廣東某鎢鉬礦區(qū)水文地質(zhì)特征及礦坑涌水量預(yù)測

王洪波

摘 要： 廣東某鎢鉬礦區(qū)處于南嶺準地臺與中生代沉降區(qū)的嵌接帶，區(qū)域性三支筆斷裂自礦區(qū)北西角往中部、東側(cè)貫穿全區(qū)，為一座大型鎢鉬礦床。礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度中等，本文介紹了該礦區(qū)的水文地質(zhì)特征，并利用比擬法和大井法對礦坑涌水量進行了預(yù)測，為礦區(qū)采礦設(shè)計與施工提供參考。

關(guān)鍵詞： 礦區(qū)水文地質(zhì)； 涌水量預(yù)測； 比擬法； 大井法

廣東某鎢鉬礦是近年發(fā)現(xiàn)的隱伏大型礦床，主礦體埋藏較深，幾乎全部處于當?shù)刈畹颓治g基準面之下，礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度中等。針對該礦區(qū)的實際情況，合理計算礦坑涌水量可為礦山設(shè)計部門提供科學(xué)依據(jù)，以便于準確的為礦坑采礦設(shè)計與施工提供參考。本文在礦區(qū)水文地質(zhì)條件的研究基礎(chǔ)上，開展了礦區(qū)水文地質(zhì)野外調(diào)研及資料分析總結(jié)，采用比擬法和“大井法”分別進行了礦坑涌水量預(yù)測。

1. 礦區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)位于區(qū)域三支筆斷裂的中段與新華夏系構(gòu)造的增壩斷裂的次級北東向構(gòu)造組的復(fù)合部位，巖層擠壓強烈、斷裂發(fā)育，礦區(qū)范圍內(nèi)構(gòu)造以北東走向為主。本礦床主要賦存于隱伏石英斑巖脈與圍巖的內(nèi)外接觸帶及附近發(fā)育的石英微、細脈帶中。區(qū)域出露的地層有震旦（Z）、寒武（∈）、泥盆（D）、石炭（C）、三疊（T）、白堊（K）、古近系（E）及第四系沖洪積層（Qal）。

1.2 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

礦區(qū)地下水根據(jù)巖性組合，埋藏條件和賦存狀態(tài)，可分為第四系松散巖類孔隙水，碳酸鹽巖類溶洞水，層狀巖類風(fēng)化裂隙水，塊狀巖類風(fēng)化裂隙水（詳見區(qū)域水文地質(zhì)圖）。巖溶形態(tài)以溶蝕裂隙及小溶洞為主，巖溶主要存在灰?guī)r層淺部，均在礦層頂板以上，處于相對隔水層之上，所以此段對礦坑的涌水量影響并不大。

礦區(qū)主要處于近東西向的山脊以南的向南、向南西陡傾的山坡地段，區(qū)內(nèi)賦存的地下水以大氣降水直接或間接補給，排泄則由蒸發(fā)、泉及各含水層之間內(nèi)循環(huán)為主。地下水的徑流方向從地形高處向低處流動，礦區(qū)內(nèi)徑流方向由中部向北東方向流動。

第四系殘坡積層孔隙含水層的地下水由大氣降水直接補給。由于礦區(qū)坡降較大，大氣降水所形成的地表水排泄暢通，加之殘坡積層的含泥量大，大雨、暴雨時的大部分降水直接從沖溝排走，總體看大氣降水較難滲入，含水層的富水性貧乏至中等。其排泄以蒸發(fā)及補給裂隙含水層為主。裂隙含水層主要由大氣降水通過孔隙含水層間接補給，部分由大氣降水直接補給。其排泄以泉及補給斷裂構(gòu)造含水層為主。地下水的水位及水量隨季節(jié)不同變化較大。

