廣東省江門市新會區吉坑尾建筑用花崗巖礦區專項水文地質研究

田 輝

（廣東煤炭地質二○二勘探隊，廣東廣州 510800）

關健詞：水文地質條件；隔水層；含水層；涌水量；地表水；地下水

根據2019年底以來廣東省建筑石料資源保障工作相關文件精神，新立建筑石料礦山必須儲量大、產能高。受各種因素限制，在礦區面積無法加大的情況下，為了滿足資源量的要求，各新立礦山就盡可能降低最低采高。為確保礦山安全環保的開發利用資源，開展較深入的水文地質研究工作就勢在必行。本文意圖通過對江門市新會區吉坑尾建筑用花崗巖礦區水工環地質專項研究，來為廣東省新立建筑石料礦山提供研究范本，并請各位同行批評指正。

1 礦區水文地質條件

吉坑尾建筑用花崗巖礦區位于江門幅1∶20萬區域水文地質單元東北部的小水文地質單元中。調查區自然排泄面標高取礦區西部魚塘水位最低標高10.0m。礦區擬設最低采高-50m。

1.1 地形地貌

本區地貌屬構造侵蝕丘陵，山體標高一般為50～200m，總體地形中部高，四周低。最高點位于礦區南東部的學堂山頂，海拔標高202.3m，最低(采坑1)-25.0m，最大高差+227.3m，地形切割一般，山坡一般坡度在15°～25°，局部見大于30°。當地最低侵蝕基準面大體位于礦區西部農田一帶，海拔標高約4.0m。

1.2 氣象

礦區地處北回歸線以南，屬南亞熱帶季風氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，全年溫和濕潤，無霜期達354d；年平均氣溫21.6°C；極端最高溫37.5℃，極端最低溫0℃；年平均日照時數為1797.8h，年平均雨量1774.1mm，多集中于7～8 月，年最大降雨量2500mm，年均蒸發量1638.8mm，濕度60%～90%；降雨集中分布在3～9 月，6～8 月為雨季汛期，歷年雨季日平均降雨量為10.6mm，最大日降雨量為232.0mm。常年主導風向是北風和東南風，月平均風速最大的1月份為4.5m/s，最小的12月份為1.3m/s，全年平均風速2.5m/s。區內自然災害有低溫陰雨、寒露風、龍舟水、龍卷風及霜凍。

1.3 地表水

擬采區地表水體不發育，無較大地表水體，僅散布有幾條季節性溪流；呈樹枝狀分布，總體流向為自礦區中山脊流向四周流動，流經周邊魚塘、小河后，最終匯集于潭江。由于區內山體較陡，有利于大氣降水匯集及地下水的排泄，雨季時易形成山洪。礦區外圍的地表水體發育，分布有大量的魚塘還有二個水庫（礦區東側的石井坑水庫和吉坑水庫）和采坑積水（采坑1），但各個地表水體的水量不大，一般不大于10000m3，最大單體石井坑水庫儲水量約100000m3，吉坑水庫儲水量約80000m3，主要靠大氣降雨補給。

1.4 地下水

根據礦區出露地層巖石的含水特征，區內地下水類型主要為塊狀巖類裂隙水，次為松散巖類孔隙水。

1.4.1 松散巖類孔隙水

主要分布在礦區殘坡積砂質粘性土中，沒有固定的含水層，雨季局部飽水，枯季基本無水。目前礦區已經部分已經剝離，僅在未剝離區有分布，由于處于地下水補給區，地形相對較高，一般不含水，水量貧乏，對礦山開采影響輕微。

1.4.2 塊狀巖類裂隙水

賦存于燕山旋回第三期[γ52(3)]花崗巖體上部的風化裂隙帶之中，分布于礦區的溝谷低洼地帶及魚塘溪流周邊，該層水為潛水，巖性為裂隙較發育的強中風化花崗巖。通過水文鉆孔巖芯觀測，巖芯呈碎塊狀或柱狀產出，裂隙面有水蝕痕跡，風化花崗巖巖芯RQD均值19.3。裂隙面偶見地下水活動的痕跡，鐵質侵染。

鉆機鉆進過程中未見漏水現象，根據礦區五個鉆孔（ZK1、ZK2、ZK3、ZK0806、ZK0808）注水實驗結果，本場地范圍內透水率在 0.02～9.31m/s，ZK3 的 30～35m滲透性等級為弱透水；其余測試深度范圍內，滲透性等級為微—極微透水。

1.5 區內隔水(相對隔水)層

1.5.1 第四系殘坡積層

主要分布于魚塘、溪流及溝谷低洼地帶的第四系殘坡積層，局部物質成分主要為粘土、粉質粘土、砂質粘性土等，結構松散，粘結性較好，透水性差，含水性差。通常起到隔水層的作用。

1.5.2 黑云母二長花崗巖[γ52(3)]

