清镇市猫场铝土矿平桥矿段(整合)水工环地质条件分析*

申小梦，魏忠幸，庄志贤

(1贵州大学，贵州　贵阳　550003；2中山市水利水电勘测设计咨询有限公司贵州分公司，贵州　贵阳　550000；3贵州省地质矿产勘查开发局115地质大队，贵州　贵阳　551400)



清镇市猫场铝土矿平桥矿段(整合)水工环地质条件分析*

申小梦1，魏忠幸2，庄志贤3

(1贵州大学，贵州贵阳550003；2中山市水利水电勘测设计咨询有限公司贵州分公司，贵州贵阳550000；3贵州省地质矿产勘查开发局115地质大队，贵州贵阳551400)

摘要：贵州省清镇市猫场铝土矿区是一个特大型的沉积铝土矿矿床，矿区水文地质条件复杂，岩溶极其发育，见大量溶洞、暗河及岩溶井泉，矿床受顶底板直接充水因素影响。本文从水文地质、工程地质、环境地质条件三个方面进行分析，大致查明了矿区水文地质、工程地质、环境地质条件，矿区水文地质条件复杂，岩溶极其发育，见大量溶洞、暗河及岩溶井泉，矿床受顶底板直接充水因素影响，为将来矿山建设提供开采依据。

关键词：水文地质；工程地质；环境地质

0引言

猫场铝土矿区平桥矿段(整合)铝土矿普查，位于贵州省中部，行政区划属清镇市流长乡、犁倭乡和平坝县十字乡管辖，地理坐标：东经106°10′03″～106°17′30″，北纬26°32′29″～26°37′15″，平面形状似马蹄型，面积 29.03 km2。猫场铝土矿区是一个特大型的沉积铝土矿矿床[1]，地貌为低中山喀斯特峰丛地貌，脊状山脉呈近东西向延伸，总体地势南东部高，北西部低，海拨标高 1 690.5～959 m，相对高差 731.5 m，最高点为矿区南西部大山山顶，海拨高程1 690.5 m，最低点为矿区北西部小干河河床中，海拨高程 959 m。矿区含水层岩性主要为碳酸盐岩，矿体位于当地侵蚀基准面以下，矿床顶板摆佐组(C1b)含水层和矿床底板寒武系娄山关群(∈2-3ls)含水层为矿床直接的充水水源[2]。

1水文地质

1.1区域地貌特征

本区处于猫跳河、波渡河的河间地块部位。山脉近南北向展布，地势南高北低，主要为溶蚀—构造、侵蚀—构造低中山地貌类型，峰丛沟谷遍布全区，属构造剥蚀中低山区，区内标高 959～1 690.5 m。以大山—无光坡—土地关—犁倭—老黑山一带区域地表分水岭为界，可分为东西两大地貌单元：分水岭以东主要以岩溶剥蚀成因为主，呈现为坡立谷、孤峰、残丘及开阔的岩溶洼地地貌，地面标高约1 300 m，相对高差 20～70 m，最低侵蚀基准面标高1 200 m。分水岭以西主要以岩溶侵蚀成因为主，呈现为峰丛洼地岩溶地貌，地面标高1 000～1 550 m，相对高差 100～200 m，最低侵蚀基准面——波渡河河床标高 959 m。

1.2地表水

区内主要地表河流为波渡河、麦翁河、跳蹬河。

波渡河：即鸭池河支流三岔河下游的波渡河段，距矿区西侧约4.5 km处，流向自南向北。区内流程长 22.5 km。区内上游河床标高 1035 m，下游河床标高959 m，落差 76 m，坡降为 0.003 4 。河水受沿途支流和暗河补给，在上游枯水期流量 1.7 m3/ s，中游引子渡附近枯水期 3.1 m3/ s，历年最大洪水流量约 1 000 m3/ s，年平均流量 154.5 m3/ s。

麦翁河：为猫跳河两大源头之一。距矿区南东侧约 4 km，总体流向北北东、北东向，区内上游河床标高 1 255 m，河口标高 1 240 m，坡降 0.001。历年最大洪水流量367 m3/ s，多年洪水期平均流量 23.121 m3/ s，多年年平均流量 11.764 m3/ s。

跳蹬河：发源于矿区南侧 1.5 km处，位于区域地表分水岭南侧，源头标高 1 420 m。与区域地表分水岭平行展布，出区河口标高1 195 m，纵坡降 0.008 。下游大桥冲段流量 2.5 m3/ s。

