沙溪铜矿地下水动态特征研究

祖 斌

(安徽铜冠庐江矿业有限公司,安徽 庐江 231500)



沙溪铜矿地下水动态特征研究

祖 斌

(安徽铜冠庐江矿业有限公司,安徽 庐江 231500)

摘要：对沙溪铜矿的水文地质条件进行了勘察分析，分别从矿区地下水的水位动态、水化学成分分析和地下水的渗流场方面研究了地下水动态特征，研究结果表明：地下水动态属气候-开采型，大气降水是区内地下水的补给来源。深部地下水补给条件差，水头逐渐降低。地表水与地下水水力联系弱。建议加强矿区的水文地质工作，建立健全地下水动态监测系统。

关键词：地下水；动态特征；监测系统

1引言

沙溪铜矿矿区地处大别山余脉东延部分和巢滁山地最南端2单元衔接部位，为起伏不平的低山丘陵地形。群山呈北东向展布，山势高低由北向南依次下降，山顶多较圆滑，山坡地势平缓，地貌成因属于构造剥蚀的低山丘陵．河谷多处切入基岩，表明该区仍处于缓慢上升状态。最高峰为凤台山，标高+156.09 m，东南部沙溪河河床处最低标高约+8.0 m。区内人工水塘零星分布，无大的地表水体，矿区南部、北部各有溪流1条。北部为县河支流无名溪，距矿区约4.5 km；南部为沙溪河，距矿区约1 km。南北两溪河迂回曲折，从西向东流入矿区东部外侧的黄陂湖，而沙溪河和无名溪之支流小溪沟多呈南北向发育。其中沙溪河河宽20～30 m，河深4～8 m。溪流主要排泄大气降水及上游山区山前地下水，年流量变化大，旱季水流较小，甚至干涸；雨季河水猛涨，如遇连降暴雨，河水漫出河槽，1969年7月洪水位涨到+15 m标高，两岸农田全部被淹，同年矿区东北部外侧的黄陂湖洪水位也上涨到相同的标高。2009年3月18日观测，沙溪河黄院处流量为37764 m3/d。为了掌握矿区地下水动态特征和渗流规律，矿方对区内地下水水位、水质等进行了长期的观测、分析，以期指导矿山科学、安全开采[1～3]。

2矿区水文地质概况

2.1含水岩组及富水程度

矿区地层自上而下主要为：第四系、侏罗系、志留系及侵入岩体(燕山期闪长岩类)。按含水介质特征，将该矿床划分为4个含水岩组：松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类裂隙含水岩组、火山碎屑岩类裂隙孔隙含水岩组、岩浆岩类裂隙含水岩组。

2.2构造及其富水性

早期北东向、北北东向、近东西向3组断裂是矿床内规模大的断裂，但发生时代相对较早，其被后期岩体侵入充填。具有水文地质意义的是对应于上述3组断裂的低序次、低级别的晚期构造变动。区域断裂构造较为发育，具有多期次、持续活动的特点，以北东向、北北东向、近东西向3组断裂为主。矿区内主要为北西向断裂，张扭性，发生时间较晚，区内所见颇多，其断裂面的延伸较大，具一定的导水性。矿区内近东西向张扭性断层及平行张裂带，虽延伸不大，但是使得周围钻孔岩心破碎，是附近钻孔出现漏水(涌水)现象的主要原因。断裂构造富水性中等。

2.3矿区西部、南部含水层分布特征

针对矿区主井、副井和南风井突水及矿区西部、南部区域发生大面积地下水位降低，为查明矿区含水层的分布，分析地下水位下降因素和运移通道，于矿区南部及西部开展了可控源大地音频电磁勘探。共布置测线6条：南区5条，西1条，共计3300 m；点距50 m，共72个测点。如图1所示。

测区内含水层底面，基本走向南北，向北向C1线方向延伸。富水区底面北西向明显，向北推测也将向C1线方向延展。2者底面向东、北东倾斜。坡度约15°。含水层西南较薄，厚200～250 m，东北较厚，厚400～500 m。南风井突水后，西侧南侧向其供水，极易使其西、南外围水源枯竭。

含水层由裂隙发育程度决定，而裂隙发育与构造有关。测区位于南北向背斜西翼，岩体与捕虏体间亦呈近南北向镶嵌，与裂隙发育的走向一致。可见构造裂隙是控制含水层的主要因素，而富水区还有风化裂隙叠加的因素。

矿区南部含水层为跨岩体地层的基岩裂隙水，潜水面仅数米。该含水层主要依风化裂隙与构造裂隙沟通成一整体。当南风井等深井挖掘时，导致潜水面下降，呈一巨形降落漏斗。影响半径将随挖井加深，水量漏失增加而扩大，导致民井水位下降。

3地下水水位动态

矿区地下水主要补给来源为大气降水，该区基岩裸露面积大，风化裂隙发育，有利于降水的入渗和地下水的转移，控制了地下水径流方向。

图1　矿区南部测区富水区底面深度(左)、含水层底面深度(右)

