五河硖石山金矿矿区水文地质特征

梅小元

（安徽省地质矿产勘查局三一二地质队，安徽 蚌埠 233000）

五河县硖石山金矿位于安徽省蚌埠市五河县县城东南方向8千米左右，行政隶属五河县小溪镇管辖。矿区地理坐标：东经117°56′00″～117°56′15″，北纬33°04′10″～33°04′24″，中心点地理坐标为：117°56′07″，33°04′16″。区内出露地层主要为五河群西崮堆组，岩性为黑云母变粒岩，角闪变粒岩、斜长角闪岩、浅粒岩夹蛇纹石化大理岩，该组破碎带亦为该矿区的含矿层段；矿区东南见第四系，岩性以含砾石粘土、粉砂质粘土、亚粘土、中细砂为主。矿区位于郯庐断裂带朱顶～石门山断裂和五河～红心辅断裂之间，相对抬升的地垒断块之上。断块上的五河群西堌堆组整体表现东西向强烈褶皱，在原来东西向构造的基础上，成带地迭置发育塑性～脆性应变带，使之彼此交切复合，以及多种岩脉的贯入，基岩破碎，变形复杂。区内主断裂朱顶～石门山断裂贯穿矿区，倾向东，倾角50°～80°，具有多期活动特征，在断裂带中角砾岩硅化蚀变较强，后期含金硫化物石英脉，碳酸盐岩脉，呈细脉状或胶结物充填于角砾之间，是硖石山金矿的赋矿构造。北东向断裂构造常呈雁行斜列的断裂群出现，走向35°～50°之间，倾向北西，倾角在20°～40°，断裂破碎带宽0.8m～3m，长数百米。本文根据前期的水文地质工作，对矿矿区水文地质特征进行了研究，并对涌水量进行估算进行了分析。

1 矿区自然地理概况

矿区地处淮北平原南缘，淮河的南岸，地势平坦，地貌为低丘剥蚀垄岗，最高点标高+72.9m，一般标高在+20m～+50m，地形起伏较小，地势平缓地带为第四系地层覆盖，其中矿区东部有一条南高北低呈南北方向延展的沟谷，西部是冲积洼地，中部为相对高隆的分水岭。

气候属北温带季风性半湿润气候，年平均气温14.7摄氏度，年最大降雨量在1559.5毫米，年最小降雨量442.1毫米，多年平均降水量937.3毫米，每年6月份～8月份为雨季，降雨量约占全年53%，年均蒸发量1557.0毫米，潮湿系数0.7，属半干旱区，全年无霜期218天。

矿区属淮河流域，主要地表水体有牟家湖和櫵子涧水库。牟家湖分布在矿区的南西侧1.8千米处，因上游断流，该湖实际上已成为一个芦苇沼泽地，仅为雨季积水区，湖低标高约+13.5m，最高洪水位标高+15.0m，洪水最大淹没面积约1.5平方千米；櫵子涧水库分布在矿区的北东侧约2.2千米处，库区占地面积约40.0平方千米，该库库容量受季节雨水影响明显，当雨季水库水位标高达到+25.5米时，库容量可达2085.0万立方米，当水位降低到标高+14.0m时，库容量仅有70.0万立方米。矿区最低排水基准面约在+23.0m。

2 矿区水文地质特征

2.1 矿区含水岩组特征

本矿区含水岩组自上而下可划分第四系孔隙含水岩组、变质岩含水岩组、火成岩含水岩组，各含水岩组分述如下。

2.1.1 第四系孔隙含水岩组

主要分布在沟谷及低洼处，其厚度随地形变化，低洼处较梁地、坡地，厚度0m～8m，平均厚度2.6m。上部为浅黄色、灰褐色亚砂土、亚粘土，泥质结构，夹有石英及变粒岩小碎块。下部为浅棕色亚粘土，泥质结构，垂直节理较发育。水位埋深在0.85m～7m之间，水位标高在11.35m～49.90m之间不等，单井涌水量Q＜10立方米/天，富水性弱，水质类型为HCO3-Ca型中性淡水。第四系孔隙含水岩组的补给条件十分有利，既可从降水中获得补给，又可从地表水体淮河中获得充分补给。第四系孔隙含水岩组与下覆的基岩含水岩组水力联系较弱，弱透性，具一定隔水性。

2.1.2 变质岩含水岩组

变质岩遍布矿区大部分地区，岩性主要为变粒岩、斜长角闪岩及浅粒岩，其中又以变粒岩最为发育。

矿区浅部变质岩与深部变质岩，裂隙发育和富水程度均有较大差异，下面分别叙述：

A变质岩风化带潜水含水层：

矿区浅部变质岩有一层二十几米厚度不等的风化带。风化带上部岩石风化程度高，构造裂隙及风化裂隙极为发育，其中主要为风化裂隙。裂隙产状复杂，多呈微开口状，宽度一般在0.2cm～0.8cm之间，裂隙面多见铁锈色浸染。带内发育潜水含水层，水位埋深介于2m～9m；显示地势高埋深大地势低埋深小的规律，水位标高33.15m～46.04m。风化带大多出露地表，该层地下水主要接受地表径流入渗补给。竖井浅部风化变质裂隙水，雨后水量明显增大就是很好的佐证。风化带含水层富水性弱。竖井调查获悉，当降深为8米时，Q＜2m3/h，单位涌水量q=0.069L/s＊m。

