銀洞坡金礦充水水源與充水通道分析

張雪麗

（1.華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021；2.河北省礦山地下水安全技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 石家莊 050021）

銀洞坡金礦位于河南省桐柏縣朱莊西北方向，研究區(qū)地處桐柏山北麓，屬丘陵地貌。銀洞坡金礦段地形標(biāo)高一般為287m～190m，礦區(qū)北側(cè)為草磨嶺大型分水嶺，整體地勢(shì)北高南低、東高西低。本區(qū)河流主要有觀音河、清水溝、母豬溝，均屬淮河水系。礦山初期開(kāi)采以東段為主，礦體埋藏淺主要為露天開(kāi)采，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單?，F(xiàn)東段逐漸開(kāi)采完畢轉(zhuǎn)入西段，由于西段埋藏深，開(kāi)采方式由初期的露天開(kāi)采變?yōu)闁|段斜井開(kāi)采以及西段豎井開(kāi)拓，由地面轉(zhuǎn)入地下開(kāi)采。隨著開(kāi)采轉(zhuǎn)入地下，開(kāi)采深度的增加，開(kāi)拓系統(tǒng)面的拓展，礦區(qū)水文地質(zhì)條件趨于復(fù)雜化，礦床充水水源及充水通道不明，銀洞坡金礦礦井充水問(wèn)題逐漸凸顯。涌（突）水是井下安全生產(chǎn)的一大隱患，為保證礦山的安全生產(chǎn)建設(shè)，同時(shí)減小礦山開(kāi)采對(duì)地下水資源的破壞，在以往水文地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，亟待進(jìn)一步查明礦區(qū)水文地質(zhì)條件。本次在水文地質(zhì)條件研究基礎(chǔ)上，結(jié)合礦區(qū)水化學(xué)特征，對(duì)礦床充水水源和通道進(jìn)行了分析，為提出合理防治水措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

（1）地質(zhì)條件。礦區(qū)內(nèi)主要出露地層為上元古界歪頭山組中部（Pt3w）及第四系(Q)，在東段的東部邊緣有下部第九巖性段(大理巖)出露，新生界第四系地層主要分布于河谷及山麓地帶[1]。朱莊傾伏背斜是礦區(qū)的主干構(gòu)造[2]，礦區(qū)除與朱莊背斜相伴生的北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育外，其余方向的斷層構(gòu)造均不發(fā)育，且規(guī)模較小。

（2）水文地質(zhì)條件。礦區(qū)范圍內(nèi)含水層主要?jiǎng)澐譃榈谒南邓缮r類孔隙含水層、基巖裂隙含水層（包括基巖風(fēng)化裂隙水含水層和基巖構(gòu)造裂隙水含水層）、大理巖溶隙水含水層。礦床附近第四系孔隙含水層分布不連續(xù)，呈條塊狀，分布于沖溝、溝谷，以及溝谷兩側(cè)階地，不構(gòu)成統(tǒng)一含水體，除觀音河河床零星分布的薄層砂砂礫石外，大部分地層以粘土、亞粘土和含礫粘土為主，富水性和透水性極弱。風(fēng)化裂隙水廣泛分布于風(fēng)化裂隙帶中，構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的弱含水層體。上部覆蓋第四系孔隙含水層。由于朱莊背斜為礦區(qū)主要控礦、控水構(gòu)造，基巖構(gòu)造裂隙水主要賦存與背斜軸部、尾部仰起部位和傾末端，礦體開(kāi)采主要沿背斜由東南部露天開(kāi)采向西北傾末端井下開(kāi)采，開(kāi)采深度逐漸加深，現(xiàn)露天坑及下部斜井，整體沿背斜采礦排水已經(jīng)形成了多個(gè)降落漏斗，基巖構(gòu)造裂隙水已經(jīng)大幅降低。而風(fēng)化裂隙水水位基本降幅不大，風(fēng)化裂隙水水位和基巖構(gòu)造裂隙水水位相差較大。總體而言沿背斜，風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給基巖構(gòu)造裂隙水。

在構(gòu)造不發(fā)育地帶，風(fēng)化裂隙含水層下部基巖完整，裂隙不發(fā)育，透水性極差，為相對(duì)隔水層。

2 礦床充水水源的研究

礦坑長(zhǎng)期涌水說(shuō)明存在穩(wěn)定補(bǔ)給水源，其水源很可能為上覆的河流地表水或大氣降水。

（1）礦區(qū)水文地質(zhì)特征。為了查明母豬溝下游小高尖豎井排水是否重新入滲進(jìn)入礦坑以及觀音河是否存在滲漏，先后在母豬溝和觀音河上建立了6個(gè)觀測(cè)斷面。在長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月的觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)未發(fā)生明顯的河流滲漏。

根據(jù)地面物探結(jié)果，采場(chǎng)上伏斷層不發(fā)育，僅在詹老莊河流邊上存在明顯的低阻異常點(diǎn)，通過(guò)施工的鉆孔ZK01顯示68.0m～78.0m為破碎帶，該破碎帶巖心破碎，多泥化，透水性較弱。鉆孔揭露基巖主要為Pt3w23的黑云變粒巖，鉆進(jìn)過(guò)程中基本不漏水，抽水試驗(yàn)降深14.15m，涌水量?jī)H0.16m3/h，單位涌水量0.003L/S·m，河流下伏的地層透水性弱。采場(chǎng)上覆地層透水性弱，僅發(fā)育的構(gòu)造透水性較弱，因而河水向坑道滲漏的通道不通暢。

