广西河池五圩矿区三排洞铅锌矿含隔水层水文地质特征及矿井充水来源分析

广西河池五圩矿区三排洞铅锌矿含隔水层水文地质特征及矿井充水来源分析

李淑萍

广西壮族自治区地质环境监测站 530028

摘 要：笔者于2012年～2013年参与了三排洞铅锌矿区水文地质详细勘查工作。通过钻探、钻孔注水、压水、抽水试验等多种手段，初步查明了矿区的水文地质特征，分析预测了矿井可能的涌水水源，为估算井下疏干排水影响范围和矿坑涌水量创造了条件。

关 键 词：地下水、水文地质、矿井涌水

三排洞铅锌矿位于河池市金城江区五圩镇拉塘村北部一带，矿区分布地层的地层：第四系坡残积粉质粘土、砂质粘土；石炭系上统大埔组与黄龙组并层厚层～块状白云岩、白云质灰岩、生物碎屑灰岩；石炭系下统鹿寨组与巴平组并层硅质泥岩、硅质泥灰岩、扁豆状泥灰岩；泥盆系上统榴江组与五指山组并层条带状灰岩、扁豆状灰岩、硅质灰岩夹硅质泥岩、燧石结核灰岩；泥盆系中统罗富组泥灰岩夹泥岩、角砾状灰岩、钙质泥岩；泥盆系下统塘丁组厚层细砂岩、条带状细砂岩夹泥岩、泥灰岩。南丹至昆仑关区域性大断裂带从矿区通过，区内共分布有7条断裂，其中压行断裂6条、挤扭断裂1条。

一、含、隔水层水文地质特征

根据含水岩组及富水性划分，矿区范围分布有：石炭系上统大埔组与黄龙组并层纯碳酸岩中等富水含水层，泥盆系上统榴江组与五指山组并层硅质岩、硅质灰岩、扁豆状灰岩弱～中等富水含水层，泥盆系中统罗富组第三段、第二段角砾状灰岩、泥质灰岩、泥灰岩、泥灰岩夹泥岩、灰岩夹泥灰岩弱富水含水层，石炭系下统鹿寨组与巴平组并层硅质泥岩、硅质泥灰岩、扁豆状泥灰岩弱含水～隔水层，泥盆系中统罗富组第一段泥灰岩夹泥岩、钙质泥岩、砂质泥岩夹泥灰岩弱含水～隔水层，泥盆系下统塘丁组泥岩、细砂岩、条带状细砂岩夹泥岩、粉砂质泥岩弱含水～隔水层等6套含（隔）层。

1、石炭系上统大埔组、黄龙组并层纯碳酸岩中等富水含水层

含水岩组为厚层至块状白云岩、白云质灰岩、生物碎屑灰岩，层厚23～804m。地下水主要以潜水的形式赋存于溶洞及岩溶裂隙中，属于溶洞裂隙水，静水位标高在380～395m间，100m深度以上段钻孔单位涌水量0.28～3.058升/（秒·米），枯季迳流模数6～7升/秒·平方公里，水量中等。受地形及两侧隔水层的影响，水位标高比东、西两侧200～300m外的谷地地面高出45～160m，其补给来源主要为大气降雨及区外（北西侧）地下水的侧向补给，总体迳流方向为由北往南，地形切割深度大、水位埋深较浅的沟谷地带则以分散流形式出露地表形成溪流。该含水岩层分布于三排垌矿区西侧600m以外，向西倾斜，随深度增加逐渐远离矿区，与三排垌矿床间无导水断裂连通，对矿床无充水影响。

2、石炭系下统鹿寨组与巴平组并层硅质泥岩、硅质泥灰岩、扁豆状泥灰岩弱含水～相对隔水层

该含水层的含水岩组为硅质泥灰岩、扁豆状泥灰岩，相对隔水岩组为硅质泥岩。地下水主要赋存于浅部的风化裂隙和层间裂隙中，深部几乎不含水，补给来源为大气降雨及西侧含水层的通过表层风化裂隙侧向补给，水量贫乏。

