浙江省青田县石平川坦铺矿区水文地质特征分析

周 舟，刘 权

（浙江华坤地质发展有限公司，浙江 温州 325006）

矿区位于五台山南坡及矿区南部山脊分水岭地下水的补给区，径流区。属山间谷地基岩裂隙水，水文地质简单的径流排泄区的上游地段。矿段山体总体走向北东。地形南北高，中部沟谷低。最高点位于矿段北部，海拔1195m，最低点位于矿段西部冲沟底部，海拔高程518m，矿段相对高差677m，地形坡度20°～35°，局部＞50°，沟谷呈“V”形，属中低山地貌。

1 矿区水文地质特征

1.1 坦铺大南沟

矿区内无水库水塘分布，矿区间歇性小溪发育，其中主要为坦铺大南沟及支流，坦埔大南沟为矿区最大水体。坦铺大南沟源于五台山南麓，小庙北西向分水岭以南，自北向南贯穿全矿段，其支流在大沟南北两侧呈不对称分布，北侧远多于南侧[1]。汇水面积2.01km2，沟谷宽一般＜10m，局部地段＞20m，呈“V”字型，纵比降47.62‰，流量随季节变化大，为未来唯一的供水水源，目前尚未被利用。

1.2 含水层与隔水层

1.2.1 含水层

据矿区岩性可分为松散孔隙潜水、裂隙水含水层、深部层间裂隙水三种类型。

（1）松散孔隙潜水。矿区内第四系松散层仅在局部零星分布，分布于坦铺—白刀岭滩和沟谷、山前较平缓山坡等低洼地带，岩性为坡积粘性土及砂性土，下部含碎石。区内长220m，宽＜25m～65m，厚度一般1m～3m，局部大于5m。岩性为含泥质砂卵石，分选性、磨园度差，多呈次棱角状。大小变化大，一般2cm～20cm的为主。泥质约为5%～10%，砂20%～30%，砾石少量。透水性好，除沟谷两侧较低洼地带含孔隙潜水外，其余均属透水不含水或间歇含水地段。无泉水出露，富水性弱。该含水层(组)主要接受大气降水补给，顺坡向径流，以渗透形式排泄给地表溪流，雨季陡坎下与基岩接触处有下降泉溢出，水位动态变化较大。

（2）基岩裂隙水含水层。①风化基岩裂隙水：矿区出露地层为上侏罗统西山头组第二岩性段一套酸性火山碎屑岩，风化层厚度一般3m～10m。最小厚度0m，最大厚度29.66m。矿区地形变化大，风化裂隙水无形成统一静水位，一般属透水不含水。泉水流量0.03～0.10l/s，水量随季节降水量变化明显，多为透水不含水。②断裂构造裂隙水：矿区断裂构造不发育，F8断裂带展布于小庙以西170余m处，走向近南北，长约1.7km，性质不明，破碎带宽＜20cm，局部见碎裂岩化，其导水性、富水性与上下盘岩石无明显差异，无泉水出露。③深部层间裂隙水：坦铺矿区层间裂隙水含水层单层厚度0.77m～29.98m，产状与地层产状基本一致，但多为透镜状，混合水位埋深-6.20m～63.20m（ZK0401自流孔），水位标高698.85m～788.69m，水位年变幅0.66m。LD1老硐长281.60m，标高592m，排水量0.16l/s。

1.2.2 隔水层

矿区内地层主要为上侏罗统西山头组第二和第三岩性段各种凝灰岩，除风化带、构造破碎带和构造裂隙发育带之外，岩石均呈致密块状，裂隙不发育，完整性较好，且分布广，厚度大，隔水性好，属良好隔水层。

1.3 地下水的补给、径流与排泄

地下水以大气降水垂向渗入补给为主，兼有线状地表间歇性溪流及沟谷流水的补给。松散层孔隙水、基岩裸露区裂隙水由大气降水直接补给。在孔隙含水层覆盖区裂隙水由孔隙水补给。由于矿区岩石裂隙不甚发育，或裂隙虽较发育，但开启性差，并有部分裂隙被钾长石细脉、石英细脉、蚀变矿物绿泥石充填，近地表大部分裂隙被粘性土、岩屑充填，透水性弱，补给量有限。地下水径流方向与地表水径流方向基本一致，由高水位向低水位方向缓慢渗流。地下水总体流向自东向西。因地形影响大，地下水流向变化大，总体上是由东向西渗流出区外，地下水以下降泉、蒸发、沟谷湿地、微弱渗流补给地表水等方式进行排泄。

