陳賢敏 苗文明

摘要：國(guó)家高速發(fā)展的過(guò)程中伴隨著對(duì)礦產(chǎn)資源需求量的提升，在礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中對(duì)礦產(chǎn)開(kāi)采技術(shù)條件的研究顯得尤為重要，文章通過(guò)對(duì)小西溝石灰?guī)r礦區(qū)水文地質(zhì)條件進(jìn)行了系統(tǒng)的研究與分析，希望為周邊礦山提供指導(dǎo)參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：礦產(chǎn)開(kāi)采；水文地質(zhì)；小西溝

A brief analysis of the hydrogeological characteristics of xiaoxigou limestone mining area in alxa left banner

Chen Xian-min， Miao Wen-ming

Hydrogeological Bureau of China Coal Geology Bureau handan city 056004

Abstract： the development of high speed with the demand for mineral resources in the process of ascension， and in the process of mining of mining technical conditions of the research is particularly important， this article through to the small XiGou limestone mine hydrogeological conditions of research and analysis， hope to provide guidance to reference for the mine.

Key words： Mineral exploitation； Hydrogeology； Xiaoxigou

1.研究區(qū)概況

研究區(qū)東距寧夏回族自治區(qū)永寧縣閩寧鎮(zhèn)約15km。研究區(qū)地層均為奧陶系中-下統(tǒng)馬家溝組（O1-2m）地層。研究區(qū)位于區(qū)域響石泉背斜南西翼，就研究區(qū)而言，地層總體為向南東或南西傾斜的單斜構(gòu)造，構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，研究區(qū)內(nèi)未見(jiàn)侵入巖體及脈巖。礦床為一淺海相沉積的碳酸鹽巖層狀礦床。研究區(qū)內(nèi)見(jiàn)一個(gè)礦層，即K1礦層。

礦區(qū)位于賀蘭山脈南段，西北為賀蘭山主山脈，南東為山前沖積傾斜平原，地形總體是北西高南東低，賀蘭山中段主峰敖包疙瘩海拔3556m，東部山前沖積平原最低海拔1227m，相對(duì)高差2329m，屬中高山系，賀蘭山區(qū)山體陡峭，地形切割強(qiáng)烈，形成許多大小不等的“V”字形溝谷，使地貌變的溝谷縱橫、起伏復(fù)雜的山地地貌。

礦區(qū)屬溫帶荒漠干旱區(qū)，為典型的大陸型氣候，以風(fēng)沙大、干旱少雨、日照充足、蒸發(fā)強(qiáng)烈為主要特點(diǎn)。冬季寒冷，根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟氣象局2005年～2014年統(tǒng)計(jì)的氣象資料，年最低氣溫-28.5℃，夏季炎熱，年最高氣溫 34.3℃，年平均氣溫7.2℃；年最熱月份為7月，平均21.5℃，最冷月份為1月，平均-14.2℃。氣候干燥，降雨量少，該地區(qū)年最大降雨量78.1mm，年最小降雨量22.8mm，年平均降雨量41.7mm，年平均雷暴日天數(shù)15天；單日最大降雨量44mm；年平均日照時(shí)間在3100h以上，年最大蒸發(fā)量3300mm，年最小蒸發(fā)量2900mm，年均蒸發(fā)量2955.2mm；年最大凍土深度92cm，最小凍土深度58cm，年均凍土深度74.6cm。年最多無(wú)霜日279天，年最少無(wú)霜日143天，年均無(wú)霜日227天。年最大風(fēng)速19.7m/s，年最小風(fēng)速2.8m/s，年均風(fēng)速6.8m/s。

礦區(qū)位于賀蘭山南部，地表沒(méi)有常年水體，只有雨季可見(jiàn)暫時(shí)性洪流，沿各溝谷排出區(qū)外，排水條件良好。

2.區(qū)域水文地質(zhì)

礦區(qū)水文地質(zhì)條件受地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地貌、氣候和古地理等多種因素綜合影響和控制。其中地質(zhì)構(gòu)造、地貌和不同時(shí)代巖性起主導(dǎo)作用，直接影響著區(qū)域地下水的埋藏、分布、運(yùn)移及水質(zhì)、水量的變化。氣候條件是地下水補(bǔ)給來(lái)源的主導(dǎo)因素。

