義聯金礦井巷涌水特征淺析

陳新攀

義聯金礦井巷涌水特征淺析

陳新攀

(紫金礦產地質勘查院，福建 廈門市 361003)

通過對山西繁峙縣義聯金礦開展井巷水文地質調查，統計各井巷集中出水點的巖性、產狀、流量、水溫及部分水化學數據，分析了義聯金礦井巷涌水特征。得出該礦區SN/NW向主斷裂以隔水為主，出水區集中在與主礦區斷裂近乎垂直的東西向斑巖體節理中（走向70°～90°，傾向340°～360°，傾角>75°）；查明井巷充水水源主要來自于上部的地表河水，其次為構造帶內中深部基巖裂隙承壓水，該分析可為礦山后期的治水提供理論依據。

井巷涌水;充水水源;充水途徑;節理裂隙

1 概 況

義聯金礦位于山西省忻州市繁峙縣，其礦體類型為含金石英脈，主要礦體為近南北向的7#、m22#脈礦體，礦體大部分位于義興寨河床之下，地下水補徑排條件較為復雜，礦坑涌水量相對較大，目前義聯井巷系統日排水量達到4000 m3/d，水文地質條件復雜程度中等[1-2]。

礦區位于恒山東段太古宙TTG巖套的大西溝~官兒~白銀寺復背斜南東翼，其上疊加了中生代火山機構。區內地層簡單，主要為新生界第四系覆蓋物、上更新統馬蘭組黃土及少量巖漿捕獲的元古界蓋層殘留體。

礦區地形北高南低，北為恒山主脈分水嶺；南為滹沱河谷地北側丘陵緩坡區。區內溝壑縱橫，黃土沖溝發育，一級河流（義興寨河）從北向南縱貫全礦區，地貌上屬于構造侵蝕堆積中低山區[3]。區內屬大陸性半干旱氣候，晝夜溫差較大，春季干旱多風，夏秋多雨，冬季雪少寒冷，年平均氣溫8℃～9℃，雨季多集中在7～9月份，蒸發量大于降雨量，礦區多年平均降水量418 mm[1]。

2 井巷排水現狀

義聯金礦井巷系統主要分為三個中段：827，525和425中段。井巷排水系統采用由下到上各中段逐級向上抽水法排水：425中段水泵抽至525中段水倉，會同525中段礦坑水一同抽至827中段，最終由827中段抽至地表排放。目前，義聯金礦井巷系統日平均總排水量約4000 m3/d。經井下中段水文地質調查，義聯金礦井下排水的主要來源可分為脈槽滲水、豎井滲水和裂隙集中出水點涌水。其中，豎井滲水800 m3/d，測得裂隙集中出水點涌水2600 m3/d，其余為脈槽滲水和部分已封閉巷道內出水。

3 井巷涌水特征分析

3.1 礦區主要構造

礦區斷裂構造明顯具有多期次活動的特征，按走向斷裂構造主要分NW、SN兩組斷裂，其走向分別為320°及355°左右，傾向為南西或北東，傾角在70°以上。其中NW向斷裂（義興寨斷裂（F4））構成礦區構造的基本骨架，其次級SN向斷裂（7#、m22#脈）具體控制了礦區金礦帶（脈）的產出。

NW和SN兩組斷裂在成礦后期又顯示以扭裂為主，在原破碎帶下盤或上盤見有 10～20 cm厚的斷層泥，呈小的透鏡體，片理發育，具韌性。在早期硐施工中，剛揭露含金石英脈（NW向斷裂）時，地下水量變化不大，當揭穿下盤薄層斷層泥時，水量顯著增大，說明該斷層具阻水作用，使地下水聚集。從礦區525中段F4斷層巷道揭露來看，斷層位置多見破碎帶，未見明顯出水。破碎帶主要為片麻巖角礫組成，呈棱角～次棱角狀，粒徑大小不一，呈細小巖屑膠結，部分見高嶺土類泥質物質充填，為不導水斷層。

伴隨NW和SN兩組斷裂發育的同時，區內NW~NE 345°～15°和NE 55°～85°兩組構造節理裂隙也較發育，節理裂隙面平直光滑，延伸較遠。

3.2 集中出水裂隙特征

井巷涌水量與含水層的埋藏深度 (基巖面算起)、地質構造、巖性三者密切相關[4]，井巷涌水的直接途徑多為張性導水裂隙。井巷涌水量與含水層的埋藏深度（基巖面算起）、地質構造、巖性三者密切相關[5]，裂隙的發育很大程度上與礦區的巖性、構造、水動力條件和水化學條件等密切相關。通常對于埋藏較深的基巖裂隙水，構造裂隙的發育往往起決定性作用，控制著中深部井巷系統的涌水量。

