内蒙古自治区新巴尔虎左旗罕达盖矿区矿床充水因素浅析

王智慧　郝刚强　姜亚东

1.内蒙古矿业开发有限责任公司　呼和浩特　010020 2.内蒙古自治区地质环境监测院　呼和浩特　010020

内蒙古自治区新巴尔虎左旗罕达盖矿区矿床充水因素浅析

王智慧1郝刚强1姜亚东2

1.内蒙古矿业开发有限责任公司呼和浩特010020 2.内蒙古自治区地质环境监测院呼和浩特010020

本文通过分析区域矿区主要含水层水文地质特征，阐述了矿床充水的主要因素。分析认为，矿区充水水源包括大气降水、第四系孔隙潜水、基岩裂隙水和碳酸盐岩溶隙溶洞承压水。

罕达盖矿区充水因素含水层

1.矿区基本情况

罕达盖矿区位于大兴安岭西缘，矿区地貌形态为丘陵，总体地势西北高、东南低，海拔高程910.0m～1，058.0m，最大相对高差148.00m。本区属大陆性半干旱气候区，冬季严寒而漫长，夏季凉爽而短暂，多年平均降水量279mm，降水量年际、年内分布不均。托列拉河为常年性地表水流，河流从矿区南侧穿过汇入哈拉哈河后排泄于区外。当地最低侵蚀基准面标高841.21m，矿区位于区域水文地质单元中的径流、排泄区。

区内基岩地层主要以酸性——中酸性、中性火山岩、侵入岩为主，松散岩类地层包括上更新统、全新统。山体表面有厚度不均的残坡积物分布，沟谷中现代河床沉积、冲积物分布较广泛，沉积厚度10m～45m。

区内断裂构造较为发育，以北东向——北北东向为主，次为北西向，近东西向。断裂构造一般数千米至几百米，其中北东向（包括北北东向）断裂构造为区内主要控岩导矿构造，北西向断裂或两组断裂的交汇部位成为主要的容矿构造。

2.矿区含水层水文地质特征

矿区含水层主要有第四系松散岩类孔隙潜水含水层和基岩裂隙承压——潜水含水层。

2.1第四系松散岩类含水层

主要分布于矿区两侧宽谷洼地上，含水层岩性为粉细砂、细砂及砂砾石，厚度一般10m～30m，最厚可达50m，为一连续分布的孔隙潜水含水层，与下伏及两侧基岩裂隙含水层构成统一的含水体。据W50（φ=168mm，下同）机民井抽水试验资料，水位埋深1.65m，水位标高871.95m，降深约12m，单井涌水量720m3/d左右，单位涌水量60m3/d·m，S01机民井抽水试验资料表明，水位埋深2.05m，降深5.17m，单井涌水量720m3/d左右，单位涌水量139.26m3/d·m，潜水含水层富水性中等至强。

2.2基岩风化孔隙裂隙含水层

区内基岩风化带深度40m～80m，最深可达120m。其上部堆积5m～30m厚的第四系松散堆积物，透水性强，加之地形平缓，有利于大气降水入渗，形成了网状风化裂隙水。

含水层岩性主要由各期侵入岩体、变质岩和火山岩组成，受风化影响裂隙发育程度不同，含水层埋藏分布极不均匀。据ZK0003钻孔终孔静止水位观测，水位埋深35.5m，水位标高925.24m；SK0106水文孔位位于矿区分水岭地段，地下水汇水范围有限，上层基岩风化带抽水资料表明，水位埋深45.65m，水位标高925.88m，降深12.0m，单井涌水量为10.36m3/d。富水性弱至中等。

2.3基岩构造脉状裂隙含水层：

钻孔简易水文地质观测表明，大部分钻孔在施工中（已穿过风化层）严重漏水，极个别钻孔甚至涌水，初步说明矿区存在基岩构造脉状裂隙水，目前控制程度较浅，推断含水层厚度具一定的规模，一般在不同岩性接触带部位普遍含水，构成脉状承压裂隙水。钻孔简易水文地质观测记录，自流量小于5m3/d，水头略高于地表，水位标高952m～983m。涌水钻孔均位于C2勘查区西北侧紧邻C1区碳酸盐岩大理岩溶蚀溶洞含水层，究其原因与下伏存在厚层大理岩有一定关联，且钻孔涌水深度大部在见矿层位附近，即中酸性火成岩与碳酸岩类接触交代形成的钙铁矽卡岩带。

该类含水层为矿层直接充水含水层。根据观测的涌水量资料，如无导水断裂带直接沟通强含水层，其涌水量有限。

2.4基岩层间构造裂隙含水层

中奥陶统多宝山组地层，为矿区主要岩层亦是矿体赋存层位，由变质粉砂岩、大理岩、安山岩、矽卡岩等组成，形成于同一时代相互影响生成构造裂隙密集带，给地下水的赋存创造空隙，在地下水汇水有利部位，形成基岩层间构造裂隙含水层。含水层一般位于地表120m以下，主要接受上层风化基岩裂隙水垂直渗入补给，与上伏风化裂隙含水层组成统一含水层。根据SZK0004水文地质孔抽水试验资料（上部80m层段已封闭），水位埋深35.59m，降深33m，钻孔涌水量36.35m3/d，单位涌水量1.10m3/d·m。

