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創新中心，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，研究區地處桐柏山北麓，屬丘陵地貌。銀洞坡金礦段地形標高一般為287m～190m，礦區北側為草磨嶺大型分水嶺，整體地勢北高南低、東高西低。本區河流主要有觀音河、清水溝、母豬溝，均屬淮河水系。礦山初期開采以東段為主，礦體埋藏淺主要為露天開采，水文地質條件簡單。現東段逐漸開采完畢轉入西段，由于西段埋藏深，開采方式由初期的露天開采變為東段斜井開采以及西段豎井開拓，由地面轉入地下開采。隨著開采轉入地下，開采深度的增加，開拓系統面的拓展，礦區水文地質條件趨于復雜化，礦床充水水源及充水通道不明，銀洞坡金礦礦井充水問題逐漸凸顯。涌（突）水是井下安全生產的一大隱患，為保證礦山的安全生產建設，同時減小礦山開采對地下水資源的破壞，在以往水文地質資料的基礎上，亟待進一步查明礦區水文地質條件。本次在水文地質條件研究基礎上，結合礦區水化學特征，對礦床充水水源和通道進行了分析，為提出合理防治水措施提供科學依據。

1 礦區水文地質條件

（1）地質條件。礦區內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的主干構造[2]，礦區除與朱莊背斜相伴生的北西向斷裂構造發育外，其余方向的斷層構造均不發育，且規模較小。

（2）水文地質條件。礦區范圍內含水層主要劃分為第四系松散巖類孔隙含水層、基巖裂隙含水層（包括基巖風化裂隙水含水層和基巖構造裂隙水含水層）、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，呈條塊狀，分布于沖溝、溝谷，以及溝谷兩側階地，不構成統一含水體，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。風化裂隙水廣泛分布于風化裂隙帶中，構成一個統一的弱含水層體。上部覆蓋第四系孔隙含水層。由于朱莊背斜為礦區主要控礦、控水構造，基巖構造裂隙水主要賦存與背斜軸部、尾部仰起部位和傾末端，礦體開采主要沿背斜由東南部露天開采向西北傾末端井下開采，開采深度逐漸加深，現露天坑及下部斜井，整體沿背斜采礦排水已經形成了多個降落漏斗，基巖構造裂隙水已經大幅降低。而風化裂隙水水位基本降幅不大，風化裂隙水水位和基巖構造裂隙水水位相差較大。總體而言沿背斜，風化裂隙水補給基巖構造裂隙水。

在構造不發育地帶，風化裂隙含水層下部基巖完整，裂隙不發育，透水性極差，為相對隔水層。

2 礦床充水水源的研究

礦坑長期涌水說明存在穩定補給水源，其水源很可能為上覆的河流地表水或大氣降水。

（1）礦區水文地質特征。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個觀測斷面。在長達4個月的觀測時間段內未發生明顯的河流滲漏。

根據地面物探結果，采場上伏斷層不發育，僅在詹老莊河流邊上存在明顯的低阻異常點，通過施工的鉆孔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，鉆進過程中基本不漏水，抽水試驗降深14.15m，涌水量僅0.16m3/h，單位涌水量0.003L/S·m，河流下伏的地層透水性弱。采場上覆地層透水性弱，僅發育的構造透水性較弱，因而河水向坑道滲漏的通道不通暢。

（2）礦區水化學特征。為了進一步查明河流地表水和礦床水的聯系，針對性對地表河水、風化裂隙水和構造裂隙水出水點取水樣，作水質特殊全分析32項。通過水化學來分析二者的關系，見表1。

表1 水樣信息匯總表（單位：mg/L）

根據檢測結果可知，地表水主要離子HCO3-、Ca2+、Mg2+，水質類型為HCO3-Ca·Mg型，電導率值一般217μs/cm～566μs/cm，氟化物0.39mg/L；井下裂隙水主要離子SO42-、Na+，水質類型為SO4-Na型，電導率值一般1270μs/cm～1527μs/cm，氟化物6.24mg/L～8.83mg/L；風化裂隙水分布二者之間，水質類型HCO3-Ca·Na·Mg或 HCO3SO4-Ca·Na·Mg或HCO3-Ca·Mg型，電導率值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，電導率值逐漸增大。地表河水與坑道裂隙水的水化學特征差異明顯，進一步說明地表河水和礦床水聯系較弱。

（3）礦區地下水動態特征。觀音河沿岸第四系孔隙水和基巖風化裂隙水水位標高同大氣降水關系密切，地下水動態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。通過對比分析，發現礦坑排水隨降雨的變化而變，當降雨較大時，礦坑排水量隨之變大，當連續不降雨時，礦坑排水量也隨之減小，排水量和降雨同步變化，且響應時間短，變化幅度在4m3/d～240m3/d（見圖1），說明降雨對礦區地下水的補給迅速，徑流通道距離較短，為礦床充水主要水源。

圖1 豎井排水量歷時曲線圖

3 礦床充水通道的研究

礦區位于草磨嶺大型分水嶺的補給、徑流地段，地形北高南低，礦區北部數百米處有大面積的花崗巖體廣泛分布，巖體裂隙不甚發育,導水性極差，補給微弱,徑流滯緩,可作為相對隔水邊界。礦區又無良好的含水巖層，僅有風化基巖裂隙水賦存于風化裂隙之中。巖石裂隙發育差，且多閉合。天然狀態下，大氣降水通過裂隙、采坑等途徑的微弱滲入補給地下水，然后依地勢由高向地勢低洼地帶徑流，并于合適地段排泄出地表。在開采條件下，地下水運動必然發生改變，形成新的地下水疏干流場。巷道排水及采礦活動影響下必然導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，并向上擴展，從而導致地下應力場的改變，有可能產生新的裂隙及導致原有閉合裂隙張開形成導水通道，見圖2。

圖2 地下水空間流場示意圖

礦區水文地質條件相對簡單，朱莊背斜控制著地下水的運動，大氣降水垂向入滲補給為礦床主要充水水源。風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，巖石節理裂隙發育，為地下水主要運動通道。

4 結論

礦區水文地質條件相對簡單，大氣降水垂向入滲補給是礦床充水主要來源，朱莊背斜控制了礦區地下水的流動。大氣降水補給風化裂隙水含水層和基巖構造裂隙水含水層后，部分風化裂隙水以下降泉或扇形泄流的形式排泄給溝谷，隨表流流出區外，部分風化裂隙水補給基巖構造裂隙水含水層，后隨基巖構造裂隙水沿朱莊背斜及其次生構造形成的裂隙與礦床開采形成的采動裂隙向西北傾伏端豎井巷道集中排泄。