黄铁绢英岩型金矿矿坑涌水量预测探讨

姚杰

摘 要：通过对广西某黄铁绢英岩型金矿区投入的水文地质工作量获取所需水文地质参数，选用三种不同方法预测赋存于寒武系黄洞口组粉砂岩、细砂岩中的黄铁绢英岩型金矿体未来矿坑涌水量，并对比各算法进行评价。

关键词：矿坑涌水量;比拟法;渗入系数法;大井法

1 边界条件概化

广西某黄铁绢英岩型矿区金矿体为构造成矿，在寒武系黄洞口组第三-四段与花岗斑岩皆有出露，因此，把黄垌口组第三-四段（∈h33-4）作为统一含水层考虑。根据矿山的供水边界条件，把边界进水类型概化为一“大井”或“水平廊道”位于直线供水边界附近。未来矿坑疏干情况下，地下水主要呈潜水层流状态，计算中按潜水非完整井处理。

計算方法：选用水文地质比拟法、渗入系数法以及稳定流大井法三种方法进行对比计算。

计算范围：选取已控制的内蕴经济资源量为332类的高级别金矿体I-3作为矿坑涌水量计算范围。

计算时期：雨季矿坑最大涌水量以及平水期涌水量。

计算水平：考虑I-3矿体内332类金矿体主要分布在-38.0标高以上，计算-38.0m水平的矿坑涌水量。

2 水文地质比拟法

将矿区与其东面相连的老矿山进行比拟计算。矿坑涌水量主要与大气降水、开采水平（水位降深）及矿坑系统面积有关，因此，同时采用含水层厚度、降深比拟法（比拟法1）及矿坑系统面积、降深比拟法（比拟法2），分别预测本矿山I-3矿体未来矿坑系统涌水量。

3 渗入系数法（近似水均衡法）

矿区地表水与地下水分水岭一致，构成比较完整的盆状地形，有利于降水汇集和地下水和积聚，含水层补给主要为降水渗入，因而可用降水渗入系数法（对地下水均衡条件简化处理后的近似方法）来概算可能获得的补给量。

计算公式：

式中：Q 降水渗入补给量（m3）

F 降水汇集面积（m2）

h′降水量（m）

α降水渗入系数

通过对矿内泉水Q80动态观测流量资料，求得全区平水期（9月至翌年4月）及丰水期（5～8月）的渗入系数α1、α2（见表2），然后计算Ⅰ-3矿体受影响的汇水面积范围内平水期和丰水期地下水渗入量

4 稳定流大井法

假设的Ⅰ-3号矿体坑道系统位于300线～316线间，简化为长度a=320.00m，宽度b=108.00m的矩形区域，矿体倾角为68～90°，平均倾角71°左右，未来矿坑系统倾斜度大于45°。将Ⅰ-3号矿体的未来矿坑系统（坑道）简化为一大井，由于该系统位于直线供水边界附近，班茶冲供水边界距离d=190m。因此按潜水非完整井计算大井平水、丰水期涌水量。

4.1、计算参数的确定

（1）渗透系数（K）

未来矿坑直接充水含水层为∈h33-4裂隙含水层，取位于Ⅰ-3号矿体306勘探线的ZK306-4孔抽水试验（两段6次降深）两次抽水试验所得渗透系数的平均值为K=0.01513m/d。渗透系数公式选

取了潜水非完整井的计算公式（选自第一版《水文地质手册》）。

（2）含水层厚度（H）

根据抽水试验孔ZK306-4钻孔揭露厚度、孔内初始水位，并结合动态观测地下水位等，确定含水层厚度值：H平=222.94m，H雨=231.86m。

（3）水位降深（S）

雨季矿坑涌水量计算的水位标高h雨=200.64m，采用动态观测平水期水位作为旱季水位标高h旱=191.72m。

未来坑道系统的平水期、丰水期水位降深分别为：S平=134.72m 、S雨=143.64m

（4）大井引用半径r0

Ⅰ-3号矿体系统近似矩形，长a=320.00m，宽b=108.00m， a

/b =2.96，小于10，大井引用半径r0由公式：确定r0=122.408m。

（5）影响半径采用《水文地质手册》R=2d。d=190m，因此R=380m。

（2）计算结果

根据前述的水文地质边界条件、矿坑系统的概化及确定的

计算参数，采用计算平水期涌水量为Q旱=374.503 m3/d，丰水期涌水量为Q雨=410.746 m3/d。公式中其中水

流阻力值Rc采用了《水文地质手册》中（利用手册中的替代法修正为潜水非完整井公式）来计算，ξ为补充水流阻力值，具体见表4。

5 矿坑涌水量预测结果评述

（1）水文地质比拟法没有收集到丰水期涌水量数据，只进行了矿坑最大涌水量的估算，两种方法结果分别为334.99m3/d、565.21m3/d，计算结果有差异，其原因可能是两个坑道系统标高变化大、所处位置的地层含水性和导水性存在差异、长期排水疏干含水层等原因造成。

（2）渗入系数法概算的Ⅰ-3矿体所处的矿坑系统内地下水天然条件下的平水期涌水量为267.133m3/d、丰水期涌水量为497.849m3/d。经对比小于水文地质比拟法2、大于稳定流大井法的雨季矿坑涌水量。此外，要注意随着矿坑开拓，一部份地表水会渗入地下，使矿坑水的补给源增多。

6 计算方法评价

矿坑开采系统是复杂的，变化的，因此单纯采用一种方法预测矿坑涌水量是有局限性的。稳定流大井法的涌水量在抽水试验孔附近Ⅰ-3（300～316线）一带较有参考性;水文地质比拟法在矿区相邻有老矿山时使用是比较简单易行的方法;渗入系数法在矿区能系统的进行动态观测工作的基础上使用，所获得的结果是比较可靠的。