浙江省青田縣石平川坦鋪礦區(qū)水文地質(zhì)特征分析

周 舟，劉 權(quán)

（浙江華坤地質(zhì)發(fā)展有限公司，浙江 溫州 325006）

礦區(qū)位于五臺(tái)山南坡及礦區(qū)南部山脊分水嶺地下水的補(bǔ)給區(qū)，徑流區(qū)。屬山間谷地基巖裂隙水，水文地質(zhì)簡(jiǎn)單的徑流排泄區(qū)的上游地段。礦段山體總體走向北東。地形南北高，中部溝谷低。最高點(diǎn)位于礦段北部，海拔1195m，最低點(diǎn)位于礦段西部沖溝底部，海拔高程518m，礦段相對(duì)高差677m，地形坡度20°～35°，局部＞50°，溝谷呈“V”形，屬中低山地貌。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

1.1 坦鋪大南溝

礦區(qū)內(nèi)無(wú)水庫(kù)水塘分布，礦區(qū)間歇性小溪發(fā)育，其中主要為坦鋪大南溝及支流，坦埔大南溝為礦區(qū)最大水體。坦鋪大南溝源于五臺(tái)山南麓，小廟北西向分水嶺以南，自北向南貫穿全礦段，其支流在大溝南北兩側(cè)呈不對(duì)稱(chēng)分布，北側(cè)遠(yuǎn)多于南側(cè)[1]。匯水面積2.01km2，溝谷寬一般＜10m，局部地段＞20m，呈“V”字型，縱比降47.62‰，流量隨季節(jié)變化大，為未來(lái)唯一的供水水源，目前尚未被利用。

1.2 含水層與隔水層

1.2.1 含水層

據(jù)礦區(qū)巖性可分為松散孔隙潛水、裂隙水含水層、深部層間裂隙水三種類(lèi)型。

（1）松散孔隙潛水。礦區(qū)內(nèi)第四系松散層僅在局部零星分布，分布于坦鋪—白刀嶺灘和溝谷、山前較平緩山坡等低洼地帶，巖性為坡積粘性土及砂性土，下部含碎石。區(qū)內(nèi)長(zhǎng)220m，寬＜25m～65m，厚度一般1m～3m，局部大于5m。巖性為含泥質(zhì)砂卵石，分選性、磨園度差，多呈次棱角狀。大小變化大，一般2cm～20cm的為主。泥質(zhì)約為5%～10%，砂20%～30%，礫石少量。透水性好，除溝谷兩側(cè)較低洼地帶含孔隙潛水外，其余均屬透水不含水或間歇含水地段。無(wú)泉水出露，富水性弱。該含水層(組)主要接受大氣降水補(bǔ)給，順坡向徑流，以滲透形式排泄給地表溪流，雨季陡坎下與基巖接觸處有下降泉溢出，水位動(dòng)態(tài)變化較大。

（2）基巖裂隙水含水層。①風(fēng)化基巖裂隙水：礦區(qū)出露地層為上侏羅統(tǒng)西山頭組第二巖性段一套酸性火山碎屑巖，風(fēng)化層厚度一般3m～10m。最小厚度0m，最大厚度29.66m。礦區(qū)地形變化大，風(fēng)化裂隙水無(wú)形成統(tǒng)一靜水位，一般屬透水不含水。泉水流量0.03～0.10l/s，水量隨季節(jié)降水量變化明顯，多為透水不含水。②斷裂構(gòu)造裂隙水：礦區(qū)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，F(xiàn)8斷裂帶展布于小廟以西170余m處，走向近南北，長(zhǎng)約1.7km，性質(zhì)不明，破碎帶寬＜20cm，局部見(jiàn)碎裂巖化，其導(dǎo)水性、富水性與上下盤(pán)巖石無(wú)明顯差異，無(wú)泉水出露。③深部層間裂隙水：坦鋪礦區(qū)層間裂隙水含水層單層厚度0.77m～29.98m，產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀基本一致，但多為透鏡狀，混合水位埋深-6.20m～63.20m（ZK0401自流孔），水位標(biāo)高698.85m～788.69m，水位年變幅0.66m。LD1老硐長(zhǎng)281.60m，標(biāo)高592m，排水量0.16l/s。

1.2.2 隔水層

礦區(qū)內(nèi)地層主要為上侏羅統(tǒng)西山頭組第二和第三巖性段各種凝灰?guī)r，除風(fēng)化帶、構(gòu)造破碎帶和構(gòu)造裂隙發(fā)育帶之外，巖石均呈致密塊狀，裂隙不發(fā)育，完整性較好，且分布廣，厚度大，隔水性好，屬良好隔水層。

1.3 地下水的補(bǔ)給、徑流與排泄

地下水以大氣降水垂向滲入補(bǔ)給為主，兼有線狀地表間歇性溪流及溝谷流水的補(bǔ)給。松散層孔隙水、基巖裸露區(qū)裂隙水由大氣降水直接補(bǔ)給。在孔隙含水層覆蓋區(qū)裂隙水由孔隙水補(bǔ)給。由于礦區(qū)巖石裂隙不甚發(fā)育，或裂隙雖較發(fā)育，但開(kāi)啟性差，并有部分裂隙被鉀長(zhǎng)石細(xì)脈、石英細(xì)脈、蝕變礦物綠泥石充填，近地表大部分裂隙被粘性土、巖屑充填，透水性弱，補(bǔ)給量有限。地下水徑流方向與地表水徑流方向基本一致，由高水位向低水位方向緩慢滲流。地下水總體流向自東向西。因地形影響大，地下水流向變化大，總體上是由東向西滲流出區(qū)外，地下水以下降泉、蒸發(fā)、溝谷濕地、微弱滲流補(bǔ)給地表水等方式進(jìn)行排泄。

