浅析阿拉善左旗小西沟石灰岩矿区水文地质特征

陈贤敏 苗文明

摘要：国家高速发展的过程中伴随着对矿产资源需求量的提升，在矿产开采过程中对矿产开采技术条件的研究显得尤为重要，文章通过对小西沟石灰岩矿区水文地质条件进行了系统的研究与分析，希望为周边矿山提供指导参考依据。

关键词：矿产开采；水文地质；小西沟

A brief analysis of the hydrogeological characteristics of xiaoxigou limestone mining area in alxa left banner

Chen Xian-min， Miao Wen-ming

Hydrogeological Bureau of China Coal Geology Bureau handan city 056004

Abstract： the development of high speed with the demand for mineral resources in the process of ascension， and in the process of mining of mining technical conditions of the research is particularly important， this article through to the small XiGou limestone mine hydrogeological conditions of research and analysis， hope to provide guidance to reference for the mine.

Key words： Mineral exploitation； Hydrogeology； Xiaoxigou

1.研究区概况

研究区东距宁夏回族自治区永宁县闽宁镇约15km。研究区地层均为奥陶系中-下统马家沟组（O1-2m）地层。研究区位于区域响石泉背斜南西翼，就研究区而言，地层总体为向南东或南西倾斜的单斜构造，构造比较简单，研究区内未见侵入岩体及脉岩。矿床为一浅海相沉积的碳酸盐岩层状矿床。研究区内见一个矿层，即K1矿层。

矿区位于贺兰山脉南段，西北为贺兰山主山脉，南东为山前冲积倾斜平原，地形总体是北西高南东低，贺兰山中段主峰敖包疙瘩海拔3556m，东部山前沖积平原最低海拔1227m，相对高差2329m，属中高山系，贺兰山区山体陡峭，地形切割强烈，形成许多大小不等的“V”字形沟谷，使地貌变的沟谷纵横、起伏复杂的山地地貌。

矿区属温带荒漠干旱区，为典型的大陆型气候，以风沙大、干旱少雨、日照充足、蒸发强烈为主要特点。冬季寒冷，根据内蒙古自治区阿拉善盟气象局2005年～2014年统计的气象资料，年最低气温-28.5℃，夏季炎热，年最高气温 34.3℃，年平均气温7.2℃；年最热月份为7月，平均21.5℃，最冷月份为1月，平均-14.2℃。气候干燥，降雨量少，该地区年最大降雨量78.1mm，年最小降雨量22.8mm，年平均降雨量41.7mm，年平均雷暴日天数15天；单日最大降雨量44mm；年平均日照时间在3100h以上，年最大蒸发量3300mm，年最小蒸发量2900mm，年均蒸发量2955.2mm；年最大冻土深度92cm，最小冻土深度58cm，年均冻土深度74.6cm。年最多无霜日279天，年最少无霜日143天，年均无霜日227天。年最大风速19.7m/s，年最小风速2.8m/s，年均风速6.8m/s。

矿区位于贺兰山南部，地表没有常年水体，只有雨季可见暂时性洪流，沿各沟谷排出区外，排水条件良好。

2.区域水文地质

矿区水文地质条件受地质构造、地层岩性、地貌、气候和古地理等多种因素综合影响和控制。其中地质构造、地貌和不同时代岩性起主导作用，直接影响着区域地下水的埋藏、分布、运移及水质、水量的变化。气候条件是地下水补给来源的主导因素。

2.1地下水赋存条件与分布规律

按其埋藏条件和水力性质不同，可将地下水类型划分为：松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、碳酸盐岩岩溶裂隙水和基岩裂隙水四种类型。

（1）第四系松散岩类孔隙潜水

主要分布于研究区南部的河谷及冲沟中，岩性主要为第四系冲洪积砂砾石，含水层厚度3m～10m，富水性弱，据本次调查民井涌水量均小于50m3/d，矿化度小于1g/L，水化学类型属HCO3·SO4-Na·Ca·Mg型水。

