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浅谈矿区水文环境地质条件

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摘要:通过对矿区水文环境地质条件的研究表明,矿区地下水类型为孔隙水、裂隙水、裂隙溶洞水、构造裂隙水,地下水的补给、迳流、排泄及动态变化显示在200m标高以上水文地质条件简单,200m标高以下相对复杂,环境地质条件复杂程度为一般,属中等类型,从而为矿床开采提供有效基础资料和保障。

关键词:水文地质;环境地质;地下水类型;矿床开采

1区域水文地质概况

1.1地下水类型及其水文地质特征

根据地下水的赋存、运动特征,区内可分为四个地下水类型,各类型的水文地质特征如下:(1)孔隙水主要分布于山间盆地内,含水层为砂砾、细砂、粘土质砂等。含孔隙水,潜水—微承压水。补给模数14.7×104m³/(a•km²),水量贫乏,水质类型主要为HCO3•Cl—Na水。迳排条件,以横向为主,少量竖向;补给以大气降雨为主,在枯水期以横向形式排放到河流中;在洪水期以受河水以横向形式倒排。少量竖向排放到矿区类裂隙水中。(2)裂隙水分布于矿区北部地区,主要由中—中粒斑状黑云母花岗矿区组成。风化裂隙较为发育,有较好的森林覆盖,地下迳流模数3L/(s•km²)~6L/(s•km²),中等富水。迳排条件以竖向为主,在山沟、河流、及地形低洼处以泉水形式排放。水质类型为HCO3—Ca•Na水;层状矿区类裂隙水分布于矿区的中部地区,总体呈北东向展布,由各时代的砂矿区、砂页矿区、板矿区,矿区石裂隙较发育,地下迳流模数3L/(s•km²)~6L/(s•km²),中等富水。迳排条件以竖向为主,在山沟、河流、及地形低洼处以泉水形式排放。(3)裂隙溶洞水分布于矿区的中部、南部、等地区,溶洞裂隙水以覆盖型为主,裸露型仅分布于地表少部分地区。裸露型矿区溶发育,地表漏斗、洼地、落水洞、溶洞沿走向分布。覆盖型的矿区溶则沿层面及断层带发育,呈管道式的溶蚀、裂隙、暗河、伏流等形态屡见。地下迳流模数6L/(s•km²)~10L/(s•km²),富水。迳排条件以竖向为主,由第四纪及基矿区裂隙水补给,在地形低洼处常以大泉、泉群等形式流出地表。水质类型为HCO3—Ca•Mg(Na)水。

1.2地下水的补给、迳流、排泄条件及动态变化

区内属亚热带季风气候,雨量充沛。为山区丘陵地区,基本上是一个闭合的流域,区外进来的侧向补给甚少,降雨垂直补给是地下水主要来源。(1)孔隙水区主要为第四系覆盖区,降雨渗入地下后,其大部分经过渗流、泉等形式排泄成为地表迳流。每到丰水期,处于河水位高于地下水位的地方,会发生暂时性的地表水补给地下水的情况。(2)裂隙水区降雨很快形成地表迳流或以其它形式排走。地下迳流模数3L/(s•km²)~6L/(s•km²),泉水流量一般0.01L/s~1L/s,而且分散,随季节性变化较大,泉水流量高峰一般比降雨量高峰的时间推后一个月。(3)裂隙溶洞水区裸露矿区溶区的地表植被少,落水洞多,降雨大部分汇集于封闭的谷地、洼地、漏斗补给地下水。在灰矿区与碎屑矿区或花岗矿区交界区,灰矿区往往地形较低,接受碎屑矿区或花岗矿区裂隙水的侧向补给。区内主要为覆盖矿区溶区,大部分被第四系或较厚的粘土层复盖,降雨不能很快地、直接地补给地下水,造成地下水动态变化较小,流量较稳定的特点。地下水位一般只有数米。在地形低洼处常以大泉、泉群等形式流出地表。其次它还接受周围基矿区裂隙水的侧向补给。地下水动态变化受降雨影响,在不同的迳流条件下,其变化幅度有所不同,总的规律是:从补给区—迳流区—排泄区,地下迳流速度从急至缓,变化幅度从大到小。在补给区地形较高,迳流速度快,则地下水位变化幅度也大。在迳流区,标高较低,地下水位变幅相对较小。在排泄区,水位年变幅1m~2m。

