内蒙古浩尧尔忽洞金矿床水文地质条件及矿坑涌水量预测

谭康雨 石福龙 曾瑞垠 詹勇 黄建业

摘 要：内蒙古浩尧尔忽洞金矿位于內蒙古高原的西部中段，区域分水岭的南侧。矿体赋存于中元古界白云鄂博群比鲁特岩组（Pt2byb）中，含矿岩石主要为片岩、千枚岩、千枚状板岩等，矿体严格受地层（比鲁特岩组第二岩段）和构造破碎带及片理化带控制。矿体多位于当地侵蚀基准面以下，地下水含水层富水性以弱为主，局部可达中等。矿床采用露天开采方式进行，在充分研究矿床地表及地下水的水力联系的基础上，预测矿坑涌水量并提出随着矿床开采对水文地质条件进一步的认识修改完善。

关键词：浩尧尔忽洞金矿；露天开采；水文地质条件；矿坑涌水量预测

中图分类号：TD742；P641.463 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）02-0101-04

Hydrogeological Conditions and Prediction of Water

Inflow of Haoyaoerhudong Gold Deposit in the Neimenggu Province

TAN Kangyu1，2 SHI Fulong3 ZENG Ruiyin1，2 ZHAN Yong1，2 HUANG Jianye1，2

（1.Sinodrill Co.， Ltd.，Beijing 100012；2. Sinotech Minerals Exploration Co.， Ltd.，Beijing 100012；3. Huairou District of Beijing Water Authority ，Beijing 101400）

Abstract： Haoyaoerhudong gold deposit is located in the western part of Neimenggu Plateau，South side of regional watershed.The orebodies occur in the Mesoproterozoic Baiyunebo group bierut rock group（Pt2byb），The ore bearing rock is mainly schist and phyllite，the orebody is strictly controlled by strata （rock rock bierut group second） and structural fracture zone and schistosi. The ore bodies are located at the local erosion leve，the water content of the groundwater aquifer is weak， and the local water content is moderate.The deposit is mined by open pit mining，on the basis of the deposit surface and groundwater hydraulic connection on the basis of prediction of water inflow of mine and put forward with mining hydrogeological condition for further revise and improve the understanding.

Keywords： Haoyaoerhudong gold deposit；open-pit mining；hydrogeological condition；prediction of water inflow of mine

浩尧尔忽洞金矿位于内蒙古乌拉特中旗新忽热苏木以北10km处，是我国北方地区最大的黄金堆浸矿山。矿区所处大地构造位置为华北地台北缘白云鄂博台缘拗陷带的中部，高勒图断裂段和合教-石崩断裂带的夹持区，区内褶皱构造为一轴向呈北东向展布的浩尧尔忽洞向斜，矿体位于向斜核部的南翼，严格受构造剪切带和地层比鲁特岩组（Pt2byb）第二岩段控制。矿体大部位置侵蚀基准面以下，加之矿区开采为露天开采，水文地质条件及矿坑涌水量预测是影响矿山建设和开采的重要研究内容。本文通过对该矿区以往进行的地质勘查等野外工作资料的整理分析，验证矿区水文地质条件类型，为矿山开采和采矿设计提供了科学依据。

1 矿区水文地质条件

1.1 矿区概况

浩尧尔忽洞金矿行政区划隶属于内蒙古自治区巴彦淖尔盟乌拉特中旗（县），该矿区内为剥蚀高原地形，起伏平缓，标高1 550～1 750m，相对高差50～200m。长山壕地段以长山壕为最低，向南向北渐渐升高，总体地形是东高西低，较为平缓，在低洼处形成季节性河流，区内植被不发育，以稀疏矮草为主。

该区为典型的大陆性气候，干旱少雨，冬季严寒、夏季炎热。年最高气温35～37℃，最低气温-31.7℃。降雨期主要集中于七至九月份，占全年降水量的70%左右，多年平均降水量205.7mm，年最大432.6㎜（1979年），日最大降水量49.5㎜（1977年7月29日），多年平均蒸发量2 418mm。

1.2 矿床水文地质特征

矿区位于内蒙古高原的西部中段，区域分水岭的南侧，黄河流域内，由于区域气候干燥，降雨量稀少，蒸发量大等气候因素[1]，造成区域地表水系不太发育，水网密度稀疏（见图1）。

图1 区域水系分布图

注：1.居民点；2.时令河；3.分水岭；4.工作区范围。

摩楞河流经矿区西部，与西矿段的最小直线距离为2 300m。该处以上河段长26㎞，汇水面积355㎞2。摩楞河为间歇性河，径流量主要集中于两个时段：6月中旬至8月中旬，受大气降水补给，径流量占年径流水量的90%；3月至4月，河流受冰雪融化补给，形成暂时径流。根据矿区东南部10㎞之外的二牛湾水文站观测资料可知：1980—2004年，摩楞河多年平均径流量129L/s，年最大径流量650L/s，年最小径流量为零。

