豫西某钼多金属矿矿区水文地质特征及涌水量预测

摘要：豫西某钼多金属矿区位于河南省嵩县西北部，规模中等。矿区水文地质条件简单。介绍了该钼多金属矿区区域水文地质特征、矿区水文地质特征，并对矿区涌水量进行预测，为矿床进一步勘探工作和矿山建设设计提供依据。

关键词：钼多金属矿 水文地质特征 涌水量 预测

Abstract: Polymetallic mining area in western Henan. A molybdenum is located in the northwest of Henan province Songxian, middle scale. The hydrogeological condition is simple. The molybdenum polymetallic ore area hydrology geologic characteristics, hydrological and geological characteristics, and carries on the forecast to the mine water inflow, provide the basis for further ore prospecting and design work and mine construction.

Key words: molybdenum polymetallic ore; hydrological geology characteristics; yield; forecast

中图分类号：P64文献标识码A 文章编号

概况：豫西某钼多金属矿区位于河南省嵩县西北部，金属矿产主要为钼，伴生主要有用组份为铅，规模中等。部分矿体在侵蚀基准面以上，风化裂隙、成岩裂隙和构造裂隙组成的含水网络，富水性弱到中等。因此，查清该矿区水文地质特征并合理预测矿坑涌水量，对进一步开展勘探和矿山建设工作尤为重要。

区域水文地质

1.1 自然地理

豫西某钼多金属矿勘查区位于嵩县西北部，属于中低山区，附近海拔最高标高926 m,最低点650 m，最大相对高差276 m，区内山势起伏，植被较发育。矿区气候四季分明，属温带大陆季风气候，最高气温35℃，年平均降雨量约667.7 mm。矿区内水系属黄河流域伊河水系，主要河流为德亭河和左峪河。

1.2区域水文地质特征

矿区位于伊河水系上游，属基岩山区水文地质单元。主干河流为伊河，其支流左峪河、德亭河等。河流流量受季节和降雨量影响明显。与本区关系密切且距离最近的德亭河和左峪河，分别从本矿区的北东、南西两侧流过两河再在德亭交汇。左峪河支流吴沟河穿过矿区西南部。

1.2.1区域含水层特征

（1）松散岩类孔隙水

该类水主要赋存于河流阶地中，民井涌水量为338—958 /a。泉水流量0.01～0.1 L/s，水位埋深1.5～4 m，含水层岩性主要为砂砾石层，厚度2～10 m不等。水质类型为HCO-Ca型，矿化度0.1～0.2 g/L。阶地一般具有二元结构，分选性一般，渗透系数4.726m/d，富水性中等；主要接受大气降水入渗补给，径流和排泄条件良好。

（2）块状岩类裂隙水

本区基岩出露广泛，基岩主要有花岗岩和片麻岩两类，地下水类型均属于块状岩类裂隙水。

按裂隙成因又分为风化裂隙水和构造蚀变带裂隙水。

风化裂隙水

基岩风化程度受地形、气候和岩性、构造的控制。风化深度一般为6～18 m，最深可达70 m以上。地下水位埋深一般在8～16m之间。其水量随季节不同有明显变化。

构造裂隙水

受多期构造活动影响形成的一系列断裂破碎带，构成了地下水的储存空间。大气降水通过地表风化裂隙及构造破碎带补给深层地下水，在地形切割处以泉的形式排泄。为弱到中等富水性含水带。

1.2.2主要断层水文地质特征

区域地质构造比较简单，区域上较大的断裂构造为陶村—马元断裂，展布于区域的东南部。断裂带长度大于12km，破碎带宽50—300m，南西段窄，北东段宽，是区域上规模最大的一条断裂带。沿断层带未见泉水出露，故对本矿区地层充水影响很小。其它断层距矿区较远，因此对矿区没有影响。

矿区地质及水文地质特征

2.1矿区地层、构造

2.1.1 地层

矿区内出露的地层是上太古界太华群石板沟组（Ar2sh）的深变质片麻岩系，岩石混合岩化强烈，各种岩性之间呈渐变接触关系。地层片麻理产状，倾向为210°～238°,倾角为17°～35°，分布在测区的中南部，总体呈近东西向展布，出露面积约1.5平方千米。第四系（Q）在矿区内零星出露，主要分布在矿区的东北角。

