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提 要：矿区块状矿类裂隙水补给范围条件较差， 水文地质边界较简单， 富水性弱， 矿坑充水以大气降水为主， 预测矿坑涌水量， 分析矿床水文地质条件。
关键词 ：矿山工程 ；水文地质 ；地下水 ；含水层 ；富水性
广东德庆县某矿区属于矿产资源丰富区域，其主要位于北 东缘粤西隆起区域，呈罗定断裂变质带并与吴川—四会断裂带 进行分割， 因此本文针对矿床充水的主要含水层进行分析， 确定 矿床充水的主要含水层及其水文地质参数， 预测矿坑涌水量， 对 矿床水文地质条件作出评价。
1 地形地貌及气象
广东省德庆县矿床主要呈伏山地貌分布，山体高在 +250m~450m之间，地势呈北高南低分布，切割较剧烈，整体呈 V型分布，处于一近南北走向的山岭，地形上属水文单元的补给 区，矿区地形地势具体为贯穿矿区中部的山脊高，往东部、南部 和西部降低，山体标高一般为 120.0 ～ 396.0m。地形切割一般， 以发育“V”型沟谷为主，矿区及周围无较大的河流及水库等地 表水体分布，区内的地表水体以溪沟为主，溪沟稍发育，呈树枝 状分布， 流向严格受地形地势控制。
区内地表水体以发育于矿区北西部、北东和南部的溪沟为 主，其流向总体分为自北东往西南流与自西南往北东流， 为区内 的大气降水及地下水的排泄主要通道。实测流经矿区溪沟的流 量为 0.018 ～ 4.126L/s， 合计流量约为 11.432L/s。区内地表水季 节性变化异常明显， 其流量和降雨密切相关。
矿区属亚热带季风气候，温暖潮湿，雨量充沛。年平均气温 22.1℃，雨季多在 4 ～ 9 月，洪水期 5 ～ 9 月，旱季 10 月～次年 3 月， 多年平均降雨量 1512.8mm， 年最大降雨量2210.7mm， 年最 小降雨量 1080.3mm， 日最大降雨量 171.5mm。
2 矿区地质
2.1 地层
矿区出露第四系（Qedl）残坡积层，遍布全矿区，岩性为矿区 矿体碎屑砂质粘土，矿物成分主要为粘土质、石英、含少量矿体 碎屑及植物根茎。一般山脊和山坡相对较厚， 而谷地与山脚相对较薄。矿区内部主要以元古界及下古生界为主， 利用类复理石碎 屑岩综合堆砌而成， 整个矿区内遍布稀有金属和稀土元素， 矿区 主要分布在震旦系变质岩中。部分矿区内部呈侵蚀丘陵状地貌， 最高山体为200m 最低为 50m 整个矿区呈中间高四周低的地形， 最高海拔突破了202m，最低海拔约为 -25m，地形切割形态与山 坡的坡度相关，局部倾角较高，约为 30°，整个侵蚀体呈带状不 规则分布， 矿区内部含有特色化地质结构地貌。
2.2 岩石
分布矿区全区，为中～晚二叠世二长矿体，呈岩基面状产 出。矿性具体主要为中细粒黑云母，呈灰白色～浅肉红色，中细 粒矿体结构，块状构造。微（未）风化的矿体即构成本矿区的建 筑用矿体。矿区内部广泛受于龙降村—春水断裂影响， 结合加里 东期矿体结构发育与燕山矿体共同组成混合型地貌， 受石涧、岩 田的影响，矿区的矿体主要以混合矿体类结构和条痕条带状混 合岩结构为主。
2.3 构造
矿区内未见断裂构造，矿区内的地质构造主要表现为局部 岩浆岩节理裂隙发育， 主要节理裂隙有二组 ：①组走向北东， 倾 向北西 300 ～ 320°，倾角 55°，裂隙面较平直，延伸长＞10m， 宽0.50 ～ 5.0cm， 1 ～ 2条 /m， 多见矿脉充填， 为矿发育主裂隙； ②组走向北西，倾向北东 30 ～ 40°，倾角 40 ～ 50°，3 ～ 5 条 /m，一般延伸较短，节理、裂隙紧闭，裂隙面平直。①组切割② 组，断距较小， 约 5 ～ 10cm。