2 矿床地下水力联系

2.1 含水层

矿区最低侵蚀基准面出现于矿区西部，摩楞河谷中，标高1 560m，矿区大部分矿体赋存于该标高以下。

矿区发育一条北西流向坳沟，底部堆积大量洪积物。洪积物主要由粗砂、砾石及少量碎石、粉砂、黏质物、腐殖质组成。坳沟汇集矿区东北部地区风化裂隙含水层中地下水，旱季地下水位埋深2～3m，雨季地下水位埋深浅。在盆地、洼地、蚀余山山麓及坡度不大的斜坡地带，分布着残坡积物，厚度一般1～2m，局部超过3m。物质组分大部由细小颗粒的亚砂土、亚黏土组成，并夹杂一些粗粒岩屑。残积物下伏于坡积物之下，厚度一般为0.5～1m。

风化裂隙含水层分布于矿区大部，根据施工钻孔资料可知其埋深为2～15m，厚度为40～70m，在地形较高处风化层上部的强风化区裂隙发育，岩石较破碎，透水性强，因本区降水少，得不到充足的水补给，基本为透水不含水层。随深度增加，岩石逐渐完整，裂隙变少、裂隙开启度变小，风化裂隙层地下水得以储存，但富水性较弱[2，3]。钻孔勘探线水工环地质剖面图如图2所示。

图2 钻孔勘探线水工环地质剖面图

2.2 隔水层

矿区出露地层主要为中元古界白云鄂博群哈拉霍格特组，岩性由片麻岩、石英片岩、石英岩、细砂岩、变粒岩及少量大理岩组成，加之后期花岗岩脉穿插，矿区地层岩性有利于构成隔水层。地层成岩裂隙少，与构造裂隙一样，大部分发育呈闭型，或充填胶结呈闭型。因此，矿区中、深部地带隔水层厚度大，连续完整，隔水性能強[4]。

2.3 构造裂隙含水体

矿区为单斜构造，地层整体近乎直立，构造裂隙在矿区中深部发育最广，主要发育于断层构造的上下两盘。裂隙发育程度总体密度较大，属发育类型。相关钻孔资料统计：各岩性发育构造裂隙三组，开启度一般为0.5～1mm，个别大于2mm；未充填胶结的裂隙面一般较粗糙，充填饱满胶结程度较好的裂隙面表面平整光滑，充填物主要有硅质、方解石、白云石、绿泥石、高岭石、伊利石、蒙脱石、蛇纹石及泥质等。

2.4 地下水的补给、径流、排泄

本区地下水的主要补给来源首先是大气降水：夏季降雨，冬季降雪。初春（2—4月）冰雪融化，形成溪流补给地下水；夏季（6—8月）降水补给，降水强度一般为小到中雨。其次为水库地表水体补给地下水，仅能在库坝附近产生，其补给范围小，补给量和影响范围极为有限[5-7]。

由于区域地下水埋藏浅，水位随地形高低起伏而变化，没有统一的潜水面，没有统一的径流方向，大体由分水岭等地形较高处向河谷、洼地径流。地形起伏量小，地下水的水力坡度较小，径流速度较慢。蒸发与蒸腾是本区地下水的主要排泄方式。主要是土壤水的蒸发，植被差，主要为针茅属植物种群，蒸腾量较少。此外雨季有少量间歇性泉水出露，如新忽热水库坝区、磁铁矿选厂东南摩楞河河边等[8]。

3 矿坑充水因素分析

3.1 老空水

本矿区属原生金矿，无开采痕迹，不存在老采空区和老窿，因此无老空水充水矿床威胁。

3.2 地表水

矿区处于区域分水岭地带，地形较高，地表水系分布稀疏，降雨、降雪等降水是仅有的补给形式。流经矿区的摩楞河发源于区域北部山丘，乌拉特中旗新忽热苏木伦额。由北向南径流，汇合众多坳沟，形成谷形宽浅，经常无水流的季节性河流。本区降雨稀少，主要集中在7月至9月份，降雨强度以小到中雨为主，少有大雨。由于日照强烈、气候干燥、蒸发量大，造成土壤和表层岩石也干燥，一般中小雨的降水强度小于当日蒸发强度，大气降水形成地表径流和补给地下水的水量小。因此，地表水难以造成矿床的充水水源。

