山东归来庄金矿疏干排水对矿山环境的影响分析

2018-03-26韩廷文

西部探矿工程 2018年4期

韩廷文

（山东省第二地质矿产勘查院，山东兖州272100）

1 概述

山东省归来庄金矿为山东黄金归来庄矿业有限公司下属矿山，始建于1992年12月，目前生产规模为700t/d。矿区范围由6个坐标点圈定，矿区面积为0.2901km2。

矿床范围内共圈定矿体12个，目前矿山主要开采①号主矿体，其中+130～-30m水平标高开采方式为露采，采用分期扩帮、台阶式开采，单一汽车开拓运输方案。-30～-150m水平标高设计采用上向水平进路胶结充填采矿工艺。矿山设计开采最大深度为-150m标高，现矿山已开拓至-70m水平标高[1]。

2 区域水文地质

本区按地下水的赋存条件和含水层岩性，可划分为松散岩类孔隙含水岩组、碎屑岩类裂隙含水岩组、碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组、岩浆岩类裂隙含水岩组[2-3]。

2.1 松散岩类孔隙含水岩组

分布于浚河两岸及区内地势低洼地带，主要由粉质粘土、粘土及砂砾石层组成，单井涌水量小于500m3/d（除注明外，数据均为本单位观测），矿化度一般小于1g/L，是当地居民农用灌溉与饮用水主要水源。

2.2 碎屑岩类孔隙裂隙含水岩组

分布于东朱伊村以北、大泉村南北两侧以及和气庄附近。地下水主要赋存于白垩系和侏罗系的砾岩和砂砾岩的孔隙裂隙中，富水性较弱，单井涌水量小于100m3/d，矿化度一般小于500mg/L。

2.3 碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组

在区内广泛分布，地下水主要赋存于奥陶系、寒武系灰岩及白云质灰岩的裂隙岩溶中。由于受构造、岩性影响，裂隙、岩溶发育不均匀。单井涌水量在500～1000m3/d。地下水补给来源主要为大气降水、上游地区及断层侧向径流补给。

2.4 岩浆岩类裂隙含水岩组

分布于庞家河两侧地势较高地段以及矿区中部。地下水赋存于二长闪长玢岩、二长斑岩以及脉岩的风化裂隙中，单井涌水量小于100m3/d，矿化度一般小于500mg/L。

3 矿区水文地质特征

归来庄金矿位于燕甘断裂东侧、铜石杂岩体的东部边沿，为地下水补给径流区。区内地形起伏较大，标高121.80～160.50m，地势为西、南高，东、北低，总体地势为西高东低[2]。

3.1 矿体、构造与含水层之间的关系

矿区内断层发育，多数为正断层。断层两侧裂隙岩溶比较发育，地下水在条件适宜处往往形成富水区或以泉的形式出露地表。区内共发育10条断层。F1断层走向85°～95°，倾向南，倾角45°～68°，垂直断距85～120m。蚀变破碎带主要由硅化萤石化角砾岩、硅化褐铁矿化二长玢岩及硅化碎裂状二长斑岩等组成，构造带内发育的泥化角砾岩可视为隔水层。其顶底板硅化碎裂状灰岩、白云质灰岩、白云岩等受构造多期活动的影响，两侧裂隙发育，导水性好，矿区内主矿体①号矿体赋存于F1蚀变构造带中，与顶板含水岩组直接接触。F2－F10断层均为张扭性正断层，只发生小的位移，规模小，水文地质意义不明显。

3.2 隔水岩组

矿床内除崮山组、长山组与张夏组盘车沟段页岩隔水层外，还有多层火成岩顺层侵入体，其岩性为闪长玢岩和二长斑岩等，裂隙不发育、透水性差，具有良好的隔水性。

3.3 大气降水、地表水与矿床地下水的关系

在天然状态下，矿床地下水的补给来源主要是矿床内及南部大平安庄一带大气降水的直接入渗补给，降水一般集中在每年的6～8月份，据矿床地下水动态观测，降水补给迅速，一般滞后1d左右。其次为来自上游的地表径流入渗补给。大气降水与地表径流下渗转化为地下水后沿含水层经矿区向北东方向径流，在矿床北东部西崮至大泉一线遇侏罗系砂岩阻截，沿奥陶系与侏罗系的不整合面以上升泉的形式出露地表，排入浚河。

3.4 矿坑涌水量现状

根据矿山2015年度的排水资料，2015年度露天采坑平均排水量53933m3/d，井下坑道平均排水量为4911m3/d，采坑和坑道总排水量为58843m3/d。矿山最小涌水量为45172m3/d（2015年6月30日），其中露天坑涌水量为39880m3/d，井下涌水量为5292m3/d；最大涌水量为71329m3/d（2015年7月8日），其中露天涌水量为62985m3/d，井下涌水量为8344m3/d。其中最大涌水量和最小涌水量之间相差26157m3/d，其主要原因是汛期大气降水所造成。

3.5 矿区及周边地下水开发利用现状

区内农田灌溉、乡村居民生活和小型工业企业的主要水源取自碳酸盐岩溶水。据调查统计，区内现有岩溶水开采井2眼，井深在150～200m，开采量约1300×104m3/a。

4 疏干排水影响分析

矿区基岩裸露，碳酸盐岩裂隙岩溶含水层是矿床直接充水的主要含水层。矿体赋存于F1蚀变构造带中，蚀变构造带两侧的裂隙岩溶发育，导水性较好。矿坑涌水主要来自蚀变构造带两侧的岩溶裂隙水。矿体开采进行降水疏干势必引起地下水位下降，对地下含水层造成破坏。

4.1 疏干排水影响半径

根据现场调查，目前矿坑涌水量4500m3/d，受疏干排水影响，含水层水位下降幅度大，对周边地下水位影响严重。采用地下水承压转无压裘布依公式反求影响半径，公式如下[4]：

式中:Q——4500m3/d；

H——采矿初见水位至-70m水平坑道的水柱高度，133.50m；

M——矿区水文地质勘探孔-70m以上地层含水层厚度，16.23m；

r0——大井引用半径

F——坑道截面积，坑道长500m×宽83m=41500m2；

K——渗透系数，0.526m/d(据矿区水文地质勘探孔)。将以上参数代入公式可得：

现状开采条件下，矿坑降水疏干最大影响为-70m水平采坑边界外推690.418m。

4.2 对地下水水质的影响

从矿区的X-3孔水质监测资料（矿山企业2015年5月26日取样）（表1），选取总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、氟化物、氰化物、汞、砷、六价铬、挥发酚、铅、镉15项指标，依据《地下水质量标准》（GB/T14848-93）进行地下水水质评价。评价结果表明评估区地下水的15项指标均达到Ⅲ类水质量要求，符合生活饮用水水质要求,采矿活动对地下水水质影响较轻[5-6]。