广东省紫金县茜坑铅锌矿区水文地质条件及涌水量预测

[摘要]根据广东省紫金县蓝塘镇茜坑铅锌矿详查地质成果，对矿区开展了地表水文地质调查、钻孔简易水文观测和钻孔抽水试验，根据收集到的资料，对矿区水文地质条件进行综合研究和分析，明确了矿区地下水的补径排关系，并用矿坑面积比拟法进行矿坑涌水量预测。

[关键字]茜坑矿区 水文地质条件 涌水量

[中图分类号] P64 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-49-2

0前言

详查地质报告必须基本查明矿区的开采技术条件，查明矿区水文地质条件并预测矿坑涌水量，矿区水文地质条件直接关系到该矿区能否开采的主要依据，而矿坑涌水量是评价矿区水文地质条件的重要数据。因此正确的评价矿区水文地质条件和预测矿坑涌水量是矿区地质勘查中的主要任务之一。

1区域地质背景

茜坑矿区位于永梅—惠阳拗陷（Ⅲ6）、永梅拗褶断束（Ⅳ8）与紫金—惠阳凹褶断束（Ⅳ9）的交接部位。

区内出露的地层除小面积的第四系外，其余均为侏罗系地层，分为上、中、下统。上统高基坪群地层（J3b）：主要岩性为英安斑岩、流纹斑岩、凝灰岩，局部凝灰质砂岩，炭质板岩、硅质板岩等；中统地层（J2） 主要岩性为砾岩、砂砾岩、钙质砂岩、石英砂岩、凝灰质细砂岩、粉砂岩等；下统金鸡组地层（J1j）：主要岩性为石英砂岩，中～细粒长石石英砂岩与泥岩、炭质粉砂岩互层，局部夹安山岩及安山质凝灰岩。

矿区内未发现有明显的断裂构造，本矿区区域，断裂构造以NE断裂为主，近S-N向断裂为次，NW向断裂相对较少。本区域的褶皱构造，总体为轴向NE的背斜、向斜，局部为断陷甚至是地层倒转，比较复杂。

本区域内，岩浆岩出露较少且分布另星，其中在矿区东南方，有呈NE向展布的花岗岩（γ52（3）、γ53（1））岩体及花岗闪长岩（γδ5）小岩体；在矿区西南有小面积石英闪长岩（δσ52（2））和石英斑岩、流纹斑岩（λπB），这些岩浆岩距离矿区最少都在直距8km以上，对矿区无影响。

2矿区水文地质条件

2.1水文气象及地形地貌

本工作区属亚热带季风气候，据紫金县气象站资料，当地年平均降雨量1699mm，年平均蒸发量1399mm，月平均气温20.4℃，年雷电日90天左右，年霜冻日5～10天。工作区地貌总体为侵蚀构造，丘陵类型，地势总体南高北低，海拨高程100～400m，相对高差一般大于100m，矿区西南最高山峰高程377.5m，矿区北部河谷最低高程90.2m（当地侵蚀基准面）。

2.2地下水类型

矿区的地下水类型主要是风化裂隙水和构造裂隙水，分述如下：

2.2.1风化裂隙带发育特征及富水情况

风化裂隙主要发育在岩层强风化带内，厚度与地形关系密切，一般山脊（分水岭）和相对平缓山坡上，强风化下界埋深在10～20m，局部可达30～40m，而在陡壁或落差较大的冲沟，大多为弱风化基岩直接出露，风化裂隙不发育。

据施工钻孔水位观测，静止水位都在强风化下界20～30m以下，而且等水位线形态与地形基本一致，因此本区风化裂隙含水带仅分布在山沟底部地形较低的局部地段，而大面积分布的山头上，基本上没有风化裂隙含水带。矿区附近二个小山沟实测泉水点的泉流量分别为0.09 L/s和

2.2.2构造裂隙分布、发育及富水情况

据地表调查，矿区范围内发育的构造裂隙主要有二组：一是走向与主构造F03大体一致，它可能属于主构造次级羽状裂隙，主要为白色硅质网脉或较平直小石英脉，另一组主要是近S-N或NE走向的陡倾裂隙，主要为白色硅质小脉，个别可见石英晶洞。

本矿施工的钻孔中，几乎每个钻孔施工过程都有一、二次以上遇到钻孔漏水情况。其中ZK-12号孔施工至140～150m以后（在矿段附近），钻孔出现自流涌水现象（孔口标高214.4m），终孔后保持较稳定自流涌水（终孔初涌水量约为0.783L/s，一个月后基本稳定在0.148 L/s左右），经取样分析，ZK-12涌出水质类型为HCO3-Mg·Ca型，PH=6.75，矿化度35.42mg/L，水中含锌0.044 mg/L，与地表水系（或风化裂隙水）的水质基本相同。

以上情况表明，本矿矿体附近存在构造裂隙含水带，含水带空间分布基本上与V1矿体相同，而且水力类型为承压水，水头高度约140～150m。

2.2.3地下水补给来源和排泄条件

根据矿区地下水位在强风化带以下，等水位线与地形起伏基本一致，风化裂隙水主要分布在200m标高以下地形较低洼处附近的特点推断，风化裂隙水的水源补给主要为大气降水直接补给，排泄主要是地形更低处出露成泉或向深部渗透补给构造裂隙水。