3.3 地下水

矿区大气降雨通过风化裂隙通道或孔隙通道补给地下水，坑采时可构成矿床的主要充水水源，形成矿坑正常涌水量[9]。露采条件下，由于本区降水量稀少，日照强烈，蒸发量大，地下水的主要补给来源大气降雨的补给量少。含水层发源于浅部，仅对浅部的矿床开采影响较大，对中深部的矿床开采影响较小。以静储量为主动储量为辅的含水层地下水，初期排水疏干矿坑涌水量较大，疏干后正常矿坑涌水量较少。

矿区及周边地层岩性以碎屑岩为主，缺失岩溶含水层。由碎屑岩为主体的风化裂隙含水层仅存于浅部，厚度小。矿区处于分水岭地带，地下水位高于周边，中深部均为隔水层。因此，矿床开采时排水疏干降落漏斗范围小，区域地下水难以产生反向补给矿床，与矿床的水力联系极弱。加上补给条件差，地下水也以静储量为主，动储量小。矿区地下水无论充水水量大小，其充水水源只能构成矿坑正常涌水量，不会形成威胁矿床开采的主要充水水源、产生露采坑的最大涌水量。

3.4 大气降水

本区降雨稀少，降雨强度以小到中雨为主，少有大雨，难有暴雨的降水记录。由于日照强烈、气候干燥、蒸发量大，导致土壤和表层岩石也较为干燥，一般中小雨的降水强度小于当日蒸发强度，大气降水形成地表径流和补给地下水的水量小，个别年份全年无地表径流，径流模数和百分数为零。因此，造成一般年份露采坑涌水量与当地降水动态无关，没有明显的季节性和多年周期性的变化。随着采深增加，露采坑的涌水量反而逐渐减少。但大于25mm/d的大雨因降水强度较大，地表或露采边坡吸水有限，降水蒸发少，特别是边坡入渗条件差，易引起洪水和边坡坍塌，是威胁矿床开采的主要因素，也是露采坑最大涌水量的充分水源。

4 矿坑涌水量预测

浩尧尔忽洞金矿床的金含量品位低、埋深浅，适合露采，因此本次仅进行露采坑涌水量预测。

本次预测选用“大井法”潜水完整井裘布依公式，预测地下水涌入矿坑的涌水量：

[Q1=1.366K（2H-S）S1gR0r0] （1）

式中：K为渗透系数，采用矿区内6个注水孔渗透系数的加权平均值，K=0.007 30m/d（数据来源于杨香奴等《内蒙古自治区乌拉特中旗浩尧尔忽洞金矿水工环地质工作报告》）。H为含水层厚度，m；S为设计疏干水位降深，m。自然流场下平均潜水位标高1 690m，预测底界标高1 450m，则：H=S=1 690m-1 450m=240m。r0为大井半径：r0=η（a+b）/4=1.08×（3 700+65）/4=1 016.55m。R0为影响半径，R0=R+r0=2×S×[HK]+1 016.55=1 651.893 1m。Q1為地下水涌入矿坑的涌水量。有上述数据可的，Q1为2724.0549m3/d；

依据式（1）计算大气降水汇入量：

Q2=L·B·X/1 000 （1）

式中：L为采场顶部长，3 700+240×cot60°×2=3 977.1281m；B为采场顶部宽，65+240×cot60°×2=342.1281m；X为多年平均降水量，205.7/365=0.563 6mm；Q为矿坑范围汇水量，766.831 2m3/d；Q正常=Q1+Q2=2 724.054 9m3/d+766.831 2m3/d=3 490.886 1m3/d

强降水条件下矿坑涌水量，在降水季节，大气降水对矿坑涌水量起主导作用，而地下水涌水量为次要因素，根据当地气象资料日最大降水量发生在1977年7月29日为49.5㎜，依据式（3）计算强降水时矿坑涌水量：

Q=L·B·X/1 000 （3）

公式（3）中：L为采场顶部长，3 700+240×cot60°×2=3 977.128 1m；B为采场顶部宽，65+240×cot60°×2=342.128 1m；X为日最大降水量，49.5mm；Q为强降雨时矿坑矿坑涌水量，67 354.026 6m3/d。

5 结论

本区气候干旱，日照强烈，降水量较小，降水相对集中，蒸发量大，地表水体不发育，矿体多位于当地侵蚀基准面以下[10]，地下水含水层富水性以弱为主，局部可达中等，水文地质条件属简单类型。

大井法作为地下水动力学方法，为理想化模型，计算公式适用于均质的含水层，而本区为非均质的裂隙含水带，而视为均质层计算求得渗透系数，影响了预算的精度。露采坑涌水量预测应随矿床开采过程中的资料积累和对矿床水文地质条件认识的深化，开采条件下矿床充水因素也会发生一定变化，进而井巷涌水量也会发生一定变化，需进行逐步修改完善。

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