（2）礦區(qū)水化學(xué)特征。為了進(jìn)一步查明河流地表水和礦床水的聯(lián)系，針對(duì)性對(duì)地表河水、風(fēng)化裂隙水和構(gòu)造裂隙水出水點(diǎn)取水樣，作水質(zhì)特殊全分析32項(xiàng)。通過(guò)水化學(xué)來(lái)分析二者的關(guān)系，見(jiàn)表1。

表1 水樣信息匯總表（單位：mg/L）

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果可知，地表水主要離子HCO3-、Ca2+、Mg2+，水質(zhì)類型為HCO3-Ca·Mg型，電導(dǎo)率值一般217μs/cm～566μs/cm，氟化物0.39mg/L；井下裂隙水主要離子SO42-、Na+，水質(zhì)類型為SO4-Na型，電導(dǎo)率值一般1270μs/cm～1527μs/cm，氟化物6.24mg/L～8.83mg/L；風(fēng)化裂隙水分布二者之間，水質(zhì)類型HCO3-Ca·Na·Mg或 HCO3SO4-Ca·Na·Mg或HCO3-Ca·Mg型，電導(dǎo)率值750μs/cm～1150μs/cm，氟化物0.39mg/L；由于GYH02混入了銀洞坡銀礦礦坑排水，GYH04又混入大量的小高尖豎井排水，二者離子含量為地表河水和井下出水的混合，SO42-、Na+、氟化物越往下游含量越高。

由以上分析可知隨著深度增加，地下水中HCO3-、Ca2+、Mg2+逐漸減少，SO42-、Na+離子以及氟化物增多，電導(dǎo)率值逐漸增大。地表河水與坑道裂隙水的水化學(xué)特征差異明顯，進(jìn)一步說(shuō)明地表河水和礦床水聯(lián)系較弱。

（3）礦區(qū)地下水動(dòng)態(tài)特征。觀音河沿岸第四系孔隙水和基巖風(fēng)化裂隙水水位標(biāo)高同大氣降水關(guān)系密切，地下水動(dòng)態(tài)變化隨降雨變化而變化，一般延遲2～3天，水位變幅一般在0.5m～2m，屬于降水入滲型。通過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)礦坑排水隨降雨的變化而變，當(dāng)降雨較大時(shí)，礦坑排水量隨之變大，當(dāng)連續(xù)不降雨時(shí)，礦坑排水量也隨之減小，排水量和降雨同步變化，且響應(yīng)時(shí)間短，變化幅度在4m3/d～240m3/d（見(jiàn)圖1），說(shuō)明降雨對(duì)礦區(qū)地下水的補(bǔ)給迅速，徑流通道距離較短，為礦床充水主要水源。

圖1 豎井排水量歷時(shí)曲線圖

3 礦床充水通道的研究

礦區(qū)位于草磨嶺大型分水嶺的補(bǔ)給、徑流地段，地形北高南低，礦區(qū)北部數(shù)百米處有大面積的花崗巖體廣泛分布，巖體裂隙不甚發(fā)育,導(dǎo)水性極差，補(bǔ)給微弱,徑流滯緩,可作為相對(duì)隔水邊界。礦區(qū)又無(wú)良好的含水巖層，僅有風(fēng)化基巖裂隙水賦存于風(fēng)化裂隙之中。巖石裂隙發(fā)育差，且多閉合。天然狀態(tài)下，大氣降水通過(guò)裂隙、采坑等途徑的微弱滲入補(bǔ)給地下水，然后依地勢(shì)由高向地勢(shì)低洼地帶徑流，并于合適地段排泄出地表。在開(kāi)采條件下，地下水運(yùn)動(dòng)必然發(fā)生改變，形成新的地下水疏干流場(chǎng)。巷道排水及采礦活動(dòng)影響下必然導(dǎo)致已有含水層的疏放，形成了一定范圍的地下水壓力釋放空間場(chǎng)，并向上擴(kuò)展，從而導(dǎo)致地下應(yīng)力場(chǎng)的改變，有可能產(chǎn)生新的裂隙及導(dǎo)致原有閉合裂隙張開(kāi)形成導(dǎo)水通道，見(jiàn)圖2。

圖2 地下水空間流場(chǎng)示意圖

礦區(qū)水文地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單，朱莊背斜控制著地下水的運(yùn)動(dòng)，大氣降水垂向入滲補(bǔ)給為礦床主要充水水源。風(fēng)化裂隙和基巖裂隙是坑道的入滲通道，背斜軸部、傾末端、東部背斜仰起部位，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，為地下水主要運(yùn)動(dòng)通道。

4 結(jié)論

礦區(qū)水文地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單，大氣降水垂向入滲補(bǔ)給是礦床充水主要來(lái)源，朱莊背斜控制了礦區(qū)地下水的流動(dòng)。大氣降水補(bǔ)給風(fēng)化裂隙水含水層和基巖構(gòu)造裂隙水含水層后，部分風(fēng)化裂隙水以下降泉或扇形泄流的形式排泄給溝谷，隨表流流出區(qū)外，部分風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給基巖構(gòu)造裂隙水含水層，后隨基巖構(gòu)造裂隙水沿朱莊背斜及其次生構(gòu)造形成的裂隙與礦床開(kāi)采形成的采動(dòng)裂隙向西北傾伏端豎井巷道集中排泄。