山東歸來莊金礦礦坑充水條件分析

王 春，戚向陽，任成彥，宋德東，龔甲桂

(中國冶金地質總局 山東正元地質勘查院，山東 濟南 250101)

山東歸來莊金礦礦坑充水條件分析

王 春，戚向陽，任成彥，宋德東，龔甲桂

(中國冶金地質總局 山東正元地質勘查院，山東 濟南 250101)

歸來莊金礦屬大水礦山，在調查和試驗的基礎上對礦坑充水條件進行綜合分析，闡明露天采坑和巷道水文地質特征以及礦區巖溶發育特征，查明礦坑主要補給來源和徑流途徑，為礦山安全高效生產提供依據。

歸來莊金礦；礦坑充水；水文地質特征；補給來源；充水途徑

0 前 言

山東省平邑縣歸來莊金礦屬大水礦山，礦坑涌水量達3 000 m3/h。礦坑的大量涌水，不僅增加了開采成本，而且對礦山深部開采生產安全構成了嚴重的威脅[1]。為了確保礦山的安全高效開采，礦坑充水因素分析顯得尤為重要[2]。

1 歸來莊金礦概況

歸來莊金礦位于臨沂市平邑縣地方鎮歸來莊村西，礦區面積 0.215 6 km2。屬丘陵區，標高一般121.80～160.50 m，總體地勢為西高東低。其中，西南部地形較陡，沖溝發育；東北部地形平緩，水系較發育。浚河為區內最大的河流，全長60 km，流域面積為467.84 km2，河床平均寬度384 m，從礦區中部穿過，歷年最大洪峰流量為2 100 m3/s，洪水位標高120 m，最枯流量0.017 m3/s。本區屬溫暖帶大陸性季風氣候，年平均降水量為752.5 mm，年最大降水量為1 139.4 mm。

礦區的出露地層從老到新為泰山群山草峪組，寒武系、奧陶系、石炭系、侏羅系、白堊系和第四系。礦區內以斷裂為主，根據形成順序及其與成礦的關系分為控礦斷裂和礦后斷裂。控礦斷裂主要由北北西向斷裂、近東西向構造、北西向斷裂和北東向斷裂。其中燕甘斷裂是本區的主干斷裂，為區域性大斷裂，走向345(°)～350(°)，傾向北東，傾角64(°)～80(°)，寬5～25 m。區內巖漿巖為一中偏堿性次火山雜巖體—銅石雜巖體[3]，見圖1。

1 奧陶系；2 寒武系；3 第四系；4 二長閃長玢巖；5 斷層及產狀；6 露天采坑；7 徑流通道及編號

2 礦區水文地質特征

歸來莊金礦礦床范圍內共圈定礦體12個，自1992年開始生產至今，分露天開采和井下開采兩部分。礦床位于燕甘斷裂的東側、銅石雜巖體的東部邊沿，為地下水的補給徑流區。自然狀態下，礦床內地下水流向與巖層傾向基本一致，由南西向北東徑流，自然排泄面標高+117.5 m。根據地下水的賦存介質，將礦床含水巖組分為第四系孔隙含水區和碳酸鹽巖裂隙巖溶含水區。礦床地下水的補給來源主要是礦床內及南部大平安莊一帶大氣降水的直接入滲補給，其次為來自上游的地表徑流入滲補給。地下水向礦坑徑流，礦山排水及工農業用水為其主要排泄途徑。

2.1 露天采坑水文地質特征

歸來莊金礦以露天開采為主。露天采坑呈橢圓形，東西最長約550 m，南北最寬約350 m，現開采至約-35 m水平標高[4]，根據巖溶發育程度，將露天坑邊坡分為巖溶發育區、巖溶中等發育區和巖溶不發育區。

歸來莊金礦礦坑總涌水量為3 028.6 m3/h，而井下各中段的總涌水量僅為161 m3/h。露天坑的涌水量占礦坑總涌水量的90%以上。根據礦坑涌水量長期觀測資料，2010年6月15日至6月29日，礦坑總涌水量在1 991.4～2 316.6 m3/h，7月份礦區進入雨季降雨較多，7月26日觀測的礦坑總涌水量為2 853.3 m3/h，是6月份的1.23～1.43倍，說明大氣降水對礦坑涌水量影響較大。F1斷裂上、下盤出水點流量大，其中斷裂下盤出水量是上盤的2倍以上。說明地下水的補給條件較好，斷裂下盤含水帶比上盤含水帶的補給來源充沛，F1斷裂下盤巖溶連通性較好。

2.2 巷道水文地質特征

歸來莊金礦先后開拓了-30，-70，-110，-150 m中段和露天坑-16 m水平探礦巷道及斜坡井巷道。坑道頂板裂隙較發育，頻率一般3～5條/m；底板以巖溶為主，裂隙發育次之，溶洞直徑一般0.5～2.0 m，最高可達7～10 m。溶洞被粘土與灰巖、白云巖碎塊充填，充填物松散、飽水，粘土呈流塑狀。坑道內充水來源為巖溶裂隙水，地下水多自溶洞或溶隙中涌出，沿脈南壁充水為主；其他地段的出水點呈滴水或淋水。