2.1.2 构造

矿区中褶皱构造不发育，区域上木头沟—黄水庵背斜经过矿区，呈北西310°延伸，全长约1300米。矿区内断裂构造发育，规模小大不等，按其展布方向分为北北西向、北西西向、近南北向三组。

2.2矿区水文地质

2.2.1含水层与隔水层

1）含水层

矿区主要含水层（带）为河谷第四系孔隙含水层、基岩风化裂隙含水带、构造破碎裂隙含水带。

(1)河谷第四系（Q）孔隙含水层

分布于山脚残坡积物、河漫滩及其支流的河床中，厚度

(2) 基岩风化裂隙含水带

主要分布在地表基岩风化裂隙带内，岩性为片麻岩、花岗岩等。在地表浅部，基岩裂隙发育，风化带厚度一般6～18 m，风化程度由浅至深降低，弱富水性。在山顶风化裂隙水埋藏深度大，水量较小；在山坡地段，随着地形坡度变缓，汇水面积增大，风化裂隙水埋藏变浅，厚度、水量也增大，最终以泉的形式排出地表。地下水动态随季节变化明显，枯水期往往干枯，为弱富水性含水层。水质类型为HCO3-Ca、HCO3+SO4-Ca，矿化度0.1～0.2 g/L。

(3) 构造破碎带裂隙含水带

受多期构造活动影响形成的一系列含矿断裂破碎带，因受强烈挤压作用，透水性较差，局部地段裂隙发育。按向大致分为南北向、北西向、北东向、北北西向和近东西向六组。以北东向规模最多这些断裂构造构成了地下水的主要存储空间，为矿区主要控水构造。含水层（带）富水性弱到中等，单位涌水量0.027-0.142L/s·m,水位标高424.33—722.02m。

2）隔水层

基岩风化裂隙含水带以下，未经风化的完整变质岩、岩浆岩均为隔水层（带）。铅矿床的直接顶底板均为花岗岩，岩石致密、坚硬，呈块状，为隔水层。钼矿床顶底板均为片麻岩组、角岩组、片麻状花岗岩组，岩石致密、坚硬、呈块状，在裂隙不发育的部位为隔水层。

2.2.2地下水的补给、径流、排泄条件

本区属径流-补给区，位于伊河水系上游，属基岩山区水文地质单元。主干河流为伊河，其支流左峪河、德亭河等。受构造制约，伊河呈北东向展布，与区域构造方向一致。次级支流多呈北西、北北西向展布。矿区中部有几条季节性小溪，矿区西南角有季节性河吴沟河流，西南毗邻左峪河，东北部毗邻德亭河支流安沟河，吴沟河和安沟河是矿区内两个主要地表水体。大气降水通过局部基岩出露区构造裂隙及层间裂隙下渗，以垂直运动补给地下水，在一定深度又以水平运动向北部径流，在矿区北侧以矿井疏干、人工取水和地表径流等形式向德亭河进行排泄。

2.2.3矿区水化学特征

矿区内地表水和地下水取样分析结果详见矿区水化学特征汇总表。

矿区水化学特征汇总表

2.2.4矿山供水水源评价

左峪河与德亭河从矿区东北和西南两侧流过，均可供利用。矿区坑道内基本无水，钻探施工用水可就近使用德亭河支流安沟河水。开采施工及选矿用水可就近使用左峪河或吴沟河水, 其水量足以满足未来矿山供水需求. 区内地下水水质良好，适宜饮用，埋深较浅，可做为生活用水。

2.2.5矿床充水因素分析

本矿床矿体独特的含水系统决定了其充水条件的特殊性，大气降水是本矿床主要的充水水源，主要通过风化裂隙带-构造裂隙-成岩裂隙入渗补给队矿床进行充水，大气降水对矿床充水的影响存在一定的滞后性；矿区地表水主要为季节性沟溪水，在矿区出露标高在650-750m之间，雨季出现而旱季则干涸，流量甚小，只有暴雨季节才会流量激增，由于流量小，且距离矿体较远，地表水对矿体的充水影响可暂不考虑，但要避免暴雨季节地表水直接注入井筒对矿井充水；本区地下含水岩组属风化裂隙、基岩裂隙和构造裂隙组成的含水岩组，矿体即是含水岩组，地下水是矿体的充水是直接的因素。