分布于整個礦區，埋藏較淺，除淺部風化、半風化層含有塊狀巖類裂隙水外，深部均形成隔水巖體。巖石一般呈淺肉紅色，局部呈灰或淺灰色，礦物粒度較均勻，以中粒、斑狀花崗結構為主，局部細粒結構，致密塊狀。巖石新鮮，完好，堅硬，含水裂隙發育程度弱，導水性差，富水性弱。從巖性和本次詳查綜合分析的情況來看，微未風化巖體可劃為隔水層。

1.6 地下水的補給、徑流和排泄

根據礦區泉水點調查，泉水點沿山溝出露，出露標高較低，區內地下水有徑流路途短的特點，往往在地形低洼處以下降泉形式排泄；裂隙含水層的水位起伏較大。在侵蝕基準面之下，徑流相對緩慢。礦區周邊魚塘為地下水及地表水的主要排泄通道。

1.7 地表水、地下水動態

在擬采區南部采坑（采坑編號采坑1）泉水（泉水編號QS7）出口處安裝水表觀測它的涌水量，每天觀測一次，它的平常流量在8.5～12.0m3/d，2018年6月8日，它的流量為8.92m3/d，當天礦區及周邊下大雨，之后3d天氣變晴，下雨之后第二天即6 月9 日測得其流量為9.86m3/d，6 月 9 日流量為 10.03m3/d，6 月 13 日流量為10.86m3/d，6月14日流量變小為9.97m3/d，之后逐漸變小，到6月26日變為8.86m3/d。由此可以看出，采坑周邊附近的地下水受降雨影響較大，比降雨遲后1d，降雨對地下水的影響可以持續3d或者更長以上。

以上資料證明地下水動態變化主要受大氣降水影響，地表水（含石井坑水庫和吉坑水庫）對地下水動態影響不大。

1.8 地表水與地下水的水力聯系

地下水與地表水之間的水力聯系總的趨向是，雨季地表水補給地下水，旱季地下水以泉水形式補給地表水。礦區地下水多數主要是靠大氣降水的滲入補給。大氣降水之后，一部分水通過地表徑流從高地往低洼處流，而另一部分水則通過入滲的形式補給裂隙含水層。地表固定水點如魚塘、溪流、水庫對地下水的補給少。

1.8.1 山塘、魚塘、溪溝水與地下水的聯系

山塘、魚塘、溪溝水主要通過第四系地層的滲透補給地下水，但由于第四系地層主要由粘土、淤泥、粉質粘土組成(礦區范圍內未見有砂層)，透水性較差，富水性弱。因此認為，山塘、魚塘、溪溝水與地下水的聯系較弱。

1.8.2 石井坑水庫和吉坑水庫水與擬采區地下水的水力聯系

現有勘查成果資料表明，石井坑水庫和吉坑水庫水與地下水的水力聯系弱，主要依據有三個：一是根據ZK01、ZK02、ZK03、ZK0806、ZK0808 號鉆孔的注水實驗結果分析；二是主要水化學成分不同；三是石井坑水庫河床基巖的水文地質特征。下面分述之：

（1）ZK01 號水文鉆孔距石井坑水庫約220m，注水試驗的含水層位于水庫水位下方，但補給極差，因涌水量非常小，無法進行抽水試驗，只能用注水試驗來測定巖層滲透系數，試驗結果表明：本場地范圍內透水率在0.02～9.31m/s，ZK3的30～35m滲透性等級為弱透水；其余測試深度范圍內，滲透性等級為微—極微透水。另外，ZK0808號水文鉆孔距吉坑水庫約310m，觀測結果與ZK01號水文鉆孔情況相似，由于石井坑水庫和吉坑水庫周邊巖層滲透性極差，所以地下水與石井坑水庫和吉坑水庫的地表水的水力聯系也極差。

（2）石井坑水庫水位一般為21.0～25.6m 標高，吉坑水庫水位一般為21.0～31.6m 標高，采坑1 水位-25～-20m 標高。本次石井坑水庫水樣（S2）、吉坑水庫水樣（S3）和采坑1 水樣（S1）水質對比結果，二者的水化學類型不同，石井坑水庫和吉坑水庫水質屬HCO3-Ca·Na 型水，pH 值6.81～6.91，弱酸性；采坑 1水質屬HCO3·SO4·Ca 型水，pH值7.92，弱堿性。證明石井坑水庫和吉坑水庫與地下水的水力聯系差，沒有對采坑1通過地下水大量補給。

