新疆鄯善县帕尔岗铁矿水文地质勘探类型划分的探讨

韦方圆

(新疆地矿局第十一地质大队，新疆昌吉831100)

矿床水文地质勘探类型划分是矿床水文地质工作工程量布置的主要参考依据。矿床水文地质类型及其复杂程度决定了矿井开采受水害威胁程度，也决定了矿井防治水工作的难易程度，它关系到矿井开拓方式的选择和采掘系统的布置，近而影响到矿井的总体规划和设计。正确的对煤矿进行矿井水文地质类型划分，对于分析和评价矿井水害危害程度，排查矿井水害隐患，经济合理地搞好矿井防治水工作，大幅提升矿井防治水技术能力，实现矿井安全、有序、高效生产，具有十分重要的现实意义。通过对帕尔岗铁矿矿床主要充水含水层的容水空间特征、矿体与主要充水含水层的空间关系及充水矿床勘探的复杂程度的分析，对矿床水文地质勘探类型进行了初步探讨。

1 自然地理概况

矿区属低山丘陵地貌，最高海拔为1 424 m，最低海拔1 219 m，最大高差205 m，一般高差为5～20 m，相对高差不大，地形较平坦。为典型的大陆型半沙漠气候，干旱缺水，冬季严寒少降雪，夏季干燥酷热，春秋多风，日夜温差大。多年平均气温11.7℃。多年平均降水量为63.9 mm，总降水时间不超过20天，日最大暴雨降雨量可达40 mm。主要以非区域性暴雨形式降落，次数少，雨量大，时间短，常沿沟谷形成暂时性地表径流，汇入山间洼地，蒸发迅速。最大冻土深度可达0.93 m。

矿区内及附近无地表水体及长年性地表水流，仅在区域西侧距矿区11.39 km处及矿区北侧2.48 km处，分布有盐沼地，属第四系孔隙潜水，水质极差，属咸水－盐水。

2 矿区水文地质条件

2.1 含(隔)水层划分

矿区地层划分为3个含(隔)水层，包括第四系全新统冲－洪积层透水不含水层、中下志留统叉口组层状岩类裂隙潜水含水层和青白口系北塞纳尔塔格组块状岩类裂隙含水层。

其中，矿区范围内主要出露的为中－下志留统叉口组层状岩类裂隙潜水含水层，分布面积较大，地层岩性主要为含砾变质粗砂岩、变质粗砂岩、变质细砂岩、变质砂岩、变质粉砂岩、灰绿色绿泥石板岩、磁铁硅质岩等，为矿区主要充水含水层和矿床直接充水含水层。该地层一般裂隙不甚发育，仅在断裂构造影响下，形成次一级的破碎带及附近裂隙略发育。含水层主要接受南部中高山区大气降水，冰雪消融水、地下水的侧向径流补给，赋存一定量的地下水，地下水埋深地下水埋深21.80～28.50 m。

根据抽水试验成果，单孔涌水量分别6.22～266.11 m3/d，渗透系数 K=0.003 90～0.333 m/d，单位时间涌水量 q=0.004 48～0.45 L/s·m，属弱－中等富水的潜水含水层。

2.2 构造对矿床充水的影响

矿区内整体构造较发育，发育有断层17条。北西向断裂贯穿全区，相互切割，将全区分割成若干个地段。在构造发育处及交汇部位，形成网脉状裂隙水，富水性较好。据在F7断裂施工的ZK604钻孔针抽水试验成果，单孔涌水量266.11m3/d，渗透系数 K=0.333 m/d，单位涌水量 q=0.45 L/s·m。可知断层破碎带及周围，地层破碎，节理、裂隙发育，富水性等级属中等。

矿区内在断裂构造及褶皱构造的控制和影响下，区内在挤、压、揉作用下，岩层发育有不同程度的节理、裂隙，能形成一定地下水的赋存空间，为暖温带极干旱气侯区有限的地下水提供了沟通渠道，区内虽地下水补给量较为有限，但地形相对低洼，便于地下水的汇集，地层富水性弱－中等，在正常排水条件下，构造因素对矿床充水有利。

