新疆和田縣阿克塔斯稀有金屬礦區水文地質特征研究

薛言

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局地質礦產勘查研究院，新疆烏魯木齊 830000）

1 礦區水文地質條件

工作區位于昆侖山主體中部山脊南坡地段，山體裸露，局部殘坡積發育，山體大致呈北西向，地形為南(東)高、北(西)低，切割劇烈，山勢高峻。工區內海拔高度最低為4200.30 米，最高5280 米，最大高差1079.70 米，屬深切割的高山區。由于地形較陡，不利于地表水的匯集，逕流條件很好，由于沖積層地勢平坦，地下水面水力坡度很小，不易于自然排水。礦區最低侵蝕基準面為喀拉喀什河，其海拔標高4201 米。

1.1 地表水分布特征

礦區東側發育喀拉喀什河，礦區水文地質條件與礦區地貌分布密切相關，大氣降水是礦區地下水的總來源，決定了礦區地下水的供需關系，在氣候平均的狀態下，礦區內非雨季地表水的逕流量實際上反映的地下水的逕流量，由此可見礦區地表水的發育程度基本上反映的是礦區水文地質條件的復雜程度。

1.2 礦區含水巖層劃分及其特征

依據地下水的賦存條件、富水性等水文地質特征，可將地下水劃分為三個含水巖組（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）。

（1）孔隙潛水含水巖組（Ⅰ）

a、強-極強富水性孔隙潛水含水層富水區（Ⅰa）：本區主要分布在喀拉喀什河兩岸，厚度不均，一般為1.5-4.5米，局部大于4.5米。主要為殘坡積物及沖積物，上層亞砂土夾礫石滲透性比較差，下部砂、礫石層經抽水證明，涌水量滲透性都很大，單位涌水量3-6 升/秒。滲透系數1.5 米/晝夜以上。地下水水質較差，礦化度很高，并以NaCl鹽為主。

b、孔隙潛水含水層弱富水區（Ⅰb）：本區主要分布在遠離喀拉喀什河的河谷中，厚度一般為3-5 米。巖性主要為沖洪積的砂、砂礫石。該層透水性較好，但富水性弱。

c、第四系透水不含水層弱富水區（Ⅰc）：分布于基巖表面及階地表層，不含水。巖性以砂、碎石為主，占總成份的60%以上，滲透性很強，但因本區降水量很少，又因所處位置較高，所以含水性弱，補給條件差。

（2）基巖裂隙水含水層弱富水區（Ⅱ）

本區在礦區內大面積分布，由二云母片巖、含石榴黑云石英片巖、含石榴斜長黑云石英片巖、斜長黑云石英片巖及透輝石角巖等組成。從地質鉆孔ZK217-1 鉆孔抽水來結果看，說明深部存在基巖裂隙脈狀水，從Q=f（s）和q=f（s）曲線來看，是明顯的拋物線，屬潛水水力性質，不排除裂隙脈狀水的局部承壓。從正式抽水試驗ZK217-1 鉆孔成果來看，說明單位涌水量（q）＜0.1 升/秒，該含水巖體屬于弱富水性。

經多孔觀測,排除水位有誤差的孔，找出了地下水位埋深的規律，地下水位埋深均在12.20-36.14 米左右，靜止水位在4191-4196 米，各孔水位地下水埋深與地形起伏基本一致。

裂隙發育程度各不相同，距礦體越近裂隙越發育，尤其是近礦體兩米以內的圍巖更為明顯，其巖石多被裂隙割裂成碎塊，給工程地質條件帶來極不利的因素。裂隙極窄且短小，一般寬0.2 厘米，最寬僅0.4厘米，最長不到0.5米，以2-4厘米最多，裂隙率測得1.2%。透水性強、富水性弱，受大氣降水補給，一般降水很快滲入形成地下水，沿節理裂隙溢出補給地下水。鑒于這種情況，本含水層含水富水性弱。

（3）基巖裂隙水不含水層（Ⅲ）

本區分布于礦區西南部，由花崗偉晶巖組成。花崗偉晶巖侵入于上三疊系地層中，由于所處標高不同，90 號脈群與91 號脈群含水情況不同。由施工的平硐可知，90 號脈群潛水面以上，巖層干燥不含水。潛水面以下含水較豐富。含水量大的原因是礦體與第四紀沖積含水層直接接觸，有充足的地下水補給，另外礦體本身裂隙發育，且少充填物，該層水質較好。