基岩层间构造裂隙含水层是不同期次岩浆侵入地层，储水空间为围岩烘烤、热涨、冷凝、收缩后脆性岩层挤压、拉伸形成的裂隙和空隙，一般构不成规模较大的含水层，但它与构造导水断裂带联系可能形成较好的含水层。为矿床直接或间接充水含水层。

2.5碳酸盐岩溶隙溶洞含水层

C1区SK23-1水文孔揭露，由溶蚀大理岩组成碳酸盐岩溶隙溶洞含水层，钻孔揭露含水层厚度50m之多，伏于8m～12m厚沼泽化松散沉积物下，与下部变质粉砂岩构成总计厚约74m含水层，混合水位埋深5m左右，全试段抽水水位降深3.88m时单井涌水量达1，890m3/d。上试段（矿层上部）大理岩溶隙溶洞含水层抽水试验表明，水位降深2.53m，单井涌水量1，651m3/d，单位涌水量达652.58m3/d·m，渗透系数大于20m/d。

C2区SK0106水文孔位处矿区局域分水岭地段，位于该孔北侧、东南侧五个地质孔在施工中均发现涌漏水，其中一个孔钻进到地下445m～450m时，钻具陷落、钻孔缩径卡钻，取上的岩芯似断层带挤压形成的泥质粉砂，手捻易碎，在该孔西北侧即为大理岩分布区，可能为一较大溶洞被断层挤压破碎的变质粉砂岩粉末充填所致。综合分析，推测C2区也存在大理岩溶隙溶洞，由于资料有限，无法定量说明其富水性强弱。

大理岩溶隙溶洞含水层，一般受构造断裂带控制分布范围有限，从C1区SK23-1水文孔反映的岩性特点看，溶蚀大理岩过渡到原生大理岩后直接为厚约二十余米磁铁矿层，因此大理岩溶隙溶洞含水层成为矿体直接充水含水层。

3.地表水

托列拉河位于勘查区东南部3.2km，水流方向由北东流向南西。为常年性河流，河谷宽1km～1.5km，汇水面积约130km2，流经矿区约20km。上游河水流量17，280m3/d，下游河水流量27，648m3/d。其径流模数为0.15L/s.km2，年径流深（径流高度）为4.73mm，年径流系数为1.3%。

4.矿床充水因素分析

4.1碳酸盐岩溶隙溶洞承压水

该含水层富水性极不均匀，矿体与溶隙溶洞含水层直接接触，地下水顺构造破碎带直接进入矿坑，造成矿床充水，是矿床充水的直接因素，特别是C1区局部地区含水层富水性极强，应引起高度重视。

4.2第四系孔隙潜水

第四系孔隙潜水与矿体相距较近，孔隙潜水和基岩裂隙潜水之间无明显的隔水层存在，水力联系紧密，当开采矿体时，采矿疏干抽取大量基岩裂隙水改变了地下水渗流场条件，第四系松散岩类孔隙水在水重力势能作用下，以紊流形式通过各类空隙介质涌向采坑。因此，第四系松散岩类含水层为矿床间接充水含水层。

4.3大气降水

矿区首采地段矿体位于当地侵蚀基准面以下，区内岩石风化裂隙较为发育，透水性好，大气降水通过风化裂隙入渗，可成为矿床充水水源之一。

矿区属大陆性半干旱气候区，年均降水量279mm，年均蒸发量1，029.5mm，蒸发量远大于降水量，且矿区雨季一般在6～9月，占全年降水量的78%，矿区地形起伏变化较小，植被多以灌木为主，其余为当地作物土壤，地表径流和排泄条件一般，大气降水人渗能力较强，区内岩石风化裂隙较为发育，大气降水通过风化裂隙入渗对下部含水层进行补给，故大气降水对坑道充水只有间接的影响。一般情况下，大气降水对矿体开采无直接影响。

4.4基岩裂隙水

基岩层间裂隙含水层遍布整个矿区，为矿区主要充水层。其在构造、地貌有利部位和厚度较大时，可形成强充水层。基岩构造脉状裂隙含水层虽涌水量有限，但有溃入性通道直接沟通时，也可形成较大的涌水量，其对矿床开采威胁性也不容忽视。

4.5地表水

常年性地表水充水矿床的涌水量往往呈现出大而稳定的特点，不易疏干，矿井一旦被淹很难恢复；季节性地表水充水矿床的涌水量受地表水源的季节性变化影响；地表水体与矿床体的相对标高直接控制着地表水的充水条件。只有当矿床体低于地表水体的标高时，才能构成地表水充水的基本条件。

矿南侧分布有内托列拉河，为常年性地表水流，开采矿体低于当地侵蚀基准面以下，河水，特别是在暴雨期或春季融雪水形成的洪水也是矿床充水因素之一，C1区尤为突出。因此，矿井在未来的生产过程中，应加强对冲沟洼地的检测，发现问题及时处理。

结语

罕达盖矿区属于裂隙水充水矿床，其矿床充水因素主要来源于碳酸盐岩溶隙溶洞承压水、第四系孔隙水、大气降水、基岩裂隙水和地表水的补给。为达到井下安全开采，建议采用自下而上分层充填法，并在基岩风化带以下预留矿坑顶板安全厚度，防止矿坑顶板变形过大或坍塌，产生大量新生裂隙，导致大量第四系和碳酸盐岩溶隙溶洞承压水涌入矿坑。局部还需对矿坑顶板进行加固处理，最大程度减弱碳酸盐岩溶隙溶洞承压水、和第四系水对矿床井下开采的影响。

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