新疆哈巴河哲兰德矿区水文地质特征及矿坑涌水量预测

2018年 1月上 世界有色金属207水文地质Hydrogeology

新疆哈巴河哲兰德矿区水文地质特征及矿坑涌水量预测朱慧秦，陆志明（新疆地矿局第十一地质大队，新疆　昌吉　８３１１００）

摘 要：以新疆哈巴河哲兰德矿区为对象，在基本查明矿区的水文地质特征的基础上，重点分析其充水水源及充水方式，运用水均衡理论，采用大井法对矿区矿井的涌水量进行预测。关键词：哲兰德矿区；水文地质特征；矿坑涌水量；水文地质勘探类型中图分类号：Ｐ６４１．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０１８）０１－０２０７－２

Hydrogeological characteristics and prediction of water inflow in the zhe Lande mining area, Habahe, XinjiangZHU󰀁Hui-qin,LU󰀁Zhi-ming（Ｅｌｅｖｅｎｔｈ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｂｒｉｇａｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｘｉｎｊｉａｎｇ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｉｎｉｎｇ　Ｂｕｒｅａｕ，Ｃｈａｎｇｊｉ　８３１１００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｔａｋｉｎｇ　Ｘｉｎｊｉａｎｇ　Ｈａｂａｈｅ　ｚｈｅ　Ｒａｎｄ　ｍｉｎｉｎｇ　ａｒｅａ　ａｓ　ｔｈｅ　ｏｂｊｅｃｔ，　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ，　ｆｏｃｕｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｏｕｒｃｅ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｆｉｌｌｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，　ｕｓｉｎｇ　ｗａｔｅｒ　ｂａｌａｎｃｅ　ｔｈｅｏｒｙ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｐｒｅｄｉｃｔ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｆｌｏｗ　ｏｆ　ｍｉｎｅ　ｗｅｌｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Keywords: ｚｅｌｌａｎｄ　ｍｉｎｅ　ａｒｅａ；　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；　ｍｉｎｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｆｌｏｗ；　ｈｙｄｒｏｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｔｙｐｅ

