蓬莱市西南王金矿区水文地质特征及涌水量预测

王大为 王玉莲

摘要：山东省蓬莱市西南王地区赋存岩金矿藏，矿区水文地质条件属于简单型。对勘查区域进行简易水文地质观测25孔，水文地质编录15孔， 2个水文地质孔进行抽水试验，查明了矿区水文地质条件，对矿床充水因素进行了分析，采用大井法和比拟法对竖井以及坑道进行涌水量预测，能够为矿山开发利用提供地学依据。

关键词：水文地质条件；含水层；涌水量预测；西南王金矿；蓬莱市

1 地质背景

西南王金矿区位置属于华北板块Ⅰ、胶辽隆起区Ⅲ、胶北隆起Ⅲa、胶北断隆Ⅲal、胶北凸起Ⅲal3（Ⅴ）。区域矿产以金矿著称于世，岩金矿床主要产于玲珑序列岩体的边缘地带，其次产于岩体内部及玲珑序列与郭家岭序列接触带，均受控于北北东—北东向断裂构造。

矿区岩浆岩以中生代燕山早期郭家岭序列罗家单元的斑状中粒含黑云二长花岗岩为主，次为新太古代栖霞序列回龙夼单元的含黑云英云闪长质片麻岩和谭格庄序列牟家单元的片麻状细粒奥长花岗岩及少量脉岩。

2 矿区水文地质条件

2.1 地形地貌

矿区处于蔚阳河水文地质单元上游补给区，地貌上属低丘陵区，地形整体东高西低，相对高差30-50m，地形坡度5-20°，局部直立。当地最低侵蚀基准面为蔚阳河河床流出区域最低标高+41.20m，矿体大部分在当地侵蚀基准面以下。

2.2 气象水文

地处中纬度，属暖温带季风区大陆性气候，年平均气温11.7℃，年平均日最高气温28.8℃，年平均日最低气温-2.3℃，极端最高气温38.8℃，极端最低气温-14.9℃，年平均降水量664mm，年平均日照量2826小时，无霜期平均206天，相对湿度65%，年均风速5.2米/秒，无洪水，不受台风影响。

矿区内地表水不发育，周边主要为蔚阳河，具源短、量少特征，属宽浅的季节性河流。

2.3 主要含水岩层（体）水文地质特征

根据岩性、地下水赋存条件和水理性质，将本区地下水含水层分为松散岩类孔隙水含水层、基岩风化带含水层、基岩裂隙含水层、隔水岩层四种类型。

2.3.1松散岩类孔隙水含水层

主要分布在蔚阳河沿线一带，呈带状分布，岩性主要以含砾中粗砂、砂质粉土为主，厚度2.0-7.0m。水位埋深4m左右，该层透水性一般，富水性中等。水质类型为SO4·Cl-Ca·Mg ，矿化度为0.61-0.84g/l。

2.3.2基岩裂隙含水层

主要分布于含矿蚀变带及其两侧地带，岩性为黄铁绢英岩化花岗岩、二长花岗岩，裂隙较不发育，局部发育小裂隙面，裂面多被碳酸盐及绿泥石充填，透水性弱，单位涌水量0.073-0.085 l/s·m，渗透系数0.0151-0.0177m/d，属弱富水含水层。

2.3.3隔水岩层

分布于中深部地区，岩性主要为二长花岗岩和奥长花岗岩，岩石结构致密，完整性好，裂隙不发育，岩体不含水。

3 矿坑涌水量预测

3.1 矿床充水因素分析

大气降水与矿坑不接触，中间也无直接过水通道，是矿坑的非充水水源。蔚阳河及其支流与矿床充水的关系相对较弱，且没有直接充水通道，对矿床开采不会产生明显影响，为矿坑的非充水水源。基岩风化带含水层与矿坑不接触，其地下水不能直接进入矿坑，但基岩风化带含水层可通过竖井及构造裂隙进入坑道，是矿坑的间接充水水源。基岩裂隙水含水层包含了矿床的主矿体，是矿床开采的主要岩层，其地下水是矿坑的直接充水水源。

3.2 矿床边界条件

矿床的直接充水含水层为基岩裂隙含水层，岩性为二长花岗岩，透水性弱，补给、排泄条件较差，为了简化条件，便于计算，将其视为水平无限均质含水层。

3.3 计算方法确定及公式选择

矿山开采方式为巷道开采，对矿床的竖井涌水量按裸壁做概略的预测，竖井施工时其条件与大口径管井相同，利用钻孔抽水试验所得的渗透系数，代于管井公式采用大井法直接计算竖井涌水量。

考虑到探矿权范围内矿体与本次详查矿体同在一个成矿带，各种条件相近，经多年开采积累了一定的排水资料，其矿坑排水量是多种复杂因素综合作用的代表，因此，选择水文地质比拟法对本矿床矿坑涌水量进行预测，便于参考对比。

（1）大井法计算公式[3]

Q = R=2Sw R0=R+r0

Q—预测坑道涌水量；

K—渗透系数：采用钻孔抽水试验求得平均渗透系数；

H—含水层厚度：靜止水位到坑道底部深度，静水位采用简易水文地质观测钻孔的终孔稳定水位标高平均值；

Sw—水位降深值：巷道疏干；

R—影响半径；R0—引用影响半径；r—大井引用半径。

（2）比拟法公式：

Q= Q 1 r =0.25a r1=0.25a1

Q-估测矿坑涌水量（m3/d）；Q1-已知矿坑涌水量：根据-64m坑道疏排水资料取平均值190.85 m3/d；S1-已知矿坑水位降深：根据-64m坑道疏排水资料取值110.41m；r1-调查涌水量坑道的引用半径（m）：即r1=0.25a1；S-预测坑道的水位降深值（m）：-200m中段244.41m，-300m中段344.41m；r-预测坑道引用半径（m）：r=0.25a。

3.4 矿坑涌水量预测结果及评述

大井法：是假设矿床在原始状态下，短期内便施工至预测标高和规模时的涌水量，实际矿床开采时是由浅至深，由短至长逐渐形成，会疏干部分浅部地下水，预测结果明显偏大。

比拟法：是利用已有坑道的排水资料结合矿床的实际情况预测的矿坑涌水量。预测的矿坑涌水量是多种水文地质因素的综合体现，代表性强，准确度相对较高。根据现有坑道资料最大涌水量是平均涌水量的1.1倍，故-200m中段最大涌水量为541.00 m?/d，-300m中段最大涌水量为642.21m?/d。

估测结果是在现有开采条件下取得的，如改变开采条件或矿床的边界条件，则矿坑的实际涌水量也将随之改变。

参考文献：

[1]钮涛，吕军阳，王大为，等.山东省蓬莱市西南王矿区深部及外围金矿详查报告.2014.

[2]GB12719-91.矿区水文地质工程地质勘探规范.1991.

[3]河北省地质局水文地质四大队.水文地质手册.北京：地质出版社，1978：547-731.