江西永平銅礦水文地質(zhì)特征及充水因素分析

盧 躍

（江西省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊，江西 南昌 330000）

礦山水文地質(zhì)特征有四大指標(biāo)，分別是地表水體或地表匯水的面積、地下水涌水量、含水層以及隔水層的狀況、斷裂帶以及構(gòu)造帶的存水狀態(tài)。分析礦山水文地質(zhì)的主旨在于評價防排水，并根據(jù)評價結(jié)果制定礦井的防護和支護措施，從而避免透水事故地發(fā)生。永平銅礦地處江西省上饒鉛山縣，其是一座大型露天成熟銅礦，日采選銅硫礦石可達1萬噸。整個礦床包含有南北兩坑，隨著開采的深入，外部水以及地下水向坑內(nèi)涌入的風(fēng)險較大，因此，分析永平銅礦的水文地質(zhì)特征及充水因素，以此客觀地評價永平銅礦的開采生產(chǎn)狀態(tài)，降低水文地質(zhì)災(zāi)害的影響，實現(xiàn)銅礦資源的安全生產(chǎn)[1]。

1 永平銅礦水文地質(zhì)特征

1.1 永平銅礦礦區(qū)地質(zhì)條件

永平銅礦地處武夷山脈北麓，起于武夷山隆起北緣，止于信江拗陷帶南側(cè)，廣豐—南城深斷裂貫穿其中，復(fù)式褶皺以及斷層發(fā)育是其主要地質(zhì)特征。震旦—寒武系混合巖組構(gòu)成其基底地層，石炭系葉家灣組、二疊石炭系茅口組、李家組、龍?zhí)督M構(gòu)成其蓋層，整個礦區(qū)屬于第四系廣泛發(fā)育，賦礦層位位于葉家灣組，少部分呈現(xiàn)脈狀分布于船山組以及二疊系茅口組。

礦區(qū)內(nèi)的應(yīng)天寺－火燒崗逆沖斷層以巖石為主要斷裂，長度足7000m，10m～60m寬度的破碎帶生長和發(fā)育，糜棱巖化帶、角礫巖帶以及碎裂巖帶以此形式出現(xiàn)于斷裂地點的中心兩側(cè)。在前寒武紀(jì)時期，整個礦區(qū)是一個大陸性邊緣型的裂谷，隨著海底火山噴流厚巖系統(tǒng)，形成地質(zhì)基底。層狀、類似屋形和透鏡狀等顯著地層控和清晰圍巖褶皺界線均是火山噴發(fā)流下沉積變質(zhì)成礦證據(jù)。

1.2 永平銅礦礦區(qū)水文地質(zhì)條件

永平銅礦南高北低具備一定的海拔優(yōu)勢，溝谷侵蝕切割較為明顯，且該斷層的主要組成為糜棱巖、角礫巖和碎裂巖，這些巖層屬于裂隙發(fā)育，透水性能絕佳，因此，地表并無明顯的水體，主要的地下水源補給在于大氣降水，其在地勢的作用下沿著沖溝流走，僅在露天的坑底留有一定的積水[2]。另外礦區(qū)內(nèi)的巖層富水性較弱，石炭二疊系采空巖溶含水帶以及石炭系的裂隙水是整個礦區(qū)的充水因素[3]。整個礦區(qū)的斷裂帶對于礦體的產(chǎn)出起到了一定的控制作用，因此其成為了礦區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件的最大影響。

勘測結(jié)果顯示，石炭二疊系巖溶與原本的開采礦窿以及塌陷地段難以區(qū)分[4]，且?guī)r溶發(fā)育銅礦內(nèi)的硫化礦物氧化導(dǎo)致大量的強酸性礦水形成，導(dǎo)致灰?guī)r的溶蝕越發(fā)嚴(yán)重，二者形成了一個富水性較強的含水帶，該含水帶內(nèi)的平均厚度為80m，標(biāo)高在157.51m～159.35m之間，由于構(gòu)造作用裂隙發(fā)育往北減弱并逐漸與巖溶含水帶接觸，含水層厚度為105m。

