東坪金礦區水文地質特征以及開采影響因素研究

肖明君

（河北省煤田地質局第二地質隊，河北 邢臺 054000）

東坪金礦區位于華北地區燕遼沉降帶與內蒙地軸交界部位，北距崇禮～赤城深斷裂10km左右。區域內廣泛分布著太古宙、下元古代變質巖系和中生界侏羅系，其次為中元古界沉積巖系，中生界白堊系和新生界第三系、第四系零星分布。

區內構造巖漿活動發育，水文發育，水文特征直接影響礦床的開采。因此，有必要對礦區水文地質進行研究。

1 礦床開采技術條件

礦區水文地質：礦區位于崇禮縣清水河水系流域中南部，東坪溝河水特征：東坪溝流流域匯水面積為64km2，經礦區中部，河床水面寬2m～4m，自然坡降3%～5%，東坪村以下常年流水，東坪村以上為季節性河流，水深一般0.2m～0.6m。

疏排前特征：據1987年～1992年6年觀測：枯水期12月至翌年3月，流量150m3/時；平水期為4、5、6和10、11月份，流量200m3/時～300m3/時；豐水期為7、8、9月份，流量800m3/時～4336m3/時，最大洪峰流量10964m3/時（1992年7月5日），洪水位標高1450m，據訪問最大歷史水位標高1450.5m，其中四月份為冰雪融化期。

疏排后特征：礦山已施工7層坑道，最低標高為1184m。距地表282m。受坑道疏排地下水影響，河水于1991年10月后平、枯水期斷流，2002年東坪村以上的泉眼停流，孔隙水大幅下降，僅洪水期有水通過。

（1）含水層。

全新統沖洪積砂礫石孔隙水含水層：主要分布于東坪溝地帶，巖性為砂礫石含漂礫，寬50m～200m，結構松散，礫石呈次園狀和扁平狀，漂隙礫可達80cm，礫徑一般1cm～10cm。含水層水位埋深2m～9m，厚度一般為5m～15m，單井出水量13.6m3/h～40m3/h，滲透性能較好，水位變幅1m～15m，主要受兩側基巖風化裂隙水補給.礦化度0.25g/L，水化學類型為重碳酸鈣，水質良好。上更新統坡洪積砂土碎石孔隙水含水層：分布于東平溝，大小混雜，巖性為泥砂質碎石含巨礫，寬度100m～300m。礫石多呈次棱角狀，分選性差，巨礫石可達100cm，礫徑一般2cm～20cm，含水層厚度5cm～15cm，水位埋深15cm～40cm，水位降至底板時，涌水量10m3/h～30m3/h，與下伏基巖風化裂隙水水力聯系密切。礦化度0.26g/L，水化學類型為重碳酸鈣。

（2）基巖裂隙水。

變質巖類裂隙水：分布于礦區西南部南溪坪村西側。巖性為黑云母斜長石角閃片巖、黑云母斜長石和角閃斜長石片麻巖。礦區裂隙構造發育，次級褶皺裂隙發育，裂隙水、孔隙水發育，回水構造發育，泉點出露較多，流量0.43L/s～1.3L/s，礦化度0.24g/L，水化學類型為碳酸氫鈣。巖漿巖裂隙水：按其埋藏條件分為脈狀裂隙水、風化裂隙水。脈狀裂隙以斷裂構造為主，由于斷裂活動的活動性，派生了脈狀裂隙帶，具北西西、北北西、北東東和近南北四組裂隙，淺部與風化裂隙帶混成一體。北北西及西東向裂隙多為張性和張扭性，裂隙帶寬度一般1m～3.5m，一般為0.005m～0.01m，單條裂隙最大寬度0.2—0.3m，呈半充狀態，充填物為高嶺土。有補給源時，成為充水裂隙。1390坑道揭露面積154600m2，發現涌水量15m3/h以上含水裂隙9條，其中20m3/h以上6條，多分布于7線以南河床附近，以北公僅有1條。風化裂隙水：賦存于黑云二長花崗巖巖體節理裂隙和風化裂隙內，導水性能特別強，斜風井揭露，出水量為13m3/h，豎井工程孔為0.43m3/h。受區域大地大氣降水補給，向低凹逕流，排泄于溝谷，水化學類型為重碳酸鈣，礦化度0.37g/L。

