郭　振，王豫飞，刘啟能

(1.河南省地质调查院，河南 郑州 450001；2.河南省地质科学研究所，河南 郑州 450001)



撞顶沟钼钨矿水文地质特征分析及涌水量预测

郭振1，王豫飞2，刘啟能1

(1.河南省地质调查院，河南 郑州 450001；2.河南省地质科学研究所，河南 郑州 450001)

[摘要]撞顶沟钼钨矿矿床为水文地质条件中等的岩溶充水矿床。本文通过对矿区水文地质条件的研究，分析了矿床的充水水源及途径，并对矿区水文地质参数进行了分析计算，最终采用“大井法”对矿坑涌水量进行计算，该计算结果将为矿山开采设计中制定防水方案提供依据。

[关键词]钼钨矿；水文地质条件；涌水量

1概况

撞顶沟钼钨矿区位于栾川县陶湾镇鱼库村中鱼库村。处于豫西山区熊耳山南麓，总体地势为北高南低，海拔标高最低1 285.9 m，最高1 624.7 m，一般1 300～1 400 m，属中山区。矿区属暖温带大陆性季风气候，四季分明。矿区位于华北陆块南缘洛南-栾川台缘褶带栾川坳褶断束内，出露地层为中元古界官道口群白术沟组(Pt2b3)和新元古界栾川群三川组(Pt3s)、南泥湖(Pt3n1)、煤窑沟组(Pt3m2)及新生界第四系全新统(Qh)。

2水文地质条件

矿区属黄河水系伊河上游，区内水系发育，主要有撞顶沟和小东沟，均属季节性河流，流向南西，平时基本无水，雨季水流湍急，流量可达0.2～ 0.5 m3/s，两河流在小东沟口汇合后向南流入鱼库中沟，与鱼库东沟、鱼库西沟汇合后向东南流入伊河。

2.1矿区含水层与隔水层

按岩性、岩石的含水条件分为第四系松散岩层孔隙水，碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙岩溶水两大类。

松散岩类孔隙水为弱富水性(q<0.1 l/s·m)主要分布于矿区表部，广泛发育裂隙，非常有利于大气降水入渗。

碳酸盐岩类裂隙岩溶水，在矿区广泛分布，由中元古界官道口群白术沟组(Pt2b3)和新元古界栾川群三川组(Pt3s)岩层组成，含水层岩性主要为灰白色、灰黑色中厚层大理岩，大理岩单层厚度一般小于10 m，岩溶发育程度较低。据钻孔资料统计，大理岩厚度一般为4.95～249.63 m。该岩组为矿床充水主要含水层组。据区域资料，此含水岩层泉点分布多而流量小，水量贫乏，泉流量为0.1～1 l/s，实测地下水径流模数3～5 l/s·km2。此类地下水的水化学成分比较简单，水化学类型HCO3-Ca·Mg型为主，矿化度小于0.3 g/L。

据钻探资料显示，矿区内局部发育有中元古界官道口群(Pt2g)薄层状黑色碳质板岩，发育有3～5层，厚度为8.17～125.16 m不等，其裂隙连通性差，多闭合或被泥质充填，富水性和导水性差。可作为隔水层。

2.2矿区地下水补给、径流、排泄

在地表广大山区，基岩裸露，植被覆盖率低，广泛发育的裂隙、断裂破碎带，都有利于大气降水的下渗。碳酸盐岩类裂隙岩溶水在矿区出露区接受大气降水入渗补给。碳酸盐岩类裂隙岩溶水沿层面及裂隙、溶隙排泄。在断裂破碎带地下水径流条件较好，沿层面向东北方向径流排泄，排泄条件较好。径流排泄和蒸发排泄为矿区地下水的主要排泄方式。

2.3矿区构造水文地质特征

矿区位于栾川坳褶断束中部、黄背岭—石宝沟背斜西段，见图1所示。区内除矿区外围东南部的北东向断裂外，北西向断裂极为发育，多具矿化和蚀变带，为区内矿产的富集提供了有利的贮矿空间。构成Ⅱ级结构面。区内次一级断裂或层间错动带发育，节理裂隙及层理，构成Ⅲ、Ⅳ级结构面，也成为矿区岩体的优势结构面，对井下开采的巷道掘进与顶底板管理影响较大。

