刘东风

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000）

研究区位于肃北县，地貌上属低山丘陵区，低山与山间洼地相间分布是其显著特征，属低山丘陵地形。区内降水量小，蒸发量大，年均降水量66.1mm，年蒸发量3481mm。总体上，研究区区域水文地质较为简单[1]，但是为了确保资源开发的安全性，本文在外业调查的基础上，对该矿山的水文地质特征进行了研究，为进一步确定开采排水系统提供依据。

1 地下水类型划分

根据矿山含水层岩性和地下水赋存特征，研究区地下水类型可划分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水以及碎屑岩类裂隙孔隙水三类。

1.1 松散岩类孔隙水

含水岩组为第四系中、上更新统砂砾（碎）石层等。含水层厚度不大，水位埋藏较浅，富水性差，地下水化学类型一般为SO42-—Cl-—Na+型，富水性差异较大，单井涌水量小于100m3/d，水质一般较差。该类地下水主要接受大气降水入渗补给，径流方向与地形倾伏方向基本一致，顺沟谷排泄或补给下伏基岩裂隙水。

1.2 基岩裂隙水

含水岩组主要为花岗岩和辉长岩以及斜长角闪岩等，富水性差，单井涌水量小于100m3/d，单位涌水量小于0.03L/s·m，渗透系数为0.032m/d。水中氯化物、硫酸盐等含量较高，水化学类型为SO42-—Cl-—Na+型。含水岩组裸露于地表或被第四系所覆盖，接受大气降水的入渗补给。含水岩组内各个含水层相对呈层状，水力联系较弱，各具不同的水位，地下水一般沿地层倾斜方向或地形倾伏方向径流。

1.3 碎屑岩类裂隙孔隙水

含水岩组主要为棕黄色和砖红色砂质砾岩，含水层厚度分布不均，厚度一般小于100m，富水性差，单井涌水量小于100m3/d。

含水岩组裸露于地表或被第四系覆盖物覆盖，主要补给来源为大气降水，主要消耗于蒸散发。岩组局部地段孔隙、裂隙发育，地下水多沿地形倾伏方向顺层径流。

2 矿区水文地质

2.1 砂碎石富水性

第四系砂碎石磨圆度和分选性均较差，矿区内厚度分布很不均匀。第四系砂碎石仅在地势低洼地段有地下水存在，大部分地区属于干燥、松散、无水状态。根据抽水试验计算得到第四系含水层的涌水量为7.67m3/d（小于10m3/d），可知第四系含水层富水性弱。

2.2 闪长岩—花岗岩富水性

根据钻孔资料显示，闪长岩自上而下可分为四层，各层厚度不一，其裂隙发育程度主要受岩性、风化强度、埋藏深度和构造运动控制[2]；根据简易水文地质观测显示，在钻进过程中冲洗液消耗量为12～20L/h，为正常钻进消耗，未出现大量漏浆地段；孔中液面位置随提钻和下钻过程不断波动。经计算其最大涌水量<10m3/d，富水性弱。花岗岩地表出露情况较好，见有张性断裂，节理发育，共有三组节理；各钻孔冲洗液消耗量记录表明在钻进过程中并未出现大量漏浆地段。根据钻孔资料计算其富水性<10m3/d，富水性弱。

2.3 辉长岩富水性

辉长岩在地表仅以小丘状出露，大部分为第四系松散沉积物覆盖。地表出露的辉长岩，岩体破碎，裂隙发育。探槽资料显示，辉长岩也有四期断裂发育，裂隙较为发育。同时辉长岩为主要含矿母岩，金属矿物主要以星点状产出，局部以稀疏侵染状、集合体状产出。自上而下大致可以分成四层，见有三组裂隙，裂隙间距多小于10cm。提水试验表明，该岩组富水性弱（<10m3/d)。

2.4 构造破碎岩组富水性

矿区内构造破碎带受构造应力强弱的影响。钻孔编录资料显示，构造破碎带在矿区很发育，岩体破碎，呈泥状。另在矿区范围内见有一条北西向断层破碎带发育，走向50°，长约500m。

