新疆奇台县西黑山膨润土矿区水文地质特征研究

新疆奇台县西黑山膨润土矿区水文地质特征研究

作者：薛言

新疆维吾尔自治区有色地质勘查局地质矿产勘查研究院 乌鲁木齐 830000

摘要：2018-2019年新疆奇台县西黑山膨润土矿区开展储量核实工作，本次工作对矿区内620米标高以上的主要矿体进行了系统控制，查明了矿床水文地质、工程地质及环境地质条件，并使其工作程度达到了详查阶段要求。为矿山下一步开采规划、矿山储量登记提供依据。

一、矿区水文地质条件

矿区处于准格尔盆地东北缘，属低山丘陵地貌，地形波状起伏，呈垄岗状，一般切割深度5-10m，海拔高程618-660m,相对高差达42m,地势呈现出南西高北东低的特点，最低处在矿区东北侧冲沟内，海拔高度618m，此处可视为侵蚀基准面。

探矿工程勘探线间距80m，探槽7条，矿区布设钻孔5个，探槽内未见涌水，钻孔均未揭示地下水，地下水位在标高579.97m水平以下；资源储量估算标高+650m-+620m，开采方式为露天开采，矿体开采标高620m高于地下水面，高于矿区侵蚀基准面618m。矿体呈近东西向延伸，北西向缓倾产出，东西长576.71m，南北宽14.45-134.91m。

（一）地表水分布特征

矿区水系不发育，无经常性流水，只在融雪期和暴雨期有间歇性洪流。矿区内生产和生活用水从矿区南部7.5km的北山煤窑拉运。北山煤窑水为自来水，水质较好，可满足生产、生活用水。

（二）矿区含（隔）水层的划分

1、划分的依据

矿区主要出露的地层有石炭系和第四系两套地层。主要出露上石炭统巴塔玛依内山组（C1b），膨润土矿层赋存于本组下段（BTa）；第四系分布于矿区东部，主要为全新统冲洪积物（Q4pl）的砂石、砾石、亚砂土、粘土等。

膨润土矿体处于北山煤窑向斜核部，轴线近东西向、长约2km，两翼为巴塔玛依内山组上段的玄武安山岩、安山质英安岩；核部为巴塔玛依内山组下段的砾岩、膨润土矿层。

2、含（隔）水层的划分

本次核实工作查明地层岩性特征在水平方向、垂直方向的变化规律，根据地下水的赋存条件、水理性质和水力特征，划分矿区隔水层、含水层和透水不含水层各一个。

表4-1含（隔）水层划分一览表

3、含（隔）水层特征

松散岩类透水不含水层：分布于矿区的东部，主要为全新统洪积层。洪积层主要为大小不同的砾石及松散的砂质组成，少量较大的砾石其直径可达0.2m，较小的砾石及砂质充填于堆积的空隙间，厚度3-5m，主要分布于矿区的山坡地带。由于位于地下水位以上，所以全新统洪积层为透水不含水层。

碳酸盐岩基岩裂隙水：基岩裂隙水含水层主要为上石炭统巴塔玛依内山组（C1b）杂色熔结玻屑凝灰岩、火山角砾岩、玄武岩、安山岩、膨润土底部厚层状砾岩。

相对隔水层：主要为下段（BTa）岩性为上石炭统巴塔玛依内山组下段（BTa）膨润土矿层。本次核实工作在矿区布设钻孔5个，但均未揭示地下水。

（三）地下水对矿床充水的影响

通过施工的5个钻孔中简易水文观测，ZK001孔0-11.6m有少量返水，11.6m以下冲洗液全部漏失，ZK601孔钻遇地层为第四系全新统洪积砂砾石，第四系厚度3.1m，全孔钻进无返水冲洗液全部漏失，钻孔孔底最低标高为579.97m，地下水埋深在579.97m以下，地下水对矿床充水影响较小。

二、地下水补给、径流、排泄条件

矿区地下水补给源主要为大气降水入渗补给地下水，另一种是区域地下水侧向径流补给。矿区基岩裸露，大气降水入渗直接补给地下水，矿区主要断裂为北东向平移断裂，基岩裂隙、风化裂隙、构造裂隙发育，大气降水经裂隙入渗补给石炭系（C1b）含水层。部分降水形成暂时性地表洪流流出，由于降水量小，大气降水对地下水补给量微，而区域地下水侧向径流补给为主要补给源。