（3）隔水層：

巖漿巖、沉積巖、變質巖風化裂隙含水帶以下，巖石比較完整，裂隙發育較差，除脈狀含水裂隙之外，富水性特別弱，可視為巖體，豎井工程孔水位降深43.45m，單位涌水量0.047m3/h，（0.04L/S·m）；主2孔水位降深74.46m，涌水量1.26m3/h。另據1344—1184中段長達近萬米的探建坑道觀察，巖石完整，基本不含水，干燥潮濕滴水區占63.4%，也說明了礦脈圍巖含水特別微弱，具有局限隔水作用。

（4）地下水、地表水動態特征及其水力聯系：

地表水、地下水的動態流動變化較大，并且與區內降水量大小存在密切關系。由于礦區地下水含水介質變化及地形地貌形態影響，各含水層（帶）地下水均具有各自動態特征：東坪溝河水：流量變化直接受區內降水和冰雪融化影響，每年可以出現兩個峰值；冰雪融化（3、4月份）出現第二峰值，雨季（6、7月份）為最高峰值。地下水：礦區各含水層地下水動態變化嚴格受地表水的控制，地下水動態變化與河水徑流幾乎同步水位年變幅1.12m～1.43m之間。

坑道水系疏排后，地水位具有明顯的下降，也說明了地表水、地下水之間具有比較直接的水力聯系特征。

2 礦床水文地質特征

2.1 礦床充水因素

坑道排水量與地表水、地下水動態觀測資料表明，礦床充水主要來源于第四系砂石孔隙水和東坪溝河水，其次為脈狀裂隙水。

（1）東坪溝第四系砂石孔隙水。在礦區內坑道疏排地下水的同時，導致了河床井水位大幅度的直線下降，S4號泉變得干枯，說明孔隙水是礦井充水的主要來源，也是礦井供水的主要滲漏途徑。

（2）東坪溝河水。在降水量基本相同的情況下，根據坑道疏排地下水前、后相同月份不同的年份，通過與排水過程中河水流量的比較，表明河水是礦井充水的主要來源之一。

（3）基巖裂隙水。風化裂隙水富水性特別弱，對孔隙水、巖溶水和河水滲漏到礦坑具重要有控制作用，在裂隙發育地段，滲漏量大，導水性好。脈狀裂隙水空間分布不一致，寬度和窄度不一，它具有一定的儲存量，在礦坑充水源中占非常重要的地位，如果不小心揭露后，瞬時流量也較大。

（4）脈狀裂隙水。斷層破碎帶是溝通地表水、孔隙水的主要通道。礦區斷層破碎帶較發育，具北”X”型裂隙，以北東向及北西西向為主，淺部與風化裂隙帶混成一體。北西西及北東向裂隙多為張性和張扭性。北西向和近南北向脈狀裂隙帶為壓性及壓扭性，裂隙帶寬度一般為0.2m～0.5m，最寬為6m，裂隙多為閉合狀態，充填膠結程度較好，在局部地段有漏水現象，導水性差，基本為阻水脈狀裂隙帶。

2.2 礦床水文地質類型

東坪河目前已干枯，成為季節性河流，豐水期河水通過第四系孔隙和裂隙，增加孔隙及裂隙水量，滲漏到礦坑。因此，東坪河與礦坑無直接的水力聯系。根據以上因素，礦床水文地質勘探類型：按充水含水層的空間特征定為裂隙充水礦床；根據礦體與當地侵蝕基準面的關系，地下水補給條件，地表水與主要充水層水力聯系密切程度，主要充水含水層和構造帶的富水性、導水性、第四系覆蓋情況以及水文地質邊界的復雜程度，確定為水文地質條件簡單—中等類型的礦床。