1.3 礦區地下水的埋藏類型

阿克塔斯稀有金屬礦區地下水的埋藏類型，主要為基巖裂隙水，基本屬于潛水。地下水位的埋藏深度受地形因素的控制，水位高差起伏變化比較大，在溝谷低洼地帶水位埋深較淺。

1.4 礦區地表水與地下水的水力聯系

從地下水長期觀測及化學成份的對比，90 號脈群是基巖地下水補給第四系沖積層潛水或河水，主要依據如下：

a、水文井比地質勘查井（ZK217-2）地下水位高28厘米。

b、基巖地下水比第四紀沖積層地下水礦化度低得多，而且是漸變的，這是由于地下水比第四紀沖積層地下水在流動中礦化度逐漸增高的緣故，QJ1礦化度為：300mg/L，地表水礦化度為：205.6mg/L。因而可以判定，地下水是基巖向第四紀沖積層流動的。然而從大的區域來看，是地表水補給地下水的。

91 號脈群所處地勢較高，礦區地下水來源主要為大氣降水及雪融水為主，地下水由南向北流動。谷地地下水由西南向北東方向逕流。

1.5 地下水的補給、逕流、排泄條件

礦區地下水主要以降雨和降雪融化入滲補給為主，本區降雨量236.5mm，全年降雨量逐月分配較均勻，且每次降雨強度均較小，為小雨規模。礦區植被覆蓋率低，降水轉化成地表逕流快速從地表消失。礦區內巖層產狀較陡，裂隙、節理、片理發育，使巖石有利于接受降雨入滲的補給。夏季礦區晝夜溫差大，凝結水也是地下潛水的一個主要補給源。

1.6 礦區地下水化學特征及評價

a、地下水水化學特征：通過對QJ1的水質結果進行分析，本地區地下水水化學類型為：HCO3-K·Na型。pH=7.0，屬中性水。

b、地表水水化學特征：本次工作對地表水采取水樣做化學全分析。水化學類型為：HCO3·SO4-Ca·Na型。pH=7.59，屬弱堿性水。

1.7 礦床充水因素

阿克塔斯稀有金屬礦區充水巖層裸露地表，礦體賦存的位置處于兩側裂隙較為發育的蝕變帶，礦體沿傾向延伸較大，未來礦體首采區采用井巷開采方式，以上要素決定了裂隙水成為礦床充水的主要來源。礦區地表水較發育，喀拉喀什河穿礦區而過，最低侵蝕基準面標高4201m。所以該河的地表水會成為礦體未來開采至侵蝕基準面以下的主要充水因素；侵蝕基準面以上部分預測礦坑涌水量較小，對礦床開采沒有影響。

2 礦坑涌水量預測

首采塊段礦體采用井巷開采，井巷系統開拓坑境界長300 米、寬120 米，呈長方形，面積36000 平方米，開采標高4250 米至4150 米，所處位置較低，地形不利于自然排水，反而容易導致井巷積水，尤其是氣溫較高、降雨時，水量劇增，極易造成井巷積水；工作區存在基巖裂隙水，所以要對涌水量進行預測，預測涌水量是由地下水流入井巷系統的水量組成。地下水礦坑涌水量采用“大井法”進行計算。計算得最大涌水量為7.9×102m3/d。

根據涌水量計算結果，礦坑存在長期的疏干排水，對于礦坑以外的水流可以直接引倒流排出，對于水倉的水可采用抽水機排水，以保證礦山的正常開采。另外，本區屬于弱富水礦床，預測的未來礦坑涌水量不大，但不排除構造破碎帶或基巖裂隙發育帶的突水現象，在掘進過程中觀察破碎帶水流情況，發現水量急劇增大時，應及時采取措施進行處理。

3 結論

礦區處高山大陸性高寒干燥性氣候，地表水體、地下水較發育，主要礦體位于當地侵蝕基準面以上，地形有利于礦坑排水，圍巖主要為斜長黑云石英片巖與二云片巖，是裂隙充水礦床，充水含水層含水性弱，構造對礦床充水影響較小，預測涌水量正常值為6.1×102m3/d，最大值為7.9×102m3/d。

綜上所述，阿克塔斯稀有金屬礦床是以裂隙含水層充水為主（第二類），水文地質條件簡單（第一型）的礦床，即二類一型。