矿区主要发育有三组断裂，皆为压扭性断裂，为阻水断层，破碎带宽度较小，多被充填，富水性较弱。

3充水因素分析

3.1矿床充水水源分析

大气降水：该矿床为地下开采，大气降水可补给地表水和地下水，为矿床充水的间接水源。

地下水：由于钼钨矿体与官道口群白术沟组(Pt2b3)和栾川群三川组(Pt3s)大理岩岩溶裂隙水含水层有直接接触，为矿床的直接充水层。

3.2矿床充水水源及通道分析

岩石天然节理裂隙：由于该矿床绝大部分与含水层直接接触，部分矿体与相对隔水层直接接触。因此，其顶板的岩层的节理裂隙以及溶隙将成为深入性充水通道，形成面状性涌水，渗入性通道涌水量不大。

人为因素：未来的采矿活动将产生大量的采矿冒落裂隙，这些裂隙也会沟通含水层与矿体的水力联系，成为地下水活动的良好通道。

3.3矿床顶底板充水条件分析

矿层顶板充水水源主要来自于官道口群白术沟组(Pt2b3)大理岩岩溶裂隙水含水层以及栾川群三川组(Pt3s)大理岩岩溶裂隙水。由于该含水层组较厚，矿层顶板绝大部分均位于该含水层组当中，直接与矿层接

触。但由于开采深度较深，岩体裂隙以及岩溶孔洞均不甚发育，预计在开采过程中，矿层顶板可能出现淋水情况。矿层底板基本为隔水层花岗岩，岩层连续，分布稳定。因此矿层底板透水的可能性不大。

4矿坑涌水量预测

4.1矿坑充水含水层及边界特征

矿区内含水岩组为官道口群白术沟组(Pt2b3)大理岩和栾川群三川组(Pt3s)大理岩，均为岩溶裂隙水。

根据矿区范围内地下水补给、径流、排泄条件，结合矿区含水层分布特征，确定矿区水文地质北部边界为鱼库岭及其山脊，东部边界为常家凹，南部边界为小东沟，西部边界为碾道沟，形成一个封闭的水文地质单元区域。

4.2矿坑涌水量预测

本次采用“大井法”预测矿坑涌水量。矿区抽水前地下水位静止，矿区巷道系统概化的“大井”可看作潜水完整井，为碳酸盐岩类裂隙水含水层，依据首采区外边界将矿坑涌水量计算周边界概化为不规则多边形。因此可采用下式计算涌水量。

选用公式：

矿体储量估算最低标高659 m，开采水平标高689 m，故以659 m为最低开采水平预测矿坑涌水量。以赋存矿体的含水层渗透系数(K=0.04 m/d)预测正常矿坑涌水量。矿坑涌水量计算结果见表1。

表1　撞顶沟钼矿体矿坑坑正常涌水量预测结果表

由“大井法”预测结果可知，钼钨矿体在689 m开采水平的矿坑正常涌水量为401 m3/h，其值可视为矿坑最大涌水量。

在涌水量预测中，只对含水层最大涌水量进行了计算，不包括区内导水断层补给造成的瞬间突水量。

5结语

撞顶沟钼钨矿含水层为官道口群白术沟组(Pt2b3)大理岩岩溶裂隙水含水层以及栾川群三川组(Pt3s)大理岩岩溶裂隙水含水层，充水含水层富水性较弱，渗透性差。矿床的主要充水含水层为官道口群白术沟组(Pt2b3)大理岩岩溶裂隙水含水层以及栾川群三川组(Pt3s)大理岩岩溶裂隙水含水层。矿区断裂构造较为发育，但矿区断裂破碎带多为压扭性断裂，为相对隔水层，多被充填，富水性较弱。根据“大井法”计算可知，钼钨矿体在689m开采水平的矿坑正常涌水量为401 m3/h。

参考文献

[1]郑世书,陈汉中,刘汉湖.专门水文地质学[M].徐州:中国矿业大学出版社. 1999.

[2]刘传权,宋要武.河南省栾川县撞顶沟铅锌矿区钼钨矿详查报告[R].河南省地质科学研究所.2015.

[3]王龙江,李长虹.三号井充水因素分析及涌水量预测[J]. 地下水.2014(5):24-25.

[4]吴东民,马有华,齐玉峰.银家沟硫铁矿水文地质条件及矿山工程地质评价[J].地下水.2009(3):100-101.

[中图分类号]P641.4+1

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)02-0052-01

[作者简介]郭振(1986-)，男，河南新乡人，助理工程师，主要从事水文地质、工程地质工作。

[收稿日期]2015-12-08