承德县永和水泥灰岩矿水文地质特征浅析

段志新

摘 要 承德县永和水泥灰岩矿处于“河北省燕山山地水文地质区”中的“平泉—兴隆低山深谷裂隙岩溶水分区”。矿床主要含水岩组为中奥陶系裂隙—岩溶含水层。矿山采取露天开采，主要汇水量来自大气降水，受地下水的影响较小。采场排水可采取自然排泄。

关键词 灰岩矿 水文地质 汇水量预测

1矿区位置

承德县永和水泥灰岩矿位于承德县县城东9km处，隶属甲山镇富台子、王杖子两村管辖，所在1：5万图幅为承德县幅（11-50-117-丙）和上谷幅（11-50-117-丁），矿区面积2.8km2。

2自然地理和地形地貌

本区地处燕山山脉东段，矿区地势南高北低，南部最高点568.2m，北部最低點310.08m，相对高差252.12m。虽属低山地貌，但地形切割较深，山势陡峭。该区属大陆性季风气候，冬季严寒，夏季酷热，雨季为6—8月。历年平均气温9.1℃，一月份最冷，平均气温-9.5℃，无霜期160天。七月份最热，平均气温24.6℃，极端最高气温41.2℃，极端最低气温-27.1℃。年降水量550-750mm，多年平均降水量558.6mm，一日最大降水量142.4mm，一小时最大降水量40.9mm，年平均蒸发量1553.6mm。

白马河从矿区北部通过，为一永久性河流，其流量受季节性控制，6至8月份水量较大。在承德县城东部与老牛河汇合，在县城西北部汇入滦河，属滦河水系。

3区域水文地质条件

根据河北省1：50万水文地质图，本区属于“河北省燕山山地水文地质区”中的“平泉—兴隆低山深谷裂隙岩溶水分区”。地下水类型及富水性受岩性及构造的控制。按地下水类型及其含水性，区域含水层可划为以下四个亚区。

（1）第四系孔隙含水区（Ⅰ），分布于小寺沟—承德县白马河沿岸，含水层厚度3—6m。其富水性较好，为主要含水层。

（2）砂砾岩裂隙、孔隙含水区（Ⅱ），分布于小寺沟—承德县白马河两岸。为三叠系地层分布区，含水层厚度100—500m，其富水性较差。

（3）碳酸盐裂隙—岩溶含水区（Ⅲ），分布于小寺沟—承德县一线以南，为中、上元古界和寒武—奥陶系碳酸盐岩类分布区。溶洞不发育，其富水性不强。

（4）火成岩裂隙含水区（Ⅳ），多数为岩脉个别为岩基，有稀疏的裂隙和次生裂隙，其富水性较差。

4矿区水文地质条件

4.1地形、地貌特征

矿区地形南高北低，南部山峰叠嶂，地形陡峻，北部为向白马河床的过渡地段、地形相对平缓。区内海拔标高最高为627m，最低310.8m，相对高差300多米。属强烈侵蚀构造低山地形。区内主要河流为白马河，矿区位于白马河以南，石子沟两侧。石子沟为白马河的支流，由南向北流入白马河。白马河常年有水，平水期流量0.5m3/秒，干旱年份常断流。

4.2地层的含水性及水文地质特征

（1）第四系冲、洪积孔隙含水层，主要分布在矿区北部之河床阶地及石子沟两侧。岩性为砂砾卵石层、砂质黄土及砂砾石层，分选性不太明显，砾径大小不一。含水层厚度3—6m不等，水位埋深3—5m。支沟含水层厚度2—5m，水位埋深2—4m。单井涌水量一般30—50m3/h，最大涌水量100 m3/h。可供六寸水泵抽水，用于灌溉。地下水质良好，水质分析结果为，Ca2+含量76.86—80.6mg/L，Mg2+含量19.91—29.87mg/L，HCo3-含量285.01—330.01mg/L，NO3-18—20mg/L。总硬度293.95—324.27mg/L，总矿化度450.25—542.33mg/L，PH值7.5—7.7。本区第四系孔隙水属HCO3—Ca—Mg型水，各项指标均符合规定的饮用水标准。

（2）第四系黄土弱水不透水层，分布在矿区西北部，主由黄土组成，局部有砂、砾石，该层厚度几米至数十米，含很少的水但不透水。

（3）三叠系砂岩裂隙孔隙含水层，主要岩性为砂岩、砂砾岩，该套地层不整合于中奥陶系马家沟组之上，主要分布于白马河床以上，岩层中裂隙较发育但未见地下水出露，其富水性不强。

