鳳縣鉛鋅礦水文地質(zhì)特征及防治水措施探討

段軍鑫，王瑞

（陜西地礦區(qū)研院有限公司，陜西 咸陽712000）

丘陵與平原的交接部位是礦區(qū)的分布所在，區(qū)內(nèi)具有復雜的地質(zhì)構造和地層特征，發(fā)育豐富的侵入巖，匯集大量的地表水，具有豐富的水量。礦湖和河流是區(qū)內(nèi)的主要地表水，在礦區(qū)的西側區(qū)域偏北側區(qū)域上是河流的蛀牙分布地帶，對礦區(qū)的西南側區(qū)域進行環(huán)繞，并對礦區(qū)的南側偏中部地區(qū)進行環(huán)繞，在礦區(qū)的南東側區(qū)域上蜿蜒出境，河段在該區(qū)的有約4.1 km的長度，在一號礦帶的北側區(qū)域上分布著礦湖。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

1.1 區(qū)內(nèi)地下水的補給主要通過大氣降水來實現(xiàn)補給徑流和排泄，地下水同時也受到一定地表水的補給，主要的補給途徑如下

（1）溶洞直接補給方式主要出現(xiàn)的基巖出露部位；

（2）透水性在部分較薄的殘積層表現(xiàn)較好，通過殘積層分布與其下部的破碎圍巖以及礦體等，受到地表水層間接補的影響。

（3）水頭壓力主要出現(xiàn)在較高水位的人工灌渠和河流區(qū)域上，巖基受其克服上覆弱透水層滲透阻力進行補給。

礦區(qū)地下水的徑流方向在天然的情況下呈現(xiàn)以北向南的方向流動，在矽卡巖帶以及巖層走向位之上呈現(xiàn)流暢的徑流狀態(tài)，山間平原達到0.934%～1.767%的天然水力坡度，河谷切割以及地形低洼位置主要受地下水上升泉進行排泄。濕地與沼澤主要廣泛分布于較薄覆蓋的第四系區(qū)段上。

1.2 地下水動態(tài)變化規(guī)律

依照區(qū)內(nèi)長期的水動態(tài)觀測發(fā)現(xiàn)，在大氣降水泄后其階段的22-43d范圍內(nèi)出現(xiàn)不等的巖溶地下水，但是大氣降水和區(qū)內(nèi)一些地段的巖溶地下水和孔隙潛水（第四系）存在較為密切的聯(lián)系。如在CK17孔進行抽水試驗暴雨后不足1h,孔隙潛水（第四系）在CKB20孔呈現(xiàn)快速的上升，巖溶地下水在CK3、CK13、CK17等副孔呈現(xiàn)緩慢上升的特征。

1.3 含水巖組及水文地質(zhì)特征

（1）含水層

第四系沖洪積(Q4apl)孔隙潛水含水層:主要呈現(xiàn)淺褐色以及淺黃色的特點，灰黃色和灰色相對較少，主要分布于山間洼地以及河流兩岸10-30米的區(qū)域上，在2.00～10.46m的厚層范圍，存在不同的地貌分布特征，富水性以及巖性具有非常大的不同。砂礫組合圓礫和亞粘土分布在距離河岸10-20m的一號礦帶河岸兩側，部分分布2.00～10.46m厚度的底礫(卵)層,夾砂性的亞粘土分布于其上側；達到1.5m的水位埋深，位于1.326 L/s·m的單位吸水量。中等富水性是該段的主要特點。HCO3-―Ca2+型或HCO3-―Ca2+·Mg2+型是其主要的水質(zhì)化學類型，達到39～161mg/L的總硬度，處于0.048～0.244 g/L礦化度范圍，6.3-7.5的值，具有明顯的季節(jié)性水溫變化特征。

泥盆系上統(tǒng)天子嶺組(D3t)可溶巖巖溶-裂隙含水層:大理巖是其主要的巖性特征，灰?guī)r相對次之，矽卡巖因“屋背嶺”侵入體的作用，呈帶狀發(fā)育特征。依照鉆探數(shù)據(jù)，溶洞下線處于標高-170m范圍之內(nèi),巖溶（輕微）現(xiàn)象出現(xiàn)在此標高的范圍的局部位置上，溶洞在礦區(qū)內(nèi)達到18.50m的最大高度，由于溶洞的分布埋藏條件和發(fā)育的裂隙情況以及溶洞發(fā)育情況，進行溶隙-裂隙相對弱含水帶（下部）和溶洞-裂隙相對強含水帶（上部）之分。

在標高-170m位之上是相對強的溶洞-裂隙含水帶，層狀泥灰?guī)r（上統(tǒng)天子嶺組(D3t)）組成的泥盆系地層是其主要的巖性特征，矽卡巖和大理巖（塊狀）相對次之，矽卡巖主要分布在礦體附近，分化殘積層主要分布于含水層的上覆。巖溶在溶洞裂隙強含水帶內(nèi)，呈現(xiàn)極不均一的特點，透水性和富水性在各平面地段存在較大的差異。良透水性與強富水性是此含水帶的主要特點。HCO3――Ca2+型是其主要的水質(zhì)化學類型，SO42――Ca2+型主要出現(xiàn)在局部位置，HCO3―42――Ca2++型較為少見。達到72～261mg/L的總硬度范圍，約0.100～0.492 g/L的礦化度，為pH值通常在7以上，水溫23.6～27.4℃。礦體直接的頂、底板圍巖即此含水帶，為礦坑充水的重要來源。

