新疆和田县阿克塔斯稀有金属矿区水文地质特征研究

2022-03-24薛言

新疆有色金属 2022年6期

薛言

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质矿产勘查研究院，新疆乌鲁木齐 830000）

1 矿区水文地质条件

工作区位于昆仑山主体中部山脊南坡地段，山体裸露，局部残坡积发育，山体大致呈北西向，地形为南(东)高、北(西)低，切割剧烈，山势高峻。工区内海拔高度最低为4200.30 米，最高5280 米，最大高差1079.70 米，属深切割的高山区。由于地形较陡，不利于地表水的汇集，迳流条件很好，由于冲积层地势平坦，地下水面水力坡度很小，不易于自然排水。矿区最低侵蚀基准面为喀拉喀什河，其海拔标高4201 米。

1.1 地表水分布特征

矿区东侧发育喀拉喀什河，矿区水文地质条件与矿区地貌分布密切相关，大气降水是矿区地下水的总来源，决定了矿区地下水的供需关系，在气候平均的状态下，矿区内非雨季地表水的迳流量实际上反映的地下水的迳流量，由此可见矿区地表水的发育程度基本上反映的是矿区水文地质条件的复杂程度。

1.2 矿区含水岩层划分及其特征

依据地下水的赋存条件、富水性等水文地质特征，可将地下水划分为三个含水岩组（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）。

（1）孔隙潜水含水岩组（Ⅰ）

a、强-极强富水性孔隙潜水含水层富水区（Ⅰa）：本区主要分布在喀拉喀什河两岸，厚度不均，一般为1.5-4.5米，局部大于4.5米。主要为残坡积物及冲积物，上层亚砂土夹砾石渗透性比较差，下部砂、砾石层经抽水证明，涌水量渗透性都很大，单位涌水量3-6 升/秒。渗透系数1.5 米/昼夜以上。地下水水质较差，矿化度很高，并以NaCl盐为主。

b、孔隙潜水含水层弱富水区（Ⅰb）：本区主要分布在远离喀拉喀什河的河谷中，厚度一般为3-5 米。岩性主要为冲洪积的砂、砂砾石。该层透水性较好，但富水性弱。

c、第四系透水不含水层弱富水区（Ⅰc）：分布于基岩表面及阶地表层，不含水。岩性以砂、碎石为主，占总成份的60%以上，渗透性很强，但因本区降水量很少，又因所处位置较高，所以含水性弱，补给条件差。

（2）基岩裂隙水含水层弱富水区（Ⅱ）

本区在矿区内大面积分布，由二云母片岩、含石榴黑云石英片岩、含石榴斜长黑云石英片岩、斜长黑云石英片岩及透辉石角岩等组成。从地质钻孔ZK217-1 钻孔抽水来结果看，说明深部存在基岩裂隙脉状水，从Q=f（s）和q=f（s）曲线来看，是明显的抛物线，属潜水水力性质，不排除裂隙脉状水的局部承压。从正式抽水试验ZK217-1 钻孔成果来看，说明单位涌水量（q）＜0.1 升/秒，该含水岩体属于弱富水性。

经多孔观测,排除水位有误差的孔，找出了地下水位埋深的规律，地下水位埋深均在12.20-36.14 米左右，静止水位在4191-4196 米，各孔水位地下水埋深与地形起伏基本一致。

裂隙发育程度各不相同，距矿体越近裂隙越发育，尤其是近矿体两米以内的围岩更为明显，其岩石多被裂隙割裂成碎块，给工程地质条件带来极不利的因素。裂隙极窄且短小，一般宽0.2 厘米，最宽仅0.4厘米，最长不到0.5米，以2-4厘米最多，裂隙率测得1.2%。透水性强、富水性弱，受大气降水补给，一般降水很快渗入形成地下水，沿节理裂隙溢出补给地下水。鉴于这种情况，本含水层含水富水性弱。