1 自然地理概况矿区位于区域的东南部，最高为西北部，海拔标高716.20m，最低为南部，海拔标高660.80m，相对高差一般20-30米，最大相对高差55.40m，地形较为平坦，呈波状起伏，地形切割较弱。河谷及冲沟多呈宽缓的“V”字型，但在进入额尔齐斯河谷平原处，地形切割稍强，地表坡度一般在5°~20°；地形总势北西高南东低，宽缓冲沟较发育，有利于地表水排泄。矿区主要河流为布哈依塔勒德河，源于北部低山区，受大气降水的控制，5-7月为洪水期，10月至翌年3月为枯水期[1]。该河源头至流出本区，落差约150米。位于花岗岩与变质岩交界处的地段，河床平坦开阔，洼地内堆积了粘质粉砂、含砾腐殖土。变质岩区内，落差增大，下切至基岩，使厚达7.0米的冲洪积砂土、砂砾石层，构成基座阶地。河水进入山前冲洪积砂砾石、中粗粒砂岩层时，河床较开阔，切割作用减弱，河水最终补给平原区地下水。该河最大流量0.227m3/s,最小流量仅0.053m3/秒，水化学类型HCO3·SO4-Ca·Na,矿化度在0.43-0.69克/升之间。2 矿区水文地质特征（1）含（隔）水层的划分.本次将矿区相关地层划分为4个含（隔）水层（段）。包括第四系全新统冲积层孔隙潜水含水层、第四系全新统残坡积层透水不含水层、中泥盆统托克萨雷组基岩裂隙弱富水含水层、华力西中期基岩裂隙含水层。矿区出露地层主要为中泥盆统托克萨雷组，少量闪长岩脉，第四系松散沉积物，地层岩性主要为变质砂岩、绢云绿泥石英千枚岩、绢云石英千枚岩、变砂岩等，地下水埋深39.41-47.95m，含水层厚度115.80-273.99m。据钻孔的抽水试验资料、单孔涌水量分别3.06m3/日、4.03m3/日，渗透系数（K）0.0011m/日、0.0016m/日，影响半径(R)=19.14米、18.87米，钻孔单位涌水量（q）=0.0013升/秒·米、0.0022升/秒·米（q＜0.1升/秒·米，泉流量最大可达12.7升/秒，一般在0.26-2.6升/秒之间。水化学类型以HCO3·SO4-Ca·Na为主，矿化度小于1克/升，PH=8.5。属弱富水的潜水含水层。（2）地下水与地表水间的水力联系。布哈依塔勒德河从矿区中部通过，最大流量为0.227m3/秒（洪水期5-8月），最小流量为0.053m3/秒（枯水期1-3月），年平均流量为0.14m3/秒，年径流量为0.044亿m3。据本次调查资料，基岩裂隙弱富水潜水含水层与地表水有密切的水力联系，测流成果表明矿区内为基岩裂隙水补给地表水[2]。布哈依塔勒德河上游断面至下游断面，沿途1.0千米，河流水量增量0.037m3/s。可见该河流沿途接受一部分地下水的补给。距哲兰德矿区最近的河流为布哈依塔勒德河，该河地表水与中泥盆统托克萨雷组基岩裂隙弱富水含水层之间存在一定的水力联系，由于河水流量较小，补给有限。邻区开采巷道系统中排水量仅36m3/日。矿区内抽水试验成果表明，基岩裂隙水渗透性较差，（K）值在0.0011-0.0016m/日。通过上述成果资料分析，旁河建井河水与地下水之间有水力联系，但不密切。（3）地下水补给、径流、排泄条件。通过对区域水文地质条件的认识和了解，并结合矿区的气候因素、地形、地貌条件及构造因素，矿区内地下水主要补给源为北侧地下水的侧向径流补给,次为中低山区的大气降水，冰雪消融水的补给，大气降水和冰雪消融水通过基岩风化裂隙垂直入渗补给基岩潜水含水层。地下水总体运动方向与区域地下水运动方向相一致,基本由北向南径流。区内为内陆阿勒泰山前低山丘陵地带,东部布哈依塔勒德河侵蚀切割相对较强烈，形成近南北向弧形宽缓中等切割的“U”字型谷。（4）矿床充水因素分析。①中泥盆统托克萨雷组基岩裂隙水。矿区内施工钻孔均揭露到该含水层，钻孔揭露矿体顶（底）板岩石为绢云石英千枚岩、变砂岩、绢云绿泥千枚岩、闪长岩，部分钻孔发生漏水。通过钻孔抽水试验，并结合区内现有生产矿井，邻近矿井走访调查资料，现已查明矿层顶（底）板均有含水层存在，由于受基岩节理、裂隙发育程度的影响含水层之间的水力联系在局部呈各向异性。从区内生产矿井开拓情况分析，矿区主要充水水源来自矿层顶（底）板基岩裂隙弱富水含水层。（下转209页）

