黎川县德胜镇饰面用花岗岩矿水文地质条件 及矿坑涌水量预测

姜平 尚文龙 左腾

作者简介：姜平（1989-），男，江西九江人，地质工程师，研究方向：地质勘查。

摘要：矿区在大地构造位置上属华南褶皱系（Ⅰ）赣中南台隆（Ⅱ）抚州凹陷（Ⅲ）的核部，武夷山成矿带西部。矿区主要矿体位于当地侵蚀基准面以上，地形有利于自然排水。矿区地层由岩浆岩及变质岩组成，属裂隙水直接充水矿床。含水层富水性弱，地下水接受大气降水补给，补给条件较差。矿床及附近无地表水体分布。本矿区水文地质条件属简单类型。矿坑涌水量为降雨时流入采矿场的水量和渗入矿坑的水量。

关键词：黎川县;花岗岩矿;水文地质;矿坑涌水量;简单类型

【中图分类号】TD745【文献标识码】B【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.34.013

1矿区位置、自然地理

1.1矿区位置

黎川县德胜镇花岗岩矿地处黎川县，位于縣城南东168°方向，直线距离约20公里处，行政区划属黎川县德胜镇管辖。地理中心坐标为：东经116°57′11″，北纬27°07′23″。区内新建有简易公路通往德胜镇东海村，与黎川—德胜公路相连，交通尚便利。

1.2地形地貌

矿区位于大地构造上属华南褶皱系（Ⅰ）赣中南台隆（Ⅱ）抚州凹陷（Ⅲ）的核部，武夷山成矿带西部。区内岩浆活动强烈，南部见一区域性大断裂，走向北东，倾向南东，地貌上多沿较大的沟谷及山脊分布，切割近东西向线性构造，整体呈现出山岭延绵、沟壑交错的地貌景致，形成了较为典型的低山丘陵地形。

矿区主山脊走向总体为NE向，与区内构造线方向相一致。矿区地势整体呈南高北低、中间高东西两侧低的态势，东南部为一溪流，构成平面上呈向南东和南西两个开口的U型小集排流域。最高南部山顶海拔1250m，最低东部沟谷标高约710m，最大相对高差540m。区内山体自然斜坡坡度一般30～40°，局部50°以上，冲沟纵坡较大，地表植被发育良好，以乔木为主，覆盖率达90%以上，自然地形排水条件良好。

矿山因上山公路的人工开挖，局地形成高陡切坡，一定程度上改变了局部的地形地貌。

1.3气象水文

（1）气象。本区属亚热带季风气候，气候湿润、雨量充沛、四季分明，夏季炎热，冬季寒冷是区内气候特点。据黎川县气象局资料统计：区内年平均气温18℃，极端最高气温42.2℃，极端最低气温-12.3℃。多年平均降雨量1829.9mm，年最大降雨量2462.6mm（1998年），最大日降雨量320.0mm（1998年7月1日）。本区季节和年份雨量分配不均，一般每年3～7月为降水期，此季节易发生山洪暴发、滑坡、泥石流等地质灾害。9～10月为台风和雷阵雨期，两期降水约占全年的70%，12月～次年2月为霜冻期。降水丰年常是枯水年雨量的2倍以上。

（2）水文。区内干流为径流于矿区外东部的溪流，为山谷型溪流，终年不涸，河床高程为660m，宽约5～10m，河岸高3～3.5m。受季节性降水影响，河流水位变化较大，整体流向自南西向北东。

矿区地表水系不发育，但因地形切割强烈而沟壑较发育，主干冲沟位于矿区南部，总体由中部向东迳流并汇入东部溪流，为季节性常流沟谷，以大气降水为主要补给，暴涨暴落，丰枯期变化系数为8～10之间。次级沟系呈枝状、爪状垂直于山岭发育，多属季节性间歇流，冲沟短，纵坡大，汇水面积小。

2矿区水文地质条件

2.1地下水类型及其水文地质特征

矿区岩性简单，分布地层依次有：第四系松散、松软岩类，青白口系万源组（Qbw）变质岩系;出露岩体为燕山早期第三阶段（γ52-3）红色中粗粒黑云花岗岩、灰白色细粒二云花岗岩。