（2）隔水(相對隔水)層(體)

在區(qū)內(nèi)廣泛的發(fā)育風化殘積隔水層，鹽酸鹽等各種風化殘積物是該巖石的重要組成，顏色表現(xiàn)為淺褐紅色，淺褐色以及褐黃色相對較少，亞粘土以及粘土和亞砂土是其主要的組成。強風化與全風化的殘留體發(fā)育于中、深部；亞粘土和粘土具有硬塑和可塑的特征，存在較為疏松的亞粘土。與一號礦帶中呈現(xiàn)2.00～8.25 m的層頂埋深，達到51.51～60.46m的標高，厚度在3.50～104.60m。隔水層在很多地段都非常穩(wěn)定，下伏含水層會被其阻隔出現(xiàn)大量的滲透補給。

1.4 礦坑充水因素分析

（1）設計一號礦帶為-48 m的露天終采標高，充水方式以及礦坑涌水在露采條件下，不會對開采安全造成大的影響，大氣降水以及巖溶裂隙地下水是礦坑充水的主要來源，規(guī)劃在上游區(qū)域?qū)t崗河改道，不具有充水因素；強富水性出現(xiàn)在河流沖積層，但通過全防滲人工河將河水的上游引入之后，將會使其富水性得到減弱，此層位具有較小的厚度，所以將其礦坑充水情況進行忽略。

（2）通過坑道開采方式開采二號礦帶，規(guī)劃為-280 m的終采深度,有約1400m的終采礦坑沿脈長度；以50m為設計高度對中段進行開采，設計+30,-20,-70 m 3個中段。巖溶強含水帶是該情況下的主要礦坑充水方式，弱含水帶地下水充水相對較弱。

2 防治水對策

和礦井的實際情況進行充分的結合，分析研究其水文地質(zhì)條件，確定有效的防治水方法。同時對目前的技術條件進行充分的考慮。在研究分析礦井水文地質(zhì)條件和充水因素等前提下，以礦井生產(chǎn)實際進行充分的結合，進行防治水，但必須要堅持預防為主和防治結合的原則。

2.1 地面防治水措施

為了更好的防治礦井水災，做好地面防治水是關鍵。充分的了解和掌握地表水的性質(zhì)以及特點和變化規(guī)律，同時結合區(qū)內(nèi)的地形地貌條件以及該區(qū)的氣候特點，對防治水工程及措施進行確定。

地表水在礦區(qū)不發(fā)育，大氣降水是其主要的補給方式。

通過機械手段對礦井進行強制排水的過程中，還必須要將下面的幾項防治水措施給做好，避免出現(xiàn)井口灌水的情況，對地表滲水進行積極防治。

2.2 地下防治水措施

2.2.1 做好水文地質(zhì)和觀測工作

（1）做好礦井水文地質(zhì)工作。

建設礦井與生產(chǎn)階段對區(qū)內(nèi)的水文地質(zhì)信息進行不斷積累，依照這些相關的信息對礦山的防止水措施進行不斷完善。

（2）做好水文觀測工作。

①對區(qū)內(nèi)的氣象及降水信息進行充分的研究與分析，對區(qū)內(nèi)分布的地表水系情況及其補給和排泄條件開展詳細調(diào)查，分析研究洪水泛濫情況下造成的不利影響。②將水文測孔設置于礦區(qū)范圍，對水源的壓力以及水位變化和和水量變化等情況進行詳細觀測，對礦井的來源充分查明，掌握區(qū)內(nèi)地表水和地下水與礦井水之間存在的聯(lián)系。③分析研究季節(jié)變化對礦井涌水量造成的影響。

2.2.2 井下探水

加強礦井探水，特別是針對有疑問的區(qū)域應當重點勘探，先探后掘，并充分重視探水的安全性，之后才能進行礦井的建設與生產(chǎn)。

針對突發(fā)性安全事故，應當設置相應的預案，并開展技術演練，促進應對突發(fā)安全事故的能力，有效控制安全事故的發(fā)生，降低事故帶來的危害。尤其是，礦山區(qū)域周圍的礦山已經(jīng)停止開采，這將會大大增加區(qū)內(nèi)地下水的補給率，提高礦山的涌水量，因此，應當針對已上情況建立專門的應急預案，保證礦山工作的安全進行。

2.2.3 井筒掘進防治水措施

因區(qū)內(nèi)分布非常厚的砂礫石含水層（第四系），具有豐富的含水性，穿過該地層的施工，應當對該地層的含水情況及地層厚度進行工程鉆孔分析，應用凍結法進行施工，全程凍結第四系地層。