克木巴依金矿水文地质特征及涌水量分析

梁世川，刘学良

（1.新疆维吾尔自治区地质环境监测院，新疆 乌鲁木齐 830000；2.新疆能源（集团）有限责任公司，新疆 乌鲁木齐 830000）

近年来随着矿产开发步伐的加快，采矿过程中发生了不少事故,矿坑涌水是引发矿井事故的主要原因之一。矿坑涌水量主要受矿体及周边的环境决定，如：矿山所处的地层、构造、水文地质条件等。针对矿坑涌水量的问题，应预防为主，开采前进行水文地质勘察，进行水文地质条件分析，预测计算矿坑涌水量，开采过程中采取相应降排水工程措施，防止矿坑涌水对生命财产造成威胁和损失[1]。准确的预测计算矿坑涌水量，为设计、建井及制定疏干措施提供依据。研究区位于低山丘陵区，区内沟谷较发育，地形总体北西高南东低，基岩出露较好。属标准大陆性气候，夏季炎热，冬季寒冷，气温变化剧烈。年均降雨量241.0mm，最大日降雨量32.1mm，年均蒸发量为1786.2mm。矿区北部3.4km处有近东西向河流通过。

1 水文地质特征

（1）含(隔)水层划分。区内无地表水体，含(隔)水层包括基岩裂隙潜水含水层、基岩隔水层和透水不含水层。①基岩裂隙潜水含水层。主要为下石炭统希贝库拉斯组（C1x）、包古图组（C1b）上部风化裂隙层，由灰-灰黑色碎裂蚀变沉火山尘凝灰岩、灰色-灰绿色不等粒长石岩屑砂岩夹砾岩长透镜体、灰色碳酸盐化凝灰质细-粉砂岩夹深灰色泥硅质岩组成。地下水赋存于基岩的节理裂隙中，含水性受风化深度的控制，风化深度为20-25m，故其主要赋存于垂深25m以上，埋藏深度由北西至南东逐渐变浅，地下水补给来源为区域裂隙水及大气降水、雪水等。②基岩隔水层。主要为裂隙潜水含水层下部的古生界基岩，岩石较致密，仅发育少量的蚀变破碎裂隙，但裂隙多为石英细脉、碳酸岩细脉充填，导水性差，其透水性弱，对地下水起隔水作用，形成基岩裂隙潜水的隔水层。③透水不含水层。主要为分布于矿区东部沟谷中的第四系残坡积、冲洪积层，深0.5-3.5m，为大气降水补给地下水的主要渗透途径，属透水不含水层。

（2）地下水补径排条件。矿区地下水的补给主要来源于西北部山区的基岩裂隙水及大气降水，顺地势由北西向南东径流，最终沿裂隙流出矿区。地下水化学类型为HCO3--Ca2+型。

（3）矿床充水影响因素。矿床最低开采标高虽位于最低侵蚀基准面以下，但矿床区内无地表水，因此矿床充水因素有大气降水和围岩地下水。①大气降水：大气降水对矿坑涌水量的影响主要为降雨、融雪水渗入进入基岩裂隙潜水层，导致季节性的水位抬高，进而沿井口进入矿井，但由于降雨量小，故对矿坑影响小。此外，进入雨季时，大－暴雨易形成地表洪流，暂时性地表水流具有时间短，流量大之特点，对矿床充水的影响主要表现在冲毁矿山设施，直接灌入矿井内。②围岩地下水：目前矿床内深部钻探工程中含水层富水性弱，矿床内围岩地下水主要为上部基岩风化裂隙潜水，上部的基岩风化裂隙潜水可进入矿井，但其富水性弱，对坑道影响小。

2 矿床涌水预测

2.1 水文地质参数的计算

参数计算方法的选择。本次水文地质参数求解采用AquiferTest v3.0软件，利用该软件处理试验数据，可避免人工配线过程中的随意性，可以更加准确地求取含水层水文地质参数。应用Theis配线法、Jacob直线图解法以及水位恢复法进行求参，整体求参计算过程由软件自动完成。

采用的计算公式如下：

（1）Theis配线法求参公式：

（2）Jacob直线图解法求参公式：

参数计算。选择具代表性地段文地质钻孔2眼，进行基岩裂隙潜水含水层简易抽水试验，参数计算1号钻孔单位涌水量0.00532l/s·m，Theis配线法求得渗透系数为0.163 m/d，导水系数1.11m2/d，Jacob直线图解法求得渗透系数为0.160m/d，导水系数1.09m2/d，确定含水层综合渗透系数0.1615m/d,导水系数1.10m2/d；2号钻孔单位涌水量0.00549l/s·m，Theis配线法求得渗透系数为0.170m/d，导水系数1.1156m2/d，Jacob直线图解法求得渗透系数为0.180m/d，导水系数1.1124m2/d，确定含水层综合渗透系数0.175m/d,导水系数1.19m2/d。根据抽水试验结果，基岩裂隙潜水含水层平均渗透系数为0.168m/d,含水层富水性弱。

2.2 矿床涌水预测

根据矿区水文地质条件，矿井涌水量计算选择《水文地质手册》中的公式：

式中：Q—拟建矿井的涌水量（m3/d）；k—渗透系数（m/d）；H—静止水位高度（m）；s—水位降深低值（m）；r—竖井井半径（m）；R—影响半径（m）；d—拟建矿井中心到隔水边界的距离（m）。

计算参数的选用：①渗透系数（k）。采用钻孔抽水试验求得的含水层综合渗透系数（k）作为矿井涌水量预算的参数，k＝0.168m/d。②静止水位高度（H）。含水层在矿床内分布于地表以下浅部，埋深较小，水位标高值采用1号钻孔水位标高1557.97m。则静止水位高度H的值为水位标高至含水层底部的高度，即6.8 m。③疏干水位降深(s)。采用含水层底部开采水平标高1551.17m与静止水位标高1557.97 m的差，即6.8m。④竖井井半径（r）。r采用《水文地质手册》721页，当含水层隔水底板倾角大于20°时，所有竖井涌水量计算公式的竖井半径按来确定。α为隔水层底板倾角。拟2设井口边长为2.50m，通过计算其水平断面积F为16.03 m，α采用75°，则r=2.30m。⑤影响半径（R）。当矿井水疏干至含水层底部1551.17m水平时，S=H=6.8m，=14.54m⑥拟建矿井到隔水边界的距离(d)。含水层只分布于地表以下浅部，从拟建矿井穿过基岩裂隙潜水层，进入隔水层，为便于计算，d取值为0.01m。代入涌水量计算公式：Q=2.89m3/d。根据矿坑涌水量计算结果，预测矿床涌水量小。

3 结论

通过研究，采用AquiferTest进行水文地质参数计算，对研究区水文地质特征有了全面了解，经过计算，矿床涌水量为2.89m3/d，预测矿床涌水量小。为矿山开采设计、建井及制定疏干措施提供了依据。

[1]刘相利，赵旭林.某锡矿水文地质特征分析与涌水量预测[J].有色金属，2012，04.