閩西地區(qū)某金銅礦區(qū)深部水文地質(zhì)特征研究

廖 磊

（核工業(yè)河源工程勘察院，廣東 河源 517000）

本文研究礦床屬于次火山高硫中低溫熱液銅多金屬礦床，為一隱伏礦床，銅多金屬礦體位于潛水面以下的原生礦化帶中。根據(jù)深部銅多金屬礦體開采設計方案，坑采范圍標高為+100m～-100m，將+148m～+100m之間的礦體作為采坑的頂柱。礦帶各礦體總體走向為NW285°，走向上各礦體水平投影疊加長度為450m～600m，寬為50m～150m，礦體傾向NE，傾角30°，礦體垂直賦存標高為+208m～－200m以下。根據(jù)礦山的采礦方法以及礦體的賦存特征，確定中段高度為50m，因此可將礦區(qū)分為四個采礦中段，即-100m、-50m、0m和+50m中段。礦山采礦現(xiàn)狀為245膠帶斜坡道已施工至-150m平巷。下一步將繼續(xù)進行開拓，之后進行采準切割，開采深部銅礦體。為確保深部資源開發(fā)利用順利推進，對深部的水文地質(zhì)特征進行了研究。

1 深部銅礦床地下水系統(tǒng)及含水介質(zhì)特征

深部銅礦體主要指的是開采標高+100m以下銅礦體。根據(jù)礦體賦存特征、礦區(qū)構造、巖性特征等，認為礦區(qū)內(nèi)深部地下水水類型為火山巖類裂隙含水巖組[1]?；鹕綆r類裂隙含水巖組是在火山巖成巖之后由于地質(zhì)構造運動而形成的裂隙以及斷層構造，一般來說火山巖的裂隙率較低，且在橫向上分布也不均勻，導致火山巖的含水性較差，一般無法形成統(tǒng)一的水力聯(lián)系，但由于裂隙分布不均勻，故容易形成帶狀或者脈狀含水系統(tǒng)，各個含水系統(tǒng)之間的水力聯(lián)系不強，其補徑排條件差異較大。

此外，礦區(qū)內(nèi)火山巖發(fā)育一系列次級構造，雖然構造規(guī)模較小，但使得深部銅礦床地下水系統(tǒng)中的含水介質(zhì)存在一系列弱導水構造。根據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，雖然存在弱導水構造，但是在深部并未形成統(tǒng)一的含水體，故整體上礦區(qū)內(nèi)的構造導水能力有限。但是深部的弱導水構造溝通地表水體時，則極易形成導水通道或者集水廊道，當開采掘進過程中開挖至某個部位時，地下水水位迅速下降，形成延展較長的水位低槽，導致深部較大區(qū)域圍巖裂隙中的地下水逐漸匯集，進而可能與地表水體溝通。總體上，礦區(qū)內(nèi)火山巖地層含水性較差，地下水對深部礦體的開采影響不大，但是仍然需加強導水斷裂構造對深部礦體開采的影響研究。

2 深部裂隙發(fā)育規(guī)律研究

深部裂隙發(fā)育規(guī)律研究以原有水文地質(zhì)認識為基礎，結合本次深部礦產(chǎn)勘查成果，著重對+100m標高以下礦體范圍內(nèi)的水文地質(zhì)進行調(diào)查，為進一步深化和細化深部水文地質(zhì)特征研究和采礦設計提供基礎依據(jù)。根據(jù)礦山開拓現(xiàn)狀，本文以330平巷正在施工的鉆探工程為基礎，在水文地質(zhì)編錄及試驗工作的基礎上對深部裂隙的發(fā)育規(guī)律進行研究，為進一步安全展開礦體開采提供依據(jù)[2]。

2.1 深部巷道揭露裂隙及涌水點調(diào)查

深部礦體開采中段主要與245斜坡道相連通，由于深部巷道以及245斜坡道的大部分區(qū)域已經(jīng)完成噴漿支護，故深部水文地質(zhì)調(diào)查以巷道內(nèi)揭露的涌水點為主，調(diào)查結果見表1。由表1可知：礦區(qū)內(nèi)深部裂隙不發(fā)育，礦區(qū)深部北西向斷層和北北西向斷層是主要的出水裂隙，其深部一般位于+100m以下；深部含水裂隙的傾角較大，一般大于50°，根據(jù)調(diào)查結果顯示，該組斷裂帶與區(qū)域北西向F2-10斷裂有關，可能為該斷裂的次級張性裂隙；245斜坡道在掘進過程中已經(jīng)揭露出該組斷裂，揭露的破碎帶風化蝕變較明顯，具有蝕變強度低、寬度大的特征，且破碎帶內(nèi)地下水的連通性較好，對礦體的開采增加了困難。此外，北西向斷裂破碎帶中地下水雖然具有較好的連通性，但是局部區(qū)域富水性較強，因此在深部開采過程中應密切關注。

