大毛沟金矿矿区水文地质条件分析及涌水量预测

李玲玲，李玉林

(甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741025）

大毛沟金矿区位于燕山山脉中段，平泉与宽城两县交界处，面积约0.7km2，最高海拔825.80m，相对高差100m～200m。

交通便利，地形陡峻，区内岩浆岩、片麻岩、安山岩形成低山丘陵，石英岩、石英砂岩、白云岩形成中低山，其间穿插有中、小型的山间河谷。属半干旱大陆性气候，降雨集中在每年的7～9月，多年平均降水量570.8mm，多年平均蒸发量1478.7mm，封冻期在11月至次年3月。

矿化带总长约1500m，宽50m～100m，分布于马鞍山杂岩体与中元古界长城系接触的内、外接触部位。内带围岩主要是流纹质角砾熔岩（Vb）、石英二长斑岩（ηοπ）；外带围岩有蚀变白云岩（SDo）、白云岩（Chg2）和石英岩、石英砂岩（Chd2）。

矿带内南部、东部和北部外侧出露中元古界长城系团山子组、大洪峪组、高于庄组地层。西部为燕山期中酸性花岗斑岩、石英二长斑岩体。南部为侏罗系安山岩。采用露天开采。

1 矿区地下水含水层

1.1 第四系洪积 （Qpl）松散层孔隙含水层

第四系洪积松散层主要分布在西岔沟沟底、梁根沟。西岔沟位于主矿体以西50m～250m，由于西岔沟至地表分水岭只有1km，因此，西岔沟沟底第四系洪积松散层只在雨季含有少量的孔隙性潜水。

梁根沟含水层为亚砂土砂和碎石，富水性中等，水位埋深小于4.0m，井深1.90m～10.8m，单井出水量1～10L/S，矿化度小于1g/L。

1.2 基岩裂隙含水层

1.2.1 中元古界大洪峪组（Chd2）石英岩、石英砂岩裂隙含水层

主要分布在主矿体以东矿化带的外侧。由灰白色、灰黄色致密块状的石英岩、石英砂岩组成。

该岩层以层面裂隙为主，可见北东和北北西两组裂隙，含有富水性弱～中等的裂隙水。泉水流量小于1L/s，矿化度小于1g/L。

1.2.2 中元古界高于庄组（Chg2）白云岩及蚀变白云岩（SDo）岩溶裂隙含水层

主要分布在主矿体以东矿化带的外侧。由深灰色、棕褐色白云岩及蚀变白云岩组成，中厚至厚层状。该岩层以层面裂隙为主，可见北北东、北东和北北西三组裂隙，含有富水性弱～中等的岩溶裂隙水。泉水流量小于1L/s，矿化度小于1g/L。

1.2.3 燕山期岩浆岩裂隙含水层

主要分布在主矿体以西矿化带的内侧。流纹质角砾熔岩（Vb）及石英二长斑岩发育，有风化裂隙和构造裂隙，含有微弱的裂隙水。泉水流量小于1L/s，矿化度小于1g/L。

2 矿区地下水的补给、径流、排泄条件

2.1 矿区地下水补给

大气降水是矿区地下水的主要补给来源。基岩裸露区，降水通过基岩风化裂隙渗入补给地下水。第四系覆盖区，降水通过松散层孔隙渗入补给地下水。

矿区雨季集中在7～9月份，由于矿区年降水量较小，蒸发量大，因此，地下水位埋藏较大，雨季地下水位稍有抬高，但年变幅不大。

2.2 矿区地下水径流

本矿区处于其地下水系统的径流区，矿区地下水的运动主要受岩性、地质构造、地貌因素的控制，地下水流向总的趋势是由北流向南偏西，其中中元古界大洪峪组（Chd2）石英岩、石英砂岩和中元古界高于庄组（Chg2）白云岩及蚀变白云岩（SDo）的地下水径流较强。

表1 一日最大降水量频率计算表

表2 不同频率的一日最大降水量计算

表3 直接降落在露天采坑中的降水量（Q1）

2.3 矿区地下水排泄

矿区地下水的排泄以地下径流为主，排泄到矿区以外；其次，排泄方式是地下水的蒸发和植物的蒸腾。

3 矿区水质分析

全区共采集水质分析样20件进行了水质分析，经分析矿区水质类型为HCO3-Ca、Mg型水。

4 采坑涌水量预测

本矿区主要采用露天开采，有车道湾和东山两个采坑，其涌水量主要由两部分组成：直接降落在露天采坑中的降水量（Q1）和构造裂隙水涌入采坑的地下水补给量（Q2）。

4.1 直接降落在露天采坑中的降水量 （Q1）

根据多年一日最大降水量，通过理论频率的计算，计算直接降落在露天采坑中、不同概率的降水量，见表1、表2、表3。

根据不同频率的一日最大降水量，采用公式Q1=F×H×α计算直接降落在露天采坑中的降水量如表3，其中车道湾采坑面积2×104m2，东山采坑面积20×104m2，暴雨地表径流系数α值选用0.7。

4.2 构造裂隙水涌入采坑的地下水补给量（Q2）

采用比拟法[1]计算车道湾采坑面积扩大到20000m2，坑底标高430m时的矿坑涌水量为：

同样，利用比拟法计算东山采坑面积扩大到200000m2，坑底标高430m时的矿坑涌水量为：

4.3 总涌水量计算

露天采坑的涌水量包括直接降落在露天采坑中的降水量（Q1）和构造裂隙水涌入采坑的地下水补给量（Q2）两部分，其总量见表4。

表4 露天采坑的涌水量

5 结语

综上所述，本矿区是以裂隙水为主、水质较好，水文地质条件简单。露天开采过程中，大气降水为矿坑涌水量的主要来源，对矿山生产的安全构成危胁。因此，必须开挖排水沟，防止地表径流、尤其是岔沟地表洪水溃入露天采坑，同时要配备防洪排水设施，保证矿山露天开采的安全。