2 永平銅礦礦床充水因素分析

2.1 充水水源

充水水源分為直接水源和間接水源，在礦床的采掘過程當(dāng)中，直接充水源在于地下水的涌入，間接充水源為大氣降水，含水層的滲水和溶洞裂隙水也是充水水源之一。永平銅礦分為南北兩個礦坑，直接充水水源均為灰?guī)r溶洞裂隙水，但礦坑有著南高北低的特點，而水文地質(zhì)的差異也對充水水源造成了明顯的影響。永平銅礦的南坑雖然目前處于閉坑狀態(tài)，但是存在有一定的充水風(fēng)險。因為南坑的地勢較高，含水層來源于大氣降水的滲水補給，其涌水量受季節(jié)影響較為明顯，豐水期涌水量大，且有一定的滯后性。另外，永平銅礦南坑的水文地質(zhì)相較于北坑要復(fù)雜一些，石炭二疊系巖溶與原本的開采礦窿以及塌陷地段形成富水性較強的含水帶，這也是南坑的充水水源之一。相較于南坑而言，永平銅礦北坑的地勢較低，地表水沿著地勢轉(zhuǎn)移，充水源除了大氣降水，二疊石炭系灰?guī)r溶洞裂隙水也是充水水源之一。

2.2 充水途徑

充水途徑是指沖水水源涌向礦坑經(jīng)歷的路徑，即為一條水路通道。不同的水源造就了不同的沖水途徑。永平銅礦南坑因為水位的持續(xù)下降，陸續(xù)地出現(xiàn)了巖溶塌陷的現(xiàn)象，由此為大氣降水以及地表水提供了一個充水通道，且南坑的礦體本就賦存在巖體之上，巖石本身由于受到擠壓產(chǎn)生了一定的裂隙，這些裂隙與破碎帶發(fā)育成為小規(guī)模斷層，并間接地構(gòu)成了導(dǎo)水通道，另外永平銅礦南坑的圍巖的巖溶也具備較高的發(fā)育程度，逐步形成溶洞水。北坑的充水水源來源有限，因此充水途徑更為簡單，并且地勢的差異是導(dǎo)水通道的構(gòu)成原因，斷層破碎帶以及構(gòu)造裂隙也是主要的充水途徑。盡管地勢呈現(xiàn)出了一定的擴展延伸趨勢，但北礦坑的涌水量相對穩(wěn)定，因此充水途徑?jīng)]有太大的波動。

3 永平銅礦安全生產(chǎn)防治水工作措施

3.1 編制水文地質(zhì)報告，礦區(qū)超前勘探

整個礦區(qū)的防治水工作應(yīng)該建立在詳細的水文地質(zhì)探測以及報告分析的基礎(chǔ)之上，堅持圍繞“預(yù)測預(yù)報、有疑必探、先探后掘、先治后采”的基本原則，因此，應(yīng)該對整個礦山的富水區(qū)以及斷層實施詳細的勘察檢測，并有效結(jié)合動態(tài)觀測形成全面的水文地質(zhì)條件分析，明確充水水源以及沖水途徑，從而制定有效的排水措施。另外，重視礦區(qū)內(nèi)受到采掘破壞或者嚴(yán)重影響的含水層以及塌陷部分，因為該處容易造成二次破壞。一般而言礦井的涌水以及水量呈現(xiàn)一定的規(guī)律分布的，而水文地質(zhì)類型劃分報告的編制是制定防水措施的根據(jù)，只有建立健全的基礎(chǔ)資料和規(guī)章制度才能夠形成有效的參考。并以此為出發(fā)點，綜合礦區(qū)的開采計劃、開采路徑等建立健全的防治水基礎(chǔ)地質(zhì)資料，為防治水決策提供科學(xué)依據(jù)。

