甘肅省肅北縣長流水金礦床水文地質條件分析

唐 艷，劉佳海

（甘肅省有色金屬地質勘查局張掖礦產勘查院，甘肅 張掖 734012）

長流水金礦隸屬甘肅省肅北縣馬鬃山鎮管轄，位于北山陸源活動帶俞井子—柳園陸內裂谷多金屬成礦帶中，該礦床是以金為主，并伴有銀、鉛、銅、鋅等的多金屬礦床。該礦床近年來由甘肅亞峰礦業有限公司與甘肅省有色金屬地質勘查局張掖礦產勘查院合作勘查發現，截至目前，在礦區探獲Au金屬量大于10t，金儲量達大型規模，礦區出露地層主要為奧陶系上統白云山組安山巖、英安巖等。礦區內斷裂發育，走向近東西向和北西向兩組斷裂控制礦區41條礦體，礦體對圍巖無選擇性，北東向斷裂切穿前兩組斷裂，礦區內發育華力西中晚期花崗閃長巖、二長花崗巖。本文主要進行礦床水文地質特征行分析，為研究該礦床開采技術條件提供基礎資料。

1 水文地質概況

長流水金礦區位于瓜州縣柳園鎮北東60km處。區內地形北高南低，海拔高程為1670m～2303m，相對高差633m左右，山脈近東西向展布。水文網極不發育，無常年性地表徑流，雨季在山區溝谷中可由暴雨形成暫時性洪流，其延續時間短，一般1h～2h。沿斷裂帶有井泉分布，一般涌水量很小，只有長流水泉涌水量較大，約為0.14L/s～2.56L/s，但水質不好，硬度極大，不宜飲用。區內屬大陸性半干旱氣候，干燥炎熱多風，晝夜溫差大，日溫差最大達36℃，年最高溫度42℃，最低溫度-30℃，氣溫平均8.8℃，降水極少，年降水量80.7mm左右，而蒸發量3031mm，年蒸發量超過降雨量的26倍。大氣降水通過巖石風化裂隙、構造及其破碎帶垂直滲入補給地下水，上部含水層中的水下滲補給下伏含水層，由地勢高的位置（礦區北部）向地勢低的位置（礦區南部）逕流。地下水以下降泉、潛流向河谷深處排泄、蒸發亦是本區地下水排泄的一種方式。

1.1 含水巖層及斷裂破碎帶富水特征

根據礦區巖層含水性、埋藏條件、裂隙發育程度及其連通情況，將不同巖石建造類型劃分為如下含水巖組。

1.1.1 基巖裂隙水含水巖層

礦區安山巖、英安巖、輝長巖、火山凝灰巖構成了白云山組基巖裂隙水含水層的基本骨架。

（1）安山巖含水層：安山巖，細粒結構，塊狀構造，主要礦物成分為輝石、長石、角閃石等。分布廣泛，主要分布在礦區中西部呈厚層狀產出。該層裂隙、層理局部發育，小斷裂可見，坑道揭露該層呈現不同程度的滴水現象，地下水主要沿裂隙面滲出，呈滴水狀，平均3滴/s～5滴/s，滲水量0.0095L/s。

在地下水位以上，裂隙發育地段為透水層，地下水位以下裂隙發育地段（包括斷裂破碎帶）透水且含水。其滲透系數K＝9.4×10-2m/d，水化學類型為CI--SO42--Na+-Ca2+型水，是礦床開采的直接充水水源之一。

（2）英安巖含水層：英安巖，細粒結構，塊狀構造，主要礦物成分長石、輝石、石英等。主要分布在礦區中部，東部可見零星分布。呈巖株狀、厚層狀產出，該層裂隙、節理發育，其本身導水性一般?？拥澜衣对搶哟蠖汲尸F潮濕-弱滴水，滴水密度2滴/s～3滴/s。

潛水位以下裂隙發育地段為弱含水層，水化學類型為CI--SO42--Na+-Ca2+型水，是礦床開采的直接充水水源之一。

（3）輝長巖含水層：該層在礦區出露面積較小，中-細粒結構，塊狀構造，成分以輝石、角閃石為主，其含水性弱，是礦床開采的直接充水水源之一。

（4）火山凝灰巖含水層：該層分布在礦區中西部，在礦區出露面積較小，粒狀結構，塊狀構造，成分主要為火山凝灰物，含水性弱。巖石裂隙發育，地下水主要沿裂隙面滲出，呈滴水狀，平均2滴/s～3滴/s，滲水量0.0056L/s，是礦床開采的直接充水水源之一。

（5）花崗巖含水巖層：花崗巖、二長花崗巖基巖裂隙水含水巖層出露在礦區北部，出露面積較小，含水性弱。巖石裂隙發育，地下水主要沿裂隙面滲出，呈滴水狀，平均2滴/s～3滴/s，滲水量0.0063L/s。

1.1.2 斷裂構造破碎帶的富水特征

礦區斷裂構造發育，區域性大斷裂花牛山—察格爾乎都格斷裂呈東西向舒緩波狀從礦區北部橫穿而過，其次一級羽狀斷裂為導水、儲水斷裂。

1.2 非含水層特征

山前洪積平原和山區零星分布的山間平原地帶分布的第四系上更新統砂礫碎石及含碎石的砂土層不含水，不含水的原因主要是補給條件差。少量的降雨還沒有來得及滲入地下，就被蒸發了。山區來的洪水到了山前已大部分滲漏，所剩小部分洪流也沿深切溝谷下泄，因此造成廣大戈壁平原第四系上更新統砂礫碎石不含水。即使有少部分洪水出山后滲入地下，也是分布零星的，水量也微不足道。