2 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

坦鋪礦區(qū)詳查地段位于小廟以西，五臺(tái)山以南分水嶺的補(bǔ)給區(qū)，坦鋪大南溝兩側(cè)，坦鋪大南溝最低標(biāo)高517.50m，礦區(qū)詳查范圍內(nèi)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高517m。礦區(qū)礦體資源量估算標(biāo)高：182.80m～660.90m，其中517.50m～660.90m中段可利用有利地形進(jìn)行自然排水，其余中段均需機(jī)泵排水，預(yù)測(cè)礦坑涌水量。

2.1 礦床充水因素

本礦區(qū)為分水嶺型裂隙水充水礦床，其充水因素均為大氣降水，線狀地表水體的垂向滲入與層間裂隙水，其中以層間裂隙水為主。

2.2 涌水量估算參數(shù)

本礦區(qū)未進(jìn)行抽水試驗(yàn)求取礦坑涌水量估算參數(shù)。本礦區(qū)位于廟山礦區(qū)南西200m，距東面十五石礦區(qū)325m，礦區(qū)水文地質(zhì)條件基本相同。坑道涌水量估算采用廟山礦區(qū)與十五石采礦坑道控制面積，水位降低、坑道排水量等水文地質(zhì)參數(shù)，用比擬法預(yù)測(cè)本礦段各中段正常涌水量與最大涌水量，其中累計(jì)最大涌水量429m3/d，正常涌水量294 m3/d（表1）。

采用普查——勘探地質(zhì)報(bào)告抽水試驗(yàn)成果平均滲透系數(shù)(K)值和各中段新的水文地質(zhì)參數(shù)，用集水廊道法預(yù)測(cè)礦坑涌水量。

a.比擬法

預(yù)測(cè)公式：

式中：Q—各中段預(yù)測(cè)涌水量(m3/d)；Q1—已知開(kāi)采坑道涌水量(m3/d)；F—中段預(yù)測(cè)坑道控制面積(km2)；F1—已知開(kāi)采坑道控制面積(km2)；S—中段預(yù)測(cè)水位降低值(m)；S1—已知開(kāi)采坑道水位降低值(m)。

各中段涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果(表2)。

預(yù)測(cè)參數(shù)說(shuō)明：①已知最大涌水量參數(shù)以廟山礦區(qū)坑道涌水量觀測(cè)值中三次最大值的平均值作為本礦區(qū)最大涌水量的估算參數(shù)；②已知正常涌水量參數(shù)以廟山礦區(qū)坑道涌水量觀測(cè)值中去掉三次最大值和三次最小值后的平均值作為本礦區(qū)坑道正常涌水量估算參數(shù)；③以ZK075孔最低水位標(biāo)高780.24m作為礦區(qū)水位標(biāo)高；④其余參數(shù)均為各中段實(shí)際參數(shù)。

表1 坦鋪礦區(qū)中段礦體水平投影面積統(tǒng)計(jì)表

b.集水廊道法預(yù)測(cè)礦坑涌水量。

預(yù)測(cè)公式：

式中：Q—預(yù)測(cè)中段涌水量(m3/d)；Kcp—原普查—勘探地質(zhì)報(bào)告抽水試驗(yàn)平均滲透系數(shù)(m/d)；R—坑道排水引用半徑(m)；H—水頭高度(m)；M—含水層厚度(m)；B—中段沿礦體走向控礦坑道水平投影長(zhǎng)度(m)。

坑道排水量(表3)預(yù)測(cè)參數(shù)中已知參數(shù)為廟山礦區(qū)坑道實(shí)際涌水量，水位降低值、坑道控制面積為常數(shù)。本礦區(qū)預(yù)測(cè)參數(shù)為未來(lái)各開(kāi)采中段坑道控制面積、水位降低值。表3中的滲透系數(shù)(K)值為廟山礦區(qū)抽水試驗(yàn)結(jié)果滲透系數(shù)(K)值的平均值。根據(jù)對(duì)十五石礦區(qū)坑道涌水量研究對(duì)比發(fā)現(xiàn)，以上兩種方法預(yù)測(cè)結(jié)果，第二種方法比較符合實(shí)際，與其它礦區(qū)實(shí)際排水量相比，預(yù)測(cè)水量可能稍偏大。

表2 坦鋪礦區(qū)礦坑涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果表

表3 坦鋪礦區(qū)坑道涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果表

3 結(jié)論

礦區(qū)屬分水嶺近分水嶺型裂隙水充水礦床，地表水匯水面積2.01km2，地下水富水性弱，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，水文地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單型。

礦區(qū)全部鉆孔均未封孔，單孔儲(chǔ)水量在1.5m3～2m3，當(dāng)采礦坑道遇到鉆孔時(shí)會(huì)瞬間產(chǎn)生2m3左右的突水現(xiàn)象。礦區(qū)北西向分水嶺以西含水層厚度較大，未封鉆孔會(huì)使全部揭穿的含水層沿鉆孔向采礦坑道涌水，增大礦坑排水量，在開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)多加注意。