摘要:文章論述了某礦區(qū)水文地質(zhì)條件,并且根據(jù)原有資料對(duì)礦山開(kāi)采中暴露的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行綜合分析,取得了對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件較全面的認(rèn)識(shí)。
　　關(guān)鍵詞:雨量為1157.2mm,雨量集中在3~7月份,日最大降雨量為92.7mm,最大小時(shí)暴雨量為51.1mm。
　　礦區(qū)南側(cè)低山發(fā)育SN向沖溝,流量變化較大,自南流向北,匯入北側(cè)的良田溪。良田溪是礦區(qū)較大的地表水,溪水自西向東流入礦區(qū)北側(cè)后折向北東,其平均流量是2027m3/d,雨季最大流量是5141m3/d。
　　1.2地質(zhì)構(gòu)造
　　礦區(qū)位于官余復(fù)式向斜南端,其東側(cè)為界牌嶺短軸傾伏背斜,礦體主要賦存于背斜核部的100~200m標(biāo)高內(nèi)。
　　(1)近SN向斷層主要有四條,包括F1、F3礦區(qū)水文地質(zhì);環(huán)境問(wèn)題;綜合分析;;湖南
　　湖南省某礦區(qū)是大型含鈹螢石-錫(銅)礦,位于某縣距縣城約42km,省道1806線自西向東橫貫礦區(qū)中部。由于受當(dāng)時(shí)工作程度的限制,對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)不夠,致使在采礦過(guò)程中,出現(xiàn)了嚴(yán)重的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題,造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。本文利用原有資料對(duì)礦山開(kāi)采中暴露的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行綜合分析,取得了對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件較全面的認(rèn)識(shí),對(duì)今后類似礦山的勘探和開(kāi)采具有一定的借鑒意義。
　　1礦區(qū)水文地質(zhì)條件
　　1.1自然地理概況
　　礦區(qū)屬剝蝕、溶蝕低山丘陵地貌,地勢(shì)南西高,北東低。礦區(qū)內(nèi)南西側(cè)是剝蝕低山,相對(duì)最高點(diǎn)是界牌嶺,標(biāo)高為584.1m;北東側(cè)是溶蝕丘陵,最低點(diǎn)是良田村附近,標(biāo)高為340.8m,為礦區(qū)相對(duì)侵蝕基準(zhǔn)面。礦區(qū)相對(duì)高差為243.3m。
　　該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)區(qū),氣候溫和,潮濕多雨。據(jù)宜章縣氣象站資料,該區(qū)歷年平均氣溫為17.6°C,最高氣溫為38°C,最低氣溫為0.5°C;年平均降、F4、F5,走向一般為15°,其中F1、F3、F4為走向正斷層,產(chǎn)狀為110°∠50~80°;F5產(chǎn)狀為280°~290°∠60°。F4規(guī)模最大,長(zhǎng)度約為3~4km,破碎帶寬度為50~70m。背斜東西兩翼分別受F1和F3兩條走向斷層所切割。
　　(2)NW向斷層主要有四條,包括F201、F202、F401、F402,產(chǎn)狀為35°~50°∠40°~70°,均為張扭性橫斷層。該組斷層常表現(xiàn)為錯(cuò)斷SN向斷層,一般規(guī)模較小,但破碎帶較發(fā)育。
　　1.3地層的含水性
　　1.3.1石磴子組灰?guī)r巖溶裂隙含水層
　　石磴子組灰?guī)r在礦區(qū)內(nèi)下伏于測(cè)水組之下,在官余向斜兩翼及SN兩端均有出露,為礦體的直接賦礦層位,其厚度是430m。該地層中地表巖溶發(fā)育,溶溝、溶槽、漏斗常見(jiàn);地下巖溶也較發(fā)育,鉆孔見(jiàn)溶洞率為63.41%,巖溶率為0.48%。巖溶發(fā)育在F4上盤和傾伏背斜軸部,其發(fā)育標(biāo)高一般在200~100m左右,局部受構(gòu)造影響,發(fā)育標(biāo)高最深達(dá)-205.55m。該層富水性主要受構(gòu)造控制,在斷層破碎帶、接觸帶和風(fēng)化帶等地段,巖溶裂隙發(fā)育,含水性較強(qiáng),且自上向下富水性減弱。總體上屬中等富水,泉水流量為0.1~1.0L/s,鉆孔單位涌水量為0.542L/s.m。

                                   
