东坪金矿区水文地质特征以及开采影响因素研究

肖明君

（河北省煤田地质局第二地质队，河北 邢台 054000）

东坪金矿区位于华北地区燕辽沉降带与内蒙地轴交界部位，北距崇礼～赤城深断裂10km左右。区域内广泛分布着太古宙、下元古代变质岩系和中生界侏罗系，其次为中元古界沉积岩系，中生界白垩系和新生界第三系、第四系零星分布。

区内构造岩浆活动发育，水文发育，水文特征直接影响矿床的开采。因此，有必要对矿区水文地质进行研究。

1 矿床开采技术条件

矿区水文地质：矿区位于崇礼县清水河水系流域中南部，东坪沟河水特征：东坪沟流流域汇水面积为64km2，经矿区中部，河床水面宽2m～4m，自然坡降3%～5%，东坪村以下常年流水，东坪村以上为季节性河流，水深一般0.2m～0.6m。

疏排前特征：据1987年～1992年6年观测：枯水期12月至翌年3月，流量150m3/时；平水期为4、5、6和10、11月份，流量200m3/时～300m3/时；丰水期为7、8、9月份，流量800m3/时～4336m3/时，最大洪峰流量10964m3/时（1992年7月5日），洪水位标高1450m，据访问最大历史水位标高1450.5m，其中四月份为冰雪融化期。

疏排后特征：矿山已施工7层坑道，最低标高为1184m。距地表282m。受坑道疏排地下水影响，河水于1991年10月后平、枯水期断流，2002年东坪村以上的泉眼停流，孔隙水大幅下降，仅洪水期有水通过。

（1）含水层。

全新统冲洪积砂砾石孔隙水含水层：主要分布于东坪沟地带，岩性为砂砾石含漂砾，宽50m～200m，结构松散，砾石呈次园状和扁平状，漂隙砾可达80cm，砾径一般1cm～10cm。含水层水位埋深2m～9m，厚度一般为5m～15m，单井出水量13.6m3/h～40m3/h，渗透性能较好，水位变幅1m～15m，主要受两侧基岩风化裂隙水补给.矿化度0.25g/L，水化学类型为重碳酸钙，水质良好。上更新统坡洪积砂土碎石孔隙水含水层：分布于东平沟，大小混杂，岩性为泥砂质碎石含巨砾，宽度100m～300m。砾石多呈次棱角状，分选性差，巨砾石可达100cm，砾径一般2cm～20cm，含水层厚度5cm～15cm，水位埋深15cm～40cm，水位降至底板时，涌水量10m3/h～30m3/h，与下伏基岩风化裂隙水水力联系密切。矿化度0.26g/L，水化学类型为重碳酸钙。

（2）基岩裂隙水。

变质岩类裂隙水：分布于矿区西南部南溪坪村西侧。岩性为黑云母斜长石角闪片岩、黑云母斜长石和角闪斜长石片麻岩。矿区裂隙构造发育，次级褶皱裂隙发育，裂隙水、孔隙水发育，回水构造发育，泉点出露较多，流量0.43L/s～1.3L/s，矿化度0.24g/L，水化学类型为碳酸氢钙。岩浆岩裂隙水：按其埋藏条件分为脉状裂隙水、风化裂隙水。脉状裂隙以断裂构造为主，由于断裂活动的活动性，派生了脉状裂隙带，具北西西、北北西、北东东和近南北四组裂隙，浅部与风化裂隙带混成一体。北北西及西东向裂隙多为张性和张扭性，裂隙带宽度一般1m～3.5m，一般为0.005m～0.01m，单条裂隙最大宽度0.2—0.3m，呈半充状态，充填物为高岭土。有补给源时，成为充水裂隙。1390坑道揭露面积154600m2，发现涌水量15m3/h以上含水裂隙9条，其中20m3/h以上6条，多分布于7线以南河床附近，以北公仅有1条。风化裂隙水：赋存于黑云二长花岗岩岩体节理裂隙和风化裂隙内，导水性能特别强，斜风井揭露，出水量为13m3/h，竖井工程孔为0.43m3/h。受区域大地大气降水补给，向低凹迳流，排泄于沟谷，水化学类型为重碳酸钙，矿化度0.37g/L。

（3）隔水层：

岩浆岩、沉积岩、变质岩风化裂隙含水带以下，岩石比较完整，裂隙发育较差，除脉状含水裂隙之外，富水性特别弱，可视为岩体，竖井工程孔水位降深43.45m，单位涌水量0.047m3/h，（0.04L/S·m）；主2孔水位降深74.46m，涌水量1.26m3/h。另据1344—1184中段长达近万米的探建坑道观察，岩石完整，基本不含水，干燥潮湿滴水区占63.4%，也说明了矿脉围岩含水特别微弱，具有局限隔水作用。

（4）地下水、地表水动态特征及其水力联系：

地表水、地下水的动态流动变化较大，并且与区内降水量大小存在密切关系。由于矿区地下水含水介质变化及地形地貌形态影响，各含水层（带）地下水均具有各自动态特征：东坪沟河水：流量变化直接受区内降水和冰雪融化影响，每年可以出现两个峰值；冰雪融化（3、4月份）出现第二峰值，雨季（6、7月份）为最高峰值。地下水：矿区各含水层地下水动态变化严格受地表水的控制，地下水动态变化与河水径流几乎同步水位年变幅1.12m～1.43m之间。

坑道水系疏排后，地水位具有明显的下降，也说明了地表水、地下水之间具有比较直接的水力联系特征。

2 矿床水文地质特征

2.1 矿床充水因素

坑道排水量与地表水、地下水动态观测资料表明，矿床充水主要来源于第四系砂石孔隙水和东坪沟河水，其次为脉状裂隙水。

（1）东坪沟第四系砂石孔隙水。在矿区内坑道疏排地下水的同时，导致了河床井水位大幅度的直线下降，S4号泉变得干枯，说明孔隙水是矿井充水的主要来源，也是矿井供水的主要渗漏途径。

