广东某铅锌矿矿区水文地质特征分析

摘要：利用岩性和构造划分其矿区含水层,从地形、地貌、地层、构造等几个方面对矿区水文地质特征进行了论述,指出广东某铅锌矿区是以溶洞水为主,岩溶含水层直接充水、水文地质条件复杂的矿床。

关键词：铅锌矿区，含水岩组，水文地质特征

Abstract: using the lithology and tectonic division in the aquifer, from and landform, formation, structure and so on several aspects of hydrological geology characteristics of mining area is discussed, and points out that the guangdong is a lead and zinc mine karst water is given priority to, karst aquifer direct water filling, hydrology complex geological conditions of ore.

Keywords: lead-zinc mine, water cut rock group, hydrological geology characteristics

中图分类号：O741+.2文献标识码：A 文章编号：

1 工程概况

矿区位于平原与丘陵交接处,地层岩性及地质构造复杂、侵入岩发育,地表水汇集,水量丰富。矿区东北部、南东部及西部为丘陵,海拔标高在80～350m左右,北东角为低山,最大标高660m,其余地段标高一般为60～75 m左右。区内表现亚热带海洋性季风气候。年平均降雨量1496 mm,日最大降雨量127. 1mm,一般每年4～10月份为雨季,降雨形式主要为大雨和暴雨;年蒸发量1147～1571 (平均1302)mm;年平均相对湿度81%～84%;年极端气温- 2. 5～38. 2℃,年平均气温21. 7～22. 5℃。矿区主要地表水有一河流和一矿湖,河流发源于矿区西偏北部,环矿区南西边缘、绕矿区南偏中部,蜿蜒流向矿区南东部出境,在矿区河段全长约4. 1 km;矿湖分布于一号矿带的北段。

2 矿区水文地质特征

2. 1 地下水的补给和径流与排泄大气降雨是地下水的主要补给来源。地表水对地下水亦有一定的补给作用,补给途径有:

(1) 基岩出露部位通过溶洞直接补给;

(2) 局部残积层较薄或透水性较好,地表水通过残积层间接补给下伏的矿体或破碎围岩;

(3) 区域河流或人工灌渠水位较高时产生较大的水头压力,克服基岩上覆弱透水层渗透阻力补给基岩。

在天然条件下,矿区地下水自北向南为主要径流方向,沿岩层走向或矽卡岩带走向地下水径流较畅。天然水力坡度在山间平原为0. 934%～1. 767%。地下水主要以上升泉的形式排泄于河谷切割或地形低洼处,在第四系覆盖层较薄的地段可见较大面积沼泽地段和湿地。

2. 2地下水动态变化规律

据地下水动态长期观测孔资料,岩溶地下水相应于大气降雨的泄后期为22～43d不等。但应指出,第四系孔隙潜水及部分地段岩溶地下水与大气降雨关系相当密切。如CK17孔作多孔抽水试验时暴雨后不足1h, CKB20观测的第四系孔隙潜水水位急剧上升, CK3、CK13、CK17副孔观测的岩溶地下水水位亦先后缓慢上升(见图1) 。

2. 3 含水岩组及水文地质特征

2. 3. 1 含水层

第四系冲洪积(Q4apl )孔隙潜水含水层:以浅黄、浅褐色为主,次为灰色、灰黄色,主要沿河流两岸十余米～三十余米内及山间洼地分布,层厚2. 00～10. 46m (平均4. 78m)。分布地貌不同,岩性和富水性有重大差别。在一号矿带河两岸十余米或二十余米内由亚粘土与圆砾或砂砾组层而成,局部底砾(卵)层厚度达2. 60～4. 00 m左右,其上则有相当稳定的亚粘土夹砂性土层;水位埋深1. 5 m左右,单位吸水量1. 326 L / s・m。该地段具中等富水性。水质化学类型为HCO3― ―Ca2 + 型或HCO3― ―Ca2 +・Mg2+型, 总硬度39～161mg/L,矿化度约0. 048～0. 244 g/L, pH值6. 3～7. 5,水温季节性变化大。

泥盆系上统天子岭组(D3t)可溶岩岩溶-裂隙含水层:岩性主要为大理岩,次为灰岩;受“屋背岭”侵入体影响,带状分布的矽卡岩较发育。据钻探资料知,标高-170m为溶洞发育下限,该标高以下仅局部见轻微岩溶现象(溶孔、溶隙) ,矿区溶洞最大高度为18. 50 m。依溶洞、裂隙的发育程度、埋藏分布条件等,将该含水层在划分为上部的溶洞-裂隙相对强含水带和下部溶隙-裂隙相对弱含水带。