2.1地下水賦存條件與分布規(guī)律

按其埋藏條件和水力性質(zhì)不同，可將地下水類型劃分為：松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、碳酸鹽巖巖溶裂隙水和基巖裂隙水四種類型。

（1）第四系松散巖類孔隙潛水

主要分布于研究區(qū)南部的河谷及沖溝中，巖性主要為第四系沖洪積砂礫石，含水層厚度3m～10m，富水性弱，據(jù)本次調(diào)查民井涌水量均小于50m3/d，礦化度小于1g/L，水化學(xué)類型屬HCO3·SO4-Na·Ca·Mg型水。

（2）新近系、古近系碎屑巖類孔隙裂隙水

主要分布在研究區(qū)東部和西部古近系清水營(yíng)組和新近系紅柳溝組，新近系紅柳溝組含水層，含水層巖性為中細(xì)砂巖、泥質(zhì)砂巖，富水性較弱，單井涌水量小于100m3/d，礦化度1g/L～3g/L，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na·Ca·Mg類型，古近系清水營(yíng)含水層，含水層主要巖性為中細(xì)砂巖、粗砂巖、含礫砂巖、砂礫巖夾石膏層，富水性變化較大，一般單井涌水量小于100m3/d，礦化度3g/L，水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na水。

（3）碳酸鹽類巖溶裂隙水

奧陶系下統(tǒng)馬家溝組含水巖組，主要分布在研究區(qū)及研究區(qū)周圍地區(qū)，主要巖性為灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖、含燧石及板巖，裂隙溶洞較發(fā)育，單井涌水量小于100m3/d，礦化度小于1g/L，據(jù)本次調(diào)查研究區(qū)南部響石泉流量為12m3/d，礦化度小于1g/L，水化學(xué)類型屬HCO3·SO4-Na·Ca·Mg類型，區(qū)域調(diào)查資料顯示該泉為下降泉，泉水水源來(lái)自附近的推測(cè)沖水?dāng)鄬印?/p>

（4）基巖裂隙水

基巖裂隙水主要分布于白堊系下統(tǒng)廟山湖組、泥盆系上統(tǒng)、侏羅系中統(tǒng)、奧陶系米缽山組中。

白堊系下統(tǒng)廟山湖組含水巖組，分布于研究區(qū)東部，含水層主要巖性為泥質(zhì)砂巖夾砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、礫巖夾砂巖，富水性小于100m3/d，據(jù)本次調(diào)查研究區(qū)東北部方向約5.5km處有口民井，井深260m、水位埋深186.72m、涌水量120m3/d，據(jù)推測(cè)為斷層構(gòu)造水。

泥盆系上統(tǒng)中寧組含水巖組，分布于研究區(qū)西南部，含水層主要為紫紅色巨厚層的礫巖，富水性不詳。

侏羅系中統(tǒng)直羅組含水巖組，分布于研究區(qū)西南部，含水層主要巖性為灰白色厚層的礫巖夾砂巖，富水性不詳。

奧陶系中統(tǒng)米缽山組含水巖組，主要分布于研究區(qū)北部，含水層主要巖性為灰、淺綠色板巖、砂質(zhì)板巖、富水性弱，單井涌水量小于100m3/d。

2.2地下水補(bǔ)給、徑流和排泄條件

第四系松散巖類孔隙潛水，主要接受大氣降水垂直入滲補(bǔ)給，其次來(lái)自于基巖山區(qū)地下水側(cè)向補(bǔ)給，天然狀態(tài)下地下水蒸發(fā)和向下游排泄。而基巖裂隙水主要接受大氣降水垂直入滲補(bǔ)給。地下水的徑流條件，更多地受地形地貌的制約，常常是地表水與地下水分水嶺相一致，地下水順地勢(shì)從上游向下游運(yùn)動(dòng)。除部分蒸發(fā)排泄外，多以泉水或側(cè)向徑流形式排泄于河谷或下游含水層?？偟呐判狗较蚝偷乇硭恢隆嗔褬?gòu)造一般是基巖裂隙水的強(qiáng)徑流帶和排泄帶。