矿区位于区域地下水径流排泄的过度地带，地下水总体远移方向为北东向。地下水排泄以侧向流出为主，蒸发次之。

三、矿床充水因素

（一）矿床充水因素分析

影响矿床充水的因素有风化裂隙发育程度、大气降水、地形、岩石吸水率、基岩出露程度、岩石透水性等。核实区属低山丘陵区，地形南西高北东低，多年平均降水量139.0mm，多年平均蒸发量2159.8mm。根据核实区地质条件以及矿体在矿区的分布现状，未来影响矿区矿床充水的主要因素做如下描述。

1、膨润土矿体及矿体风化带内基岩裂隙潜水

膨润土矿地层倾角平均12°，属缓倾斜矿体，矿体延伸较稳定、连续性较好。膨润土矿为露天矿床，矿体为相对隔水层，透水性弱；地层产状较为稳定。据钻孔揭示：矿床开采最低标高高于基岩裂隙水水位，因此基岩裂隙水对矿床的开采影响不大。

2、构造

矿区构造为北山煤窑向斜构造，两翼为巴塔玛依内山下段的火山灰凝灰岩，北东翼地层倾角

26-50°，南西翼地层倾角20°；核部为巴塔玛依内山组上段的膨润土矿层和砂砾岩。矿区主控断裂为一北东向平移断裂，断裂主导裂隙对大气降水入渗，矿床充水具有一定的影响。

3、大气降水

据北塔山气象资料，矿区多年平均降水量139.0mm，多年平均蒸发量2159.8mm。降水集中于6-8月份，年最大降水量156.9mm，矿区地形总体南高北低，起伏较大，地形单一，为两山夹一谷，呈“V”字型，冲沟发育，有利于地表水排泄。矿体开采方式为凹陷式露天开采，采用自上而下水平分层，横向采剥方法，大气降水和融化雪水易汇集于采坑。虽然量小，也应该注意提防矿坑蓄水，加强排水措施。

4、暂时性地表水流

低山丘陵区只在春季融雪期或雨季，才有暂时性水流。区内没有常年地表径流，夏季暴雨形成的暂时性地表水流具有时间短、流量大之特点，对矿床充水影响较大。因此，应在矿山开发期间加强观测，掌握洪水周期与迳流途径，从而对矿山开采作出正确设计。

（二）矿床充水途径

夏季暴雨形成的暂时性地表水流是矿坑充水的主要因素，应加强防范措施。大气降水和冰雪融水是矿山矿床充水次要因素。

四、矿坑涌水量

（一）计算对象

本次核实区范围内共圈定了1个矿体。矿体地表呈近东西向延伸，北西向缓倾产出，延展面积29883m2。矿坑涌水量产生途径降雨入渗，依据矿体圈定露天采坑面积，用“降雨量”法计算露天采坑涌水量。

（二）计算方法的选择

本矿山露天采坑涌水量只计算大气降水直接降入露天采坑最终境界范围内的水量，计算方法按“降雨径流量”法计算。根据上述条件，计算矿坑正常涌水量和暴雨时为矿坑最大涌水量。

（三）采坑涌水量计算结果及防治措施

通过计算得出矿体采坑正常降水时矿坑涌水量为358.60m3/d，最大矿坑涌水量为926.37m3/d。总体来看，正常降水时采坑涌水量不大，通过基岩裂隙入渗及蒸发可自然排泄殆尽，对生产影响不大。降雨多集中在6-8月，降雨时矿坑没有积水。矿区地形有利排水，在采坑周围布置严密的排水沟，防止汇水流入采坑，负地形开采时配备抽水水泵等抽水设备，防止采坑积水影响生产。

五、结论

矿体位于侵蚀基准面和地下水位以上，矿区地表水体不发育。地下水埋藏较深，预测正常降水时矿坑涌水量为358.60m3/d，最大矿坑涌水量为926.37m3/d，矿坑涌水量不大，确定矿床水文地质条件简单。