（2）新近系、古近系碎屑岩类孔隙裂隙水

主要分布在研究区东部和西部古近系清水营组和新近系红柳沟组，新近系红柳沟组含水层，含水层岩性为中细砂岩、泥质砂岩，富水性较弱，单井涌水量小于100m3/d，矿化度1g/L～3g/L，水化学类型为HCO3·SO4-Na·Ca·Mg类型，古近系清水营含水层，含水层主要岩性为中细砂岩、粗砂岩、含砾砂岩、砂砾岩夹石膏层，富水性变化较大，一般单井涌水量小于100m3/d，矿化度3g/L，水化学类型为Cl·SO4-Na水。

（3）碳酸盐类岩溶裂隙水

奥陶系下统马家沟组含水岩组，主要分布在研究区及研究区周围地区，主要岩性为灰岩、灰质白云岩、含燧石及板岩，裂隙溶洞较发育，单井涌水量小于100m3/d，矿化度小于1g/L，据本次调查研究区南部响石泉流量为12m3/d，矿化度小于1g/L，水化学类型属HCO3·SO4-Na·Ca·Mg类型，区域调查资料显示该泉为下降泉，泉水水源来自附近的推测冲水断层。

（4）基岩裂隙水

基岩裂隙水主要分布于白垩系下统庙山湖组、泥盆系上统、侏罗系中统、奥陶系米钵山组中。

白垩系下统庙山湖组含水岩组，分布于研究区东部，含水层主要岩性为泥质砂岩夹砂质泥岩、泥灰岩、砾岩夹砂岩，富水性小于100m3/d，据本次调查研究区东北部方向约5.5km处有口民井，井深260m、水位埋深186.72m、涌水量120m3/d，据推测为断层构造水。

泥盆系上统中宁组含水岩组，分布于研究区西南部，含水层主要为紫红色巨厚层的砾岩，富水性不详。

侏罗系中统直罗组含水岩组，分布于研究区西南部，含水层主要岩性为灰白色厚层的砾岩夹砂岩，富水性不详。

奥陶系中统米钵山组含水岩组，主要分布于研究区北部，含水层主要岩性为灰、浅绿色板岩、砂质板岩、富水性弱，单井涌水量小于100m3/d。

2.2地下水补给、径流和排泄条件

第四系松散岩类孔隙潜水，主要接受大气降水垂直入渗补给，其次来自于基岩山区地下水侧向补给，天然状态下地下水蒸发和向下游排泄。而基岩裂隙水主要接受大气降水垂直入渗补给。地下水的径流条件，更多地受地形地貌的制约，常常是地表水与地下水分水岭相一致，地下水顺地势从上游向下游运动。除部分蒸发排泄外，多以泉水或侧向径流形式排泄于河谷或下游含水层。总的排泄方向和地表水一致。断裂构造一般是基岩裂隙水的强径流带和排泄带。

3.矿床水文地质

研究区位于贺兰山脉南段东麓，地势北西高，南东低，切割中等，研究区海拔标高1587m～1662m，相对高差75m。属中低山区，山体主要由石灰岩岩系构成，山前为冲洪积形成的倾斜平原。研究区东西两侧沟谷发育，水系不发育，仅在暴雨后沟谷中有短暂性流水，沿各沟谷排出区外，排水条件良好，矿体基本无覆盖，除山脚及低洼之处有少量第四系覆盖外，其余的全部裸露地表。矿体最低开拓标高1608m。当地侵蚀基准面标高1527m，矿体位于当地侵蚀基准面之上。根据研究区深部地质钻孔均未揭露含水层，矿山开采方式为露采。