矿坑涌水量预测

1、边界条件的确定

当地侵蚀基准面以上矿体，主要充水因素为风化裂隙水及大气降水的入渗充水，充水主要受降雨的影响。侵蚀基准面以下的矿体多位于地下水位以下，地下水位基本与侵蚀基准面持平，地下水连续分布面积广，可视为无限补给边界的含水层对矿床充水。

2、矿坑涌水量预测

（1）水文地质参数的确定

由于施工条件的限制，本次水文地质工作没有安排专门的水文地质勘探孔，在矿区ZK10303和ZK10405两个地质勘探孔保持清水钻进的条件下进行了降水头注水试验，对试验数据进行分析整理，求取水文地质参数用于矿坑涌水量预测。注水试验情况见下表

注水试验情况一览表

（2）矿坑涌水量预测

矿床涌水量预测包括地下水位以上部分预测和地下水位以下矿坑涌水量预测。

水位以上部分矿坑涌水量预测

矿坑涌水量主要靠降水垂直入渗补给，涌水量预测方法以降雨量乘以当地岩石入渗系数乘以汇水面积。

Q＝F A α

F：汇水面积117704 （钼矿体储量计算范围）;

A：雨季日降水量：最大为109.2mm，日平均降水量为10.2mm（当地有降雨期间单年日平均降水量的最大值;

α：入渗系数0.2 （当地经验值）;

无降雨期间坑道用水量：0。

计算结果：

最大涌水量： Q最大=2570.66/d；

降雨期间正常涌水量Q雨常=240.12/d；

地下水位以下矿坑涌水量预测

地下水位以下矿坑涌水量包括地表降雨入渗和地下水对矿坑涌水两部分，当开拓至地下水位以下时，矿床地表降雨入渗涌水量与地下水位以上一致，地下水对矿坑充水量采用大井法求解，即把开采坑道视为一个大井，利用裘布衣井流理论对矿坑充水进行预测。矿坑总涌水量等于地下水对矿坑充水量加地表入渗充水量。计算公式如下：

其中：

Q=涌水量( /d )

K=渗透系数( m/d ）取0.0223；

H0=含水层厚度 ( m ) 视矿床疏干为完整井，含水层厚度为地下水位至疏干标高；

Sw=疏干降深 ( m ) 视矿床疏干为完整井，疏干降深为地下水位至疏干标高；

R=疏干影响半径 ( m )

r=大井半径，矿体平面投影周长1575m，大井半径为250.8m。

矿坑涌水量随着矿床开采标高的增大而增大，计算分+600m、+500m、+400、+300、+200、+100、+20这7个疏干标高计算。根据对探矿坑道的调查访问，一般坑道雨季最大涌水量是正常涌水量的1.5倍，因此按正常涌水量的1.5倍预测矿坑最大涌水量。

计算结果：

矿坑涌水量计算结果表

结论

矿区范围内无大的地表水体，矿区地形坡降较大，有利于大气降水和矿坑水的自然排泄。部分矿体在侵蚀基准面以上，风化裂隙、成岩裂隙和构造裂隙组成的含水网络，富水性弱到中等，矿体本身就是含水层。因此，矿床属裂隙含水层充水为主、直接充水、水文地质条件简单类型的矿床。

预计在矿床开采至+20m标高时，预计矿坑正常涌水量10905 /d,矿坑最大涌水量16358 /d。

参考文献：

[1]《河南省嵩县安沟铅多金属矿详查区钼矿详查报告》河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，2010；

[2] 房佩贤等，《专门水文地质学》，地质出版社，1996；

[3] 陈崇希等《地下水动力学》，地质出版社，1999；

[4] 地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究队，《水文地质手册》，地质出版社，1978；