黃鐵絹英巖型金礦礦坑涌水量預測探討

姚杰

摘 要：通過對廣西某黃鐵絹英巖型金礦區投入的水文地質工作量獲取所需水文地質參數，選用三種不同方法預測賦存于寒武系黃洞口組粉砂巖、細砂巖中的黃鐵絹英巖型金礦體未來礦坑涌水量，并對比各算法進行評價。

關鍵詞：礦坑涌水量;比擬法;滲入系數法;大井法

1 邊界條件概化

廣西某黃鐵絹英巖型礦區金礦體為構造成礦，在寒武系黃洞口組第三-四段與花崗斑巖皆有出露，因此，把黃垌口組第三-四段（∈h33-4）作為統一含水層考慮。根據礦山的供水邊界條件，把邊界進水類型概化為一“大井”或“水平廊道”位于直線供水邊界附近。未來礦坑疏干情況下，地下水主要呈潛水層流狀態，計算中按潛水非完整井處理。

計算方法：選用水文地質比擬法、滲入系數法以及穩定流大井法三種方法進行對比計算。

計算范圍：選取已控制的內蘊經濟資源量為332類的高級別金礦體I-3作為礦坑涌水量計算范圍。

計算時期：雨季礦坑最大涌水量以及平水期涌水量。

計算水平：考慮I-3礦體內332類金礦體主要分布在-38.0標高以上，計算-38.0m水平的礦坑涌水量。

2 水文地質比擬法

將礦區與其東面相連的老礦山進行比擬計算。礦坑涌水量主要與大氣降水、開采水平（水位降深）及礦坑系統面積有關，因此，同時采用含水層厚度、降深比擬法（比擬法1）及礦坑系統面積、降深比擬法（比擬法2），分別預測本礦山I-3礦體未來礦坑系統涌水量。

3 滲入系數法（近似水均衡法）

礦區地表水與地下水分水嶺一致，構成比較完整的盆狀地形，有利于降水匯集和地下水和積聚，含水層補給主要為降水滲入，因而可用降水滲入系數法（對地下水均衡條件簡化處理后的近似方法）來概算可能獲得的補給量。

計算公式：

式中：Q 降水滲入補給量（m3）

F 降水匯集面積（m2）

h′降水量（m）

α降水滲入系數

通過對礦內泉水Q80動態觀測流量資料，求得全區平水期（9月至翌年4月）及豐水期（5～8月）的滲入系數α1、α2（見表2），然后計算Ⅰ-3礦體受影響的匯水面積范圍內平水期和豐水期地下水滲入量

4 穩定流大井法

假設的Ⅰ-3號礦體坑道系統位于300線～316線間，簡化為長度a=320.00m，寬度b=108.00m的矩形區域，礦體傾角為68～90°，平均傾角71°左右，未來礦坑系統傾斜度大于45°。將Ⅰ-3號礦體的未來礦坑系統（坑道）簡化為一大井，由于該系統位于直線供水邊界附近，班茶沖供水邊界距離d=190m。因此按潛水非完整井計算大井平水、豐水期涌水量。

4.1、計算參數的確定

（1）滲透系數（K）

未來礦坑直接充水含水層為∈h33-4裂隙含水層，取位于Ⅰ-3號礦體306勘探線的ZK306-4孔抽水試驗（兩段6次降深）兩次抽水試驗所得滲透系數的平均值為K=0.01513m/d。滲透系數公式選

取了潛水非完整井的計算公式（選自第一版《水文地質手冊》）。

（2）含水層厚度（H）

根據抽水試驗孔ZK306-4鉆孔揭露厚度、孔內初始水位，并結合動態觀測地下水位等，確定含水層厚度值：H平=222.94m，H雨=231.86m。

（3）水位降深（S）

雨季礦坑涌水量計算的水位標高h雨=200.64m，采用動態觀測平水期水位作為旱季水位標高h旱=191.72m。

未來坑道系統的平水期、豐水期水位降深分別為：S平=134.72m 、S雨=143.64m

（4）大井引用半徑r0

Ⅰ-3號礦體系統近似矩形，長a=320.00m，寬b=108.00m， a

/b =2.96，小于10，大井引用半徑r0由公式：確定r0=122.408m。

（5）影響半徑采用《水文地質手冊》R=2d。d=190m，因此R=380m。

（2）計算結果

根據前述的水文地質邊界條件、礦坑系統的概化及確定的

計算參數，采用計算平水期涌水量為Q旱=374.503 m3/d，豐水期涌水量為Q雨=410.746 m3/d。公式中其中水

流阻力值Rc采用了《水文地質手冊》中（利用手冊中的替代法修正為潛水非完整井公式）來計算，ξ為補充水流阻力值，具體見表4。

5 礦坑涌水量預測結果評述

（1）水文地質比擬法沒有收集到豐水期涌水量數據，只進行了礦坑最大涌水量的估算，兩種方法結果分別為334.99m3/d、565.21m3/d，計算結果有差異，其原因可能是兩個坑道系統標高變化大、所處位置的地層含水性和導水性存在差異、長期排水疏干含水層等原因造成。

（2）滲入系數法概算的Ⅰ-3礦體所處的礦坑系統內地下水天然條件下的平水期涌水量為267.133m3/d、豐水期涌水量為497.849m3/d。經對比小于水文地質比擬法2、大于穩定流大井法的雨季礦坑涌水量。此外，要注意隨著礦坑開拓，一部份地表水會滲入地下，使礦坑水的補給源增多。

6 計算方法評價

礦坑開采系統是復雜的，變化的，因此單純采用一種方法預測礦坑涌水量是有局限性的。穩定流大井法的涌水量在抽水試驗孔附近Ⅰ-3（300～316線）一帶較有參考性;水文地質比擬法在礦區相鄰有老礦山時使用是比較簡單易行的方法;滲入系數法在礦區能系統的進行動態觀測工作的基礎上使用，所獲得的結果是比較可靠的。