3 礦坑涌水量預測及疏排影響

3.1 計算原則

根據7層探采礦坑道調查并預測，70、3號脈礦床開采時，充水水源有河水、第四系孔隙水及基巖裂隙水。補給源為天然降水量經八滲系數法測定，天然水補給量為442m3/h，補給量可看作一個穩定的常量，只是隨豐水期、平水其不同有所消長。礦坑消水量受河水滲漏量、第四系孔隙水滲漏量，基巖裂隙發育程度及開采位置影響，當開采主河床標高以下臨近河床地帶，礦坑涌水補給渠道受裂隙規模、產狀限制，水量并不一定增加。

3.2 參數確定

東坪溝河水流量變化較大，在平水期全部滲漏補給第四系孔隙水外，其剩余量逕流到礦區外。

據1987年～1990年4、5、6月份河水流量的觀測，月平均值182.68m3/h～189.60m3/h，礦坑排水后，表流消失，考慮到1992年4月份～6月份的降水量偏低，確定70號及3號脈河水滲透量平水期為200m3/h，豐水期為3903/h。

由于基巖裂隙水受河水、第四孔隙水補給后形成一定貯存量，但是否進入礦坑，受裂隙產狀，出露位置限制，所以按坑道統計計算。

3.3 涌水量計算

1號脈礦山經過近20年的開采，70號脈群也有12年的探采歷史，地下水位發生了明顯的變化。通過對70號脈坑道水文地質調查，結果如下：

1427、1390中段已沒有涌水，屬于潮濕區和干燥區；1344中段只有21—23線和31線2處裂隙涌水，裂隙帶寬1.5m～3.0m，初始涌水量分別為50m3/h和20m3/h，其余為潮濕和干燥區；1304中段，在11—15線及CM23-2中2處脈狀裂隙涌水，裂隙帶寬1.5m～2.5m，初始涌水量分別為20m3/h和50m3/h，其余為潮濕和潮濕滴水區；1264中段，出水分布于CM21-1和CM27-1處，CM21-1中裂隙帶寬0.5m～1.0m，初始涌水量20m3/h。CM27-1中裂隙帶寬0.5m～1.0m，初始涌水量15m3/h；1224中段，涌水主要受礦體上盤邊界的F1控制。F1寬1.0m，主要涌水在17—19線，CM17-1初始涌水量30m3/h，一個月后（CM19-1揭穿后）減到10 m3/h，CM19-1初始涌水量60m3/h。2005年4月CM21-1揭穿，初始涌水量80m3/h，CM19-1減至10m3/h。動態水位呈遞減趨勢。該中段總涌水量為80m3/h。1184中段，涌水主要受F1和F2控制，坑道揭露斷層長度360m，F1為礦體上盤邊界，寬1.5m～3.5m，主要涌水在17—21線，2004年4月初始涌水量30m3/h，一個月后減少到10m3/h，至5 m3/h趨于穩定。F2為礦體下盤邊界，寬1.5m，主要涌水在17—21線，2005年4月CM21-1初始涌水量80m3/h，一個月后減少到10 m3/h，至5 m3/h趨于穩定。其余部分為潮濕滴水區和潮濕區。目前1184中段總涌水量為80m3/h。

3.4 疏排影響

由于礦坑長期排水，礦區內第四系孔隙水已被疏干，只在豐水期得到補償。礦區一期工程的潛水供水井基本無水。但上游民營鐵礦在基巖中又探獲了豐富的供水水源，這說明基巖裂隙水相互通透性較差，基本受地域潛水補活。礦山坑道揭露驗證不隨開采深度的增加而增加，而是形成大范圍的落點。排水影響范圍受基巖裂隙的產狀、規模及與地表潛水的聯系控制。