棲霞山鉛鋅礦-725m以淺水文地質現狀淺析

王偉

四川發展礦業集團南京銀茂鉛鋅礦業有限公司 江蘇南京 210000

[關健詞]礦山；水文地質；涌水量

歷年來，礦山開展了多期多次的水文地質調查，通過地表水文地質鉆探、抽放水試驗、井巷鉆孔水文地質編錄、物探、涌水量監測等多種手段，基本摸清了-725m以淺的含水巖組、富水隔水構造、地下水體邊界條件、地下水補徑排等水文地質情況，為礦山開展防治水工作，確保生產安全提供了依據。

1 礦山現狀概述

南京銀茂鉛鋅礦業有限公司棲霞山鉛鋅礦地址為南京市棲霞街89號，礦區面積為0．98km2，建礦至今已生產60多年。礦山目前開采中段為-625m、-675m和-725m中段，-775m水平為開拓中段。采礦方法為充填采礦法，-575m水平以上為采空區且均已完成充填。

礦山主要開采的1號礦體，占目前保有資源量的90%以上。該礦體位于棲霞山復背斜的南翼，走向北東，傾向北西，傾角80°左右，平均厚度23m[1]。礦體頂板為高麗山組粉砂巖、和州組泥灰巖或黃龍組灰巖，底板全部為黃龍組灰巖。

2 礦區水文地質條件

根據歷次水文地質調查結果及井巷、鉆孔實際揭露情況顯示，礦區目前主要水文地質條件如下。

2.1 主要含水巖組

（1）第四系松散巖類孔隙含水層組，富水性弱（Ⅰ）。厚約30m，上部棕黃色粘土；中部為含淤泥質粉、細砂，厚2-3m，單位涌水量0．032L/s·m，個別民井單孔涌水量可達0．24L/s；下部是淤泥質亞粘土，底部見碎石。

（2）基巖裂隙含水巖組，主要為泥盆系五通組石英巖裂隙承壓水含水巖組，富水性中等（Ⅱ5）?？偤?84m，巖性以石英砂巖、粉砂巖、粉砂頁巖為主。根據以往資料，單孔最大涌水量可達6．49L/s。

（3）裂隙巖溶含水巖組，包括石炭—二疊系黃龍組、船山組、棲霞組灰巖巖溶裂隙含水巖組，富水性中等（Ⅲ）。厚約250-300m，巖性以灰巖、粗晶灰巖及臭灰巖為主，其中黃龍組灰巖本身亦是主要成礦層。本組巖溶較發育，形態以溶孔、晶洞、溶蝕裂隙為主。溶孔和晶洞直徑一般0．1-10cm，多分布在脈狀、網格狀的方解石脈及礦體上，溶洞直徑一般約0．1-2．0cm，溶蝕裂隙見于多組裂隙發育段，裂隙間距一般在20cm左右，裂隙面粗糙，有的被溶蝕且見沉淀物。全礦區巖溶率0．49%，鉆孔鉆至本組裂隙-巖溶發育區時，巖芯較完整，RQD值84%，以往施工的坑內鉆孔均不同程度的涌水。

本巖組富水性不均勻，嚴格受橫向構造控制，大體沿礦體底板一定深度內發育。如位于F12-F13的ZK345，單位涌水量0．238-0．359L/s·m，滲透系數 0．469-0．758m/d；離構造部位較遠時，單位涌水量僅 0．00238-0．0305l/s·m。

2.2 斷裂構造的富水性

礦區內斷裂構造發育，與區域構造類同，可分為兩組，一組與地層走向大致平行的縱向斷裂和另一組與地層走向大致垂直的橫向斷裂，根據他們的充水條件，分為富水斷裂和隔水斷裂。

（1）富水斷裂。礦區北西向斷裂富水性較好，主要的富水斷裂有F11-F20，斷裂性質為張扭性斷裂。

（2）隔水斷裂。F1、F2、F3和F5均為北東向壓扭性斷裂。F5經ZK347揭露其單位涌水量0．0065L/s·m。F2、F3在各中段坑道中揭露均為干燥區。F1位于礦區北部外圍，亦為隔水斷裂。

2.3 礦區儲水構造模型

根據以往水文地質調查資料顯示，本礦區構造變動多次，形成了上下兩個分界明顯的儲水構造層；其中，下儲水構造層又分為南北兩個儲水構造單元。上下兩個儲水構造層為不整合接觸；南北兩個儲水構造層為斷層接觸。

下構造層為緊密倒轉的同斜褶皺，即棲霞山復背斜。地層走向北東50°左右，傾向北西，傾角80°左右。沿傾向地層上部倒轉，下部陡立，深部逐漸正常。復背斜的南翼發育有兩個次級褶皺，地層加劇倒轉，次級褶皺軸向與復背斜軸大體一致。

上構造層為象山群褶皺，象山群以角度低緩的褶皺構造覆蓋于下構造層上方，兩者為不整合接觸。礦區內變現為一個背斜構造，其軸向為北東60°，北翼地層傾向310°，傾角平均為35°；南翼地層傾向150°，傾角平均為37°。