2矿区水文地质条件

2.1地下水类型及其水文地质特征

区内地表水系发育,具山间溪流特点:河床狭窄、沟谷深切、坡降大、源近流短、水量变化幅度大。区内溪流多条,呈树枝状分布全区,矿区内河床最低点标高为+350m左右,流量为133.2L/s~738.0L/s,矿区内水质类型为SO42-•.Cl-~Ca2+•Mg2+型水,PH值2~3,呈现中~强酸性。(1)孔隙水主要分布于山间谷地及采矿废石堆内,含水层为砂砾、细砂、粘土质砂等。含孔隙水,潜水—微承压水。水量贫乏,迳排条件,以横向为主,少量竖向;补给以大气降雨为主,在枯水期以横向形式排放到河流中;少量竖向排放到矿区类裂隙水中。采矿废石堆以横向形式排放到尾矿库中,少量竖向排放到矿区类裂隙水中,PH值2~3,呈现中~强酸性。(2)裂隙水沿矿区呈南北向分布,有较好的森林覆盖,矿区体浅部风化裂隙发育,风化带发育深度5m~150m,一般为50m~60m。其风化裂隙含水带透水性强,富水性小,钻孔中全孔漏水,静水位与矿床之间的水力联系程度取决于断裂构造的导水性,为矿床顶板间接充水源。迳排条件以竖向为主,在山沟及地形低洼处以泉水形式排放。水质类型为HCO3-•SO42-~Ca2+•Mg2+型水,PH值2~3,呈现中~强酸性。迳排条件以竖向为主,在山沟、河流、及地形低洼处以泉水形式排放。侏罗系泉流量0.01L/s~0.6L/s,旱季大部分干涸,富水性弱。深部随着风化程度的减弱,裂隙减少且多被泥质物充填,其含水性转为微弱。水质类型为HCO3-•SO42-~Ca2+•Mg2+型水,矿体周围PH值2~3,呈现中~强酸性;在外围PH值6~8,呈现中性。泥盆系含水带透水性弱,旱季大部干涸。在640平硐(硐长600余米),揭露石英砂矿区,坑道内仅局部见小裂隙渗水和滴水,大部干燥,富水性弱。水质类型为SO42-•.Cl-~Ca2+•Al3+(或Mg2+)型水,矿体周围PH值2~3,呈现中~强酸性,在外围PH值6~8,呈现中性。(3)构造裂隙水区内断裂构造较发育,主要有NNW向Fa组、NNE向Fb和NEE向Fc组。①Fa组:此组断层规模大,成矿前为压扭性断裂,成矿后则表现为张性,破碎带宽度0.5m~30m,有黄铁矿和石英脉充填。②Fb组:断层规模较小,性质不明,地表未见泉水出露,且距矿体较远,对矿坑充水无甚影响。③Fc组:成矿前为压扭性断层,成矿后表现为张性及扭性,规模也较大,在断层附近施工的钻孔,矿区心破碎,并有漏水现象。尤其是Fc3-6四条断层为严重。沿Fc4断层附近有几处泉水出露,泉流量0.3L/s~2.97L/s,可见此组断层含水性和导水性一般较好。但断层大部分远离矿体,对矿坑充水影响不大,而与矿床关系较密切的Fc1断层导水性较差,640坑道中此断层通过地段基本无水。④在矿区西部的断裂,据民采坑道,在190m标高,泉流量约3L/s,在100m标高,泉流量大于23L/s。因此,矿区的地下水通过裂隙直接呈竖向排放到深部构造裂隙中。

2.2地下水的补给、迳流、排泄条件及动态变化

区内属亚热带季风气候,雨量充沛。为山区丘陵地区,基本上是一个闭合的流域,区外进来的侧向补给甚少,降雨垂直补给是地下水主要来源。(1)孔隙水区主要为第四系覆盖区,降雨渗入地下后,其大部分经过渗流、泉等形式排泄成为地表迳流。(2)裂隙水区为碎屑矿区和花岗矿区区,且呈高山地区,标高300m~1068m,降雨很快形成地表迳流或以裂隙呈竖向形式补给地下水。地下迳流分散,随季节性变化较大,泉水流量高峰一般比降雨量高峰的时间推后一个月。(3)裂隙溶洞水区无裸露矿区溶区,降雨很快形成地表迳流或以裂隙呈竖向形式补给地下水。在灰矿区与碎屑矿区或花岗矿区交界区,灰矿区往往地形较低,接受碎屑矿区或花岗矿区裂隙水的侧向补给。(4)构造裂隙水构造裂隙水主要接受基矿区裂隙水和碳酸盐矿区裂隙溶洞水的侧向补给和竖向补给。综上所述,矿区矿体在200m标高以上水文地质条件简单,200m标高以下相对复杂,同时要注意民窿及采空区的洞穴水。

3环境地质条件

①矿区为高山地貌,地势较陡,矿区石风化程度较高、局部有第四系冲洪积层,同时由于以往个体乱采、乱挖、乱排放,乱采、乱挖一方面造成局部地表矿区体边坡不稳定,土体边坡局部地带处于临界状态,在洪水季节易造成土体滑坡和泥石流,水土流失,影响到下游村庄、农田的环境污染。②矿体出露地表,裂隙发育,在雨季大气降雨的竖向迳流会加快地下水循环,将矿区的酸性水迳排到下游污染环境。③以往个体乱采、乱挖、乱排放造成占用林地,且其废石堆酸性淋滤水肆意外排,对区域地表水有较重污染。④矿石中含硅较高,在开采过程中将造成矽尘污染,必须采取防治措施。⑤本矿山200m标高以上适宜于露采,深部适宜硐采。开采时会造成占用林地。开采边坡、平台要设计要合理,下游要建尾砂坝、废水池,防止水土流失造成的污染。⑥本矿山属于高山露天矿,本身就是一个污染源,不开采也会污染周边及下游的环境,只有全部开采完后才能将这个污染源处理好,保护下游环境不再污染。综上所述,矿区环境地质条件复杂程度为一般,属中等类型。

4结论

总之,本矿区开采技术条件为复杂程度中等的、具复合问题的矿床。因矿区构造发育,水文条件复杂,矿体埋藏深,因此在矿床开采之前,要采取行之有效的手段和方法,查清地下水与断层之间的水系联系。同时进一步加强综合研究,总结成矿规律和找矿标志,建立成矿模型,更好地指导找矿。

作者:邓金龙 单位:广西壮族自治区第四地质队

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