（2）东坪沟河水。在降水量基本相同的情况下，根据坑道疏排地下水前、后相同月份不同的年份，通过与排水过程中河水流量的比较，表明河水是矿井充水的主要来源之一。

（3）基岩裂隙水。风化裂隙水富水性特别弱，对孔隙水、岩溶水和河水渗漏到矿坑具重要有控制作用，在裂隙发育地段，渗漏量大，导水性好。脉状裂隙水空间分布不一致，宽度和窄度不一，它具有一定的储存量，在矿坑充水源中占非常重要的地位，如果不小心揭露后，瞬时流量也较大。

（4）脉状裂隙水。断层破碎带是沟通地表水、孔隙水的主要通道。矿区断层破碎带较发育，具北”X”型裂隙，以北东向及北西西向为主，浅部与风化裂隙带混成一体。北西西及北东向裂隙多为张性和张扭性。北西向和近南北向脉状裂隙带为压性及压扭性，裂隙带宽度一般为0.2m～0.5m，最宽为6m，裂隙多为闭合状态，充填胶结程度较好，在局部地段有漏水现象，导水性差，基本为阻水脉状裂隙带。

2.2 矿床水文地质类型

东坪河目前已干枯，成为季节性河流，丰水期河水通过第四系孔隙和裂隙，增加孔隙及裂隙水量，渗漏到矿坑。因此，东坪河与矿坑无直接的水力联系。根据以上因素，矿床水文地质勘探类型：按充水含水层的空间特征定为裂隙充水矿床；根据矿体与当地侵蚀基准面的关系，地下水补给条件，地表水与主要充水层水力联系密切程度，主要充水含水层和构造带的富水性、导水性、第四系覆盖情况以及水文地质边界的复杂程度，确定为水文地质条件简单—中等类型的矿床。

3 矿坑涌水量预测及疏排影响

3.1 计算原则

根据7层探采矿坑道调查并预测，70、3号脉矿床开采时，充水水源有河水、第四系孔隙水及基岩裂隙水。补给源为天然降水量经八渗系数法测定，天然水补给量为442m3/h，补给量可看作一个稳定的常量，只是随丰水期、平水其不同有所消长。矿坑消水量受河水渗漏量、第四系孔隙水渗漏量，基岩裂隙发育程度及开采位置影响，当开采主河床标高以下临近河床地带，矿坑涌水补给渠道受裂隙规模、产状限制，水量并不一定增加。

3.2 参数确定

东坪沟河水流量变化较大，在平水期全部渗漏补给第四系孔隙水外，其剩余量迳流到矿区外。

据1987年～1990年4、5、6月份河水流量的观测，月平均值182.68m3/h～189.60m3/h，矿坑排水后，表流消失，考虑到1992年4月份～6月份的降水量偏低，确定70号及3号脉河水渗透量平水期为200m3/h，丰水期为3903/h。

由于基岩裂隙水受河水、第四孔隙水补给后形成一定贮存量，但是否进入矿坑，受裂隙产状，出露位置限制，所以按坑道统计计算。

3.3 涌水量计算

1号脉矿山经过近20年的开采，70号脉群也有12年的探采历史，地下水位发生了明显的变化。通过对70号脉坑道水文地质调查，结果如下：

1427、1390中段已没有涌水，属于潮湿区和干燥区；1344中段只有21—23线和31线2处裂隙涌水，裂隙带宽1.5m～3.0m，初始涌水量分别为50m3/h和20m3/h，其余为潮湿和干燥区；1304中段，在11—15线及CM23-2中2处脉状裂隙涌水，裂隙带宽1.5m～2.5m，初始涌水量分别为20m3/h和50m3/h，其余为潮湿和潮湿滴水区；1264中段，出水分布于CM21-1和CM27-1处，CM21-1中裂隙带宽0.5m～1.0m，初始涌水量20m3/h。CM27-1中裂隙带宽0.5m～1.0m，初始涌水量15m3/h；1224中段，涌水主要受矿体上盘边界的F1控制。F1宽1.0m，主要涌水在17—19线，CM17-1初始涌水量30m3/h，一个月后（CM19-1揭穿后）减到10 m3/h，CM19-1初始涌水量60m3/h。2005年4月CM21-1揭穿，初始涌水量80m3/h，CM19-1减至10m3/h。动态水位呈递减趋势。该中段总涌水量为80m3/h。1184中段，涌水主要受F1和F2控制，坑道揭露断层长度360m，F1为矿体上盘边界，宽1.5m～3.5m，主要涌水在17—21线，2004年4月初始涌水量30m3/h，一个月后减少到10m3/h，至5 m3/h趋于稳定。F2为矿体下盘边界，宽1.5m，主要涌水在17—21线，2005年4月CM21-1初始涌水量80m3/h，一个月后减少到10 m3/h，至5 m3/h趋于稳定。其余部分为潮湿滴水区和潮湿区。目前1184中段总涌水量为80m3/h。

3.4 疏排影响

由于矿坑长期排水，矿区内第四系孔隙水已被疏干，只在丰水期得到补偿。矿区一期工程的潜水供水井基本无水。但上游民营铁矿在基岩中又探获了丰富的供水水源，这说明基岩裂隙水相互通透性较差，基本受地域潜水补活。矿山坑道揭露验证不随开采深度的增加而增加，而是形成大范围的落点。排水影响范围受基岩裂隙的产状、规模及与地表潜水的联系控制。