2 矿坑涌水量预测

坦铺矿区详查地段位于小庙以西，五台山以南分水岭的补给区，坦铺大南沟两侧，坦铺大南沟最低标高517.50m，矿区详查范围内最低侵蚀基准面标高517m。矿区矿体资源量估算标高：182.80m～660.90m，其中517.50m～660.90m中段可利用有利地形进行自然排水，其余中段均需机泵排水，预测矿坑涌水量。

2.1 矿床充水因素

本矿区为分水岭型裂隙水充水矿床，其充水因素均为大气降水，线状地表水体的垂向渗入与层间裂隙水，其中以层间裂隙水为主。

2.2 涌水量估算参数

本矿区未进行抽水试验求取矿坑涌水量估算参数。本矿区位于庙山矿区南西200m，距东面十五石矿区325m，矿区水文地质条件基本相同。坑道涌水量估算采用庙山矿区与十五石采矿坑道控制面积，水位降低、坑道排水量等水文地质参数，用比拟法预测本矿段各中段正常涌水量与最大涌水量，其中累计最大涌水量429m3/d，正常涌水量294 m3/d（表1）。

采用普查——勘探地质报告抽水试验成果平均渗透系数(K)值和各中段新的水文地质参数，用集水廊道法预测矿坑涌水量。

a.比拟法

预测公式：

式中：Q—各中段预测涌水量(m3/d)；Q1—已知开采坑道涌水量(m3/d)；F—中段预测坑道控制面积(km2)；F1—已知开采坑道控制面积(km2)；S—中段预测水位降低值(m)；S1—已知开采坑道水位降低值(m)。

各中段涌水量预测结果(表2)。

预测参数说明：①已知最大涌水量参数以庙山矿区坑道涌水量观测值中三次最大值的平均值作为本矿区最大涌水量的估算参数；②已知正常涌水量参数以庙山矿区坑道涌水量观测值中去掉三次最大值和三次最小值后的平均值作为本矿区坑道正常涌水量估算参数；③以ZK075孔最低水位标高780.24m作为矿区水位标高；④其余参数均为各中段实际参数。

表1 坦铺矿区中段矿体水平投影面积统计表

b.集水廊道法预测矿坑涌水量。

预测公式：

式中：Q—预测中段涌水量(m3/d)；Kcp—原普查—勘探地质报告抽水试验平均渗透系数(m/d)；R—坑道排水引用半径(m)；H—水头高度(m)；M—含水层厚度(m)；B—中段沿矿体走向控矿坑道水平投影长度(m)。

坑道排水量(表3)预测参数中已知参数为庙山矿区坑道实际涌水量，水位降低值、坑道控制面积为常数。本矿区预测参数为未来各开采中段坑道控制面积、水位降低值。表3中的渗透系数(K)值为庙山矿区抽水试验结果渗透系数(K)值的平均值。根据对十五石矿区坑道涌水量研究对比发现，以上两种方法预测结果，第二种方法比较符合实际，与其它矿区实际排水量相比，预测水量可能稍偏大。

表2 坦铺矿区矿坑涌水量预测结果表

表3 坦铺矿区坑道涌水量预测结果表

3 结论

矿区属分水岭近分水岭型裂隙水充水矿床，地表水汇水面积2.01km2，地下水富水性弱，断裂构造不发育，水文地质条件属简单型。

矿区全部钻孔均未封孔，单孔储水量在1.5m3～2m3，当采矿坑道遇到钻孔时会瞬间产生2m3左右的突水现象。矿区北西向分水岭以西含水层厚度较大，未封钻孔会使全部揭穿的含水层沿钻孔向采矿坑道涌水，增大矿坑排水量，在开采过程中应多加注意。