2.3 礦區巖溶發育特征

礦區以往施工鉆孔溶洞總能見率為55.3%，礦床巖溶發育程度主要受構造、巖性、埋藏條件等因素的影響，其規律：0 m標高以上含燧石結核條帶白云巖巖溶最發育，其次是白云巖、砂糖狀白云巖及灰巖，見表1和圖2；0～-50 m標高段巖溶較發育，深部逐漸減弱，-100 m標高以下巖溶發育較差。

3 礦坑水主要補給來源及徑流途徑

3.1 礦坑充水來源

3.1.1 塌陷坑滲漏水回灌

2004年3月和6月兗石鐵路北側約50 m處先后兩次發生巖溶塌陷，形成的塌陷坑長約30 m、寬5～11 m、深約10 m，礦坑水全部灌入。

表1 巖溶發育狀況

圖2 巖溶發育程度與巖性關系

3.1.2 地表水滲漏補給

浚河歷年最大洪峰流量2 100 m3/s，最枯流量0.017 m3/s。與露天坑最近距離為1.2 km，自西向東從礦區北部徑流。浚河南岸龐家莊村北、小平安村西北奧陶系灰巖出露地表，巖溶較發育，成為河水下滲的良好通道。根據2010年6月斷面流量測量資料：浚河黃城橋至西固村西北段河水滲漏量為417.5～1 516.5 m3/h。位于礦山地下水降落漏斗影響范圍內的浚河常年有水，且滲漏量較大，已成為礦坑充水的主要補給來源之一。龐家村河位于露天坑西側1.1 km處，屬季節性河流，河水流量減少為415.5 m3/h。

3.1.3 F1斷裂上游地下水的徑流補給

F1斷裂區匯水面積約為32.9 km2，按年降水量752.5 mm，入滲系數按0.2估算，該區大氣降水年補給量約為49.5萬m3，折合補給量566 m3/h。大氣降水入滲后，地下水順地勢徑流至F1斷裂處，通過斷裂向露天采坑徑流。

3.2 地下水的徑流通道

地表水滲漏補給徑流區主要位于礦坑北部(F1斷裂下盤)區段。該區段地下水的主要補給來源為礦山排水渠道、浚河與龐家村河的滲漏，其滲漏及徑流途徑非常復雜，難以準確劃分。根據礦區水文地質調查及物探測量成果，在兗石鐵路以北大致劃分出四條地下巖溶通道，其編號分別為T1、T2、T3和T4。地下水經T1、T2、T3徑流通道交匯后，一部分向南徑流并左轉流向露天坑F1斷裂下盤出水點；另一部分向南東方向徑流，在兗石鐵路南側沿F1斷裂下盤的巖溶通道流向露天坑斷裂下盤出水點，二股地下水通道在深部有交匯合并的趨勢。F1斷裂上盤含水帶地下水徑流通道為T4。

4 結 論

歸來莊金礦礦坑水主要來自于露天坑東端的F1斷裂上下盤出水點，其流量大、補給來源充沛，涌水量占礦坑總涌水量的90%以上，其中F1斷裂下盤出水點的涌水量占60%以上。礦坑主要充水來源為：塌陷坑與礦山排水渠道滲漏回灌、浚河與龐家村河滲漏補給及F1斷裂上游地下水的徑流補給。地表水滲漏后沿四條徑流通道(T1、T2、T3和T4)向礦坑方向徑流。地下水的徑流通道在礦坑東北側較為集中，建議采用帷幕注漿方法對礦坑水進行綜合治理。

[1] 黃壯遠，張光安，高洪波，等. 山東省平邑縣歸來莊金礦礦坑充水來源勘查報告[R]. 濟南：中國冶金地質總局山東正元地質勘查院，2010.

[2] 劉曉翠. 福建省某礦山露天采場礦坑廢水的處理[J]. 中國錳業, 2015，33(4): 44-46.

[3] 劉林，陳為友. 平邑歸來莊金礦床探采對比初步研究[J]. 黃金，2001，22(5): 11-14.

[4] 龔甲桂，宋德東. 連通試驗在歸來莊金礦礦坑帷幕注漿勘查工程中的應用.有色金屬(礦山部分)，2013，65(3): 83-86.

An Analysis on Water Filling Condition of Mine in Guilaizhuang Gold Deposit, Shandong Province

WANG Chun, QI Xiangyang, REN Chengyan, SONG Dedong, GONG Jiagui

(ZhengyuanInstituteofGeologyandExplorationofChinaMetallurgicalGeologyBureau,Jinan,Shandong250101,China)

Guilaizhuang gold deposit belongs to abundant water mining. In our comprehensive analysis on water filling conditions on basis of investigation and test, we have clarified the hydrogeological characteristics of open mining pit and tunnel in the karst developm characteristics to find out the main way of the replenishment supply and runoff in the mine, as will provide the basis for mine safety and efficient production.

Guilaizhuang gold deposit; Mine water filling; Hydrogeological characteristics; Replenishment supply; Water filling way

2016-03-28

王春(1982-)，女，山東萊陽人，工程師，研究方向：水文、工程、環境地質勘查研究，手機：18668917079,E-mail：158486104@qq.com.

TD741

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.03.013