1.3 地下水補、逕、排特征及其水力聯系

礦區含水層中的地下水，其補給源主要是大氣降水和上游潛流補給。大氣降水沿風化裂隙、構造裂隙及構造破碎帶垂直下滲補給基巖裂隙含水層中地下水，由水位高的位置（往往是地形地貌較高的位置）向水位較低的位置（往往是地形地貌較低位置）逕流，礦床疏干范圍內含水層中的地下水總體由北（地形地貌高處）向南（地形地貌低處）方向逕流。礦區地下水以潛流方式排泄為主，蒸發和植物蒸騰排泄次之。

2 礦床充水因素及礦坑涌水量預測

2.1 礦床充水因素

根據礦區水文地質條件，礦床充水因素主要是基巖裂隙潛水和斷裂破碎帶脈狀潛水，地下水通過裂隙、斷裂及次級斷裂、構造破碎帶等導水通道進入巷道，形成礦坑涌水。

2.2 礦坑涌水量預測

礦區平均水位、最高水位為現場實測所得（最高水位1931.75m，最低水位1928.49m，平均水位1929.86m）。

礦區探礦權面積為4.474km2，目前探礦巷道有三條，長分別為655m、564m、571m，寬合計為95m，面積F0=170538m2，周長（P）2451.43m。

未來采礦系統的坑道涌水量利用“比擬法”進行預測。礦區可視為不規則的多邊形，礦坑所在的構造裂隙含水巖組可視為均質無限分布，天然水位近于水平。

2.3 礦坑涌水量計算

目前礦區實施探礦坑道中段為1924m，利用“比擬法”預測下一中段（1864m）正常涌水量和最大涌水量。

根據1924m中段坑道排水觀測記錄可知：坑道平均涌水量為733.5m3/d，最大排水量為766m3/d；1864m中段礦坑涌水量預測采用

公式進行計算，計算結果如下：

正常排水量為：

最大排水量為：

式中：Q—預測涌水量（m3/d）；

Q0—1924m中段實際排水量（m3/d）；

F—抽水穩定時的水位降深（m）；

F0—1924m中段坑道面積（m2）；

S—1864m中段水位降深（m2）；

S0—1924m中段坑道水位降深（m）。

根據計算推薦用比擬法計算的1032m3/d為1864m中段坑道的正常排水量，1078m3/d為1864m中段的最大排水量。

2.4 預測結果分析

礦床水文地質條件較簡單，將含水層視為各向均質同性，地下水可視為穩定流運動，可概化為無限邊界含水體，符合實際，比擬法預測的結果較符合實際。

3 礦區水源地評價

礦區地下水較豐富，水資源以地下裂隙水為主，通過采集地下水樣檢測，由水質全分析報告可知，礦床地下水較透明、無異物、無異臭、有少量沉淀。其理化指標如下：pH值7.79～7.89；總硬度為508.4mg/L～612.5mg/L；礦化度為1.31g/L～1.86g/L；Ca2+為119.4mg/L～254.9mg/L；Mg2+為15.6mg/L～85.6mg/L；Na+為119.4mg/L～254.9mg/L；K+為3.7mg/L～5.1mg/L；Cl-為377.9mg/L～529mg/L、NO32-為9.6mg/L～44.2mg/L、SO42-為445.7mg/L～624.4mg/L；HCO3-為131.8mg/L～151.3mg/L；高錳酸鹽含量為0.96～1.04；磷酸鹽為0mg/L～0.02mg/L；亞硝酸鹽含量0.002mg/L～0.044mg/L；氟化物含量0mg/L～0.87mg/L；氰化物、鎘、鉻、鉛等未檢出。造成各項指標遠遠超標的原因主要是礦床干旱少雨，地下水徑流、排泄條件差，補給量遠遠小于蒸發量，使得地下水含鹽量增高，各礦物離子指數偏大。礦床地下水為高礦化度水（咸水），其質量級別為較差（Ⅳ類），礦區地下水為SO42-—Cl-—Na+—Ca2+型水，PH值、總硬度、溶解性總固體、硫酸鹽、氯化物、錳含量大于標準值，菌落總數超標6倍～8倍，水質差，為Ⅳ類水，不能作為生活飲用水。地下水對混凝土有微腐蝕性，對鋼結構在干濕交替時具中等腐蝕性，長期浸水具微腐蝕性，基于長流水礦床的自然地理條件，評價為中等腐蝕性不適用鍋爐用水。礦區內已接通瓜州縣雙塔水庫-七角井鐵礦的輸水供水管網，建議生活用水及鍋爐用水均由此供水管網解決，不可用礦區地下水。將來礦山開采階段時，地下水可以用來作為礦區降塵用水及坑道充填用水使用。

4 礦床水文地質條件總結

礦床主要充水含水層及構造破碎帶含水層富水性弱-中等，礦床是以裂隙潛水含水層、頂、底板充水為主的礦床，礦床水文地質條件類型屬簡單類型；礦床地下水為高礦化度水（咸水），地下水既不能用作生活用水，也不能作為工業鍋爐用水，其對鋼結構還具有中等腐蝕性，礦山開采階段地下水可以用來作為礦區降塵用水及坑道充填用水使用。