收稿时间：２０１７－１２

作者简介：朱慧秦，女，生于１９８４年，汉族，湖北麻城人，本科，水工环工程师，研究方向：水文地质、工程地质、环境地质。2018年 1月上 世界有色金属209

化学化工Chemical Engineering

40ng/mL的金标准系列。2 结果与讨论2.1 两种方法的检出限比较仪器最佳条件下测定标准曲线，对试剂空白溶液连续测11次并计算标准偏差（SD），三倍SD比上曲线斜率计算得出，火焰荧光光谱法检出限为0.14ng/g，电感耦合等离子体质谱法的检出限为0.12ng/g。两种方法的检出限均低于化探样品分析要求。2.2 两种方法的准确度和精密度比较表2选择国家标准样品GAu9b、GAu10b、GAu11b分别[1]󰀡曾小明，彭召海，王树镛.《世界核地质科学》1987年04期.[2]󰀡贾双林，况云所.《分析实验室》2010年5月29期161-163.[3]󰀡陈彦斌，常娟，李维，齐耀德.《内蒙古科技与经济》2017年2月2期97-98.[4]󰀡刘德林，高树林，黄炼.《黄金》2011年6期32卷53-56.平行称取11份，按照两种实验测定方法分别测定金的含量，计算其方法的准确度（RE）、精密度（RSD）比对。结果见表2。上表可见，两种方法准确度与精密度都很好，均低于化探质量要求。2.3 两种方法成本与测定时间比较火焰原子荧光光谱法，消耗品只有金灯,测量一个样品10s左右，定期清洗维护简单便捷，ICP-MS法需定期更换检测器，矩管等等，测量一个样品在30s左右，定期维护操作复杂。

3 结论火焰原子荧光光谱法与ICP-MS法测定地质样品中微量金，检出限、准确度精密度均满足质量要求。火焰原子荧光光谱法相比ICP-MS法具有操作简单、高效、成本更低廉的优点，适合大批量样品分析。

（上接207页）因此，矿层顶（底）板基岩裂隙水将成为未来开拓巷道时的重要充水水源之一。②构造。矿区内发育的断裂，主要有F5，总体向北东倾斜，其导水性、富水性相对较好，因此，断裂构造会成为矿床开拓时的充水因素，但由于地下水循环条件差，地下水补给有限，未来矿床开拓时矿坑涌水量较小，因此构造不会成为矿床开拓时的充水因素。③大气降水及暂时性地表水流。矿区地层地表总体露头较好，部分表层第四系残坡积层发育，但厚度较小。当井下矿层开采后，打破了岩层原有的稳定性，使上覆岩层节理、裂隙增大。大气降水和冰雪消融水易通过地表风化裂隙向下渗透进入矿井，造成矿坑涌水量增大，甚至造成淹井事故，因引起未来矿方的重视。3 矿坑涌水量预测3.1 采用大井法进行预算矿坑正常涌水量预测，选择潜水计算公式：将相关数据带入公式：3.2 涌水量预算结果评述通过上述大井法对矿坑涌水量的预算可知：大井法的预算结果（540m水平）正常值的修约值为112m3/日，最大值为162m3/日。本次工作运用大井法进行了矿井涌水量的预算，但就其预算依据、过程及结果而言均较客观，可以作为未来建井时的参考依据。该区属温带寒冷干旱气候区，年降水量170200mm，5~8月为多雨季节水，特别是多年一遇的特大暴雨，暴雨期要加强排水，做好井采系统周边的防洪措施。

4 水文化地质勘探类型划分矿区位于阿勒泰前山低山丘陵地带,地形总势北高南低，地形起伏不大，地表坡度相对较小，冲沟不甚发育，侵蚀切割较弱，较有利于地表水的排泄，矿区内含水层与含水层之间存在着节理、裂隙不甚发育的地段。使得地下水渗流速度因地而异，因此地下水的循环条件具一定的差异性，从而导致了含水层之间的水力联系较微弱。地下水主要接受地下水侧向径流补给，其次接受大气降水入渗补给。直接充水含水层单位涌水量小于0.1升/秒·米，因此依据中华人民共和国地质矿产行业标准《岩金矿地质勘查规范》（DZ/T0205-2002）、《矿区水文地质工程地质勘查规范》（GB12719-91）将哲兰德矿区水文地质勘查类型划为二类一型，即以裂隙含水层为主，水文地质条件简单的矿床。

5 结语在本文的叙述过程中，通过对矿区地理概况和水文地质条件的分析，阐明了矿区地下水的补给、径流、排泄条件，矿床的充水因素及进行了涌水量的预测，确定了该矿床的水文地质勘探类型，提出了矿山的供水水源方向，为该矿区后续水文地质调查工作的布置提供了主要依据。