基于复杂地质条件下的矿区水文地质研究

黄 坡

（河北九华勘查测绘有限责任公司，河北 保定 071051）

矿区水文地质条件研究工作是分析矿产资源开发技术的基础，也是合理制定开采规划、设计的必要条件，尤其是复杂地质条件下的水文地质条件勘查工作更为重要，直接影响着矿山开发利用进程以及安全生产[1]。基于此，分析复杂地质条件下的矿区水文地质研究工作对提高矿产资源开发利用效率有着积极的促进作用，本文以此为研究对象，分析常见的勘查技术，为提高矿山水文地质研究工作质量提供帮助。

1 复杂地质条件下水文地质研究的重要性分析

复杂地质条件指的是矿山区域地质构造复杂，组合样式多变，岩石相对破碎的区域，使得矿床的充水因素、补径排条件复杂，导致矿区水文地质条件勘查难度增加。对有色金属矿产而言，其成因多与构造—岩浆活动密切相关，而区域性的构造—岩浆活动使得矿区周围的地层、岩浆岩、变质岩和构造组合样式复杂多变，也为地表水体和地下水体的运移提供了便利，形成复杂的水文地质条件[2]。矿产资源的开发与利用一般以井下开采为主，通过巷道进行矿石的输送，在巷道和采挖区域破坏了原来的地质结构，若对矿区的水文地质条件未能查清，在开采过程中可能因破坏导水构造、储水构造等而使得矿坑注水、突水等问题的出现。此外，随着注水量的增大，加剧了开挖区域顶部围岩的破坏深度，可能诱发顶部岩石崩落、坍塌、岩爆等灾害的发生[3]。只有加强矿区水文地质条件的勘查研究工作，查清矿床的充水因素，研究清楚矿床的补径排条件，才能将对开采不利的水体通过排水措施清除，可以有效的提高井下作业的安全性。综上所述，矿区水文地质研究工作是矿区勘查的重中之重，尤其是复杂地质条件下的水文地质研究更为重要。

2 矿区实例分析

2.1 矿区水文地质基本特征的调查

研究区属低山丘陵地貌形态，除局部为较陡山体外，一般为丘岗和开阔的谷地地形，区内的基岩风化带和谷地中的第四系砂砾（碎）石层，含粘土碎石层，普遍含有地下水。根据地下水赋存条件及其特征，将区域地下水划分为三种类型：即第四系松散岩类孔隙水（Ⅰ），基岩风化带网状裂隙水（Ⅱ），碎屑岩类孔隙裂隙水（Ⅲ）。松散岩类孔隙水仅在谷地中分布，基岩风化带网状裂隙水几乎在测区广泛分布。

（1）第四系松散岩类孔隙水（Ⅰ）。砂、砾（碎）石孔隙水（Ⅰ1）：含水层宽600m～1500m，厚1.5km～3.4km，岩性为第四系冲积成因（Q）的砂和砾（碎）石。砂粒磨园不好，多为棱角状、次棱角状。砾（碎）石直径一般为5cm～10cm，最大100cm以上。该孔隙水主要为潜水，水位埋深0.40m～2.79m，单孔出水量65m3/d～976m3/d。地下水补给来源有基岩风化带网状裂隙水的侧向补给和大气降水的垂向渗入补给。

（2）含粘土砂碎石孔隙水（Ⅰ2）。含水层宽100m～500m，埋深2m～10m，厚1.90m～2.85m，最厚6.27m。岩性主要为第四系洪积成因（Q）的含粘土砂碎石。含水层之上覆盖有含碎石粘土，厚2m～10m，由于其中粘土含量大于50%，且岛状多年冻土发育，隔水性能良好，使地下水具承压性，水头高度2m～11m，局部高出地表0.5m～2.7m。地下水富水性不佳，单孔出水量40m3/d～500m3/d。地下水补给来源主要为基岩风化带网状裂隙水的侧向补给，沿含水层渗透径流，在有利地段以泉水的形式出露地表。

（3）基岩风化带网状裂隙水（Ⅱ）。含水层广泛分布，厚度不等，一般为25m～50m。含水介质主要为古生界凝灰岩、安山岩、砂岩和侵入的闪长岩、花岗岩等。赋水空间为基岩风化带网状裂隙。隔水底板由新鲜基岩组成，一般埋深为20m～60m。正地形区地下水多为潜水类型，潜水位一般埋深5m～30m，水面之上的包气带由强风化基岩和残坡积粘土碎石组成，透水性弱。河谷区地下水多为承压水类型，隔水顶板由第四糸含碎石粘土组成。基岩风化带网状裂隙水，由于受岩石风化裂隙发育程度和地貌条件等制约，不同地段的富水性相差悬殊，一般地段单孔出水量5m3/d～100m3/d，局部地段高达m3/d。该类型地下水主要由大气降水在正地形区通过弱透水的包气带垂向补给。

（4）碎屑岩类孔隙裂隙水（Ⅲ）。仅在矿区南部边缘零星分布，含水层由砂砾岩、中粗砂岩组成，呈多层次结构，累计厚度50m～70m。地下水以深层承压水为主，水头埋深46m～+6m。单井出水量为250m3/d～2000m3/d，地下水以基岩风化带网状裂隙水侧向补给为主，排泄于沟谷第四系裂隙含水层或溢出地表形成泉水。

2.2 矿床充水因素分析

根据矿区水文地质基本特征的分析，需要总结矿床的充水因素。如本文所举例矿床中的水文地质单元中属基岩风化带网状裂隙水的补给径流地带。地貌形态为平缓漫岗地形，依据矿体与含水层的空间展布关系和水力联系，将矿体划分为两种：一种为充水矿体，即自然状态下以基岩风化带网状裂隙含水层直接充水的矿体；另一种为非充水矿体，即自然状态下与含水层无水力联系的矿体。

（1）充水矿体。仅Ⅰ号矿体为充水矿体。本矿体埋藏于D1056～D1088线地段，最高顶板标高530m，最低底板标高370m。本区段460m标高以上的矿体及其围岩中，分别有基岩风化带网状裂隙含水层。露采时地下水直接进入采场。Ⅰ号矿体为基岩风化带网状裂隙水直接充水矿体。据前人工作资料，1号矿体埋藏地段含水层埋深10m～20m，厚10m～50m，抽水试验单位出水量为0.016L/s·m～0.139L/s·m，属较弱富水地段,含水层对矿体充水能力较弱。

（2）非充水矿体。据前人钻孔水文地质编录资料和本次工作，工作后圈定的Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿体本身不含水，矿体顶板之上岩层隔水性能良好。据前人在D1076线ZK844孔对埋深80m～120m段的断层破碎带和节理（片理）裂隙密集带抽水试验结果为干孔资料，证明隔水层中的铜山断层破碎带和节理（片理）裂隙密集带不含水不导水。所以Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号矿体均为非充水矿体。

3 结语

综上可知，复杂地质条件下的矿区水文地质调查工作是提高矿产资源利用率与开采安全性的基础，本文结合矿山水文地质调查实例，从两个方面讲述了复杂地质条件下矿区水文地质研究的主要内容，分析了矿区的水文地质条件和矿床充水因素。