基于復雜地質條件下的礦區水文地質研究

黃 坡

（河北九華勘查測繪有限責任公司，河北 保定 071051）

礦區水文地質條件研究工作是分析礦產資源開發技術的基礎，也是合理制定開采規劃、設計的必要條件，尤其是復雜地質條件下的水文地質條件勘查工作更為重要，直接影響著礦山開發利用進程以及安全生產[1]。基于此，分析復雜地質條件下的礦區水文地質研究工作對提高礦產資源開發利用效率有著積極的促進作用，本文以此為研究對象，分析常見的勘查技術，為提高礦山水文地質研究工作質量提供幫助。

1 復雜地質條件下水文地質研究的重要性分析

復雜地質條件指的是礦山區域地質構造復雜，組合樣式多變，巖石相對破碎的區域，使得礦床的充水因素、補徑排條件復雜，導致礦區水文地質條件勘查難度增加。對有色金屬礦產而言，其成因多與構造—巖漿活動密切相關，而區域性的構造—巖漿活動使得礦區周圍的地層、巖漿巖、變質巖和構造組合樣式復雜多變，也為地表水體和地下水體的運移提供了便利，形成復雜的水文地質條件[2]。礦產資源的開發與利用一般以井下開采為主，通過巷道進行礦石的輸送，在巷道和采挖區域破壞了原來的地質結構，若對礦區的水文地質條件未能查清，在開采過程中可能因破壞導水構造、儲水構造等而使得礦坑注水、突水等問題的出現。此外，隨著注水量的增大，加劇了開挖區域頂部圍巖的破壞深度，可能誘發頂部巖石崩落、坍塌、巖爆等災害的發生[3]。只有加強礦區水文地質條件的勘查研究工作，查清礦床的充水因素，研究清楚礦床的補徑排條件，才能將對開采不利的水體通過排水措施清除，可以有效的提高井下作業的安全性。綜上所述，礦區水文地質研究工作是礦區勘查的重中之重，尤其是復雜地質條件下的水文地質研究更為重要。

2 礦區實例分析

2.1 礦區水文地質基本特征的調查

研究區屬低山丘陵地貌形態，除局部為較陡山體外，一般為丘崗和開闊的谷地地形，區內的基巖風化帶和谷地中的第四系砂礫（碎）石層，含粘土碎石層，普遍含有地下水。根據地下水賦存條件及其特征，將區域地下水劃分為三種類型：即第四系松散巖類孔隙水（Ⅰ），基巖風化帶網狀裂隙水（Ⅱ），碎屑巖類孔隙裂隙水（Ⅲ）。松散巖類孔隙水僅在谷地中分布，基巖風化帶網狀裂隙水幾乎在測區廣泛分布。

（1）第四系松散巖類孔隙水（Ⅰ）。砂、礫（碎）石孔隙水（Ⅰ1）：含水層寬600m～1500m，厚1.5km～3.4km，巖性為第四系沖積成因（Q）的砂和礫（碎）石。砂粒磨園不好，多為棱角狀、次棱角狀。礫（碎）石直徑一般為5cm～10cm，最大100cm以上。該孔隙水主要為潛水，水位埋深0.40m～2.79m，單孔出水量65m3/d～976m3/d。地下水補給來源有基巖風化帶網狀裂隙水的側向補給和大氣降水的垂向滲入補給。

（2）含粘土砂碎石孔隙水（Ⅰ2）。含水層寬100m～500m，埋深2m～10m，厚1.90m～2.85m，最厚6.27m。巖性主要為第四系洪積成因（Q）的含粘土砂碎石。含水層之上覆蓋有含碎石粘土，厚2m～10m，由于其中粘土含量大于50%，且島狀多年凍土發育，隔水性能良好，使地下水具承壓性，水頭高度2m～11m，局部高出地表0.5m～2.7m。地下水富水性不佳，單孔出水量40m3/d～500m3/d。地下水補給來源主要為基巖風化帶網狀裂隙水的側向補給，沿含水層滲透徑流，在有利地段以泉水的形式出露地表。

（3）基巖風化帶網狀裂隙水（Ⅱ）。含水層廣泛分布，厚度不等，一般為25m～50m。含水介質主要為古生界凝灰巖、安山巖、砂巖和侵入的閃長巖、花崗巖等。賦水空間為基巖風化帶網狀裂隙。隔水底板由新鮮基巖組成，一般埋深為20m～60m。正地形區地下水多為潛水類型，潛水位一般埋深5m～30m，水面之上的包氣帶由強風化基巖和殘坡積粘土碎石組成，透水性弱。河谷區地下水多為承壓水類型，隔水頂板由第四糸含碎石粘土組成。基巖風化帶網狀裂隙水，由于受巖石風化裂隙發育程度和地貌條件等制約，不同地段的富水性相差懸殊，一般地段單孔出水量5m3/d～100m3/d，局部地段高達m3/d。該類型地下水主要由大氣降水在正地形區通過弱透水的包氣帶垂向補給。

（4）碎屑巖類孔隙裂隙水（Ⅲ）。僅在礦區南部邊緣零星分布，含水層由砂礫巖、中粗砂巖組成，呈多層次結構，累計厚度50m～70m。地下水以深層承壓水為主，水頭埋深46m～+6m。單井出水量為250m3/d～2000m3/d，地下水以基巖風化帶網狀裂隙水側向補給為主，排泄于溝谷第四系裂隙含水層或溢出地表形成泉水。

2.2 礦床充水因素分析

根據礦區水文地質基本特征的分析，需要總結礦床的充水因素。如本文所舉例礦床中的水文地質單元中屬基巖風化帶網狀裂隙水的補給徑流地帶。地貌形態為平緩漫崗地形，依據礦體與含水層的空間展布關系和水力聯系，將礦體劃分為兩種：一種為充水礦體，即自然狀態下以基巖風化帶網狀裂隙含水層直接充水的礦體；另一種為非充水礦體，即自然狀態下與含水層無水力聯系的礦體。

（1）充水礦體。僅Ⅰ號礦體為充水礦體。本礦體埋藏于D1056～D1088線地段，最高頂板標高530m，最低底板標高370m。本區段460m標高以上的礦體及其圍巖中，分別有基巖風化帶網狀裂隙含水層。露采時地下水直接進入采場。Ⅰ號礦體為基巖風化帶網狀裂隙水直接充水礦體。據前人工作資料，1號礦體埋藏地段含水層埋深10m～20m，厚10m～50m，抽水試驗單位出水量為0.016L/s·m～0.139L/s·m，屬較弱富水地段,含水層對礦體充水能力較弱。

（2）非充水礦體。據前人鉆孔水文地質編錄資料和本次工作，工作后圈定的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦體本身不含水，礦體頂板之上巖層隔水性能良好。據前人在D1076線ZK844孔對埋深80m～120m段的斷層破碎帶和節理（片理）裂隙密集帶抽水試驗結果為干孔資料，證明隔水層中的銅山斷層破碎帶和節理（片理）裂隙密集帶不含水不導水。所以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ號礦體均為非充水礦體。

3 結語

綜上可知，復雜地質條件下的礦區水文地質調查工作是提高礦產資源利用率與開采安全性的基礎，本文結合礦山水文地質調查實例，從兩個方面講述了復雜地質條件下礦區水文地質研究的主要內容，分析了礦區的水文地質條件和礦床充水因素。