表1 245m斜坡道及深部巷道裂隙調(diào)查一覽表

另外，F(xiàn)2-10斷裂構造在空間上遠離深部銅礦體，故該斷裂破碎帶中的地下水與礦體附近的地下水之間的水力聯(lián)系較差。礦區(qū)內(nèi)北東向斷裂以F1-4和F4-1為主，經(jīng)過本次調(diào)查認為：F4-1斷裂破碎帶為不導水斷裂構造，故對深部礦體的開采影響不大。F1-4斷裂具有多期次活動的特征，表現(xiàn)為先壓后張扭的性質(zhì)，且英安玢巖脈等沿著破碎帶貫入，并形成了規(guī)模不等的隱爆角礫巖，鉆孔揭露該斷層，巖芯較破碎，為弱導水構造。但是，F(xiàn)1-4斷裂位于礦區(qū)的南東側，今后的開采工程一般不能揭露該斷層，故對深部礦體的開采影響不大。

2.2 深部探礦孔揭露的含（隔）水層情況及水位分析

根據(jù)330平硐及8個探礦孔的研究資料，結合深部探礦工程揭露的巖石水利性質(zhì)等，深部地下水類型分為隔水帶、相對隔水帶、風化裂隙潛水含水帶和基巖裂隙承壓水含水帶。根據(jù)表1調(diào)查結果顯示，礦區(qū)深部地下水以火山巖裂隙水為主，該類地下水的水位一般位于248m～334m之間，且在330平巷施工的鉆孔中所揭露的地下水均為承壓水，可能與開采過程中的長期排水有關。由于開采過程中長期排水，導致礦區(qū)內(nèi)地下水的水位顯著降低，進而星恒降落漏斗，根據(jù)調(diào)查顯示，礦區(qū)內(nèi)降落漏斗中心位置的標高約為100m。此外，深部巖層地下水位差別大，各鉆孔之間的水力坡度大，說明深部裂隙含水介質(zhì)連通性和滲透性相對較差。根據(jù)各孔水位及相互位置可以大致看出，深部礦坑地下水流場總體受目前坑道系統(tǒng)揭露的張性裂隙排水影響，但由于各鉆孔揭露的裂隙連通性差，鉆孔與鉆孔之間水力聯(lián)系不暢，水位差異較大。

2.3 深部地下開采基建時期礦坑涌水量的動態(tài)變化

礦山深部開采巷道基本完成，初步形成了-150m中段、-100m中段和-50m中段的開拓。-50m中段以上斜坡道及巷道涌水經(jīng)過5#水倉和6#水倉排出地表；-100m中段和-150m中段涌水直接排到-150水倉，而后排出地表，估算平均排水水量約60m3/h。根據(jù)2013年1月至11月連續(xù)11個月的觀測資料顯示，礦坑內(nèi)涌水量介于2000～4500m3/d之間，波動較大，但大多數(shù)礦坑的涌水量約為3500m3/d；礦坑總涌水量受季節(jié)性降雨影響不大，由于深部資源開采較緩慢，導致巷道掘進速度較慢，使得礦坑內(nèi)的涌水量沒有明顯的增加趨勢，其原因主要包括：①地表觀測孔動態(tài)變化與礦坑涌水動態(tài)變化基本一致，可能與火山巖的滲透系數(shù)小有關，即礦區(qū)內(nèi)地下水響應大氣降水緩慢；②礦坑內(nèi)揭露的涌水構造主要為張性裂隙，屬于淺層風化裂隙水，而礦區(qū)淺層風化裂隙水主要由520m和330m水平坑道系統(tǒng)排出，因此礦坑涌水量不大且比較穩(wěn)定。

2.4 深部銅礦開采地下水流場分析

在自然狀態(tài)下研究區(qū)地下水的徑流明顯受控于含水層埋深、含水層裂隙率以及地形等。研究區(qū)地下水接收地表的大氣降水補給后，多沿著地形陡峭區(qū)域向四周山麓區(qū)域徑流，同時以泉水、潛流等形式在山麓區(qū)域的溝谷排泄，進而匯入至主干河道中；少部分地下水則向深部運動，參與到區(qū)域水文地質(zhì)單元的循環(huán)中。中、深層地下水徑流不暢，運動滯緩[3]。深部銅礦床地下開采后，區(qū)內(nèi)地下水位降低，地下水流場主要受礦坑排水影響，以深部礦坑為中心形成了一個地下水降落漏斗。上文已提及，礦坑內(nèi)形成的地下水降落漏斗中心的標高約為+100m，按照降落漏斗的半徑以800m計算，則可以在礦區(qū)內(nèi)最低侵蝕基準面之間形成一個分水嶺。在以降落漏斗半徑范圍內(nèi)形成的分水嶺內(nèi)側，地下水向礦坑內(nèi)部匯集，且排泄方式主要通過礦坑排泄；在分水嶺以外的區(qū)域，地下水則以散狀滲流或者下降泉的方式在陡壁或者溝谷處排泄。深部銅礦大規(guī)模開采后，含水裂隙進一步充分揭露，礦坑排水量進一步加大，排水引起的地下水位下降幅度更大，地下水降落漏斗將進一步外擴，理論計算降落漏斗半徑將達1.6km。

3 結束語

綜上所述，礦區(qū)深部地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和斷裂構造水三大類，標高100m以下深部銅礦床大部分為隔水帶，僅含少量基巖裂隙承壓水。礦區(qū)斷裂構造發(fā)育，主要有北東向、北西向及東西向斷裂構造，富水性弱，導水性較差，以不導水和局部導水為主。深部銅礦床地下開采后，區(qū)內(nèi)地下水位降低，地下水流場主要受礦坑排水影響，以深部礦坑為中心形成了一個地下水降落漏斗，估算降落漏斗半徑最大1.6km。