溶洞-裂隙相对强含水带,分布在标高- 170m以上,该含水带地层岩性主要由泥盆系上统天子岭组(D3t)层状泥灰岩(ML) ,次为块状大理岩(Mb)和矽卡岩( SK)组成,在矿体附近以矽卡岩为主,含水带上覆较稳定的风化残积层。溶洞-裂隙相对强含水带中因岩溶发育不均一性质,不同平面地段的富水性和透水性的差异都很大。总观该含水带具强富水性和良透水性。水质化学类型基本为HCO3― ―Ca2 +型, 局部为SO42 ――Ca2+型, 偶有HCO3―・42 ――Ca2+ +型或SO42 ―・HCO3― ―Ca2 +型,总硬度72～261 mg/L,矿化度约0. 100～0. 492 g/L, pH值6. 3～8. 0 (一般超过7) ,水温23. 6～27. 4℃。该含水带在各矿带均为矿体的直接顶、底板围岩,是矿坑充水的主要或重要来源。

溶隙-裂隙相对弱含水带,该含水带地层岩性与其上覆的相对强含水带相似,两者之间无稳定的隔水层。但该含水带钻孔内未见溶洞,含水介质以溶隙为主,次为小溶孔和构造裂隙。中、上部常见方解石脉被溶蚀形成的小洞簇;构造裂隙稀疏并以闭合～半闭合者为主,透水性微弱;局部有长度数十厘米～一米余的动力变质岩段,其由碎裂岩或压碎岩组成,岩芯失水后易压成碎粒或碎块状。在天然条件下与上覆的相对强含水带具有一致的地下水位。水质化学类型分别为HCO3―・SO42 ――Ca2 +型和HCO3―・SO42 ――Mg2 + ・Ca2 +型,总硬度分别为161mg/L和210 mg/L,矿化度(约值)分别为0. 236 g/L和0. 275 g/L, pH值分别为7. 3和7. 9,水温分别为28. 4℃和26. 8℃。该含水带在一、二号矿带均为工业矿体的直接顶、底板围岩,是矿坑充水来源之一。

2. 3. 2隔水(相对隔水)层(体)

风化残积隔水层(Qel ) :广布全区,由各种岩石(主要为碳酸盐岩)的风化残积物组成;浅褐红色,次为褐黄或浅褐色,主要由亚粘土,次为粘土,局部为亚砂土组成。中、深部常夹全～强风化残留体;粘土、亚粘土可塑～硬塑状,亚粘土较疏松(孔壁自稳能力差) 。在一号矿带,层顶埋深2. 00～8. 25 (平均4. 62) m,层顶标高51. 51～60. 46 (平均55. 99) m,层厚3. 50～104. 60 (平均36. 53) m。该层在大部分地段为较稳定的隔水层,能防止地表水大量渗透补给下伏含水层;在小部分地段隔水能力差。

泥盆系上统帽子峰组(D3m)隔水层:岩性为砂页岩互层夹长石石英砂岩、钙质页岩等,无论基岩还是其风化残积层均具隔水性。该层仅呈残留顶盖分布于矿区北部边缘。

二长花岗斑岩(ηγπ52 (1) )隔水体:主要为“屋背岭岩体”,一号矿带西侧亦有沿地层走向分布的岩脉。单位吸水量为0. 0006 L / s・m,渗透系数0. 004m /d,故一般起隔水作用。但在与围岩接触边缘部位,局部风化- 构造裂隙发育,岩石破碎面具一定的富水性。

2. 4矿坑充水因素分析

(1) 一号矿带:设计露天终采标高为- 48 m,露采条件下矿坑涌水量及充水方式对开采安全影响相对较小,矿坑充水的主要来源为岩溶- 裂隙地下水和大气降雨;红岗河已规划在上游改道,不构成充水因素;河流冲积层现富水性虽较强,但在上游河水被引入全防渗的人工河后,富水性将显著减弱,且该层厚度较小,故忽略其对矿坑充水影响。

(2) 二号矿带:设计坑道开采,规划终采深度-280 m,终采矿坑沿脉最大长度约1400 m;设计开采中段高度为50 m,分别为+ 30, - 20, - 70 m 3个中段; ( + 30 m中段长430 m,宽258 m; - 20 m中段长307 m,宽265 m; - 70 m中段长290 m,宽256 m) 。在此条件下矿坑充水的主要来源为岩溶相对强含水带,次为相对弱含水带地下水。

3 结论

该矿区孔隙含水层厚度小，露天开采时可将其忽略，地下开采时与其无关，溶洞含水层为主要含水层，矿床主要含水层与矿体直接接触，地下水直接进入矿坑。主要矿于当地侵蚀基准面以下，矿坑不能自然排水，主要含水层的富水性中等至强，地下水补给条件好。

综上所述，该铅锌矿矿区是以溶洞水为主、岩溶含水层直接充水、水文地质条件复杂的矿床。