东源县鹿坑－流水径铁矿区水文地质条件浅析

摘　要：矿区水文地质条件直接关系到矿区的安全生产。矿山的开采要有严格的设计方案，我们必须保证安全开采。在已经探明富积矿产区要对矿区的水文地质条件熟悉，必须进行必要的水文地质勘查。只有这样才能有目的的进行开挖过程中的防水问题。

关键词：东源县 ， 水文地质 ，含水层 ， 矿床充水
1.前言
　　东源县鹿坑－流水径铁矿本矿区在1973年～1975年进行了地质普查工作。矿山一直没有正式的开采，水文地质研究处于初级阶段，通过工作区的现场勘察开展水文地质普查为以后矿山开采具有指导意义。
2.自然地理条件
　　矿区气候属亚热带季风区。最近多年气象资料统计：一月平均气温11.9°C，七月平均气温28.1°C；最高温度36.5°C，最低温度5.8°C；多年平均降雨量为1665mm，雨量集中在4～9月份；年平均蒸发量为1718mm，年最大蒸发量为1850mm。
　　区内河流不发育，为山涧小沟。比较大的水沟有鹿坑和流水径沟，流量受季节性影响大。流水径的水往北流，流入永新河；鹿坑的往南偏西流，流入黄村河。矿区南有黄村河北有永新河，流量较大，它们均远离矿区，对未来矿山开采影响不大或无影响。
　　本区属低山丘陵区，地形切割强烈陡峻，且变化比较复杂。区内山脉走向近南北向为多，少数近北东南西向。区内最高山峰是位于矿区东南边，海拨标高461.20m，最低为南面黄村河海拨标高170.50m，最大相对高差290.70m。矿区河流两岸广布的平缓谷地，属侵蚀堆积地形，河流堆积及坡积地貌形态；谷地两侧地形比较复杂、且陡峻的广大地区，属侵蚀构造地形，低山丘陵地貌形态。
　　由于矿区内及其外围的地形陡峻，沟谷发育，地表迳流十分畅通，所以，不利于地下水的聚集与补给，对未来矿山开采有利。
3.含（隔）水层特征
　　矿区出露的地层主要区内出露地层有上三迭系小坪群（T3sp），以及第四系河床沉积(Qal)。根据矿区的岩土层（体）的不同富水性和地下水的埋藏条件及水力性质，将矿区含（隔）水层从上而下分述如下（图1）：
　　
　　图1 水文地质简图
　　（一）第四系冲积孔隙潜水层：此层分布在祝岗河两岸及上下赤岭埂的溪沟两侧，面积约1.35km2，此层最厚为15m，最薄为5m，一般为10m。岩层松散颗粒分选性差，砾石、细砂、粘土混在一起，孔隙度大，透水性好，富水性强。水质类型为HCO3—Na·Mg型水，pH值为6～7。
　　（二）三叠纪页岩、粉砂岩、石英砂岩和安山岩夹薄层页岩粉砂岩等裂隙水：此层分布在矿区中部和东部。厚度一般20m左右。埋藏深度底板标高20～370m。岩石坚硬具弱硅化，局部含水，裂隙不太发育，裂隙率为0.2～0.4%，裂隙多为闭口或被石英脉充填，含水性弱。泉流量一般为0.2～0.313 L/s，随季节性变化而变化。水质为HCO3—Ca·Na·Mg型水，pH值6～7，水温21～28℃。
　　（三）燕山期、印支期岩浆岩裂隙水：岩浆岩以花岗岩体，安山岩层、花岗斑岩脉、二长岩脉等为主。花岗岩体分布在矿区东西两侧，出露面积3.5 km2，厚度大，埋藏深，构造裂隙不发育，裂隙率一般为0.1%。
　　花岗斑岩和二长岩脉分布鹿坑中部和南部，呈脉状浸入，脉厚50m左右，其底板埋深标高为-200～+250m，裂隙除近地表风化裂隙较发育外，一般不发育，含水性弱，泉流量一般为0.2～0.4L/s，平均0.247 L/s，最大流量为0.828 L/s ，pH6.5度，水温21～22℃。
　　（四）矽卡岩、大理岩裂隙水：此层分布在鹿坑接触蚀变带中，是鹿坑矿体的主要围岩，对鹿坑矿段的矿床开采有直接的影响。矽卡岩是矿体上下盘的主要围岩。向北西倾伏于岩浆岩之下，呈透镜状排列，地表出露面积约0.14 km2，厚度为5～12m，其底板埋藏深度标高为－50m～＋330m，断层不发育，裂隙微发育，裂隙率为0.02%。部分裂隙有石英脉充填，未发现溶蚀现象，岩心较完整，消耗量一般为0.03～0.3 L/s。透水性差，含水性弱，地下水露头流量为0.1 L/s以下。大理岩隐伏在鹿坑矽卡岩的下盘，地表无出露，厚度为8～28m。埋藏深度底板标高为－80～＋130m。未发现溶蚀的溶洞等现象。裂隙不发育，岩芯非常完整，透水性差，含水性弱。消耗量一般为0.04～0.09 L/s，量大者为0.468 L/s。