根据地层岩性、地下水赋存条件、贮水空间及水动力特征，将矿区地下水类型划为第四系松散岩孔隙水和基岩裂隙水两大类。

（1）第四系松散岩孔隙水。矿床内第四系松散岩成因类型主要为残坡积，分布在山坡、坡麓地带呈不连续零散分布，岩性为黄褐色含碎石粉质粘土，钻孔揭露厚度0.3～1.20m。第四系松散堆积层一般透水而不含水，测区内未见地下水出露，仅在谷前低洼地带弱含地下水，富水性弱。孔隙水接受大气降水补给为主，水力性质为潜水，动态变化受降水与季节性控制，变化明显。

（2）基岩裂隙水。区内基岩裂隙含水层由青白口系万源组变质岩与岩浆岩组成，其中变质岩仅在矿区西北段出露，岩浆岩大面积展布于矿区。地下水赋存于基岩风化裂隙与构造裂隙中，富水性、赋水性质取决于裂隙发育程度、裂隙性质等，补给源仍以大气降水为主，动态变化受降水与季节控制。风化带内由于裂隙充填程度高，而富水性极弱。风化带下岩石一般致密坚硬，裂隙多闭合具稀疏分布，岩层含水性差。地下水主要赋存、富集于裂隙密集带及构造破碎带内（该段钻进中冲洗液部分漏失），呈带状、脉状分布，赋水深度亦大，水力性质为潜水，深部具微承压性质。

据钻孔注水试验，其富水性弱。钻孔注水试验成果见表1。

2.2风化带水文地质特征

矿区地表基岩普遍风化严重，钻孔揭露风化带岩性主要为黄褐色中粗粒似斑状钾长花岗岩，风化强烈，厚度一般1.50～19.60m，局部达25m以上。风化层裂隙发育，无序不规则，裂面泥质充填明显，结构体呈土岩状，大部分地段透水而不含水，岩层富水性贫乏。由于山体沟壑发育，地形坡度较大，地下水径流途径短，排泄迅速，风化层水位一般埋藏较深，钻孔揭露风化带内均无地下水位。

2.3地下水补、径、排条件

矿区地形整体呈南高北低，中部高东西两侧低，局部多冲沟、陡山坡，主干河流绕山而行的低山山谷地形。矿区集排流域范围汇水面积小，地下水径流途径短，补给源主要为大气降水。受地形坡度大，植被发育好等因素影响，多形成顺坡径流并汇集于就近沟谷的地表径流，少量径流沿途通过松散层、风化带及基岩裂隙等岩层入渗地下，形成地下渗流。地下水以沿山体坡度顺势径流运动为主，遇地形低洼及切割处，以泄流或泉的形式排泄于地表，局部地表径流汇于冲沟、沿旁侧纵向发育的破碎带或风化层反补深部。宏观上受整体地形控制，呈现出地表水、地下水就低径流、就谷排泄及交替迅速，整体径流方向一致的补、径、排特点。局部因地形、构造、风化、气象等因素影响，形成地表、地下水补、径、排相互转化的特征。

2.4当地侵蚀基准面标高与矿坑最低排泄面标高

矿区地形侵蚀切割较为强烈，最低处为矿区东部沟谷，标高约660m，属当地最低侵蚀基准面。矿山拟开采方式为露天开采，最低开采标高为710m，即矿坑最低排泄面标高。

2.5矿床充水因素分析及未来矿坑主要充水途径与方式

（1）矿床充水因素分析。矿床充水因素有来自于大气降水补给、地表径流补给、基岩裂隙含水层补给及构造赋水带补给等。①大气降水补给：大气降水主要通过汇水范围内松散残坡积层孔隙、浅表基岩风化裂隙及露头基岩裂隙入渗，并向深部运移，在相对隔水顶板中富集，通过基岩裂隙向矿坑充水。②地表径流补给：矿区沟壑发育，地表径流可通过沟床切割裸露的岩石裂隙对地下水形成垂向和侧向渗入补给，水力联系密切，地表径流为浅部矿坑充水的主要补给来源之一，对深部矿坑充水影响较小。③基岩裂隙含水层补给：矿体为燕山早期第三阶段（γ52-3）花岗岩，蚀变以硅化蚀变为主，次为绿泥石化。矿体顶板青白口系万源组变质岩富水性贫乏，均属弱裂隙含水层。