2.2.4 地下水水力联系

据矿体附近地表水调查观察，漏水孔、抽水孔及各钻孔静止水位，简易水文观测等资料综合分析，可以得出如下结论：可能对开采造成影响的构造裂隙承压含水，与地表水，或含矿构造（矿体）没有管道式的直接联通关系，它们之间仅存在相互渗透关系，且渗透系数较小（K=0.0062 m/d）。

（1）KD-21（坑口标高178m）坑口流出的小水沟，其水源是前人老采矿坑道V1矿体内的构造裂隙水（坑道KD-21、22、23、24内部基本是打通的，其中KD-21坑口最低，以上坑道水均从KD-21流出，其它坑口无水），旱季流量约0.06 L/s（雨季从坑口流出水量约0.25 L/s），其水质与地表水完全不同，水质类型为SO4-Na·Mg，且水中锌含量较高（1.87～2.40mg/L），PH≈5.75～5.9.此小水沟地形较低，且横穿主构造F03，但整条水沟无明显泉水点，说明构造裂隙含水与V1矿体或F03无直接的水力联系。

（2）从钻孔静止水位等高线图（图20）可见，200m标高的静止水位线到小水沟的水平距离仅40～70m，且岩层倾向水沟，而静止水位比KD-21坑口高出20～40m，这也证明构造裂隙含水与V1矿体（KD-21坑道）无直接水力联系，如果有直接水力联系，构造裂隙的承压水，将沿V1矿体从KD-21坑口压出，而不是在ZK-12（标高214m）孔口涌出。

（3）ZK-12号孔的自流涌水口标高为214m，主构造带F03横穿矿区地表水主溪流的标高为125m，因此矿体附近承压的构造裂隙水不可能与地表水系有明显水力联系。

（4）ZK-13号孔的抽水过程中发现，当ZK-13达到稳定降深3.55m（标高213m比涌水孔口稍低）时，ZK-12号涌水孔的水位下降约12cm（涌水量无明显变化），ZK-13至ZK-12（方向基本为岩层倾向）的水平距离为95m，由此推测，ZK-13至ZK-12之间的水力联系相对比较明显，另外，从静止水位等高线图可见，标高为200～215m的静止水位线，组成一个近似封闭的三角形，在这三角形范围内，静止水位比较稳定一致，由此推测，在这三角形范围内，各钻孔（包括ZK-12、ZK-13）之间可能存在某种较明显的水力联系，比较可能的解释是存在近S-N的断层F04（陡倾约85°，具挤压破碎等现象）和局部层间破碎带综合作用的结果。

3涌水量预测

本次圈定的V1主矿体最低标高约20m，假定本矿的最终开采标高为20m，并将V1矿体基本采空，则利用现有老采矿坑道实测排水流量及坑道底面积估计值，选用面积比拟法，对将来20m标高中段矿坑的涌水量进行预测如下：

Q=Q0× ■ ■

=21.60×■ × ■

=2618（m3/d）

=109.1（m3/h）

式中：

Q—预测20m标高中段，坑道丰水期平均流量（m3/d）

Q0—已知178m（KD-21）中段，丰水期平均流量，（取雨季流量21.60m3/d，稳定水位178m参加计算）

F—20m标高中段矿坑设计底面积（m2），（取V1矿体平均垂直厚度7.4m，平均倾角45°，则坑道水平宽7.4m，走向长度按500m计，则F≈500×7.4=3700 m2）

F0—KD-23，21实际坑道底面积（m2），（取F0=75 m2计）

S0—已知KD-21中段水位降深（m），（取KD-21周边ZK-1，5，13，12四个钻孔稳定水位标高平均值： （209+211+213+214）=212（m）与KD-21自流水位178m之差计算，即S0=212-178=34（m）。

S—预计20m标高中段水位降深（m） （取V1矿体所有14个圈矿钻孔静止水位标高的平均值：225.2m与终采标高20m之差值，即S=225.2-20=205.2m参加计算）

4结论

综上所述，本矿水文地质条件综合评价为较简单，依据有：

（1）矿区地形地貌及水系总体为侵蚀构造低山类型，降水自然排泄通畅，且主矿体V1的80%以上，位于当地侵蚀基准面之上。

（2）矿区内无第四系冲洪积层，矿体附近地下水类型为构造裂隙水，（风化裂隙水分布局限）区内岩性为透水性极差的中厚层状长石石英细砂岩（隔水层）。该岩性含裂隙水的富水性一般比较贫乏。

（3）对将来矿床开采可能造成影响的构造裂隙含水，为封闭条件较好的承压水，抽水试验表明，抽水孔的单位涌水量仅0.197L/s·m，渗透系数0.0062 m/d，影响半径约440m。推测构造裂隙含水的水源补给主要是靠大气降水的渗透被给，且按矿体附近地形及岩层倾向推测能渗透到矿体四周裂隙含水带的地形标高约210m以上的山头（或山坡），地表面积仅约0.2km2，集降水面积极小。

（4）据开采矿坑涌水量预测，20m标高处的终采矿坑，其涌水量仅2618m3/d（即109.1 m3/h），涌水量较小。