构造破碎岩组岩体破碎强烈，储水性能好，为地下水储存提供了良好空间；虽构成季节洪水和地下水的主要联系通道，但由于上部普遍存在中等完整的花岗岩或辉长岩等渗水能力差的岩组，阻挡了降雨向下入渗，使得该岩组与地表水联系差，也就是补给条件差。勘察资料表明，其富水性弱（<10m3/d）。

2.5 碎屑岩类裂隙孔隙富水性

碎屑岩类主要是棕黄色砂砾岩和褐红色砂砾岩。其中褐红色砂砾岩构成矿体底板，其富水性的强弱对矿体的开采具有重要影响。碎屑岩组孔隙发育，因此是地下水的良好流通通道，储水性能好。

矿区内出露的碎屑岩主要分布在矿区南部，呈低矮丘陵状，表层风化严重。其所含地下水主要补给来源为大气降水，主要排泄方式为蒸散发。矿区内没有钻孔控制碎屑岩组。根据矿区邻近区域内碎屑岩中的水文地质钻孔资料，其单井涌水量为26.18～58.75m3/d。可知其富水性较弱（10～100m3/d）。

2.6 矿区地下水补径排条件

矿区地下水主要接受大气降雨补给，微弱的大气降雨大部形成地表径流，自南西向北东以0.5%的水力坡度流出区外，只有少量通过表层第四系砂碎石进入基岩裂隙和构造破碎带；顺岩层倾向向下或向东北缓慢径流。

由于大部矿体低于当地侵蚀基准面，故不利于地下水排泄。研究区大气降雨为矿体主要充水水源，对矿体开采构成潜在威胁。

3 预测矿坑涌水量

3.1 矿区水文地质边界

矿体北部为一系列花岗岩和片麻岩出露形成的较为陡峻的山峰，在地表形成分水岭，也成为矿区北部的阻水边界；矿区南部为砖红色砂砾岩的出露，形成地表分水岭，成为矿区南部的阻水边界；矿区西南部为丘陵零星分布区，部分地段存在地表分水岭，致使地表径流有一部分从西南流入矿区。

矿区总体上呈现出西南高，东北低的态势。矿区周边地势较高，中间低，整体向东北开口方向倾斜，地形坡度0.5%±，地形有利于地表自然排水。矿体走向近东北—南西走向，与山间洼地和地层走向一致；矿区地表平坦，仅局部地段出露串珠状低矮山丘；地表发育有网状第四系冲沟，沟谷走向290°，在矿区内延伸长度约4000m。

3.2 矿坑涌水量预测

矿区表层为第四系砂碎石覆盖，地层透水能力强，储水能力弱，形成透水不含水层；微弱的大气降水通过表层第四系补给基岩和构造破碎带，补给区在矿体顶部，以垂向补给为主。又由于勘察钻孔富水性弱，仅为滴水状、渗水状汇集，相应地试验效果也较差。上述特征说明，该矿区难于使用解析法等预测矿坑涌水量，适用于非渗流模型水均衡方程进行预测[3-4]。

此外，矿区开采条件下的水均衡关系极为简单，以矿体为中心，确定均衡区面积2570000m2；均衡期选取6～8月，这三个月降雨集中，大气降雨可形成有效补给，其余月份降雨稀少，不能形成有效补给；6～8月降雨量占全年降雨量的80%为52.88mm（20%形成地表径流），计算结果见表1。

表1 正常涌水量计算成果表

对于矿区可能出现的极端降水情况也必须予以考虑，此时将形成矿坑最大涌水量。经查算140.1mm降水量出现的频率为10%，其涌水量计算结果见表2。由表2可知：矿坑最大涌水量为1200m3/d。

表2 矿坑最大涌水量计算表

4 结语

综上所述，该矿体位于当地侵蚀基准面以下，矿区无常年性地表水体，矿床主要充水含水层为辉长岩和花岗岩，富水性弱，地下水补给条件差，大气降雨与矿区地下水联系较为密切，矿体顶板有厚度不等的第四系松散层覆盖，水文地质边界清楚；矿区水文地质类型为裂隙充水的水文地质条件简单矿床。