2.3 地下水与地表水间的水力联系

矿区内无常年性地表水体及水流，地表水大多为暴雨形成的洪水和冰雪融水等形成的暂时性地表流水。在顺地形坡度向低凹处汇集运移时，可通过地表风化、构造裂隙、岩石孔隙等缓慢渗透补给地下，但由于暂时性地表水通过时，时间短、速度快，对地下水的补给主要表现在瞬间补给，不利于矿区地下水的补给。因此，区内地下水与地表水间存在一定的水力联系，但补给量微弱，两者之间水力联系不密切。

2.4 含水层之间的水力联系

矿区内存在中－下志留统叉口组层状岩类裂隙潜水含水层、青白口系北塞纳尔塔格组块状岩类裂隙含水层，目前通过钻孔实际控制的情况可知，6线部位富水性中等，其它部位富水性较弱。说明勘查区内基岩裂隙含水层，富水性不均匀，变化较大。矿区内总体上含水层较为单一，地下水由南向北依次补给，潜水水位高的补给低的，各含水层之间的水力联系较密切。

2.5 地下水补给、径流、排泄条件

矿区位于中低山区，区内无常年地表水流，地下水的补给主要来源于中－下志留系地下水的远距离径流补给和大气降水，其中暴雨形成的洪水及冰雪融水可通过地表岩石风化裂隙、构造裂隙、岩石孔隙或其它途径顺地层渗入到地下补给地下水。

区内地势呈东南高北西低的山间盆地，据抽水试验孔及静止水位观测孔成果，并结合区域水文地质资料及地形地势，判定矿区地下水流向是由东南向北。

矿区内未见地下水的天然及人工露头，地下水由南东往北西运移或顺地层向更深处运移，少部分以蒸发形式排泄。未来矿井建成之后，矿井疏干排水将是地下水的主要排泄方式之一。

2.6 矿床充水因素分析

2.6.1 地层含水性

矿区内地层岩性主要为含砾变质粗砂岩、变质粗砂岩、含砾变质细砂岩、变质细砂岩、含砾变质粉砂岩、变质粉砂岩、灰绿色绿泥石板岩、磁铁硅质岩等。矿体呈层状分布于上述岩石中，含矿岩性以含铁硅质岩为主，硅质岩与赤铁－磁铁混合铁矿交互呈层分布。矿区主要接受中－下志留统叉口组地层的直接充水。

通过对直接充水含水层中－下志留统叉口组地层进行抽水试验成果，该含水层富水性弱－中等。这表明矿区地层的渗透性差变化较大，富水性不均匀，具各向异性的特征，总体上矿区地层岩性不利于矿床充水。

2.6.2 大气降水及暂时性地表水流

该地区降水主要以非区域性暴雨形式降落，次数少，雨量大，时间短，常沿沟谷形成暂时性地表径流，日最大暴雨降雨量历史极值达40 mm。暂时性地表水流具有形成时间短，流量大之特点，对矿床充水主要表现在冲毁矿山设施，直接灌入矿井或露天采坑内，是露天采矿的直接充水水源，对露天采矿影响大，而对地层渗透补给意义不大。

2.7 矿坑涌水量预测

2.7.1 预测原则

(1)矿区采用露天开采的方式。矿坑涌水来源主要为地下水侧向径流补给及大气降水补给，二者之和即为该矿段露天开采时的矿坑涌水量。

(2)露天开采境界:采深以矿体+1 150 m水平至地面所圈定的范围，开采深度为150 m，地表开采境界为:向北到7勘探线，向南至10勘探线，面积为120 000 m3。

2.7.2 预测方法及结果

露天开采地下水补给矿坑涌水量采用大井法，大气降水量补给的涌水量采用降雨量法。

大井法计算，计算参数的选用矿区施工的水文地质孔抽水试验成果，公式采用承压转无压完整井计算公式。

计算结果为3 749.83 m3/d。

降雨量法计算，大气降水量直接降落至露天采区范围内的多少即露天采坑的直接充水量，采用的涌水量公式Q=F×H×α，利用该地区日平均降雨量进行计算。计算结果为21 m3/d。

最终矿坑涌水量值为大井法计算结果与降雨量法计算结果之和，矿区1 150 m水平矿坑涌水量值为3 770.83 m3/d。

2.8 供水水源

2.8.1 水源地的选择

矿区为中低山区，无常驻人口。区内无常年地表水流，亦无泉点出露，矿区地下虽含一定的地下水，但水质差，仍属缺水区。基岩含水层多以弱富水含水层为主，水质较差，水化学类型为 Cl·SO4－ Na·Ca、Cl·SO4－ Na 型，溶解性总固体(矿化度)5 228.0～28 716.52 mg/L。由于水量有限，矿化度很高，因此无供水意义。

