安徽省涇縣某礦區(qū)水文地質(zhì)特征簡析

摘要：為了有效保護礦山地質(zhì)環(huán)境，減少礦業(yè)活動造成的破壞，很多專業(yè)人士投入到保護礦山水文地質(zhì)環(huán)境的研究工作。本文對涇縣某礦區(qū)水文地質(zhì)特征進行簡要分析。礦區(qū)內(nèi)充水水源主要為大氣降水，含水層出露地表受大氣降水的補給量有限，地下排水疏干導(dǎo)致地面塌陷的可能性小，礦體及圍巖含水貧乏，巖溶發(fā)育程度低，礦床水文地質(zhì)條件判定為簡單。

關(guān)鍵詞：水文地質(zhì)；環(huán)境地質(zhì)；含水層

1.礦區(qū)自然地理

1.1地形地貌

礦區(qū)位于安徽省涇縣桃花潭鎮(zhèn)的蘇嶺村、白沙山山場、合溪村，距涇縣西南方向40km左右處，行政區(qū)劃隸屬桃花潭鎮(zhèn)所管轄。并有鄉(xiāng)村公路直達礦區(qū)，區(qū)內(nèi)總體交通路況相對較好。受近幾年的方解石礦產(chǎn)開發(fā)的影響，礦區(qū)的道路交通較為便利，詳見圖1。

1.1.1地形

礦區(qū)地勢總體特征是南高北低，地形向北傾斜，地形起伏較大，地形坡度約20°～30°。最高點地面標高450.0m，最低點地面標高117.0m，相對高差333.0m。

1.1.2地貌

礦區(qū)屬皖南中低山區(qū)的高丘區(qū)，標高117.0m～450.0m，丘頂渾圓，丘坡坡度20°～30°，組成巖性為志留系下統(tǒng)高家邊組（S1g）的細斜長石砂頁巖及奧陶系上統(tǒng)湯頭組（O3t）、中統(tǒng)寶塔組（O2b）、下統(tǒng)侖山組（O1L）的大理巖、白云質(zhì)大理巖、大理巖化灰?guī)r等。灰?guī)r分布區(qū)地表巖溶發(fā)育一般，主要形態(tài)有溶孔、溶隙、溶溝、溶槽及小的溶洞。

1.2氣象和水文特征

調(diào)查區(qū)屬北亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)。氣候特征是：四季分明，溫和濕潤，冬無嚴寒，夏無酷暑，氣溫多變，雨量充沛，降雨集中，梅雨明顯，無霜期較長。年平均降水量1566.9mm，年最大降水量2465.1（2016年），年最小降水量1076.5mm（2006年）。多年平均蒸發(fā)量為1483.9mm，最大年蒸發(fā)量為1763.2mm，最小年蒸發(fā)量1283.7mm。多年平均相對濕度80%。區(qū)內(nèi)全年降水各月分配不均，5月～8月為豐水期，降水量占全年降水量的60%～70%，其中6月15日～7月15日為梅雨期，梅雨期間，不僅濕度大、日照少、而且降水強度大、暴雨經(jīng)常出現(xiàn)，梅雨量約為200mm～360mm；9月～11月及翌年3月～4月為平水期；12月～2月為枯水期。

1.2.1水文

礦區(qū)附近無大的水體，工作區(qū)內(nèi)無地表水系分布；礦區(qū)的大氣降水順丘坡至沖溝內(nèi)，沖溝內(nèi)水量不大，較長時間不降水即成干溝斷流；礦床開采標高為+ 120m～+340m，其中露采標高+230m～+340m，地采標高+120m～+190m，均高于礦區(qū)的侵蝕基準面標高+120m，地采礦坑位位于地下水位以上（地下水位標高范圍90m～120m），礦區(qū)地形有利于自然排水，礦山建設(shè)和開采不受地表水的影響。

1.2.2植被

項目區(qū)地帶性植被為北亞熱帶常綠闊葉林，原生地帶性植被大多被人工林代替。

項目區(qū)周邊樹種主要有楝、槐、馬尾松、松、竹類及雜木等?，F(xiàn)狀林草覆蓋率約為70%。

1.2.3土壤

涇縣地形復(fù)雜，成土條件多樣。全縣土壤分淋溶土、鐵鋁土、初育土、半水成土、人為土5大土綱，計8大土類16亞類56土屬92土種。按植物生長地類型，又可分為黃紅壤、水稻土、粗骨土、潮土、石質(zhì)土等。礦區(qū)及周邊土壤主要有粗骨土、石灰（巖）土，水稻土。粗骨土及石灰（巖）土主要分布于山頂、中部，水稻土主要分布于礦區(qū)北東側(cè)農(nóng)田。