图1　矿区水系图

1.3矿区所在水文地质单元

区域内发育一条短轴背斜——大翁岭背斜，矿区位于大翁岭背斜轴线(标高1 400～1 600 m)中段，但因矿区地层产状较缓，故该背斜对矿区内地下水并无明显的隔水影响。

因此，矿区所在的水文地质单元主要受区域地表分水岭控制，沿地表分水岭存在地条地下分水岭，该分水岭把矿区分割为东西两个水文地质单元(下称单元)，矿区位于两单元的补给区，该补给区主要接受大气降水补给。

地下分水岭在隔水边界，故地下水分别受隔水边界和地层产状控制，沿地下分水岭分别向东西两个单元径流。因地层产状较平缓(局部倾角 <5°)，导致地下水径流条件不利而形成雍水，故在边界附近可见泉点出露，由此可见边界隔水效果不理想，边界附近两个单元水力联系紧密。

两个单元均为岩溶含水层与非岩溶或弱岩溶相对隔水层相间分布，形成潜水、承压水储水构造。背斜两翼到核部地层由新到老为白垩系茅台群 Kmt、三叠系上统三桥组 T3sq、中统贵阳组(改茶组)T2gc、垄头组 T2lt、杨柳井组 T2yl、关岭组T2g、下统安顺组 T1a、大冶组 T1d2-3、大冶组 T1d1、沙湾堡组 T1s、二叠系上统大隆组 P3d、长兴组 P3c、龙潭组 P3l、峨眉山玄武岩组 P3β、中统茅口组 P2m、栖霞组 P2q、梁山组 P2l、石炭系下统摆佐组 C1b、九架炉组 C1jj、寒武系中上统娄山关群 ∈2-3ls、中统石冷水组 ∈2s、高台组 ∈2g、下统清虚洞组 ∈1q、金顶山组 ∈1j，第四系不整合覆盖于各时代地层之上[3]。

以上各地层，Kmt、T2lt、T2yl、T2g、T1a、T1d2-3、P3c、P2m、P2q、C1b、∈2-3ls、∈1q为岩溶含水层，T3sq、T2gc、T1d1、T1s、P3d、P3l、P3β、P2l、C1jj、∈2s、∈2g、∈1j为相对隔水层。在矿区范围内，其含水层按地下水的埋藏条件可分为：P2m+P2q为潜水含水层，C1b、∈2-3ls为承压水含水层。

图2　水文地质单元示意图

1.4矿区水文地质

矿区分布有 7 个矿体，且跨东西两个水文地质单元，东侧单元最低侵蚀基准面为 1 200 m，其下伏矿体标高为 950～1 300 m；西侧单元最低侵蚀基准面为959 m，其下伏矿体标高为 670～1 100 m。由此可见矿床位于当地最低侵蚀基准面以下，受地下水及地表水直接或间接的充水因素影响。

矿区地下水主要为承压水，近地表含水层(P2m+P2q)为潜水，矿床顶、底板受承压水含水层直接充水因素影响[4]。

(1)李家冲、小猫场、杨家洞矿段

本矿段以大山、排子山、广县坡、金边山、土地关一带为主要地表分水岭，北西向主要发育猫场支流、李家冲支流、小王家寨支流，其中猫场支流、李家冲支流沿南北向流经矿区于矿区北端汇入油菜河上游，小王家寨支流未流经矿区沿北西向汇入油菜河下游。南东向主要发育麦翁河、跳蹬河，均未流经矿区。

油菜河

发源于犁倭乡公鸡寨一带，为矿区内主要地表水系，沿途接受李家冲支流、猫场支流补给，自东向西流经矿区北端(入境高程 1 250 m，出境高程 1220 m)，流经长度约 2 km。其动态受降雨量控制，历年最大洪水流量 14 459 l / s，平水期流量 538 l / s。

猫场支流

发源于小猫场矿段附近大山村南西侧沟谷一带(发源处高程为 1 345 m)，流经石门坎，在矿区北端上田坝附近汇入油菜河(汇入点高程为1 258 m)，全长约 4 km。其动态受降雨量控制，历年最大洪水流量 2 342 l / s，枯水期流量 4.58 l / s。