　　（五）断裂构造脉状水：区内主要断裂有三个带，分述如下。
    ① 以F1-2、F2-2、F3等组成的北东、北东东向的断裂带，总的走向为45～50°，倾向南东，部分倾向北西，倾角较陡73～85°。断裂宽度数米至30m，长为1300～3000m。为多期活动的断裂带，并有后期含黄铁矿石英细脉等充填。为压扭性和张扭性断层。挤压明显，透水性弱，富水性差，泉流量为0.24 L/s以下，但F1-2断层还接受了旱窝水库的水补给。其中F1-2和F3由于远离矿体故与矿体无水力联系或联系差。但F2-2由于切割了矿体故与矿体有一定的水力联系。
    ②以F1-1、F1-2组成的北北东至近南北向的断裂带：倾向西，断层长度为1500～2500m，宽为1～10m，属张扭及压扭性断层，角砾由硅质胶结，部分被中性岩脉和石英脉充填，透水性弱，富水性不强，泉流量最大为0.374 L/s， F1-1由于远离矿体所以与矿体无水力联系；F1-2由于靠近矿体它与矿体有一定的水力联系。
    ③ 东西向断裂带：出露在矿区的南部，被正长岩脉、闪长岩脉充填，它成为地下水活动的隔水墙。
　　（六）矿体含水带：本区有二个不同类型的铁矿含水带，现分述如下：
　　① 矽卡岩型磁铁矿含水带：此带分布在鹿坑蚀变带，呈北东走向断续分布在矽卡岩之中。矿体规模延长约40～70m，厚度为0.7～22m左右，延深一般在几十米，最深160m左右，呈不规则的脉状、囊状、膨缩性变化大。矿石致密块状，结晶较粗，局部有黄铁矿等细脉充填，断层、裂隙不发育，晶孔洞微发育，其大小一般为1.5cm3，最大为8cm3。钻孔揭露，未发现明显的涌、漏水现象。富水性差，地下水位标高一般为200m左右。
　　② 沉积变质磁铁矿层含水带：主要分布在流水径向斜两翼。矿层厚度一般为2.05～5.55m，局部达15.0m，长约1450m，呈层状，延伸连续而且稳定，主要受流水径向斜控制，矿体顶板附近有较厚的安山岩层。矿体裂隙较发育，通过钻孔涌水和抽水试验，其单位涌水量为0.0619 L/s·m和0.0264 L/s·m。
4.矿区区域水文地质条件
4.1下水补给、径流和排泄条件
　　地下水的补给来源靠大气降水渗入，地下水水位与大气降水变化曲线形态一致，雨季渗入补给量大，地下水位上升。旱季降雨 量小，气候干燥，蒸发量大，渗入补给甚微，地下水位下降。地下水位变化幅度0.38～7.24m，地下水以沼泽地及泉水形式排泄补给地表水，使矿区主要冲沟常年流水。区内补给与径流区一致，地下水总流向与地形坡度一致，自然排水条件良好，径流距离短。
4.2 矿区供水条件
　　由于矿区地形切割强烈，地下水迳流途径短，排泄条件良好而且补给条件差，岩石的富水性相对较弱，且随季节性变化很大，区内的地下水露头点一般都是流量小且变化大，所以对矿山供水意义不大。因此，未来矿区开采的生产、生活用水，宜首先考虑就近利用常年性溪沟水。在选择好饮用水水源时，应对其重新进行水质分析（包括细菌分析）。
4.3矿段矿床充水条件及矿坑涌水量预测
　　(一) 本区未来开采矿坑的主要充水来源：根据矿床水文地水文地质特征，无大地表水体影响，只有一条长约500m流量0.5～2.0L/s的水沟，受季节性影响大。矿床北东侧虽有一条较大河流-永新河通过，但离矿床较远，水力联系不密切。因此，矿床充水主要来源是大气降水。同时因矿床的汇水面积只有1.5km2，所以矿床的充水来源也比较小。
  （二）矿坑涌水量预测的条件：
  (1)边界条件:矿床主要围岩为三叠系的安山岩夹页岩、粉砂岩，层厚大于90m，岩石坚硬具硅化，裂隙不发育，富水性差，钻孔单位涌水量q=0.0264L/s·m，属弱含水层或相对的隔水层。因此，在矿坑涌水量预测时仅以承压均质含水层以圆形补给边界进行涌水量计算。
  （2）矿床开采方式：根据矿体的埋藏和分布特征，矿山开采可能采用坚井和坑道开采，终采深度为15Om中段标高，因此也作出相应中段标高的涌水量预测。
  （三）矿坑涌水量预测方法：根据矿区水文地质条件，抽水资料等实际情况，对坑道涌水量预测采用地下水动力学法进行计算。
  （四）矿坑涌水量计算公式选择：坑道涌水量计算公式的选择，见表4.1。
　　　　　　表4.1        坑道涌水量计算公式                   
含水层水力类型
集水井类型
计算公式
承压水转无压
完整井