（4）中奥陶系裂隙—岩溶含水层，主要为奥陶系马家沟组，由厚层灰岩组成，层面裂隙发育，岩层倾向为346€埃憬？0€啊5夭阕芎穸仍？50m。在三叠系与奥陶系不整合面上，由于岩性松软，加之层面裂隙发育，有少量溶沟、溶坑，其规模较小。奥陶系灰岩北部裂隙发育，南部较少，未见溶洞和地下水露头，在层面上见有水流氧化痕迹，其富水性不强。

（5）下奥陶系白云石化灰岩裂隙—岩溶含水层

岩层为亮甲山组白云石化灰岩，以中薄层和中厚层层理为主，层面裂隙发育，其它裂隙较少。裂隙水相对马家沟组（O2m）要少一些，未见溶洞和地下水露头出露，含水性较差。

（6）燕山期英安玢岩裂隙含水层

英安玢岩呈岩脉产出，切割马家沟组灰岩，岩石呈块状构造，原生及次生裂隙较少，侵入接触面为主要裂隙，大气降水为唯一的水来源，裂隙水是有限的。

（7）F1—F4断层破碎带的含水性

F1—F4断层分布在矿区北部，F1和F4断层破碎带较宽（10—20m），F2和F3较窄（1—2m）。破碎带内裂隙孔隙发育，灰岩裂隙水向其汇集，因此它具有导水性且含水。其浅部较强，下部由于岩石胶结，渗水、导水较浅部弱。

4.3地下水的补给、迳流、排泄条件

基岩山区地下水的补给来源主要来自大气降水，该区年平均降水量558.6mm，日最大降水量142.4mm，一小时最大降水量40.9mm，迳流量随降水量的大小而变化，即丰水期水量增大，枯水期则水量甚小。由于南北向沟谷发育，地形陡峻其排泄方式主要从地表陡坡直接排泄于沟谷中，基岩裂隙水渗流，侧向补给第四系沉积物中。

地表水径流主要是石子沟，该沟较长，汇水面积300km2，当日降水量大时可产生较大的径流量，而产生洪水。

山间沟谷及河床两侧地下水的补给来源主要有两个途径，一是大气降水；另一是山区基岩裂隙水的渗流补给，其迳流距离一般较短，以潜流形式进入沟谷，最后入主河道之内。

4.4矿床充水因素及自然排水条件

由于最低开采底面标高在矿区最低侵蚀基准面标高320m以上。根据矿层的空间展布和地形地貌特点，所探明的矿层皆在南北向石子沟的两侧和地下水面标高之上，矿床开采不受地下水充水的影响。地表地形有利于大气降水的自然排泄，因此，矿床开采受地下水和大气降水的影响较小。

4.5露天开采汇水量预测

普查区超贫磁矿是地表浅部露天开采的厚大矿体，大气降水是采场涌水的主要来源，并直接影响矿体开采和人身安全。露天开采采场涌水量计算，采用该区多年平均降雨量506.3 mm，日最大降水量177.1mm，作为估算参数。考虑降水部分渗入地下，乘0.7径流系数。承德县气象局1994～2013年观测的每年一日由最大降水量至最小降水量见表1。

承德县气象局1994～2013年，连续20年观测的年平均降水量见表2。

5主要水文地质特征

（1）本区属于“河北省燕山山地水文地质区”中的“平泉—兴隆低山深谷裂隙岩溶水分区”。

（2）本矿区含水岩组：①第四系冲、洪积孔隙含水层地层的含水性及水文地质特征；②第四系黄土弱水不透水层；③三叠系砂岩裂隙孔隙含水层；④中奥陶系裂隙—岩溶含水层；⑤下奥陶系白云石化灰岩裂隙—岩溶含水层；⑥燕山期英安玢岩裂隙含水层；⑦F1—F4断层破碎带的含水性。

（3）矿区地表水径流主要是石子沟，该沟较长，汇水面积较大，当日降水量大时可产生较大的径流量，而产生洪水。山間沟谷及河床两侧地下水的补给来源主要有两个途径，一是大气降水；另一是山区基岩裂隙水的渗流补给，其迳流距离一般较短，以潜流形式进入沟谷，最后排泄入主河道之内。

（4）矿山采取露天开采，主要汇水量来自大气降水。经计算，采场最大日汇水量17570m3。由于最低开采底面标高在矿区最低侵蚀基准面标高320m以上，采场汇水可采取自然排泄。

（5）矿区地形、地貌有利于地表水径流和地下水的排泄，矿床开采在最低侵蚀基准面以上，水文地质条件属简单类型。