B变质岩裂隙含水层：

变质岩裂隙含水层是指下伏于变质岩风化带以下的深部变质岩，二者间无明显界限。该层构造裂隙较上部风化层发育，是郯庐断裂带长期作用的结果。早期裂隙大多已被方解石及石英脉充填，对充水意义不大；后期裂隙填充少，大部分为闭合裂隙，少量为张开裂隙，开口宽度2mm左右；钻孔涌水量Q在0.396m3/h～5.508m3/h之间；单位涌水量在0.002L/s＊m～0.035L/s＊m之间，富水性弱；地下水类型HCO3---Ca2+.Mg2+.Na+，HCO3---Mg2+.Ca2+；溶解性总固体492mg/l～533mg/l，总硬度336.2mg/l～342.01mg/l；PH值7.78～7.88，呈弱碱性。深部基岩地下水动动态曲线显示雨期动态曲线缓慢上升，动峰值滞后期较长。据此推测，深部基岩裂隙水与大气降水的关系为间接补给关系。

2.2 地下水的补给、动态及运移规律

温和湿润、降雨量充沛的气候条件是矿区地下水形成的最基本因素，矿区及周边岩层富水程度均较弱，区域侧向补给少。动态长期观测结果表明，矿区地下水的动态受降雨制约，年变化幅度约2m。众所周知，基岩裂隙水的运移规律极为复杂，通过收集资料及抽水时漏斗形成的观测，对矿区基岩裂隙水的运移规律有以下几点认识：一是地下水的运移速度十分缓慢。二是地下水位表现出较复杂的特征，在钻进施工过程中一直冒水，裂隙发育不均一，径流途径不一。

2.3 构造断裂带的水文地质特征

矿区位于一个特殊的断裂带——郯庐断裂带内，11个钻孔有8个钻孔见到构造角砾岩或断层泥；厚度大于0.5m的有6个钻孔；断裂构造极发育。钻孔简易水文观测记录表明，有相当一部份钻孔起始漏水点，在破碎岩、角砾岩等构造断裂带位置上，其中竖井SJ401在深度22.20m，断层上盘显示低序次张性裂隙突水，漏失量约0.125m3/h～4.5m3/h，说明有部份断层本身虽为弱透水性，但其一侧或两侧岩石构造裂隙发育，是地下水的良好通道。对竖井断裂带中的裂隙突水点进行了为期2个月的流量观测，流量3.13m3/h～3.95m3/h，较稳定。

3 矿坑涌水量估算

矿坑充水的直接因素是矿体及围岩的基岩裂隙水，基岩上覆第四系透水性弱，具一定隔水性，仅对矿坑充水起间接补给作用。根据地质、水文地质和开采条件，矿段主要矿体赋存标高，开采分四个水平，第一水平为-120m，第二水平为-180m，第三水平为-230m，第四水平为-290m。采用水平集水廊道法[1]计算矿段矿坑涌水量：

B：廊道长度取值为350（m）。

K：渗透系数（m/d），取平均值0.077m/d。

S1：水位下降深度（m），取40。

M1：含水层厚度（m），取60m。

R1：为影响半径，，a为矿坑底平均宽度，为15m。

水平廊道法矿坑涌水量计算结果见表1。

表1 硖石山金矿各开采水平矿坑涌水量一览表

4 结语

该矿属于脉状构造裂隙充水矿床[2]，其充水特征主要取决于构造断裂和破碎带的特征[3]，而基岩上部的风化带裂隙距离开采层位有一定距离，对裂隙含水层进行补给，仅对矿坑充水起间接作用。裂隙含水介质因本身特征，其渗透率及导水系数在空间上具有明显的非均一性，并随着工程的开掘和矿石回采，地下岩体原应力状态的破坏，裂隙会进一步活化发展，裂隙变宽，裂隙网络的连通性进一步加大。伴随矿山的开发，矿山涌水量会由小变大，且各矿段的涌水量有较大差异。裂隙充水矿床充水特征有其固有的复杂性，因此在矿山设计开发过程中要注重水文地质工作，不断修正水文地质模型和参数，配备足够的排水能力。考虑到该区第四系较薄及开采后的岩层变形，同时应注意监控地表水体周边环境，对于水体周边地面裂缝及时填埋处理，以免沟通充水裂隙对矿坑涌水造成影响。