矿山水文地质特征及类型划分探讨

2020-07-04张馨

中国金属通报 2020年4期

张馨

（山东省第一地质矿产勘查院，山东济南 250000）

水文地质又称地质学的分支，主要指大自然中不同地层中地下水流的流动变化情况与运动趋势，水文是针对地下水的研究，包括地下水的物理特性与化学组成成分，地下水资源的合理利用可是降低对矿山开采的消极影响。随着近年来国家对于自然环境调研的深入，市场对于矿产资源需求量的提升，为地质勘察人员相关工作提出新方向的同时，延展了矿山地区的调研范围[1]。地下水影响矿山安全生产的关键因素之一，在和经济不断的进步中受到了有关部门的重点关注，部分区域由于受到矿山地下水害的影响，经济发展一直止步不前，而矿山水文地质的主要特征与规模大小同样影响着地下水控制的难易程度，与采矿中矿井的开采点设计、总体布局等设计均有着直接的关系。

为了有效的降低水文地质对区域经济的抑制作用，减少矿山开采安全事故的发生，地方政府应联合地质勘察部门，加大矿山水文地质特征的调研力度，并根据不同地区的水文地质表现特征，合理的划分地质类型，全面落实地质调查工作。结合《矿山防治水有关规定》等相关文件的实施，对加大矿山水害防治理论的发展起到了一定的推动作用，证明了国内目前矿产行业的发展已经踏入了一个新的时期。

1 矿山水文地质特征

根据相关文件规定，为了切实际的做好地方矿山水文地质的保障工作，加大矿井的防/治水工作力度，应定期开展矿山地质条件的勘察，以此下述将整合地质勘察调研数据，从3个方面，开展矿山水文地质特征的详细研究。

1.1 矿山地层含水性

结合矿山组合岩层的表现形态，将矿山含水层地质特征由上至下分为：石灰岩层溶裂含水层——溶裂缝隙含水层—西组岩砾含水层——K8岩层含水层——K9岩层含水层——上组石盒子含水层——风化岩带含水层——新生岩层岩石裂缝涌水[2]。如下图1所示。

图1 矿山地层含水分布

如上述图1所示，a表示为地质河流；b表示为地质等高线；c表示为地质分界层。根据上述地质含水层的划分，以第四系为主，裸露地层为二叠系文笔山水层，最新地层为第四系全新地质调查系统，主要分布呈现出南东方向分布，位于成矿带东南部，与地层河流呈现出不规则的接触方式，上段岩性水文地质主要以灰黑色为主，分布于中新生代时期的沉积岩层中，与东北部河床相冲积，主要以砂砾卵石为主，厚度约为0.7m～8.7m，该区域涌水的主要原因是由于，成矿带地区夏季的雨水天气导致的洪水携带大量的砂、砾及砂质土较多，受到地壳变迁作用的影响，逐渐涌入地下，以此形成的松散水文地质混合物。在潜水面的作用下，以水泉的方式涌出[3]。

1.2 矿山地质断层导水能力

不通矿山断裂带的形成方式不同，但大部分矿区地质断裂的表现形式基本一致，由于断裂带通常横穿多层地质，以此地质填充规模差异性较大，造成矿山水文地质地层的导水性不同，由于破碎带的宽度通常不超过80cm，以此该成导水性较差，大部分断层均属于局部较弱导水断层。

例如位于乡莱山的石灰矿区F2逆向断层，主要分布于矿山东部，该矿区含水层发育位置有大规模的侵入岩存在，且占总体面积的约1/3，裸露的岩性主要有灰绿色流纹质晶屑凝灰熔岩、夹凝灰质砂岩、肉红色复成分砾岩构成。整体呈现出“Z型”的特征[4]。受到水文地质成矿带的控制，呈现出近西南向侵入，具备幔源型的特点，且延伸长度超过1.5公里，是矿山东部的边界性断层，整体岩层张性较差，以此推断为该断裂层综合性导水能力较差。

1.3 地下水排泄与供应条件

该地区地质层的夹凝灰质砂岩作为其主要构成，其粒径通常小于2.5mm。由火山爆发而抛入空中的火山物质经长距离的搬运，散落于盆地当中，再经过压结和水化学胶结固结形成岩石，为地下水供应提供了较好的偏流形式[5]。同时，地下水持续供应主要受到大气环境的直接供给与水气垂直渗透，由于矿山地质综合条件较复杂名，因此风化带的地下水通常采用侧面供给方式，个别断裂带的裂缝加大，由不同地层的石灰矿与地质渗透水为其可持续发展提供充足的循环环境。同时由于矿山水文地质中地下水的整体流向与地坡的变化趋势基本一致，以此地下水在不断运动中通常以排泄的方式，将多余水量流到沟谷中，受到地球化学特征的影响，大气降水是影响地下水排泄与供应的主要因素，结合区域年平均降水量，及连续降水时间，可精准的计算水量的供应条件。

2 类型划分

根据上述分析的矿山水文地质特征，为了切实际的降低水文地质调研工作难度，将从水文地质水层的宏观组合分析，按照地质层由表层至深，从三个方面，开展矿山水文地址类型的详细划分。

2.1 矿山含水层及水体

受到矿山地质勘察及开采的影响，将矿山水文地质按照按成划分为含水层与隔水层，含水层通常位于地层最深处，与上层分化带之间间隔一定厚度的隔水层，基于地下水公关组合分析，应将矿山含水层归属为分散隔绝状态，为地质平行复合结构，大部分含水层中地下水量以静态形式存储，受到正常外力作用较小，因此补给量较少，矿山水文地质常态分布较简单，通过3540孔、3501孔对裂缝含水层进行水量计算，单位时间内涌水量小于0.15L时，可将其划分为简单水文地质结构，并认为0.15为该层地层划分的临界值[6]。

2.2 岩溶—矿山裂缝水

通过矿山水文地质实地调查得出，矿区整体磁场强度较弱，且变化起伏较小，异常形态呈现出不规则的变化，异常中间带呈东西方向排布，与亲水矿元素的局部富集有着密切联系，表现出新生界地层的特征，证明该位置具有良好的地质划分依据，且地下水的异常中心位置与高级化率的中心位置套和相对较好。在水文地质类型划分的过程中，异常区域通常为岩溶—矿山裂缝连接区域，该区域富集较多的金属矿，且其中分布具有明显的关联，总体富水能力较弱，为水文地质中的主要含水层名，也是地下水与外界的主要隔绝层。

2.3 矿井涌水

涌水是矿山地质类型划分的关键依据，矿井受到地质条件与大气降水的影响，会出现水量的突增，为地质划分提供依据的同时，为矿山水文地质勘查带来了一定的难度，整理矿山现场勘察信息，矿井涌水实物图如下。

图2 矿井涌水实物图

如上述图2所示，为矿山涌水实物图，通过实地调查研究得出，该区域内部地段蚀变情况较为剧烈，主要表现为矿石绿化、金属组合化等趋势，蚀变能力越强，说明该区域涌水活跃程度越高。在勘探线上呈现出具有一定宽度的涌水带，且水量走向与岩脉分布基本相同。区域内的异常情况与矿化体形成有着密切联系，对于矿化形成具有一定的指示意义，能够准确反映出该矿区岩浆的活动情况，成矿条件十分有利。