工作人員一旦發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的水文地質(zhì)資料不足，應(yīng)該針對問題進行專項的補充調(diào)查與勘探。勘探的方法可以通過多種形式融合的方法，堅持以物探為主，設(shè)置較大的鉆探范圍，科學(xué)地進行設(shè)計施工。水文地質(zhì)的調(diào)查不僅要包含有礦坑水文地質(zhì)，更要結(jié)合熔巖現(xiàn)象、斷層破碎帶的調(diào)查以及巷道水文地質(zhì)的調(diào)查。調(diào)查的內(nèi)容主要以水理性質(zhì)、斷層規(guī)模、含水層的分布、巖性厚度、涌水量以及裂隙發(fā)育等指標(biāo)為主，并且不能忽視廢坑以及老坑地調(diào)查，其是有效借鑒以往經(jīng)驗的關(guān)鍵，從中汲取經(jīng)驗形成有效的避免措施，在勘探的過程中要嚴(yán)格做到邊勘探邊記錄，并形成有效的文字文件和圖形說明。

另外，由于存水狀態(tài)影響礦體開采的進程以及施工安全，長期動態(tài)觀測可以有效地預(yù)防水害病，因此重視礦區(qū)地表水以及地下水的動態(tài)觀測。該觀測是一個長期的過程，目的在于掌握地下水的動態(tài)特征，從而綜合大氣降水情況以及含水層之間的聯(lián)系形成有效分析。觀測的內(nèi)容主要有水位、水壓、水量、水質(zhì)及相關(guān)的地質(zhì)工程現(xiàn)象，并利用地下水資源為礦產(chǎn)開采提供服務(wù)。

3.2 注重采空區(qū)的積水疏干，加強斷層水防治

當(dāng)前永平銅礦的南坑處于關(guān)閉狀態(tài)，但其防治水的工作也不能忽視，尤其是對于老空區(qū)，其涌水事故不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，還波及到其他的開采范圍，因此，需要認真對待老坑塌陷以及老空區(qū)的積水調(diào)查，并根據(jù)實際情況進行相應(yīng)的預(yù)防以及治理對策，及時對老空積水進行疏干，以免波及其他礦區(qū)。另外根據(jù)以往的經(jīng)驗進行分析，涌水情況的發(fā)生，其充水途徑大多存在于斷層及其影響帶，因為二者均是重要充水通道且其分布比較密集。因此，如何加強斷層地下水的治理為礦區(qū)工作的重點。對于已知的導(dǎo)水?dāng)鄬討?yīng)該采取設(shè)防隔水或提前疏干放水的措施，同時注重新斷層的勘測和查明，根據(jù)其分布情況以及斷層寬度判斷其富水層。另外，以往的不良鉆孔和開采區(qū)域也應(yīng)該重視起來，并進行全面的排查登記，建立不良鉆孔的資料記錄，規(guī)范廢棄礦坑制度。

3.3 預(yù)測涌水量，綜合防治地表水害

盡管永平銅礦礦井并未因為涌水而造成不良影響，但是生產(chǎn)密度的增大以及開采的加深，勢必會對礦壓以及地質(zhì)造成影響，屆時充水條件必然會發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，在加強動態(tài)監(jiān)測的同時，預(yù)測礦井的涌水量。永平銅礦的涌水主要來自含礦斷裂帶、熔巖水和裂隙水，并且地表水和大氣降水的影響均明顯，由其隨著開采的深入，地面裂隙坍塌地發(fā)生，也影響含水層以及隔水層，一旦各層之間構(gòu)成較強的水力聯(lián)系，則導(dǎo)致難以估量的后果。因此，應(yīng)該定期地進行涌水量預(yù)測以及勘察，及時地發(fā)現(xiàn)問題并處理問題。

4 綜述

在現(xiàn)代的銅礦開采工作當(dāng)中，在保證生產(chǎn)量的同時,實現(xiàn)安全和穩(wěn)定的開采，因此，水文地質(zhì)勘察以及充水分析是重中之重。江西永平銅礦作為我國知名的銅礦，相應(yīng)的水文地質(zhì)特征及充水因素分析更為重要，全面地掌握資料利于水害的有效防治，保證礦山開采的可持續(xù)發(fā)展，實現(xiàn)開采質(zhì)量和工作效率的雙向提升。