2.礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景

礦區(qū)及礦區(qū)外圍出露的地層由老到新有：寒武系中統(tǒng)楊柳崗組上段，寒武系上統(tǒng)青坑組，奧陶系下統(tǒng)侖山組，奧陶系中統(tǒng)寶塔組，奧陶系上統(tǒng)湯頭組，志留系下統(tǒng)高家邊組，以及第四系。礦區(qū)地層見表1。

寒武系中統(tǒng)楊柳崗組上段（∈2y）分布在礦區(qū)西北部，地層產(chǎn)狀SE130°～150°∠20°～30°，在表厚度310m，與上覆地層呈整合接觸關(guān)系。

寒武系上統(tǒng)青坑組上段（∈3q）分布于礦區(qū)的中西部，為灰色薄層或塊狀灰?guī)r、薄層泥質(zhì)灰?guī)r，厚700m。

寒武系上統(tǒng)團山組（∈3t）下部為灰至深灰色中厚層同生礫狀灰?guī)r與薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r互層，厚47m。中部為灰色中厚層灰?guī)r與薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r互層，厚52m，上部為灰色薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r、板狀泥質(zhì)灰?guī)r，夾中厚層灰?guī)r，其頂為灰色塊狀同生礫狀灰?guī)r，厚70m。

奧陶系下統(tǒng)侖山組（O1L）分布在礦區(qū)中部，根據(jù)其巖性特征可以分為上下二段：奧陶系下統(tǒng)侖山組下段（O1L1）；為青灰灰色細粒變晶大理巖和白云質(zhì)大理巖互層，呈厚層狀地層產(chǎn)狀為SE130°～150°∠55°～65°，該層與上伏的結(jié)晶大理巖呈逐漸過渡關(guān)系。

奧陶系中統(tǒng)寶塔組（O2b）分布于查區(qū)中部，下部為灰色至褐色薄層泥質(zhì)灰?guī)r與灰白色灰?guī)r互層。上部為灰色、灰白色厚層粗結(jié)晶灰?guī)r及大理巖，厚47m。

奧陶系上統(tǒng)湯頭組（O3t）分布于查區(qū)中東部，灰綠色薄層瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r，底部見50cm的同生角礫狀灰?guī)r，巖石大理巖化較強，厚度>55m。

志留系下統(tǒng)高家邊組下段（S1g1）主要巖性為淺灰綠色灰黃色中薄層粉砂巖與泥巖互層。

志留系下統(tǒng)高家邊組上段（S1g2）為黃綠、灰綠色角巖化粉砂質(zhì)頁巖及角巖，風化后呈現(xiàn)粉紅色及黃色，層理清楚，厚350m，第四系全新統(tǒng)沖洪積（Q4apl）分布于礦區(qū)北部，巖性為棕黃色粉質(zhì)粘土，含碎石粉質(zhì)粘土等，厚度0.5m～5.0m。

3.礦區(qū)水文地質(zhì)特征

礦區(qū)附近無大的水體，礦區(qū)內(nèi)無地表水系分布，地形有利于自然排水，礦床位于當?shù)厍治g基準面+120m之上，不會受到天然水體及人工水體充水威脅。

3.1地下水類型及含水巖組

按含水介質(zhì)、空隙類型和地下水的賦存條件，礦區(qū)地下水類型劃分為碳酸鹽巖類裂隙溶洞水和基巖裂隙水二種類型。

3.1.1碳酸鹽巖類裂隙溶洞水

水量中等的碳酸鹽巖裂隙溶洞含水巖組（單井涌水量100m3/d～500m3/d）。

含水巖組由奧陶系上統(tǒng)湯頭組（O3t）、中統(tǒng)寶塔組（O2b）、下統(tǒng)侖山組（O1l）的泥質(zhì)灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r、粗粒結(jié)晶灰?guī)r、大理巖、白云質(zhì)大理巖、大理巖化灰?guī)r等組成，巖溶較發(fā)育，發(fā)育有溶溝、溶槽及溶蝕裂隙、溶洞等，泉流量<1L/s。根據(jù)鉆孔抽水試驗資料表明，單井涌水量100m3/d～500m3/d，礦化度0.11g/L～0.46g/L，水質(zhì)類型為HCO3-Ca及HCO3-Ca·Mg型。

3.1.2基巖裂隙水

水量極貧乏的碎屑巖類裂隙含水巖組（單井涌水量<10m3/d）。

含水巖組由志留系下統(tǒng)高家邊組（S1g）的細砂巖、粉砂巖等組成，地下水富水性較差，泉流量<0.01L/S，單井涌水量<10m3/d，礦化度0.3g/L～0.5g/L，pH值7.7，水質(zhì)類型為HCO3-Ca·Mg型。