备注
Q—涌水量； K—含水层渗透系数；H—水高度；M—含水层加权平均厚度；Ro—引用影响半径=R+γ0；γo—引用半径0
  （五）矿坑涌水量主要计算参数的确定
　　① 含水层厚度主要是利用207～216勘探线（见图1）钻孔揭露的资料进行数理统计，按相对含水层取其加权平均值，作为裂隙承压含水层的实用厚度，M=20m。
　　② 渗透系数（K）=0.245m/d。
　　③ 引用影响半径以矿体投影平面求出引用半径γ。以库萨金公式求影响半径R，再确定引用影响半径R0=R+γ。
　　④ 地下水位和降深值的确定：地下水位和降深值（S）是以集水井工作前的地下水静止水位和集水井工作时的动水位之差值来确定。
  （六）矿坑涌水量计算结果：矿坑涌水量计算结果见表4.2。
　　　　表4.2          矿坑涌水量计算成果表           
疏干
中段
含水层
地下水类型
计算方法
含水层厚度（m）
水位降低值（m）
渗透系数（m/d）
涌水量（m3/d）
排水
状况
300
三叠系上统小坪组碎屑岩裂隙承压水
水动
力学法
20
50
0．245
2680
自然
排水
250



100
0．245
2818

200



150
0．245
3050
机械
排水
150



200
0．245
3384


5.结语
　　综合上述，矿区水文地质勘探类型属水文地质条件简单的裂隙充水矿床类型，即第二类直接充水矿床第一型。
参考文献
[1] 杨成田主编.《专门水文地质学》[M]. 北京：地质出版社，1981
[2] 国家计划委员会地质局. 《区域水文地质普查规范》[M]. 北京：地质出版社，1975
[3] 矿区水文地质干部进修班. 矿坑涌水量预测方法[M]. 北京：地质出版社，1974.