3、泥盆系上统榴江组与五指山组并层硅质岩、硅质灰岩、扁豆状灰岩弱～中等富水含水层

含水层的含水岩组为硅质岩、硅质灰岩、条带状灰岩、扁豆状灰岩，地下水类型属于溶洞裂隙水，主要以潜水的形式赋存于裂隙及溶洞中，局部受泥岩隔水层影响具承压性，静水位标高在340m左右，100m深度以上段钻孔单位涌水量0.22升/（秒·米），水量贫乏～中等。

4、泥盆系中统罗富组第三段、第二段角砾状灰岩、泥质灰岩、泥灰岩、泥灰岩夹泥岩、灰岩夹泥灰岩弱富水含水层

含水岩组为角砾状灰岩、泥质灰岩、泥灰岩、泥灰岩、灰岩夹泥灰岩，弱含水层间夹有薄层泥岩隔水层。地下水类型属于岩溶裂隙水，主要以潜水的形式赋存于岩溶裂隙及构造裂隙中，局部具承压性，静水位标高在350m左右。钻孔单位涌水量＜0.01升/（秒·米），随着深度增加，岩层的透水性变弱。

5、泥盆系中统罗富组第一段泥灰岩夹泥岩、钙质泥岩、砂质泥岩夹泥灰岩弱含水～隔水层

含水岩组为泥灰岩，隔水岩组为泥岩、钙质泥岩。受交替分布的多层泥岩层的隔水作用，泥灰岩岩溶裂隙、溶洞不发育，且裂隙延伸不远，多为闭合状并为泥质充填，储水和导水性差，地下水类型以基岩裂隙水为主，少部分为岩溶裂隙水，主要以潜水的形式赋存于浅部的层间裂隙及风化裂隙中，无统一水位，外围大口民井（浅井）涌水量小于20立方米/天，且冬季多易干枯，水量贫乏。

6、泥盆系下统塘丁组泥岩、细砂岩、条带状细砂岩夹泥岩、粉砂质泥岩弱含水～隔水层

弱含水岩组为细砂岩、粉砂岩，隔水岩组为泥岩、粉砂质泥岩。矿井揭露表明，深部基岩构造裂隙多为次生矿物全充填，裂隙以闭合状为主、连通性差、透水性弱，浅部风化和构造裂隙亦为泥质充填，不利于地下水的赋存和迳流。弱含水层主要以潜水的形式赋存于浅部基岩的层间裂隙和风化裂隙中，属基岩裂隙水。钻孔试抽水试验表明，除浅部含少量风化裂隙水外，深部几乎不含水；外围大口民井（浅井）涌水量小于20立方米/天，且冬季多易干枯。

二、断裂带水文地质特征

三排洞铅锌矿矿区位于南丹～昆仑关区域性深断裂带上，矿区范围发育有多条北北西向断裂断裂带，该向断裂带为矿区矿石的赋存部位，走向基本与岩层走向平行，属压性断裂，断面一般呈闭合状或为挤压破碎的松散物及重结晶矿物全充填，且断距较小，因而导水性差，对矿床的充水影响较小。矿区范围与岩层走向垂直或大角度斜交的断裂不发育，现状尚未发现有切穿隔水层与富水性中等及以上岩溶含水层的断裂，区内揭露到断裂的巷道仅有滴水或渗水现象，基本无股状涌水，涌水量在2.2～25.5立方米/天之间，对矿床的充水影响较小。