3.礦床水文地質(zhì)

研究區(qū)位于賀蘭山脈南段東麓，地勢(shì)北西高，南東低，切割中等，研究區(qū)海拔標(biāo)高1587m～1662m，相對(duì)高差75m。屬中低山區(qū)，山體主要由石灰?guī)r巖系構(gòu)成，山前為沖洪積形成的傾斜平原。研究區(qū)東西兩側(cè)溝谷發(fā)育，水系不發(fā)育，僅在暴雨后溝谷中有短暫性流水，沿各溝谷排出區(qū)外，排水條件良好，礦體基本無(wú)覆蓋，除山腳及低洼之處有少量第四系覆蓋外，其余的全部裸露地表。礦體最低開(kāi)拓標(biāo)高1608m。當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面標(biāo)高1527m，礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上。根據(jù)研究區(qū)深部地質(zhì)鉆孔均未揭露含水層，礦山開(kāi)采方式為露采。

3.1含水層類型及特征

研究區(qū)僅有碳酸鹽巖類裂隙溶洞水，大面積分布于研究區(qū)內(nèi)奧陶系馬家溝組碳酸鹽巖地層中，含水巖性的富水性與巖溶的發(fā)育程度、構(gòu)造性質(zhì)、規(guī)模、巖性及補(bǔ)給因素有關(guān)。本次工作對(duì)2個(gè)鉆孔均進(jìn)行了簡(jiǎn)易水文觀測(cè)，石灰?guī)r地層因風(fēng)化、溶蝕，形成小型溶孔和溶隙，依據(jù)工程地質(zhì)的編錄，鉆孔溶蝕裂隙較發(fā)育，體積溶隙率一般在1%～3%，所見(jiàn)溶隙均未見(jiàn)充填物，均為空溶洞，巖溶地下水的富水性主要受地質(zhì)構(gòu)造的控制，在構(gòu)造破碎帶及其影響帶內(nèi)往往形成巖溶地下水的富集徑流帶或巖溶地下水相對(duì)集中排泄地帶。本次工作通過(guò)2個(gè)鉆孔的簡(jiǎn)易水文觀測(cè)，均未見(jiàn)地下水，鉆孔最深揭露至標(biāo)高1539.25m，證明研究區(qū)內(nèi)在標(biāo)高1539.25m以上不含水。

3.2礦床主要充水因素分析

研究區(qū)位于半干旱高平原地區(qū)，多風(fēng)少雨，研究區(qū)大部分基巖長(zhǎng)期裸露地表，植被稀疏，風(fēng)化裂隙較為發(fā)育，裂隙深度不穩(wěn)定，透水性良好，便于大氣降水入滲補(bǔ)給，是礦床充水的主要水源。但由于研究區(qū)地形有利于自然排水，因此，大氣降水極易流失，入滲甚微。

研究區(qū)主要接受大氣降水垂直入滲補(bǔ)給，地下水的徑流條件，更多的受地形地貌的制約，除部分蒸發(fā)排泄外，多以側(cè)向形式排泄于河谷或下游含水層，研究區(qū)水泥用灰?guī)r礦層分布于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面1527m標(biāo)高以上，根據(jù)本次勘查，基巖裂隙水、碎屑巖類空隙裂隙水，富水性弱，均分布在研究區(qū)外圍，且低于研究區(qū)地形高程，不能直接威脅研究區(qū)的安全。

未來(lái)露采區(qū)形成后，大氣降雨可直接降入采坑內(nèi)，成為該研究區(qū)的主要充水水源。大氣降水的充水強(qiáng)度隨季節(jié)變化較大，雨季涌水量增加，而旱季相對(duì)減少。因此，影響礦床充水主要因素是大氣降水。

3.3礦坑涌水量預(yù)測(cè)

本礦床采用露天開(kāi)采，最低開(kāi)采標(biāo)高為1608m。由于當(dāng)?shù)氐叵滤宦裆钗挥诘V體以下，無(wú)直接充水含水層，故地下水對(duì)露天開(kāi)采影響較輕，主要是大氣降水形成的地表徑流和直接降入采坑的水是礦床的主要充水水源。尤其是瞬間降水對(duì)礦床開(kāi)采威脅最大。故本次只計(jì)算大氣降水匯入采坑的水量。