矿区可供利用的水源方向只有鄯善县底坎乡供水井。位于矿区西北约110 km的底坎乡供水井，为当地采矿企业人员的供水水源地，该供水井是经过钻探工艺而凿成的机井。通过收集的水质资料，该井水无嗅、无味、水清无浑浊物，且距矿区最近，可作为矿山建设时期的供水水源。

2.8.2 水质评价

(1)生活饮用水水质评价

底坎乡供水井的水化学类型属CI·SO4－Na型，溶解性总固体510.78 mg/L，总硬度 86.70(CaCO3mg/L)，氯离子含量104.86 mg/L，硫酸根离子含量 137.44 mg/L，pH 值 6.43，依照《生活饮用水卫生标准》中有关规定的要求，感官指标、化学指标等规定项目的测试结果均符合标准，水质较好，是矿区较好的供水水源。

(2)锅炉用水水质评价

通过对底坎乡供水井水质分析的结果，锅垢总量201.36 mg/L，硬锅垢重量 1.08 mg/L，锅垢系数0.054，起 泡系数373.10，腐蚀系数－0.81，依照锅炉用水水质评价指标，底坎乡供水井为锅垢少、具有软沉淀物、起泡、非腐蚀性的水。

3 水文地质勘探类型划分

矿区内出露的地层为中－下志留统叉口组，属沉积变质岩相，地层岩性主要为变质粉砂岩、变质砂岩、角岩等，矿体分布岩石局部存在一定的裂隙，与侵入岩裂隙具有一定的贯通作用，同时裂隙面上存在地下水活动的痕迹，具备储水的条件，矿床充水类型为以裂隙含水层充水为主的矿床。

含矿岩性以含铁硅质岩为主，硅质岩与赤铁－磁铁混合铁矿交互呈层分布。矿区主要充水含水层与矿体直接接触，地下水直接进入矿坑，该矿床属直接充水的矿床。

矿区位于库鲁克塔格山中低山区，地形总势南高北低，最大相对高差205 m，总体地形起伏不大，矿区内整体构造较发育;含水层赋水性弱－中等，+115 0 m水平矿矿坑涌水量正常值为3 770.83 m3/d，水埋深一般在21.80 ～28.50 m，矿体多位于当地侵蚀基准面和地下水位以下，地形不利于自然排水;矿区内构造较发育，断层破碎带及周围，地层破碎，节理、裂隙发育，构造因素对矿床充水有利;区内无地表水体，矿床充水来源为中－下志留统叉口组含水层裂隙水及大气降水，补给条件较差。水文地质勘探复杂程度为第二型水文地质条件中等的矿床。

综上所述，帕尔岗铁矿水文地质勘探类型为以裂隙含水层直接充水、水文地质条件中等的矿床。

4 结语

在本文叙述过程中，通过对矿区自然地理概况和水文地质条件的分析，阐明了矿区地下的补给、径流、排泄条件，矿床的充水因素、充水量及地下水的水化学类型，确定了该矿区的水文地质勘探类型，提出了矿山的供水水源方向，为该矿区后续水文地质调查工作的布置提供了主要依据。

同时，在矿区内次级断裂构造发育，目前只对西部断层的赋水性进行了了解，代表性不全面，在今后的勘探工作中，应重点加强对断裂构造赋水性的研究。

［1］国家技术监督局.矿区水文地质工程地质勘探规范(GB12719－91)［S］.中国标准出版社，1991.8.

［2］中国地质调查局.水文地质手册(第二版)［S］.北京:地质出版社，2012.9.

［3］房佩贤，卫中鼎，廖资生.专门水文地质学［M］.北京:地质出版社，1996.

［4］白权金，尹得功，金向兵，单风翔等.新疆鄯善县帕尔岗铁矿详查报告［R］.新疆地矿局第十一地质大队，2013年4月.

［5］付新发，张福亮.昆明东川区新山—马家沟金矿水文地质勘探探讨［J］.云南煤炭，2012年第4期.