（3）基岩裂隙水不含水层（Ⅲ）

本区分布于矿区西南部，由花岗伟晶岩组成。花岗伟晶岩侵入于上三叠系地层中，由于所处标高不同，90 号脉群与91 号脉群含水情况不同。由施工的平硐可知，90 号脉群潜水面以上，岩层干燥不含水。潜水面以下含水较丰富。含水量大的原因是矿体与第四纪冲积含水层直接接触，有充足的地下水补给，另外矿体本身裂隙发育，且少充填物，该层水质较好。

1.3 矿区地下水的埋藏类型

阿克塔斯稀有金属矿区地下水的埋藏类型，主要为基岩裂隙水，基本属于潜水。地下水位的埋藏深度受地形因素的控制，水位高差起伏变化比较大，在沟谷低洼地带水位埋深较浅。

1.4 矿区地表水与地下水的水力联系

从地下水长期观测及化学成份的对比，90 号脉群是基岩地下水补给第四系冲积层潜水或河水，主要依据如下：

a、水文井比地质勘查井（ZK217-2）地下水位高28厘米。

b、基岩地下水比第四纪冲积层地下水矿化度低得多，而且是渐变的，这是由于地下水比第四纪冲积层地下水在流动中矿化度逐渐增高的缘故，QJ1矿化度为：300mg/L，地表水矿化度为：205.6mg/L。因而可以判定，地下水是基岩向第四纪冲积层流动的。然而从大的区域来看，是地表水补给地下水的。

91 号脉群所处地势较高，矿区地下水来源主要为大气降水及雪融水为主，地下水由南向北流动。谷地地下水由西南向北东方向迳流。

1.5 地下水的补给、迳流、排泄条件

矿区地下水主要以降雨和降雪融化入渗补给为主，本区降雨量236.5mm，全年降雨量逐月分配较均匀，且每次降雨强度均较小，为小雨规模。矿区植被覆盖率低，降水转化成地表迳流快速从地表消失。矿区内岩层产状较陡，裂隙、节理、片理发育，使岩石有利于接受降雨入渗的补给。夏季矿区昼夜温差大，凝结水也是地下潜水的一个主要补给源。

1.6 矿区地下水化学特征及评价

a、地下水水化学特征：通过对QJ1的水质结果进行分析，本地区地下水水化学类型为：HCO3-K·Na型。pH=7.0，属中性水。

b、地表水水化学特征：本次工作对地表水采取水样做化学全分析。水化学类型为：HCO3·SO4-Ca·Na型。pH=7.59，属弱碱性水。

1.7 矿床充水因素

阿克塔斯稀有金属矿区充水岩层裸露地表，矿体赋存的位置处于两侧裂隙较为发育的蚀变带，矿体沿倾向延伸较大，未来矿体首采区采用井巷开采方式，以上要素决定了裂隙水成为矿床充水的主要来源。矿区地表水较发育，喀拉喀什河穿矿区而过，最低侵蚀基准面标高4201m。所以该河的地表水会成为矿体未来开采至侵蚀基准面以下的主要充水因素；侵蚀基准面以上部分预测矿坑涌水量较小，对矿床开采没有影响。

2 矿坑涌水量预测

首采块段矿体采用井巷开采，井巷系统开拓坑境界长300 米、宽120 米，呈长方形，面积36000 平方米，开采标高4250 米至4150 米，所处位置较低，地形不利于自然排水，反而容易导致井巷积水，尤其是气温较高、降雨时，水量剧增，极易造成井巷积水；工作区存在基岩裂隙水，所以要对涌水量进行预测，预测涌水量是由地下水流入井巷系统的水量组成。地下水矿坑涌水量采用“大井法”进行计算。计算得最大涌水量为7.9×102m3/d。

根据涌水量计算结果，矿坑存在长期的疏干排水，对于矿坑以外的水流可以直接引倒流排出，对于水仓的水可采用抽水机排水，以保证矿山的正常开采。另外，本区属于弱富水矿床，预测的未来矿坑涌水量不大，但不排除构造破碎带或基岩裂隙发育带的突水现象，在掘进过程中观察破碎带水流情况，发现水量急剧增大时，应及时采取措施进行处理。