通过民井调查和水位观测成果可以得出以下规律。

(1)总体地下水动态属气候-开采型。地下水位仍然受大气降水控制，降水后有明显回升，同时具有季节性。表现出在同一降水时间内水位具同样的上升趋势。矿区内地下水位受竖井疏干排水影响水位整体大幅下降。

(2)矿区周边民井水位在整体上具有下降趋势，表明矿区疏干排水作用成为矿区及周边地下水动态的主要影响因素。

(3)矿区西部和西北部对矿区地下水的补给较小，水力联系较弱。

(4)矿区东部区段地下水与矿区中部(进风井段)水力联系紧密，与矿区南部水力联系不紧密。

(5)北风井对其东部和南部地下水位基本无影响。

(6)北风井开拓对张祠、张山区域地下水位影响不明显。

(7)横向上，矿区整体浅层地下水联通性较好，疏干影响范围主要向南面、东面和东南面扩展。同时地下水受区内主要构造方向控制，为北西向、北北东向和近东西向。

4地下水水质特征分析

地下水化学成分，与含水层岩性、埋藏条件、所处地形地貌以及地下水补迳排条件等关系密切，区内水化学类型主要有：HCO3—Ca·Mg型、HCO3·SO4—Ca型、SO4·HCO3—Ca型等，分析各主要取样点地下水化学特征,具体如下。

(1)浅层地下水，包括风化裂隙水。由于受补给条件好、径流通畅、循环周期短，水中固形物含量一般小于0.5 g/L，SiO2含量一般小于25 mg/L，水化学类型相对单一，多为HCO3—Ca型、HCO3·SO4—Ca型(或Ca·Mg型)，水温变化较大，如1、2号泉水及涌水位置浅的ZK105钻孔等。

(2)埋藏深度较大的地下水。由于受补给条件较差、径流迟缓、循环周期长，水中固形物含量一般大于0.5g/L，最高达1.476 g/L (ZK2302)。SiO2含量一般大于25 mg/L，水化学类型也相对复杂，多为SO4·HCO3—Ca型(或Ca·Na型)，水温变化较小，且温度值较高(20～22 ℃)。

5地下水渗流场

区内地下水动态属降水型，大气降水是影响区内地下水动态的主要因素。通过普查、详查及勘探期间对地下水观测成果分析，地下水的升降和泉流量的大小与降水相关，且受降水强度的影响，最大流量出现在丰水期，最小流量出现在枯水期，长观结果表明：一般日降水量10 mm以上、降水6 h后地下水有明显变化。变化幅度值受地形、岩层透水性和第四系覆盖层的影响，地下水位变幅具有地形高处大于低处、强含水层大于弱含水层、裸露区大于覆盖区、浅层地下水大于深层地下水等特点。

6结论

铜矿区地下水动态属气候-开采型，大气降水是区内地下水的补给来源。浅部地下水在横向主要受矿区北西向、北北东向和近东西向构造控制。深部地下水补给条件差，水头逐渐降低。地表水与地下水水力联系弱。

为满足规范要求和矿山未来生产建设的需要，应进一步加强矿山水文地质工作，建立健全矿山水文地质、地下水动态监测系统[4，5]。

参考文献：

[1]甘义群，王焰新，段艳华，等.江汉平原高砷地下水监测场砷的动态变化特征分析[J].地学前缘，2014(4):37～49.

[2]邓青军，唐仲华，吴琦，等.荆州市地下水动态特征及影响因素分析[J].长江流域资源与环境，2014(9):1215～1221.

[3]王仕琴，宋献方，王勤学，等.华北平原浅层地下水水位动态变化[J].地理学报，2008(5):435～445.

[4]张琳，刘彩虹，卞建民.大安灌区地下水动态特征及灌区实施后的生态环境响应[J].节水灌溉，2012(4):43～45，50.

[5]徐慧珍，段秀铭，高赞东，等.济南城近郊区地下水头动态特征及原因分析[J].水文地质工程地质，2007(2):87～89，92.

Research on the Groundwater Dynamic Characteristic in Shaxi Copper Mine

Zu Bin

(AnhuiTongguanLujiangMiningCo.Ltd.,LujiangAnhui, 231500)

Abstract:This article isbased onShaxi Copper Mine hydrogeology survey and analysis.Respectively from the mining area of groundwater dynamic water level, the water chemical composition analysis and the groundwater seepage field, it researchedthe groundwater dynamic characteristics.Theresults arestated as follows: groundwater dynamic was climate - mining type, and the precipitation was the main recharge source of groundwater in the area. The deep groundwater recharge condition was pooraswater head reduced gradually. Surface water and groundwater showed a weak hydraulic connection.It was suggestedto strengthen mine hydrogeology work in the future,to establish and to improve the groundwater dynamic monitoring system.

Key words:groundwater; dynamic characteristic; monitoring system

收稿日期：2016-03-29

作者简介：祖斌(1991—)，男，助理工程师，主要从事矿山水文地质工作。

中图分类号：P641

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2016)10-0184-02