2.4 气象
矿区受到地形影响，主要呈燕热带季风气候，整个矿区处 在北回归线的南侧，因此该矿区的冬天温度较高，能达到零上 28℃，夏季的温度也在28℃至 35℃之间变化，全年降雨较多，无 霜期，该矿区的年平均气温约为26.5℃，矿区的降雨量较大，夏 季的降雨量能达到2550mm， 年平均降雨量约为 1634.52mm， 全 年的最高气温为 38.1℃，全年最低气温 0℃，年平均光照时长约 为 1763.5h， 年均蒸发量也达到了 1655.14mm， 因此该矿区的综 合湿度较大，常年变动在百分之六十至百分之九十之间，3~9 月 是该矿区的主要降雨季节，其中 6~8 月为汛期，降雨量相对较 高，雨季的日降雨量约为 10.5mm，最大日降雨量为 244mm，广 东省德庆县某建筑用矿体材料矿区的主导风向为东南风，风速 较稳定，最大可达到 4.5m/s， 最小为 1.32 m/s， 年平均风速约为 2.63 m/s， 矿区内龙舟水、霜冻等灾害时有发生。2.5 地表水
该矿区的地表水发育状态较差，无较大的地表水体，全矿区 进含几个小型河流，呈东西向排布，整体流经分布形状相似，均由 中间向四周扩散，最终汇入矿区外侧江中。受矿区内部山体的影 响，来自大气的降水经常会影响地下水的正常排泄，因此在雨季 时容易产生山洪灾害，在矿区外围，受地表水体发育的影响，设置 了基坑采水区，但外侧的水体水量储存也并不高，常规情况下在 10000立方米内， 水库储水量受大气影响可达到 80000立方米。 2.5 地下水
广东省德庆县某矿区的地下水根据地层的实际状态共包括 两种类型， 及块状岩类孔隙水和松散岩类孔隙水。松散岩类孔隙 水主要受粘土的影响分布在矿区的残坡纪砂岩中，因此其含水 量较低，且含水状态不固定，在雨季可能会出现含水饱和现象， 旱季可能出现枯竭现象， 受地形的影响， 低下补给区域的地形越 高，含水量越低， 对矿山的正常开采有一定的影响。
块状矿体结构孔隙水主要储存在三期矿体上部裂隙带中， 受周边溪流的影响可能存在裂隙带风化问题，整个矿体结构发 育中，可以用水文钻孔矿心进行观测，整个裂隙面呈粉碎状，且 有水蚀痕迹，可以对 ZK1、ZK2、ZK3、ZK0806、ZK0808 等区域 进行观察，计算此时的矿脉裂隙侵蚀RQD，矿区的综合透水率 在 0.03m/s~9.35 m/s， 属于弱透水等级。
3 矿床水文地质条件
3.1 含水层
根据矿区分布的岩石地层特征及地下水的赋存介质，将矿 区地下水可划分为松散岩类孔隙水和块状岩类裂隙水二类。
（1）松散岩类孔隙水
赋存于坡残积砂质粘性土和全风化矿体结构孔隙中，由于 地势较高，多为上层滞水，没有明显含水层，雨季沟谷两侧低平 处局部形成季节性含水层，枯季无水，多属透水而不含水岩层， 总体富水性弱。对矿床开采影响较小。
（2）块状岩类裂隙水
分布于全区，赋存于中～晚二叠世中细粒黑云母二长矿体 的中风化层或构造裂隙中，含水层主要为中风化矿体风化裂隙 和构造裂隙发育带。据野外调查，泉水一般呈散流状沿岩石风 化裂隙渗出，泉流量一般 0.014 ～ 0.080L/s。浅部岩石风化裂隙 较发育， 含裂隙水， 含水层厚度受岩石风化裂隙发育程度和地形 控制， 含水层底界与中风化矿体底界基本一致， 以风化裂隙水为 主，局部受构造影响，形成脉状裂隙水。风化裂隙水一般具无压 性质， 钻孔单位涌水量为 0.011 ～ 0.0276L/（s•m），渗透系数为 0.0768 ～ 0.0945m/d（表 1），平均 0.0857m/d， 富水性弱。