　　   　                                                                　圖1礦區(qū)水文地質(zhì)圖
　　Fig.1HydrogeologicalmapoftheminefieldC2+3、Cz-壺天群、梓門橋組含水層Cc-測(cè)水組隔水層Cs-石磴子組含水層1-水文地質(zhì)界線2-斷層及編號(hào)3-上升泉及流量(L/s)4-涌水鉆孔及編號(hào)5-地面塌陷6-坑道編號(hào)7-地表水及流向
　　1.3.2測(cè)水組砂頁(yè)巖隔水層
　　在礦區(qū)內(nèi)出露較廣,巖層厚度為60~100m。該巖層淺部風(fēng)化破碎,風(fēng)化深度為40m左右,含風(fēng)化裂隙水,泉水出露少,流量很小,一般在0.1~0.5L/s。風(fēng)化裂隙被粘土充填較好,為隔水層。
　　1.3.3壺天群與梓門橋組白云質(zhì)灰?guī)r巖溶裂隙含水層
　　該巖層呈NNE向分布于官余向斜核部。巖溶發(fā)育,巖溶受SN向、EW向斷層和節(jié)理構(gòu)造的控制,地表巖溶形態(tài)多為溶溝、石芽,地下以豎向發(fā)育的溶蝕裂隙
　　和溶洞為主。該巖層富水性強(qiáng),泉水出露較多,最大流量為5.55L/s,一般為0.1~1.0L/s。該巖層上覆5~10m厚的第四系粘土和粉砂質(zhì)粘土,土為褐、黃褐色。不均勻含碎石、角礫,其量約為10%~20%,碎石、角礫成分多為砂巖,偶見(jiàn)灰?guī)r,粒徑一般為1~3cm。土呈可塑狀態(tài),土洞較發(fā)育。
　　1.4斷層的導(dǎo)水性
　　1.4.1近SN向斷層的導(dǎo)水性
　　F1、F3、F5斷層結(jié)構(gòu)面緊密,膠結(jié)充填良好,導(dǎo)水性差。F1經(jīng)注水試驗(yàn),其單位吸水量為0.1534~0.20L/s.m;F3經(jīng)注水試驗(yàn),其單位吸水量為0.0388L/s.m。F4斷層位于背斜軸部,破碎帶寬度50~70m,斷層兩側(cè)裂隙發(fā)育,巖溶較發(fā)育,導(dǎo)水性能強(qiáng),單位吸水量為1.806~3.310L/s.m;PD375坑道揭露有較多的流水點(diǎn),其流量為1.4L/s左右。
　　1.4.2NW向斷層的導(dǎo)水性
　　主要有四條,F201、F202、F401、F402均為張扭性橫斷層。該組斷層常表現(xiàn)為錯(cuò)斷SN向斷層,一般規(guī)模較小,但破碎帶較發(fā)育,且有較好的導(dǎo)水性能,可形成地下水滲流通道。
　　1.5地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件
　　礦區(qū)地下水主要在南端接受大氣降水補(bǔ)給,賦存于巖石的裂隙和溶洞中,沿著巖石的裂隙和溶洞向NNE向徑流,在北端良田村一帶以泉的形式排出地表,泉水流量最大為2.6L/s。
　　2礦坑水文地質(zhì)特征
　　2.1礦坑開(kāi)采現(xiàn)狀
　　界牌嶺多金屬礦于2000年6月取得開(kāi)采權(quán)以來(lái),已開(kāi)掘一條明斜井、三條肓斜井。其中明斜井(XJ500)延伸至240m中段;從240m中段分別向NE及NNE掘進(jìn)1#、2#肓斜井,目前1#、2#肓斜井已分別掘進(jìn)至標(biāo)高67.0m和165.0m;3#肓斜井由240m中段向NW延伸與PD375平巷相連接。
　　2.2礦坑突水、出水特征
　　礦山從2000年9月26日掘進(jìn)斜井和平巷等坑道設(shè)施以來(lái),自2001年6月8日至2003年7月10日,有十多處遇裂隙和溶洞突水,突水標(biāo)高是80~316m。其中有十多處遇裂隙突水,流量為40~180m3/h,一般是100m3/h;有二處遇溶洞突水,日期分別是2001年6月8日和2003年7月10日,流量分別是2000m3/h和5192m3/h。礦山于2003年11月3日停止掘進(jìn),礦坑水位控制穩(wěn)定在240m標(biāo)高,日排水量為1000m3。
　　3地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題
　　礦山開(kāi)采引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題主要有巖溶塌陷、地下水位下降和地表水倒灌。界牌嶺礦抽排地下水引發(fā)礦山西部的里田鄉(xiāng)塔下村余家、王家和何家等地的巖溶塌陷,塌陷區(qū)距離抽水點(diǎn)1000m左右,發(fā)生的地層層位是壺天群與梓門橋組。