對義聯井巷裂隙集中出水點進行了統計，包含產出位置、巖性、涌水裂隙產狀（走向、傾向和傾角）、涌水量等，具體見表1。

根據表1中各涌水裂隙的產狀和涌水量數據，將節理裂隙?玫瑰圖中的節理數一值用對應涌水裂隙的涌水量數據之和替代，可生成能反應節理裂隙產狀與流量關系的玫瑰花圖，見圖1、圖2。

表1 巷道集中出水點統計表

圖1 節理走向-流量玫瑰花圖

圖2 節理傾向-流量玫瑰花圖

由圖1和圖2可知，區內井巷主要涌水裂隙集中在走向70°～90°、傾向340°～360°，傾角大于75°的節理裂隙中，其次為走向10°～20°、傾向100°～110°，傾角大于75°的節理裂隙。

義聯金礦主要斷裂有兩組，按走向斷裂構造主要分NW斷裂（義興寨斷裂（F4））和SN斷裂（7#、m22#脈）。北西向義興寨斷裂（F4）為不導水斷裂，與圖1反應的結果相一致；SN斷裂為主要礦體構造，以不導水為主。

綜上所述，義聯金礦井巷涌水集中產于與區域斷裂SN/NW向斷裂垂直的近東西向斑巖體節理中，成因上歸結于東西向擠壓條件下形成的東西向拉張性導水節理裂隙，而在南北向表現為主斷裂為壓扭性不導水構造，局部南北向節理裂隙（斑巖體接觸帶）出水（出水量總體較少）。

3.3 井巷充水水源簡析

2017年10月和2017年11月布點并采集義聯金礦主要溪溝、鉆孔地下水及巷道主要出水點的水樣，為減少降雨對分析結果的影響，水樣采集前七天沒有降雨。將采集到的水樣裝到多次用水樣清洗后的聚乙烯瓶中，在24 h之內送到水質監測中心做水質分析。水質化驗結果見表2。

表2 水體主要離子濃度表

圖3為水分分析數據的水體Piper圖，分析圖3可得：義聯礦區水資源可分為4種：地表水、淺部基巖裂隙承壓水、中深部基巖裂隙承壓水和深部斷裂構造承壓熱水。

圖3 水質分析Piper圖

結合表1巷道集中出水點特征統計分析可知，義聯井巷主要充水巖體（斑巖體）集中出水點Piper圖上位置介于地表水和中深部承壓水之間，該部分充水水源的水化學性質具有淺部承壓水的特征。

結合集中出水裂隙的標高分布、巖性、節理面產狀及礦區主要構造產狀關系等特征，可以判斷出礦區水體類型具有從地表義興寨溝水體向淺部承壓水和中深部承壓水演化的特征。加之礦區所處位置降雨量較小（418 mm）、礦區附近無大的地表水體以及井巷周圍無大的地下水側向補給源，可以判定義聯礦井主要的充水來源于上部的義興寨河水，上部河水經河床底部東西向張性節理滲入，在斑巖體中大量涌出；次為沿南北主斷裂，在片麻巖裂隙、片麻巖與礦體或片麻巖與斑巖接觸帶等少量涌出。

4 結論及建議

義聯金礦主要礦體7#、m22#礦體位于義興寨河床、河漫灘之下，構造裂隙是溝通地表水體與下部基巖裂隙承壓水的直接途徑，在很大程度上控制著本區井巷系統的涌水量。

建議礦山加強各中段巷道揭露涌水情況的跟蹤、觀測，重點關注井巷開拓區斑巖體東西向節理及南北向巖性接觸帶、構造帶附近的出水情況，規范井下抽水觀測記錄，保證數據真實可靠，為后期礦山生產建設提供準確的數據支撐。

[1] 中國冶金地質總局第三地質勘查院.山西省繁峙縣義聯金礦有限公司金礦詳查地質報告[R].太原:2013.

[2] GB/T 12719-1991.礦區水文地質工程地質勘探規范[S].

[3] 山西省地質局211地質隊.山西省繁峙縣義興寨巖金礦區初步勘探地質報告[R].忻州:1976.

[4] 張炳光,李渭成.潘謝礦區各礦井基建井巷含水層涌水規律的研究[J].建井技術,1996(2).

[5] 蔣兵輝,劉殿鳳,韓貴雷,等.中關鐵礦帷幕注漿后基建期突水因素剖析及防治措施[J].礦產勘查,2010(11).

(2018-10-26)

陳新攀(1987—)，男，工程師，碩士，從事水文地質工程地質工作，Email: 499378500@qq.com。