3.2 隔水层
分布于浅部的坡残积土层、全～强风化矿体，已呈土状，透 水性差， 可视为相对隔水层 ；分布于微风化矿带之下的新鲜、完 整矿体结构，裂隙不发育，而且多为充填闭合状，同可视为相对 隔水层。
根据表 1 的计算结果可知，孔号为 SZK6-1 的含水层厚度在 20.0m~106.27m 之间，该孔号主要分布在溪流附近，局部物质 成分包含黏土、粉质沙土等、能起到隔水层作用，此时的降深 为 18.10m 为全部孔号中的最低数值，其综合涌水量为 17.28 m3/ d, 与其单位涌水量排名呈反向相关，SZK3-2 的含水层厚度为 106.27m，证明该孔号分布于整个矿区，埋藏较浅，除浅部风化、 半风化层含有块状岩类裂隙水外， 深部均形成隔水岩体。其降深 数值为 36.82m 处于较高水平，因此其相对涌水量和单位涌水量 也偏低， 分别为2.333 m3/d、0.0007 L/(s•m)， 研究 SZK3-2 的渗透 系数表，其含水层的厚度较一致，均为45.00m，该孔号附近的岩 石一般呈浅肉红色，局部呈灰或浅灰色，矿物粒度较均匀，以中 粒、斑状花岗结构为主， 局部细粒结构， 致密块状。
3.3 地下水的补、迳、排条件
（1）矿床处于区域水文地质单元的补给区与径流区，地下水 主要接受大气降水垂向直接补给。
（2）分布于区内浅部的孔隙潜水主要接受大气降水直接补 给和溪沟水侧向补给， 该地下水与溪沟水的水力联系较密切， 既 受溪沟水补给， 同时也向溪沟水排泄。
（3）基岩裂隙潜水主要接受大气降水的垂向补给，局部接受 溪沟水的渗入补给，沿风化裂隙下渗与运移，形成地下径流，流 向与地形密切相关， 总体与溪沟水流向基本一致， 该类型的地下 水具较明显的径流路途短的特点，往往在地形低洼处以散流或 下降泉形式排泄。
（4）对该区域的地表水及地下水进行观测，它的平常流量在 8.8~12.5m3/d，2019 年 8 月 8 日，它的流量为 10.92m3/d， 当天矿 区及周边下大雨，下雨之后第二天 , 测得其流量为 10.86m3/d，8 月 9 日流量为 10.23m3/d，8 月 13 日流量为 10.86m3/d，8 月 14 日 流量变小为9.67m3/d，之后逐渐变小， 到 8 月26 日变为7.86m3/d， 证明广东省德庆县某矿区的地下水受降雨的影响较大，随着降 雨量的增加，低下水流量会逐渐增加，反之，低下水流量会逐渐减小。地下水与地表水之间的水力联系总的趋向是， 雨季地表水 补给地下水， 旱季地下水以泉水形式补给地表水。
3.4 矿坑涌水量预测
（1）矿床水文地质特征及矿坑充水因素
本矿床为建筑用矿体，呈块状大面积分布于全矿区，矿体被 坡残积层和全～微风化岩覆盖，控制矿体标高在 20m 以上。矿 体及其围岩上部为基岩风化裂隙潜水含水层， 富水性弱， 下部新 鲜、完整的矿体结构较为致密，富水性总体极微弱，可视为相对 隔水层。根据矿区、矿体规模、埋藏条件及矿床水文地质特征， 未来矿山宜用露天开采。
由上可知，未来矿坑充水因素主要为大气降水直接充水，次 为基岩风化裂隙潜水的侧向充水。
（2）矿坑涌水量预测
矿床拟采用露天开采，本次预测矿坑涌水量范围为全矿区 范围。
①边界条件
矿床含水层为基岩风化裂隙含水层，呈层状分布，可视为无 限补给边界， 开采时地下水从四周以平面流形式对矿坑充水。
②预测深度
根据矿体的控制深度及含水层特征，未来矿床拟设开采最 低标高为20m， 因此本矿床预测水平为20m标高。
③预测方法及计算公式的选择