李家冲支流

发源于矿区火峰冲、杨家洞一带(发源处高程为 1 410 m)，流经矿区西侧周刘彭、李家冲，于矿区北端河溪洞附近汇入油菜河(汇入点高程为1 250 m)，全长约 6 km。其动态受降雨量控制，历年最大洪水流量为 1 342 l / s，枯水期流量为 6.28 l / s。

小王家寨支流

发源于矿区北西侧燕子头一带(矿区外围)，流经王家寨、红花寨，在墨盒山附近汇入油菜河下游，全程均未流经矿区。其动态受降雨量控制，历年最大洪水流量为 7 822 l / s，平水期流量为 72.16 l / s，枯水期流量为 0.014 l / s。

(2)平桥矿段

本矿段内以对庄坡、火烧寨、瓦房寨一带为局部地表分水岭，主要水系为小干河，由矿段北东端向南西端径流。其动态受降雨量控制，呈现丰水期流量大，枯水期流量小的特征。

1.5断层水文特征

矿区内断层发育，各主要断层富水性、导水性特征可根据矿区钻孔简易水文观测成果来判断：

(1)李家冲、小猫场、杨家洞矿段

李家冲、小猫场、杨家洞矿段断层附近钻孔各含水层静水位成果表(表1)。

表1　含水层静水位成果表

以上表中钻孔分布于各断层附近，由表中数据推断，区内以近东西向断层F24为隔水断层，其余各断层富水性、导水性良好。

(2)平桥矿段

本矿段内断层走向大致为北北东向，从断层附近钻孔的简易水文观测成果(见平桥矿段柱状图)可以初步判断，主要断层F13、F120、F121为导水断层，与附近河流连通性好，富水性良好。

1.6地下水补径排条件

矿区内基岩裸露，直接接受大气降水垂直入渗补给，局部低于侵蚀基准面的地下水接受地表河流补给，主要为地表分水岭与地下分水岭之间的区段。整个矿区地下水的径流方向总体以地下分水岭为界，沿大翁岭背斜两翼的地层倾向向区外径流，局部浅层地下水受地形条件控制(主要在杨家洞一带，地表分水岭附近)，以地表分水岭为界，分别向两侧径流。因地层产状较缓，区内构造封闭，径流条件不佳而易形成局部壅水。从矿区补给、径流条件可以看出，矿区地下水浅部(潜水含水层 P2m+P2q)主要受地形条件控制向地势低洼的沟谷、河流排泄，在深部(承压含水层 C1b、∈2-3ls)主要受大翁岭背斜的地层产状控制，分别由背斜轴部向两翼沿区域侵蚀基准面排泄。

1.背斜；2.向斜；3.倒转背斜；4.倒转向斜；5.正断层；

1.7地下水水化学特征

矿区内泉点、暗河均出露于隔水层( P2l)以上，且多在栖霞组( P2q)地层出露地表。本次普查在矿区李家冲、小猫场、杨家洞矿段内对泉点、民井、河流、暗河进行了水样采集，一共 4 件，送交贵州省地质矿产中心实验室检测，从检测报告判断矿区主要地下水化学类型为 HCO3·SO4—Ca·Mg 型水。

1.8矿床充水因素分析

从矿区含矿层位来看，分布在矿层顶底板的地下水，在矿床开采时可通过某种途径进入矿坑，成为矿坑充水水源，由此可确定本矿床为以地下水为主要充水水源的矿床。

充水通道分析

天然通道：矿坑主要充水水源(承压含水层 C1b、∈2-3ls)中相互连通的节理裂隙、溶蚀孔隙是矿坑主要充水通道；间接充水水源(潜水含水层 P2m+P2q)以构造断裂带为导水通道进入矿坑，往往形成涌水或突水。

人为通道：主要为矿山勘查时施工的钻孔通道。

充水强度分析

从矿床的充水水源和充水通道来看，若矿坑揭露充水层的节理裂隙、溶蚀孔隙，水量与裂隙的多少和规模密切相关，裂隙数量愈多、张开程度愈大，涌水量就愈大，具有流量小、速度慢、水压低、充水强度小的特点，这种充水方式破坏性小，矿坑排水可控性高；若矿坑揭露富水性、导水性良好的构造断裂带，往往集中突水，具有水量大、流速快、水压高、充水强度大等特点[5]。