2. 礦坑涌水量計算

為了給礦-312m中段水倉排水能力設(shè)計提供依據(jù)，綜合礦區(qū)水文地質(zhì)條件及水文觀測歷史資料分析，運用比擬法和大井法對礦區(qū)開采-312m中段時礦坑涌水量進行預(yù)測。

為了安全有效地將地下水排出，避免發(fā)生可能的突水淹井事故，以下兩種計算方法預(yù)測的涌水量均考慮今后采用疏干的防治水方法，將地下水水位降至-312m時的雨季正常涌水量和最大涌水量。

2.1 比擬法

用本礦區(qū)373m中段平硐系統(tǒng)水文資料選擇面積比擬法，采用如下公式預(yù)測-312m采深坑道系統(tǒng)礦坑涌水量。

式中：

Q--312m中段設(shè)計坑道系統(tǒng)豐水期平均涌水量（m3/d）；

Q0-已知中段（373m）所圈定的坑道系統(tǒng)坑道豐水期平均流量（492.5m3/d），穩(wěn)定水位372m；

F0-已知坑道系統(tǒng)圈定面積（m2），取373m中段系統(tǒng)圈定面積（34191m2）；

S0-已知坑道系統(tǒng)水位降深值（m），取373m（KD8-2）地段所施工鉆孔終孔穩(wěn)定水位標高的算術(shù)平均值（430m）與已知中段穩(wěn)定水位標高（372m）之差（58m）；

F-設(shè)計坑道系統(tǒng)圈定面積（m2），取-312m采深礦體水平投影面積（183300m2）；

S-預(yù)計坑道系統(tǒng)水位降深值（m），取施工鉆孔ZK+503終孔穩(wěn)定水位標高（434.178m）與采深標高（-312m）之差（746.178m）。

計算得出：Q=9450.48（m3/d）

預(yù)計-312m采深坑道系統(tǒng)涌水量為9450.48m3/d。

2.2 大井法

2.2.1 計算方法

本次礦坑涌水量計算采用穩(wěn)定流“大井”法。

2.2.2 計算參數(shù)的確定

（1）含水層厚度H（m）：為礦區(qū)見礦鉆孔的平均潛水含水層厚度423.5m；

（2）滲透系數(shù)K（m/d）：采用水文地質(zhì)孔ZK+503鉆孔抽水試驗的三層抽水結(jié)果加權(quán)平均滲透參數(shù)0.044m/d；

（3）水位降深S（m）：為礦區(qū)見礦鉆孔的平均潛水含水層厚度423.5m；

（4）影響半徑R（m）：，計算結(jié)果為，R=3656.25m；

（5）礦坑引用半徑r0（m）：，其中按礦體分布及開采礦體可能觸及的范圍，在計算機中mapgis軟件中1：2000地質(zhì)圖上直接讀取確定“F”為183300m2，取r0=214.55m；

（6）引用影響半徑R0（m）：R0=R+r0=3656.25m。

2.2.3 礦坑涌水量的計算

計算公式為：；

計算得出：Q=8749.82（m3/d）

2.3 涌水量預(yù)測建議

本次經(jīng)穩(wěn)定流“大井”法計算得出礦坑涌水量為8749.82m3/d，經(jīng)水文地質(zhì)比擬法計算得出礦坑涌水量為9450.48m3/d，由于采用水文地質(zhì)比擬法中373m（KD8-2）地段所施工的采礦面積不是很系統(tǒng)，所以本次礦坑涌水量以穩(wěn)定流“大井”法計算結(jié)果為準。

3. 結(jié)語

本文用兩種方法預(yù)測礦坑涌水量，比較而言，大井法方法具有明顯的代表性，該方法能夠考慮較多的影響因素，比較充分的反映出礦區(qū)的含水介質(zhì)特征和特定的邊界條件，用來解決實際工程中比較復(fù)雜的問題。

計算結(jié)果表明：大井法預(yù)測的礦坑涌水量是可靠的，為未來礦山開采礦坑排水疏干設(shè)計和防治水措施的制定提供了依據(jù)。

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