　　塌陷始發(fā)時(shí)間是2002年9月28日,2003年10月再次發(fā)生巖溶塌陷,總影響面積是35000m2,共產(chǎn)生塌坑200多個(gè)。塌陷導(dǎo)致地面變形、墻體傾斜開(kāi)裂、農(nóng)田無(wú)法耕作、1806線橋墩穩(wěn)定性受到影響,巖溶塌陷嚴(yán)重破壞了居民住房和1806線的安全運(yùn)行。在礦山開(kāi)采期間,壺天群與梓門橋組含水層地下水位下降。其中2003年1月14日至2003年2月19日,最大降幅達(dá)6m,最大下降速率達(dá)1.35m/d,導(dǎo)致泉水逐漸干涸。受陷坑的影響,地表水如良田溪水由塌陷坑直接流入地下,致使溪水?dāng)嗔?而礦坑水量遞增。
　　4水文地質(zhì)條件分析
　　4.1原有觀點(diǎn)
　　過(guò)去認(rèn)為,礦區(qū)為一傾伏背斜蓄水構(gòu)造,區(qū)內(nèi)東、西、北三面為隔水性能良好的測(cè)水組砂頁(yè)巖形成了一個(gè)完整的隔水邊界,它隔離了礦區(qū)外圍的壺天群、梓門
　　橋組含水層中的地表水、地下水與礦區(qū)地下水之間的水力聯(lián)系,使背斜蓄水構(gòu)造形成一個(gè)封閉型的獨(dú)立水文地質(zhì)單元。礦區(qū)中心部位淺部巖溶不發(fā)育,在對(duì)錫礦
　　體開(kāi)采時(shí),不具備產(chǎn)生地面塌陷的基本條件。礦床水文地質(zhì)類型屬于以裂隙溶洞水為主的含礦層直接進(jìn)水的水文地質(zhì)條件中等的巖溶充水礦床。
　　4.2現(xiàn)有觀點(diǎn)
　　4.2.1主要結(jié)論
　　主要礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下,主要充水含水層是壺天群、梓門橋組,富水性強(qiáng),補(bǔ)給條件好;近SN向和EW向構(gòu)造破碎帶發(fā)育,導(dǎo)水性強(qiáng)且溝通良田溪等地表水體;第四系厚度大、分布廣,疏干排水產(chǎn)生大面積的塌陷,水文地質(zhì)邊界復(fù)雜,礦床水文地質(zhì)類型屬于以裂隙溶洞水為主的含礦層間接進(jìn)水的水文地質(zhì)條件復(fù)雜的巖溶充水礦床。
　　4.2.2水文地質(zhì)條件分析
　　(1)在天然狀態(tài)下,礦區(qū)地下水在南端接受補(bǔ)給,在北端良田一帶以上升泉的形式排泄出地表,相鄰南側(cè)的石磴子組含水層中的ZK1/160鉆孔也有涌水現(xiàn)象,石磴子組含水層與壺天群、梓門橋組含水層中的地下水水力性質(zhì)相同,并且存在著水力聯(lián)系。
　　(2)在開(kāi)采條件下,處在石磴子組灰?guī)r中的礦坑掘進(jìn)發(fā)生的較大的礦坑突水,其水源主要是礦區(qū)外圍的壺天群、梓門橋組含水層中的地下水和地表水,突水通
　　道是沿?cái)鄬影l(fā)育的溶洞;由于礦坑抽排水,導(dǎo)致西側(cè)壺天群、梓門橋組含水層中地下水位下降,并發(fā)生巖溶塌陷和地表水倒灌。
　　(3)礦區(qū)為一傾伏背斜構(gòu)造,區(qū)內(nèi)東、西、北三面為隔水性能良好的測(cè)水組砂頁(yè)巖形成的隔水邊界。引起礦區(qū)石磴子組含水層與壺天群、梓門橋組含水層地下
　　水發(fā)生水力聯(lián)系的通道是礦區(qū)內(nèi)發(fā)育的近SN向斷層和NW向斷層,這兩組斷層破壞了測(cè)水組砂頁(yè)巖隔水邊界的完整性。
　　5結(jié)論
　　(1)礦床水文地質(zhì)類型屬于以裂隙溶洞水為主的含礦層間接進(jìn)水的水文地質(zhì)條件復(fù)雜的巖溶充水礦床。
　　(2)礦區(qū)水文地質(zhì)工作的范圍不能太小,應(yīng)該包含地下水的補(bǔ)給、逕流和排泄區(qū)域。
　　(3)礦區(qū)水文地質(zhì)工作應(yīng)加強(qiáng)水文地質(zhì)條件的分析,并應(yīng)設(shè)計(jì)安排恰當(dāng)?shù)乃�文地質(zhì)鉆探和抽水試驗(yàn)工作量等,充分揭露礦區(qū)的水文地質(zhì)問(wèn)題。
　　(4)礦山開(kāi)采是驗(yàn)證礦區(qū)水文地質(zhì)條件的最好手段,應(yīng)充分利用礦山開(kāi)采所暴露的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行分析,不斷提高和完善對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)。
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