1.9小结

从矿区水文地质条件得出：矿区水文地质勘查类型属于以溶洞、暗河为主，顶底板直接充水，水文地质条件复杂的岩溶充水矿床。

2工程地质

矿层为石炭系下统九架炉组( C1jj)中部的铝土矿，为半坚硬的、软弱的粘土岩类矿物，具粘土岩水理、物理力学性质。矿层直接顶板为石炭系下统九架炉组( C1jj)上部的粘土岩或铝土岩，局部含黄铁矿结核或透镜体，具叶片状层理，厚 0～8.73 m，属软质岩类不稳定岩体。矿层间接顶板为石炭系下统摆佐组( C1b)白云岩，总体属块状结构、基本稳定为主的坚硬岩石。但在由于强烈溶蚀作用引起的溶陷区则可视为碎裂状或散体状结构、不稳定的硬质岩体。摆佐组属岩溶裂隙含水层，富水性中等，将来开采时，如不先疏干，可能会遇到突水、溶洞突水、突泥淹井等事故。 矿层直接底板为石炭系下统九架炉组(C1jj)底部的绿泥石粘土岩及铝土岩，含少量铁质粘土岩、黄铁矿、赤铁矿团块及透镜体，厚 0～6.74 m，属软质岩类，稳定性较差。矿层间接接底板为寒武系娄山关群( ∈2-3ls)细晶白云岩，系承压含水层，富水性弱，但承压水头高，将来开采时，如不先疏干，可能会发生底板突水现象[6]。

综上所述，区内工程地质勘查类型复杂程度应属复杂类型。

3环境地质

目前矿区地质环境现状主要表现为局部勘查施工钻孔改变了当地地下水水位。

如在矿区李家冲矿段胡家院附近，当地民用生活用水、灌溉用水主要来自当地地层三叠系上统龙潭至大隆组( P3l—d)中的上层滞水，当施工钻孔揭穿该含水层时，将使该上层滯水随钻孔下渗而枯竭，对当地民用生活、灌溉造成影响。

区内暂无灾害性的水体污染、塌陷、滑坡、地裂缝、泥石流、山体失稳等不良环境地质问题。矿区范围内无重大的污染源，无热害，地表水、地下水水质较好，在采矿活动中将会产生局部地表变形(如地面塌陷、沉降、变形和山体开裂失稳等)。矿坑排水、生活污水、工业废水的排放和尾矿、废石的堆放对附近水体将有一定程度的污染。

综上所述，矿区地质环境质量应属中等类型[7]。

4结论

1)本次工作大致查明了矿区水文地质条件。矿区水文地质条件复杂，岩溶极其发育，见大量溶洞、暗河及岩溶井泉，矿床受顶底板直接充水因素影响。在矿区北端对油菜河进行了水样采集，水样检测结果符合《地下水质量标准》第Ⅰ、Ⅱ类(GB / T14848—93)，适用于生活用水及工农业用水，可用作未来矿山供水水源[8]。

2)大致查明了矿区工程地质条件。矿区工程地质条件复杂，软硬岩石相间，岩层主要为可溶盐岩类。

3)大致查明矿区环境地质条件。在矿区内可见规模较小的滑坡、崩塌等地质现象；由于区内岩溶管道发育，地下水分布极不均匀，故局部出现水资源枯竭现象。

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Analysis on hydrogeology and engineering geology in Qingzhen of Guizhou

SHEN Xiaomeng1，WEI Zhongxing2，ZHUANG Zhixian3

(1Guizhouuniversity，Guiyang550003，China；2ZhongshanSurvey/DesignResearchInstituteforWaterResourcesandHydropowerofGuizhoubranch，Guiyang550003，China；3bureauofgeologyandmineralexplorationanddevelopentofQingzhenGuizhouGuiyang，551400，China)

Abstract：Maochang bauxite mining area in Qingzhen of Guizhou is a super large sedimentary bauxite deposit，in which hydrogeological condition is complex.We can see a lot of karst caves underground rivers and karst springs.The mineral deposit is affected by the direct water—filling factors of roof and floor of ore deposits.In the article，it is analyzed that the factors，such as hydrogeology，engineering geology and environmental geology condition，provide the basis for mine construction in the future.

Keywords：hydrogeology；engineering geology；environmental geology

中图分类号：P 641.4

文献标识码：A

文章编号：1003—6563(2016)02—0026—05

收稿日期：2015-10-01；修回日期：2015-11-30

作者简介：申小梦(1989-)，硕士研究生。研究方向：水文地质。