头道营子硅石矿水文地质条件及涌水量预测

2016-04-141内蒙古自治区地质环境监测院内蒙古赤峰0240002内蒙古自治区地质矿产勘查开发院内蒙古赤峰024000

地球 2016年10期

关键词：涌水量基岩采区

（1内蒙古自治区地质环境监测院内蒙古赤峰024000；2内蒙古自治区地质矿产勘查开发院内蒙古赤峰024000）

通过对区域水文地质条件及矿区水文地质条件分析研究，正确预测矿山涌水量，对矿山的安全生产有重要的指导意义。

头道营子硅石矿矿区概况水文地质涌水量预测

1 矿区概况

头道营子硅石矿地构造位置隶属于华北地台北缘内蒙地轴东段喀喇沁断隆内，位于赤峰—开原断裂以南。

矿区出露地层由老至新有下—中太古界兴和群（Ar1-2X）、中元古界长城系常州沟组（Chc）、串岭沟组（Chch）、大红峪组（Chd）、高于庄组（Chg），中生界下白垩统九佛堂组下段（K1jf）及全新统冲积物（Qhal）。矿区含矿地层为中元古界长城系常州沟组，矿体围岩为变质石英砂岩。矿床成因类型属沉积变质型石英岩矿床。

2 区域水文地质

矿区位于燕山北部余脉七老图山东麓。地貌为中等切割的低山丘陵区，海拔标高1112.55-937.36m，最大高差175.19m。气候属属温带半干旱气候，年平均降水量446mm，主要集中在6-8月份。年平均蒸发量1751.6mm。区内水系不发育，无常年地表水体。地下水类型为松散岩孔隙水和基岩裂隙水两大类。

2.1 松散岩类孔隙水

该类地下水主要分布在图幅南部及东北角山间谷地低洼处及坡洪积扇裙裾地带，含水层分布不连续，多呈极不稳定的夹层或透镜体分布，含水岩性以粉土含砂砾碎石为主。含水层厚度一般5-17m，单井涌水量100-500m3/d，水化学类型为HCO3-Ca型为主，矿化度小于0.5g/L。

2.2 基岩裂隙水

大面积分布于基岩山区，依据含水岩性的赋水条件的差异，分为变质岩风化裂隙水和侵入岩风化裂隙水。

2.2.1 变质岩风化裂隙水

大面积分布在中北部基岩山区，含水岩组由斜长角闪片麻岩、凝灰质砂岩、变质长石石英砂岩、粉砂质板岩、钙质板岩、石英砂岩、硅质白云大理岩等组成。岩石裸露，网状裂隙发育，形成了较厚的风化壳，一般厚度10-15m，最大厚度可达34.50m，泉流量0.1-1L/s，最大泉流量可达7.815L/s。水化学类型为HCO3-Ca型为主，矿化度小于0.5g/L。

2.2.2 侵入岩风化裂隙水

主要分布在南部基岩山区，主要含水岩组为石英闪长岩，岩石网状风化裂隙发育，多见小岩块、球状风化及砂状物，风化带厚度一般7-18m，泉流量0.1-1L/s，最大泉流量可达4.459L/s。水化学类型为HCO3-Ca型为主，矿化度小于0.5g/L。

2.3 地下水补给、排泄、迳流条件

区域地下水的补给来源主要为大气降水，根据多年气象资料年降雨量多集中于6、7、8三个月，所以地下水呈现周期性补给。此外3-4月的冰雪融化对地下水也有一定的补给作用。区域上大面积基岩裸露，植被不发育，为大气降水的渗透补给提供了有利的条件。但由于坡脊地形起伏较大，不利于地表水的渗入，区域上地下水均以地下径流方式流向矿区南侧及东北侧山间沟谷中，因此基岩裂隙富水性弱。

3 矿区水文地质

头道营子硅石矿矿区地貌单元主要为低山丘陵。一采区地形标高977.421-781.121m，最大高差196.3m。坡度一般小于30°，最低侵蚀基准面为781.121m。二采区地形标高871.547-770.681m，最大高差100.866m。坡度一般小于30°，最低侵蚀基准面为770.681m。气候属半干旱大陆性气候，矿区内地表水系不发育，无常年地表水体，矿区南侧约2km为黑里河。地下水类型以为基岩裂隙水为主。

3.1 含水层特征

依据含水岩性的赋水条件的差异，分为变质岩风化裂隙水和侵入岩风化裂隙水。

3.1.1 变质岩风化裂隙水

大面积分布一采区及二采区东北部，一采区含水岩组主要由粉砂质板岩、硅质白云大理岩及变质长石石英砂岩等组成；二采区含水岩组主要为变质石英砂岩及斜长角闪片麻岩。水位埋深一般在10-20m，水位年变化幅度0.2-1.8m，最低水位为每年的3-5月，最高水位为8-9月，单井涌水量小于100m3/d，水的物理性质无色无味，水温10.5℃，经水质分析，水的化学类型为重碳酸-钙(HCO3· Ca)型，pH值为7.85，属弱碱性水，矿化度为422.37mg/L。根据钻孔资料，涌水量18.6m3/d。

3.1.2 侵入岩风化裂隙水

在一采区、二采区的西南角小面积分布区，含水层岩性为石英闪长岩，岩石网状风化裂隙发育，多见小岩块、球状风化及砂状物，风化带厚度一般7-18m，泉流量0.1-1L/s，最大泉流量可达4.459L/s，推算其单井涌水量小于100m3/d，水化学类型为HCO3-Ca型为主，矿化度小于0.5g/L。

3.2 矿坑内充水来源

矿区属于中低山区，而矿区范围内矿体位于分水岭及山坡处，大气降水是本区地下水的唯一补给来源。矿床充水主要因素为大气降水补给的基岩风化裂隙水，充水因素简单。矿区内含水层富水性较差，基岩风化裂隙水分布于风化带之内，随着开拓深度的增加，基岩风化程度逐渐变弱，含水量逐步减少。因此该矿山矿坑充水因素简单。

3.3 矿坑涌水量预测

大气降水是区内诸含水层的主要补给来源，矿坑中水是诸含水层之地下水向坑道内汇集，大气降水通过各含水层排向沟谷。本次采用单位涌水量比拟法对一二采区分别估算矿坑涌水量，采用公式Q=Q0，式中Q0=矿山抽水试验涌水量资料，F0：抽水试验疏干面积，S0：抽水试验降深；F：推算矿山疏干面积；S：开采到最低标高时的降深。

根据矿山提桶抽水试验资料，ZK101涌水量Q0=18.6m3/d，降深S0=21.06m，疏干面积F0=1348m2,预计矿坑涌水量随着开采深度的加深，涌水量逐渐增大。根据本次详查，一采区S1=40m，计算F1=8800m2，则Q=18.6×=230.62m3/d。

二采区S2=90m，计算F2=4800m2，则Q=18.6×=283.04m3/d。