F2、F3是礦區最重要的控礦構造，兩者均為走向近東西的壓扭性斷裂，且在深部逐漸重疊（重疊后統稱F2）。礦質熱液環流通過斷裂帶進入石炭、二疊系地層，并與灰巖進行溶解交代作用從而形成礦體。斷裂帶中的巖礦石受擠壓和扭曲作用形成了大量的斷層角礫巖和斷層泥，該斷裂帶與高驪山組砂頁巖、和州組泥灰巖等（總厚40m左右）相對隔水地層共同形成了完整的地下隔水墻。隔水墻北側主要含水地層為泥盆系五通組石英砂巖；隔水墻南側主要含水地層為石炭系、二疊系碳酸鹽巖，三者共同形成了以F2斷裂為界的南、北兩個基本獨立的儲水構造單元。斷裂以北的地下水類型為碎屑巖類孔隙裂隙水，以南的地下水類型主要為碳酸鹽巖類巖溶裂隙水。

中上志留系墳頭組地層分布于礦區北部，主要由灰綠色、淺黃棕黃色頁巖、泥巖、粉砂巖組成，總厚度120m以上，且產狀幾乎直立，該組地層和更北側分布的F1壓性斷層共同構成了北側隔水屏障，屏障以南為泥盆系五通組石英砂巖中等含水巖組，再南則為F2破碎斷裂帶形成的隔水墻，三者共同構成南北狹窄，東西延長的廊道式碎屑巖類孔隙裂隙含水構造。根據現場測試其單位涌水量一般為 0．0075-0．022l/s·m 之間，其中 34線 F12-F13斷裂帶附近3411孔單位涌水量達0．106l/s·m，主要受張性構造控制，單井涌水量一般200-500m3/d，水量嚴格受斷裂構造控制，在壓扭性構造的局部地段幾乎無水。

礦區南部碳酸鹽巖類含水構造的北部邊界為F2斷裂帶構成的隔水巖墻，南部邊界為F5斷裂帶構成的隔水巖墻，地下水賦存于灰巖中，同樣形成廊道式儲水結構，廊道寬300m左右，補給區主要是位于東端的基巖裸露區，在接受降水補給后比較緩慢的向西徑流。南部地下水賦存于石炭系黃龍組、船山組及二疊系棲霞組灰巖中，富水性變化較大且嚴格受北西向張斷裂控制，近構造部位單位涌水量0．233-0．359l/s·m，最大流量可達3721m3/d；遠離構造部位單位涌水量僅為 0．00288-0．0306l/s·m。

根據多年的調查資料及礦山開采實際情況反映，整個礦區-775m水平以上的地下水基本都在“雙重廊道”式的地下水流場中賦存、徑流，涌水量穩定，補給來源明確，邊界條件清楚。

2.4 地下水動態與補給、徑流、排泄條件

（1）長江水、九鄉河水與礦坑之間的水力聯系。長江位于礦區以北1．5km處，九鄉河從礦區中部穿過，以往資料已充分證明長江水、九鄉河水與礦坑水之間無水力聯系[2]。

（2）礦區地下水補、徑、排條件。

①礦區地下水的補給。據地面調查和勘查資料綜合分析，礦區地下水的補給主要來自大氣降水入滲和區域地下水徑流，大氣降水入滲補給區主要分布在礦區東、西兩側的基巖裸露山體。根據長期涌水量監測數據顯示，-325中段以淺往往暴雨后1-2天內，排水量顯著增長，該現象充分說明礦區-325以淺地表水下滲通道順暢，補給源近，地下水徑流途徑短。而-325中段以下，受氣象要素影響非常小，說明地下水下滲通道在-325m中段以深不暢通。

②礦區地下水的徑流。礦區南、北兩個儲水單元由于其特殊的地層排列和斷裂切割在空間上均形成類似兩個長方形的儲水空間，南部灰巖含水層巖溶似層狀發育分布，北部含礫石英粒粗而硬，斷裂構造和裂隙十分發育，導水性較好。在天然流場中，地下水一般不顯示明顯的水力坡度，地下水徑流比較緩滯。在礦產開采后，由于集中排水，形成地下水降落漏斗，較強的導水性重新調節整個礦區的地下水流場，導致地下水向降落漏斗中心匯集。

③礦區地下水的排泄。在天然狀態下，礦區的巖溶地下水排泄方式是直接以泉的方式溢出地表，隨著礦山的開采生產，礦區排水已是地下水的主要排泄途徑，隨著開采區面積的增大，天然排泄量逐漸減弱?，F礦區已開采到-725中段，形成規模較大的降水漏斗，漏斗中心水位已降低到-725m。礦區排水設施現狀是在井下-125m、-325m、-475m、-625m和-725m各建一個水倉，-675m中段的地下水通過泄水孔流向-725m水倉。通過水泵以及排水管道，將-725m水倉的水抽上-625m水倉，依次類推，階梯式向上抽排水，最終將井下水上揚至+14m中段，供采選生產以及園林景觀等使用[3]。

3 結論與建議

經過歷次水文地質調查及礦山開展的日常水文地質工作，礦區目前的水文地質條件基本明確，含水巖組、富隔水斷裂、正常情況下的補徑排情況及正常、最大涌水量基本查清，但是由于受工程限制，-775m以深水文地質條件尚有變化的可能，因此，在礦山后期深部開拓之前有必要進行更為詳細的水文地質勘查工作。