（1）匯水面積（F2）：在1∶1000地形圖上根據(jù)開(kāi)采邊界和自然分水嶺以及開(kāi)采標(biāo)高。

（2）采坑面積（F1）：在1∶1000地形圖上采區(qū)分布范圍量取平面面積。

本次勘查礦體為石灰?guī)r，根據(jù)該礦床的開(kāi)采特點(diǎn)及礦區(qū)的水文地質(zhì)條件和充水因素分析，對(duì)露天開(kāi)采采區(qū)進(jìn)行礦坑涌水量估算，采用比擬預(yù)測(cè)涌水量。

上述計(jì)算所用參數(shù)是實(shí)測(cè)的，計(jì)算結(jié)果可靠。由此看出，礦區(qū)大氣降水直接降入采坑涌水量并不大，在礦山開(kāi)采前期，主要是大氣降水匯入采坑對(duì)礦床開(kāi)采造成影響，特別注意暴雨時(shí)的瞬間降水量造成淹坑事故，做好排水及相關(guān)處理措施。

3.4供水方向

研究區(qū)水源缺乏，未來(lái)礦山生產(chǎn)及生活用水需到研究區(qū)東北約1km的響石泉溝或研究區(qū)南5km的民井拉用。本次調(diào)查實(shí)測(cè)，響石泉溝泉水，涌水量為12m3/d，水化學(xué)類型為SO4·Cl-Na·Ca型，研究區(qū)南5km處民井，單井涌水量48m3/d，水化學(xué)類型為SO4·Cl-Na·Ca型。兩處水質(zhì)均較好。

4.結(jié)論

綜上所述，研究區(qū)石灰?guī)r礦體所處相對(duì)位置較高，根據(jù)研究區(qū)深部地質(zhì)鉆探在標(biāo)高1621.11m～1539.25m均未見(jiàn)含水層。本礦山預(yù)設(shè)最低開(kāi)采標(biāo)高1608m，當(dāng)?shù)刈畹颓治g面為1527m，研究區(qū)最低開(kāi)采標(biāo)高位于侵蝕面以上，由于地形有利于自然排水，上部露采區(qū)形成后，大部分降雨隨地形自然流失，僅在采坑及以采坑為中心的匯水范圍內(nèi)匯集一定數(shù)量的大氣降水，由于研究區(qū)的蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降雨量，因此大氣降水對(duì)露天采礦場(chǎng)不會(huì)構(gòu)成威脅，風(fēng)化裂隙水、成巖裂隙水量較為貧乏，對(duì)采礦影響很小，故地下水對(duì)礦床補(bǔ)給甚微。按照《煤礦床水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》（MT/T1091-2008）將本研究區(qū)劃分為第三類第一型，即以巖溶水充水為主的簡(jiǎn)單類型，礦床主要含水層富水性弱。

參考文獻(xiàn)：

[1]考錫成，董慶升.基坑工程水文地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].居舍， 2019（10）： 179.

[2]楊超.人工智能在礦山水文地質(zhì)中的應(yīng)用分析[J/OL].世界有色金屬， 2019（02）： 139-141.

[3]江忠彥，吳修嶸.水文地質(zhì)及工程地質(zhì)勘察關(guān)鍵要素探究[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化， 2019（06）： 100-101.

[4]王華奇.礦區(qū)水文地質(zhì)研究重要性評(píng)價(jià)研究[J].四川地質(zhì)學(xué)， 2012（3）： 55-58.

[5]何凱.云南北衙金礦水文地質(zhì)特征淺析[J].云南地質(zhì)， 2009（2）： 32-34.

[6]李偉.內(nèi)蒙古西部干旱區(qū)礦區(qū)水文地質(zhì)特征研究及評(píng)價(jià)[J].自然科學(xué)， 2008（4）： 43-45.

[7]《水文地質(zhì)手冊(cè)》地質(zhì)出版社1985年8月.

[8]《水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)及水文地質(zhì)調(diào)查》地質(zhì)出版社1979年3月.