3.2相對隔水巖層

分布于礦區(qū)東南部的志留系高家邊組砂巖，上覆于礦層頂部，青灰色蝕變細砂巖和綠色長石砂巖，巖層傾向南東，連續(xù)性較好，為礦區(qū)相對隔水層。

3.3巖溶發(fā)育特征

3.3.1地表巖溶，以溶溝、溶隙、溶洞為主，溶溝近東南向，呈上寬下窄楔形，0.02m～0.1m不等，溶洞呈渾圓狀，上大下小多為裸露地表孤立巖石較明顯，洞徑0.2m～0.6m不等，無填充物。

3.3.2地下巖溶情況

在本次項目施工的鉆孔中有6個孔見到溶洞，洞高0.2m～5.0m不等，高度較大的溶洞為亞粘土、砂、碎石充填。

3.3.3巖溶率統(tǒng)計

地表測線溶蝕率2%，地下鉆孔巖溶率為1.88%，統(tǒng)計結(jié)果平均為1.94%，發(fā)育程度低（ < 3%）。

3.3.4地下水的補給、徑流與排泄

礦區(qū)地下水接受大氣降水垂向入滲補給，并沿構(gòu)造裂隙及溶蝕裂隙向下部運移，礦區(qū)地下徑流基本與地形方向一致，流向大體上自南向北運移，并以泉、地下徑流等形式排泄于山谷、坡腳低洼處及區(qū)外，同時，蒸發(fā)也是地下水主要排泄方式之一。

4.含水層破壞預(yù)測評估

4.1項目對周邊地表水的影響預(yù)測

礦區(qū)附近水系不發(fā)育，僅在礦區(qū)外北西側(cè)有一天然沖溝，標高為+120m～150m，縱向坡度5°～10°；礦區(qū)內(nèi)無地表水，地勢南高北低，地形向北傾斜，采場內(nèi)涌水以大氣降水補給為主，采場為山坡未形成封閉圈，受地形控制，有利于自然排水。

4.2水位影響分析

礦區(qū)無地表水體，降水可以沿地形自然排泄，通過地面溝流出，與地下水無直接聯(lián)系；礦區(qū)內(nèi)主要含水層為寒武系厚層灰?guī)r，奧陶系灰?guī)r、大理巖，地層出露高程較高，含水層出露地表受大氣降水補給，其補給量有限，地下徑流基本與地形方向一致，流向大體自南向北運移，并以泉、地下徑流等形式排泄于山谷、坡腳低洼處及區(qū)外，降水對地下水位影響不大。礦床露天開采最低標高為+230m，地下開采最低標高為+120m，均高于當?shù)刈畹颓治g基準面標高，礦山開采對地下水影響較輕。

4.3水質(zhì)影響分析

礦山開采產(chǎn)生的固體廢棄物為廢石，成分為大理巖、白云質(zhì)大理巖、灰?guī)r等，不含有毒有害物質(zhì)。根據(jù)《初步設(shè)計》，選礦采用人工手選，不使用化學(xué)試劑，選礦廢水對環(huán)境基本無污染。礦石選礦后礦石及廢土石有害元素含量低，排土場和礦石堆場的淋濾水對下游污染小。

礦區(qū)生活污水經(jīng)處理后用作農(nóng)田和林地施肥，不外排，不會污染周圍水體。

5.礦山水污染源種類

5.1生產(chǎn)廢水

本工程生產(chǎn)過程中所需生產(chǎn)用水主要包括設(shè)備冷卻水、濕式鑿巖用水、工作面和道路噴灑用水，其中設(shè)備冷卻水循環(huán)使用，濕式鑿巖用水、工作面和道路噴灑過程不產(chǎn)生廢水，因此正常情況下該項目無廢水外排。

5.2生活污水

礦山規(guī)模不大，工人均為當?shù)馗浇迕瘢瑹o需建設(shè)生活區(qū)，辦公區(qū)統(tǒng)一設(shè)置在礦區(qū)東北約5km的制粉站內(nèi)。礦山無新生活污水外排。

5.3雨水

本項目初期雨水進入礦區(qū)周邊的排洪溝，進行初步沉淀和降解，然后排入排洪溝或綜合利用，對周邊地表水環(huán)境影響不大。暴雨情況下，雨水容易夾帶泥沙匯入水道。但通過水土保持措施控制后，包括臨時擋土、擋水措施、臨時導(dǎo)流措施和項目區(qū)的水土保持林草措施，將廢土料的攔渣率能控制在98%以上，泥沙危害基本能得到控制。

6.結(jié)論

綜上所述，本礦區(qū)水文條件簡單；地質(zhì)構(gòu)造條件簡單；工程地質(zhì)條件簡單；露采最低標高位于當?shù)厍治g基準面以上，能自然排水，礦區(qū)充水水源主要為大氣降水，含水層出露地表受大氣降水的補給量有限，地下疏干排水導(dǎo)致地面塌陷的可能性小，礦體及圍巖含水貧乏，巖溶發(fā)育程度低，礦床水文地質(zhì)條件簡單?，F(xiàn)狀條件下，礦山地質(zhì)環(huán)境問題少、危害小。

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