粤北湖子铀矿床钻孔抽水试验及矿坑涌水量预测

高君健

（广东省核工业地质局二九三大队， 广东 广州 510800）

湖子矿床位于粤北山区，经过前期多年勘查工作，基本查明了矿床的水文地质条件，矿床北北东向断裂构造是区内控矿构造也是含水导水构造，构造裂隙脉状承压水是矿床的主要充水水源和直接充水水源。为获得准确水文地质参数和预测矿坑涌水量，在矿床详查期间，对水文地质条件最为复杂的矿床南部的主要含水构造带上施工了一个专门水文地质钻孔并进行了抽水试验工作[1]。

1 试验过程及数据

矿床南部施工了专门水文地质钻孔ZK104－5，钻孔为垂直孔，开孔孔径为150 mm，终孔孔径为91 mm，终孔孔深301.09 m。利用地质钻孔ZK104－1－2、ZK103－2作为观测孔（见图1），开展了抽水试验工作：抽水类型为承压水完整井多孔抽水试验，抽水设备为深井泵，泵放置处钻孔孔径为130 mm，抽水量的调节利用变频器，水位观测工具为测绳，流量测量工具为直角三角堰，抽水试验历时50多小时，共进行了3次水位降深，S1=23.52 m、S2=16.22 m、S3=11.25 m，恢复水位观测历时18.5 h（见表1、下页表2），其中ZK103-2孔在抽水试验期间没有观测到水位变化。

2 水文地质参数确定与计算

钻孔抽水类型为承压水完整井多孔抽水试验，故选取以下公式计算渗透系数。

图1 抽水试验孔与观测孔平面位置示意图

表1 钻孔ZX104-5抽水试验记录表（部分摘取）

式中：K 为渗透系数，m/d；Q 为钻孔涌水量，m3/d；S为抽水试验降深，m；M为含水层厚度，m；R为抽水影响半径，m；r为钻孔半径，m。

本次计算中，钻孔含水层厚度M由水文工程地质编录确定，M=41.86 m；钻孔半径r由抽水泵放置部位钻孔孔径确定，r=0.065 m；抽水试验钻孔ZK104-5与观测孔ZK104-1-2在相邻勘探线上，钻孔均揭露同一含水含矿构造6009号带（见图1），ZK104-5抽水试验3次降深过程中，观测孔ZK104-1-2水位变化均非常小，可利用作图法确定钻孔抽水影响半径（见图2），R=14 m。由此可以取得本次试验渗透系数K=5.904×10-2m/d。

表2 观测孔ZK104-1-2水位记录表（部分摘取）

图2 ZK104-5抽水试验降深曲线示意图

3 矿坑涌水量预测

根据矿床水文地质条件和抽水试验实际情况，本次选用大井法预测最低开采标高矿坑最大涌水量。

“大井”法公式

“大井”影响半径式中：Q为预测设计开采标高矿坑涌水量，m3/d；S为设计坑道水位降深，m；K为渗透系数，m/d；M为含水层平均厚度，m；R0为“大井”影响半径，m；r0为“大井”引用半径，m。

本次计算过程中，渗透系数K=5.904×10-2m/d（前文计算所得）；结合前期勘查地质钻孔水文地质编录和本次抽水孔水文地质编录确定M=27.73 m；矿床南段钻孔静止水位标高平均值为280.076 m；矿床南部主要矿体最低标高为100.80 m。则最大降深值S=179.276 m，对应矿坑影响半径

根据南部矿体赋存规律和矿床地形地质条件，最低开采标高的拟设计矿窿面积F2=200×50=10000 m2，矿窿周长 P=2×(200+50)=500 m，则大井引用半径r0=P/2π=79.577 m。根据“大井”法公式可计算出6009号带南部最低开采标高矿坑涌水量Q=987.097 m3/d，最低开采标高水位降深影响半径为435.607 m。

4 存在的问题

“大井法”作为地下水动力学方法，为理想化模型，计算公式适用于各项均质含水层。但湖子铀矿床地下水为非均质的脉状裂隙含水层，影响了计算的精度。

矿床断裂构造既是含矿构造也是含水构造，矿体与构造带内地下水联系密切。断裂构造带内承压裂隙水呈大脉状分布，脉与脉之间水力联系较差。当矿体开采时，大规模抽排水会加强各脉体之间的水力联系，因此实际涌矿坑涌水量会超过上述理论值。

[1]铀矿水文地质勘探规范：EJ/T299—1998[S].北京：中国核工业总公司，1998.