根据矿床开采方法和充水特征，大气降水充水量采用面积 法计算，地下涌水量采用地下水动力学法（“大井法”）计算。计 算公式为 ：
①矿坑大气降水充水量正常大气降水充水量 (Q1) 采用公式（1）计算Q1=AFφ.........................................................................（1）
最大大气降水充水量 (Q2) 采用公式（2）计算
Q2=A暴 Fφ......................................................................（2）
②地下水涌水量
裂隙潜水含水层采用公式（3）计算 ：
................................................（3）
（3）参数的确定
①采矿场的面积（F）
以矿区边界所框定的面积为未来露天采场的面积，采用地 理信息系统从涌水量计算图上量得结果为 1998000m2。
②降雨量（A）
据德庆县气象局 1995 ～ 2014 年多年日平均降雨量（A1）为 0.0041m， 日最大降雨量（A2）为 0.1715m。
③正常降雨时的地表径流系数（φ）
根据矿床水文地质特征，采用《水文地质手册》经验值，φ为 0.7。
④渗透系数（K）
裂隙含水层（K）采用 SZK3-2 和 SZK6-1 钻孔抽水试验渗透 系数平均值作为计算值， 结果为 0.0857m/d（表 1）。
⑤矿坑排水降深值（S）
采用矿区潜水位平均标高（246.93m）降至含水层底界平均 标高（225.12m）之差值， 结果为21.81m。
⑥影响半径（R）
裂隙潜水含水层采用库萨金经验公式（4）计算 ：R=2S （4）计算结果为 58.89m ；
⑦ ；矿坑引用半径（r0）
根据采坑形态， 采用不规则圆形公式（5）计算 ：...........................................................................（5）式中F 为露天采场最大面积。矿坑引用半径计算结果为 797.50m。
⑧引用影响半径（R0）
采用公式（6）计算 ： R0=R+r0 （6）计算结果 ：裂隙潜水含水层引用影响半径为 856.39m。
（4）涌水量计算结果
①矿坑大气降水充水量预测结果
矿坑大气降水正常充水量 Q1 为 5734m3/d，最大日充水量 Q2 为239860m3/d
矿区拟开采标高 396 ～ 20m 矿体，矿山开采大部分地表降 雨汇水可沿地表坡面自流排出矿区外，开采标高 120m 以下矿体 时，为凹陷开采，地表降雨汇水无法自然排出采场，需采用机械 排水，经估算，矿区范围日正常矿坑涌水量 7445m3/d，日最大降 雨矿坑涌水量 241571m3/d。开采过程中，应在采场外围根据实 际地形设置截水沟拦截坡面水流，避免暴雨期间矿区外围坡面 流水涌入采场。
综合矿区水文地质特征，块状岩类裂隙水补给范围条件较 差，水文地质边界较简单， 富水性弱， 矿坑充水以大气降水为主， 开采标高 120m 以上矿床时，矿坑水可自然排泄，但开采标高 120m 以下矿床时，属局部凹陷开采，矿坑水不能自然排泄，需 采用抽水设备进行排水。
综上所述，矿区水文地质勘探类型为第二类（裂隙充水矿 床），矿床水文地质条件简单。
参考文献
[1] 广东省德庆县某矿区建筑用花岗岩矿资源储量核实报告 .
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