3.1含水层类型及特征

研究区仅有碳酸盐岩类裂隙溶洞水，大面积分布于研究区内奥陶系马家沟组碳酸盐岩地层中，含水岩性的富水性与岩溶的发育程度、构造性质、规模、岩性及补给因素有关。本次工作对2个钻孔均进行了简易水文观测，石灰岩地层因风化、溶蚀，形成小型溶孔和溶隙，依据工程地质的编录，钻孔溶蚀裂隙较发育，体积溶隙率一般在1%～3%，所见溶隙均未见充填物，均为空溶洞，岩溶地下水的富水性主要受地质构造的控制，在构造破碎带及其影响带内往往形成岩溶地下水的富集径流带或岩溶地下水相对集中排泄地带。本次工作通过2个钻孔的简易水文观测，均未见地下水，钻孔最深揭露至标高1539.25m，证明研究区内在标高1539.25m以上不含水。

3.2矿床主要充水因素分析

研究区位于半干旱高平原地区，多风少雨，研究区大部分基岩长期裸露地表，植被稀疏，风化裂隙较为发育，裂隙深度不稳定，透水性良好，便于大气降水入渗补给，是矿床充水的主要水源。但由于研究区地形有利于自然排水，因此，大气降水极易流失，入渗甚微。

研究区主要接受大气降水垂直入渗补给，地下水的径流条件，更多的受地形地貌的制约，除部分蒸发排泄外，多以侧向形式排泄于河谷或下游含水层，研究区水泥用灰岩矿层分布于当地侵蚀基准面1527m标高以上，根据本次勘查，基岩裂隙水、碎屑岩类空隙裂隙水，富水性弱，均分布在研究区外围，且低于研究区地形高程，不能直接威胁研究区的安全。

未来露采区形成后，大气降雨可直接降入采坑内，成为该研究区的主要充水水源。大气降水的充水强度随季节变化较大，雨季涌水量增加，而旱季相对减少。因此，影响矿床充水主要因素是大气降水。

3.3矿坑涌水量预测

本矿床采用露天开采，最低开采标高为1608m。由于当地地下水水位埋深位于矿体以下，无直接充水含水层，故地下水对露天开采影响较轻，主要是大气降水形成的地表径流和直接降入采坑的水是矿床的主要充水水源。尤其是瞬间降水对矿床开采威胁最大。故本次只计算大气降水汇入采坑的水量。

（1）汇水面积（F2）：在1∶1000地形图上根据开采边界和自然分水岭以及开采标高。

（2）采坑面积（F1）：在1∶1000地形图上采区分布范围量取平面面积。

本次勘查矿体为石灰岩，根据该矿床的开采特点及矿区的水文地质条件和充水因素分析，对露天开采采区进行矿坑涌水量估算，采用比拟预测涌水量。

上述计算所用参数是实测的，计算结果可靠。由此看出，矿区大气降水直接降入采坑涌水量并不大，在矿山开采前期，主要是大气降水汇入采坑对矿床开采造成影响，特别注意暴雨时的瞬间降水量造成淹坑事故，做好排水及相关处理措施。

3.4供水方向

研究区水源缺乏，未来矿山生产及生活用水需到研究区东北约1km的响石泉沟或研究区南5km的民井拉用。本次调查实测，响石泉沟泉水，涌水量为12m3/d，水化学类型为SO4·Cl-Na·Ca型，研究区南5km处民井，单井涌水量48m3/d，水化学类型为SO4·Cl-Na·Ca型。两处水质均较好。

4.结论

综上所述，研究区石灰岩矿体所处相对位置较高，根据研究区深部地质钻探在标高1621.11m～1539.25m均未见含水层。本矿山预设最低开采标高1608m，当地最低侵蚀面为1527m，研究区最低开采标高位于侵蚀面以上，由于地形有利于自然排水，上部露采区形成后，大部分降雨随地形自然流失，仅在采坑及以采坑为中心的汇水范围内汇集一定数量的大气降水，由于研究区的蒸发量远远大于降雨量，因此大气降水对露天采矿场不会构成威胁，风化裂隙水、成岩裂隙水量较为贫乏，对采矿影响很小，故地下水对矿床补给甚微。按照《煤矿床水文地质、工程地质及环境地质勘查评价标准》（MT/T1091-2008）将本研究区划分为第三类第一型，即以岩溶水充水为主的简单类型，矿床主要含水层富水性弱。

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