下，礦坑降水疏干最大影響為-70m水平采坑邊界外推690.418m。

4.2 對地下水水質的影響

從礦區的X-3孔水質監測資料（礦山企業2015年5月26日取樣）（表1），選取總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、氟化物、氰化物、汞、砷、六價鉻、揮發酚、鉛、鎘15項指標，依據《地下水質量標準》（GB/T14848-93）進行地下水水質評價。評價結果表明評估區地下水的15項指標均達到Ⅲ類水質量要求，符合生活飲用水水質要求,采礦活動對地下水水質影響較輕[5-6]。

4.3 對生產生活用水的影響

由于礦坑水水質較好,礦坑排出的水一部分用作生產生活用水，其余均排入浚河，可作為下游正常生產生活用水。因此采礦活動對礦區及附近村莊居民生產生活提供了相對穩定的水源。

5 結語

隨著礦山開采深度的加大和開采方式轉變，礦坑進水條件復雜，影響半徑較大，對周圍環境的影響也逐步加大，影響是復雜且多方面的，改變了礦區地下水循環方式，但是礦坑排出水水質明顯優于地表徑流水和淺層地下水。

構造破碎帶富水性較好，礦坑正常涌水量大于3000m3/d，區內地下水位大幅下降，對含水層破壞嚴重，對井下采礦安全影響大，對地質環境影響程度分級為嚴重，確定該礦山地質環境條件為復雜[7]。

表1 地下水單項指標評價結果表(mg/L)

[1] 山東黃金集團煙臺設計工程有限公司.山東黃金礦業有限公司歸來莊礦區深部礦產資源開發利用方案[R].2013.

[2] 山東省魯南地質工程勘察院.山東省平邑縣歸來莊礦區金礦資源儲量核實報告[R].2013.

[3]GB 12719-1991礦區水文地質工程地質勘查規范[S].北京：國家技術監督局，1991.

[4] 梁秀娟，遲寶明，王文科，等.專門水文地質學[M].科學出版社，2016.

[5]GB/T14848-93地下水質量標準[S].北京：國家技術監督局，1993.

[6]GB5749-2006生活飲用水衛生標準[S].北京：中華人民共和國衛生部，2006.

[7]DZ/T0286-2015地質災害危險性評估規范[S].北京：中華人民共和國國土資源部，2015.