解析法与数值法预测石硐沟铅锌银矿矿坑涌水量

杨 闪

(华北有色工程勘察院有限公司，河北 石家庄 050021)

解析法与数值法预测石硐沟铅锌银矿矿坑涌水量

杨 闪

(华北有色工程勘察院有限公司，河北 石家庄 050021)

基于石硐沟铅锌银矿为水文地质条件复杂的岩溶裂隙充水矿床，利用解析法和数值法分别建立了模型，对其矿坑涌水量进行了计算，以提高矿坑涌水量预测的准确性，为进一步的防治水提供了依据。

矿区，水文地质条件，矿坑涌水量

1 矿区概述

矿区位于甘肃省肃北县鱼儿红牧场石硐沟一带，区内基岩多裸露，仅在山坡脚或沟谷地带见第四系堆积和冲洪积地貌。石硐沟由南向北流经矿区，为典型的冰雪融水型河流。矿体受F1断裂带控制呈北西—南东向分布，形成3个主矿带。

2 矿区水文地质特征

2.1 矿区含水岩组

1)第四系松散岩类孔隙水含水岩组：主要分布于山间冲沟、河谷和河漫滩中，接受大气降水和冰雪融水补给，水化学类型为SO4·HCO3-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Ca·Mg型低矿化度水。

2)碎屑岩类裂隙水含水岩组：分布于矿区南北两侧基岩风化裂隙中，接受大气降水的下渗补给。

3)碳酸盐类岩溶裂隙含水岩组：分布在矿区中部大理岩裂隙、溶隙中，为矿区主要含水层，富水性极强、透水性强但是比较不均一。

4)隔水层(组)：分布于矿区北侧的片岩类岩层，层厚在300 m左右，岩石含水性很差，为矿区相对稳定的隔水层。

含水岩组性质汇总如表1所示。

表1 含水岩组性质汇总表

2.2 地下水补径排条件

矿区地下水补给来源主要为大气降水和冰雪融水，通过孔隙、裂隙、岩溶通道，一部分溢出地表形成季节性泉水和沼泽，另一部分补给地下水。

3 矿坑涌水量预测

3.1 解析法计算矿坑涌水量

对矿区水文地质条件概化模型结构见图1。

采用如下计算公式：

采用抽水孔C01抽水试验数据，其中计算式中：

S1为观测孔QG03抽水结束时刻降深；S2为观测孔QG04抽水结束时刻降深；r1为C01与QG03孔水平距离；r2为C01与QG04孔水平距离；m为硅化大理岩含水层厚度，取200m；Q为抽水孔流量，取150m3/h；d为抽水孔与一类边界水位等于抽水孔初始水头位置点与抽水孔水平距离，取164m。

由此得：硅化大理岩含水层K=28m/d。

由达西定律，疏干状态下，上覆第四系含水层越流补给到硅化大理岩含水层流量：

Q=K·A·I。

其中，K=28m/d；A=12 500m2(取硅化大理岩与第四系河床接触面面积长250m，宽50m);疏干越流状态下I=1。

由此，Q=35万m3/d=4.05m3/s。

3.2 数值法计算矿坑涌水量

1)根据勘探工作中得到的钻孔数据，建立了矿区三维地质结构模型。

2)数学模型。根据边界和补径排条件，利用三维非稳定流数学模型：

3)水文地质参数及分区。含水层参数主要结合岩芯RQD值、线裂隙率、简易水文等资料给出不同初值。据岩性、构造的空间展布模拟区进行水文地质参数初步分区。

4)初始流场。根据现场实测的地下水水位资料，绘制地下水流场图，作为模型识别的初始流场。

5)矿坑疏干阶段涌水量预测。将F1断层视为强径流通道，上覆第四系一类边界，其最大流量为5.9 m3/s，将矿区水头降到矿体底板时，矿坑涌水量为36.2万m3/d。

4 结语

1)石硐沟矿床为裂隙充水矿床，矿坑主要充水水源为地表水，充水通道为层间断裂F1和比较发育的裂隙、溶洞，地表水侧向强渗补给地下水。属水文地质条件复杂矿床。

2)用解析法计算开采条件下矿坑涌水量为35万m3/d；利用数值法进行了矿坑开采条件下涌水量模拟计算，若开采至3 000 m高程时，矿床涌水量为36.2万m3/d。两种方法算得的矿坑涌水量基本一致。另外，解析法与数值法都是建立在第四系孔隙含水层一类边界始终存在的基础上，因此，石硐沟流量小于36.2万m3/d时，矿坑涌水量等于石硐沟流量;在石硐沟实际流量为大于36.2万m3/d时，矿坑涌水量为36.2万m3/d。

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Analytical method and numerical method forecasting Pb-Zn-Ag ore groundwater discharge of Shidong ditch

YANG Shan

(TheNorthChinaNon-ferrousEngineeringSurveyInstitueCo.,Ltd,Shijiazhuang050021,China)

Since Pb-Zn-Ag ore of Shidong ditch is karst cracking deposit with complicated hydro-geological conditions, the article establishes the models by using analytical method and numerical method, calculates its mine groundwater discharge, with a view to improve the mine groundwater discharge forecasting accuracy and provide some basis for further preventing water disasters.

mine area, hydro-geological condition, mine groundwater discharge

1009-6825(2014)11-0100-02

2014-02-05

杨 闪(1985- )，男，助理工程师

P641.54

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