三、矿区地下水的补给、迳流、排泄条件及特征

三排洞矿区自西往东分布有泥盆系中统罗富组第三段、第二段角砾状灰岩、泥质灰岩、泥灰岩、泥灰岩夹泥岩、灰岩夹泥灰岩弱含水层等1个弱含水层和泥盆系中统罗富组第一段泥灰岩夹泥岩、钙质泥岩、砂质泥岩夹泥灰岩弱含水～隔水层；泥盆系下统塘丁组泥岩、细砂岩、条带状细砂岩夹泥岩、粉砂质泥岩弱含水～隔水层等3个弱含水～隔水层。矿山设计开采区只涉及2个弱含水～隔水层，弱含水层地下水类型为碎屑岩裂隙水，地下水主要赋存和运移于岩层浅部的风化裂隙及层间裂隙中，其补给来源为大气降雨入渗补给。由于矿区范围无山塘、水库等蓄水工程，溪沟切割深度较大、谷底溪沟无积水深潭存在，山坡陡峭、沟谷窄，坡面松散层厚度薄、分布零星，岩石结构致密、不纯碳酸盐岩的岩溶弱发育、节理裂隙发育程度较低，降雨形成的地表面流滞留渗透时间较短，不利于降雨下渗补给。降雨入渗系数在0.18～0.2间。总体上看，矿区降雨渗透补给地下水条件较差。

在矿区一带，雨水渗入地下后，大部分沿岩土接触面向坡下迳流，迳流方向与坡面倾斜方向大致相同，即与地表溪沟水主径流方向基本垂直，由于地形陡峻、谷地连续且切割深度大，这部分入渗水流多以过路重力水的形式在包气带岩层裂隙中向下渗流，绝大部分尚未到达潜水水位即于坡脚附近呈分散流的形式出露地表。根据专门监测孔监测资料，位于坡脚地带的多个监测孔（这些监测孔抽水试验涌水量小于0.5立方米/小时）存在大雨后孔口溢水现象，延续时间在2～3天间。

六、地下水的动态特征

矿区一带地下水补给来源主要为大气降水，其动态变化与降雨量关系十分密切。根据监测孔水位长观资料，浅部地下水动态具有随着降雨量的变化而变化的特点，且受沿土层透水性较弱的影响，地下水动态出现滞后期，在坡脚地带，变幅在0.5～1.0m间、坡面地带在2.0～3.5m间，监测孔水位或溢流量的峰值出现在雨后1天，雨后3～5天水位即恢复正常。而深部水位及涌水量基本不受大气降雨影响。

七、矿井充水的主要来源及形式分析

三排洞矿区自西往东为南北向条带状分布的1个弱含水层和2个弱含水～隔水层，其中设计开采区只涉及2个弱含水～隔水层，地下水类型为碎屑岩裂隙水，主要赋存和运移于岩层浅部的风化裂隙及层间裂隙中，其补给来源为大气降雨入渗补给。由于三排洞铅锌矿设计开采区为非岩溶区与岩溶弱发育区，区内基本无溶洞；矿区范围无山塘、水库等蓄水工程，五圩河支流板銮溪流经矿区；另外，矿区范围有地下采矿历史，局部存在充水老隆。因此，在上述条件下，矿井充水的来源主要为老隆积水涌入、地表水（大气降雨及地表溪流水）通过采空区地面塌陷坑、导水裂隙带倒灌涌入外围岩溶含水层通过岩溶裂隙、溶洞、断层破碎带涌入等3种形式，其中老窿积水、地表雨水是本矿井的主要充水水源。

主要参考文献：1、《广西河池五圩多金属矿区三排洞、芙蓉厂、箭猪坡矿床地质普查报告》（广西第九地质队，1977年）

2、《河池市三排洞矿业有限公司五圩矿开采设计方案》（广西贺州市平桂设计院有限责任公司，2010年）；

3、《河池市三排洞矿业有限公司五圩矿矿山地质环境保护与治理恢复方案》（广西地矿建设工程有限公司，2011年）；

4、《广西河池市五圩三排洞铅锌矿矿区水文地质勘查报告》（广西壮族自治区地质环境监测总站，2013年）。

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