（2）未来矿坑充水途径与方式。矿区地下水主要接受大气降水与地表径流入渗补给，在裂隙密集带、基岩破碎带形成富水区（带）。

2.6矿区供水水源地现状及供水方向

（1）水源现状。①地下水：矿区基岩为青白口系万源组变质岩和燕山早期第三阶段花岗岩类，均属弱裂隙含水层，富水性贫乏。第四系松散孔隙水仅限于谷前低洼地带，含水层埋藏浅，厚度小，防污性能差。因此，矿区地下水可供利用的资源条件受到限制，不能满足未来矿山建设生产生活用水要求。②地表水：矿区地表水（沟、溪）有较广阔的汇水范围，矿区东部及西部冲沟水量丰盈，四季不涸，非采矿影响区域水质现状良好，可满足矿山建设供水需求。

（2）水质现状。本次于代表性冲沟采集地表水样1件（编号S1），于矿区东部溪流采集地表水样1件（编号S2），进行水质全分析检测，水质检测结果见表2。

根据检验结果并按《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）评价，矿区地表水水质类型为Ⅲ类，水质良好。

（3）矿区供水方向。矿区范围多为垂直于山脊的冲沟，沟体坡降大，冲沟水流流程短，冲沟水流来源主要为大气降水及坡面渗流浅层地下水，地表水补给受降雨影响大（有雨有水，无雨无水）;矿区东部有一条溪流，部分岩石裂隙中有水渗出，水质清澈、透明，水质分析结果表明，冲沟、溪流地表水依据《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）属于适用于集中式生活饮用水水源及工农业用水的Ⅲ类水，但水量过小，无法满足采矿活动中的生活供水，供水需从他处引流。为避免矿山开采中弃石弃土场淋滤水、选矿废水、生活污水等造成水源物理或化学污染，水源地应选择沟、溪流上游不受影响的地段建池蓄水，并重视水环境保护。矿坑排水可用于选场生产，做到循环利用，节约用水。

3矿坑涌水量预测

根据沟谷地表水分析，矿区北高南低，南部最高点1250m。大气降水与地表径流是地下水补给来源，地层单一，地表岩石坚硬，第四系残坡积覆盖层厚0.3～2m。流入采场的水量，严格受降水季节、降水强度、降水频率的控制，降水自分水岭沿地面直接流入采矿场。

根据历年降水因素分析和采坑岩石结构，渗入系数采用0.2（经验值），到开采中后期按公式①和②分降雨直接流入采矿场和降雨汇水渗入采矿场计算降雨时流入采矿场的水量和渗入矿坑的水量。

（1）降雨直接流入采矿场的水量

Q1=F1×A―――――――――①

式中：Q1—降雨直接降入采矿场水量m3/d

F1—采矿场投影面积1492600m2

A—历年雨季日平均降雨量（采用平均值0.01m/d）

Q1=1492600×0.01=14926m3/d

（2）渗入采矿场的水量

Q2=（F2-F1）×A×―――――――②

式中：F2—汇水面积2500000m2

A—历年雨季日平均降雨量0.01m/d

—地表迳流系数0.2（经验值）

Q2=（2500000-1492600）×0.01×0.2=2015m3/d

平均日流（渗）入采矿场的水量为16941m3/d

若采用多年最大日降雨量0.32m/d，按公式（1）和（2）計算最大流（渗）入采矿场的水量即为：

Q1=1492600×0.32=477632m3/d

Q2=（2500000-1492600）×0.32×0.2=64474m3/d

最大日流（渗）入采矿场的水量为542106m3/d

4矿区水文地质条件评价

矿区主要矿体位于当地侵蚀基准面以上，地形有利于自然排水。矿区地层由岩浆岩及变质岩组成，属裂隙水直接充水矿床。含水层富水性弱，地下水接受大气降水补给，补给条件较差。矿床及附近无地表水体分布，水文地质简单。因此，本矿区水文地质条件属简单类型。