（3）石井坑水庫和吉坑水庫河床地層的水文地質特征。據收集的石井坑水庫和吉坑水庫地質資料，水庫及周邊巖性為從上而下為粘土、風化、半風化黑云母二長花崗巖、新鮮黑云母二長花崗巖。本次在水庫邊施工ZK01 號和ZK0808 號水文孔，ZK01 號孔口標高+64.00m。0～3.5m 為殘坡積層；3.5～33.0m 為風化黑云母二長花崗巖，其余為新鮮黑云母二長花崗巖。ZK01 號孔涌水量極小，進行注水試驗結果表明，其透水率為q=0.03～0.1Lu，屬極微透水；ZK0808 號孔口標高+113.23m。0～3.8m為殘坡積層；3.8～10.7m為風化黑云母二長花崗巖，其余為新鮮黑云母二長花崗巖。ZK0808 號孔涌水量極小，進行注水試驗結果表明，其透水率為q=0.02～0.08Lu，屬極微透水；礦區及其附近區域內，水庫水與黑云母二長花崗巖相接。下伏基巖仍為黑云母二長花崗巖，分布較連續、穩定，裂隙不發育，富水性差，屬隔水層。

上述分析表明，石井坑水庫和吉坑水庫水與地下水的水力聯系弱。

2 礦床水文地質特征及礦坑充水因素、來源和方式

2.1 礦床水文地質特征

區內礦體屬建筑用花崗巖礦礦體，礦體賦存于整個擬設礦區范圍內的花崗巖巖體中，受礦區范圍限制，礦體整體呈南北向展布，南北長約1350m，東西寬約800m，擬設最低采高-50m；從工程揭露情況看，礦體平均厚度約102m，覆蓋層平均厚度18.15m。礦體圍巖也是黑云母二長花崗巖。

2.2 充水因素的分析

2.2.1 石井坑水庫和吉坑水庫

本次工作查明，水庫周邊的巖性，表層為粘土，往深部為風化、半風化黑云母二長花崗巖、新鮮黑云母二長花崗巖。本次工作在水庫邊上施工二個水文孔ZK01 和ZK0808。鉆孔揭露該地段殘坡積層厚度3.50～3.00m；風化黑云母二長花崗巖厚度9.9～29.5m；深部為新鮮黑云母二長花崗巖，透水性差。石井坑水庫和吉坑水庫對礦床沖水影響微弱。

2.2.2 第四系沖洪積含水層

礦區范圍內第四系沖洪積含水層屬松散巖類空隙含水層，該層導水性能差，含水性弱，水量有限，不是礦床充水的主要因素。

2.2.3 塊狀巖類裂隙含水層

區內礦體全部賦存與黑云母二長花崗巖體中，經過本次工作對 ZK1、ZK2、ZK3、ZK0806、ZK0808 鉆孔的注水試驗，該含水層的涌水量小，富水性微弱至及微弱。對礦床的充水作用很小。

2.2.4 大氣降雨

擬采礦區適合露天開采，最低擬采標高為-50m。從擬采區周邊地形判斷，+10m 標高以上屬正地形開采，大氣降水仍能自然排出。+10m標高以下屬負地形開采，形成局部負地形，大氣降水會向內部匯集，形成礦坑積水。因此大氣降水對礦床的充水作用影響最大。

綜合上述，礦床充水的主要來源為大氣降水，屬于大氣降水直接沖水礦床。未發現石井坑水庫和吉坑水庫水給礦床沖水的證據。第四系孔隙含水層、塊狀巖類裂隙含水層及其它地表水對礦床充水影響小。

2.3 礦坑涌水量預測

據上述資料分析，地表水、松散巖類空隙含水層、塊狀巖類裂隙含水層對礦床沖水影響小，本次礦坑涌水量預測可以忽略不計。礦坑集水量預測可采用新會區氣象站十年的降雨量資料進行預測。礦山+10m 標高以上為山坡露天開采，礦坑涌水可自流排泄。+10～-50m轉入露天凹陷式開采。+10～-50m礦坑涌水不受地下水影響，預測礦坑涌水量以+10m標高為界，分上下兩部分估算（這里省略計算過程）。

計算結果：

+10m 標高以上大氣降水礦區正常礦坑集水量為9201m3/d，大氣降水最大礦坑集水量為201376m3/d，開采方式為山坡露天開采，礦坑涌水可自流排泄。

+10～-50m 轉入露天凹陷式開采。+10m 標高以下大氣降水礦區正常礦坑集水量為8032m3/d，大氣降水最大礦坑集水量為175392m3/d，礦坑涌水量不受地下水影響，采坑+10m 標高以下合計最大集水量為178640m3/d，山坡露天開采，礦坑涌水不可自流排泄。

3 礦床水文地質條件類型劃分

區內礦體為建筑用花崗巖，巖石完整裂隙不發育，富水性微弱，透水性極微弱。

總的來說，礦區含水層為裂隙水，水量很小，礦坑充水主要大氣降水直接充水。本礦區主要工業礦體很大部分位于當地侵蝕基準面(約＋4.0m)以下，礦床大部分礦體埋藏于裂隙含水層以下，但由于礦山擬采用露天開采，先對覆蓋層進行剝離，礦床最主要的充水通道是大氣降水——礦體。

綜上分析，本區的水文地質條件為簡單類型。