義聯(lián)金礦井巷涌水特征淺析

陳新攀

義聯(lián)金礦井巷涌水特征淺析

陳新攀

(紫金礦產(chǎn)地質(zhì)勘查院，福建 廈門(mén)市 361003)

通過(guò)對(duì)山西繁峙縣義聯(lián)金礦開(kāi)展井巷水文地質(zhì)調(diào)查，統(tǒng)計(jì)各井巷集中出水點(diǎn)的巖性、產(chǎn)狀、流量、水溫及部分水化學(xué)數(shù)據(jù)，分析了義聯(lián)金礦井巷涌水特征。得出該礦區(qū)SN/NW向主斷裂以隔水為主，出水區(qū)集中在與主礦區(qū)斷裂近乎垂直的東西向斑巖體節(jié)理中（走向70°～90°，傾向340°～360°，傾角>75°）；查明井巷充水水源主要來(lái)自于上部的地表河水，其次為構(gòu)造帶內(nèi)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(jù)。

井巷涌水;充水水源;充水途徑;節(jié)理裂隙

1 概 況

義聯(lián)金礦位于山西省忻州市繁峙縣，其礦體類(lèi)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(bǔ)徑排條件較為復(fù)雜，礦坑涌水量相對(duì)較大，目前義聯(lián)井巷系統(tǒng)日排水量達(dá)到4000 m3/d，水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度中等[1-2]。

礦區(qū)位于恒山東段太古宙TTG巖套的大西溝~官兒~白銀寺復(fù)背斜南東翼，其上疊加了中生代火山機(jī)構(gòu)。區(qū)內(nèi)地層簡(jiǎn)單，主要為新生界第四系覆蓋物、上更新統(tǒng)馬蘭組黃土及少量巖漿捕獲的元古界蓋層殘留體。

礦區(qū)地形北高南低，北為恒山主脈分水嶺；南為滹沱河谷地北側(cè)丘陵緩坡區(qū)。區(qū)內(nèi)溝壑縱橫，黃土沖溝發(fā)育，一級(jí)河流（義興寨河）從北向南縱貫全礦區(qū)，地貌上屬于構(gòu)造侵蝕堆積中低山區(qū)[3]。區(qū)內(nèi)屬大陸性半干旱氣候，晝夜溫差較大，春季干旱多風(fēng)，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(fā)量大于降雨量，礦區(qū)多年平均降水量418 mm[1]。

2 井巷排水現(xiàn)狀

義聯(lián)金礦井巷系統(tǒng)主要分為三個(gè)中段：827，525和425中段。井巷排水系統(tǒng)采用由下到上各中段逐級(jí)向上抽水法排水：425中段水泵抽至525中段水倉(cāng)，會(huì)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(lián)金礦井巷系統(tǒng)日平均總排水量約4000 m3/d。經(jīng)井下中段水文地質(zhì)調(diào)查，義聯(lián)金礦井下排水的主要來(lái)源可分為脈槽滲水、豎井滲水和裂隙集中出水點(diǎn)涌水。其中，豎井滲水800 m3/d，測(cè)得裂隙集中出水點(diǎn)涌水2600 m3/d，其余為脈槽滲水和部分已封閉巷道內(nèi)出水。

3 井巷涌水特征分析

3.1 礦區(qū)主要構(gòu)造

礦區(qū)斷裂構(gòu)造明顯具有多期次活動(dòng)的特征，按走向斷裂構(gòu)造主要分NW、SN兩組斷裂，其走向分別為320°及355°左右，傾向?yàn)槟衔骰虮睎|，傾角在70°以上。其中NW向斷裂（義興寨斷裂（F4））構(gòu)成礦區(qū)構(gòu)造的基本骨架，其次級(jí)SN向斷裂（7#、m22#脈）具體控制了礦區(qū)金礦帶（脈）的產(chǎn)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(pán)或上盤(pán)見(jiàn)有 10～20 cm厚的斷層泥，呈小的透鏡體，片理發(fā)育，具韌性。在早期硐施工中，剛揭露含金石英脈（NW向斷裂）時(shí)，地下水量變化不大，當(dāng)揭穿下盤(pán)薄層斷層泥時(shí)，水量顯著增大，說(shuō)明該斷層具阻水作用，使地下水聚集。從礦區(qū)525中段F4斷層巷道揭露來(lái)看，斷層位置多見(jiàn)破碎帶，未見(jiàn)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(xì)小巖屑膠結(jié)，部分見(jiàn)高嶺土類(lèi)泥質(zhì)物質(zhì)充填，為不導(dǎo)水?dāng)鄬印?/p>

伴隨NW和SN兩組斷裂發(fā)育的同時(shí)，區(qū)內(nèi)NW~NE 345°～15°和NE 55°～85°兩組構(gòu)造節(jié)理裂隙也較發(fā)育，節(jié)理裂隙面平直光滑，延伸較遠(yuǎn)。

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

對(duì)義聯(lián)井巷裂隙集中出水點(diǎn)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，包含產(chǎn)出位置、巖性、涌水裂隙產(chǎn)狀（走向、傾向和傾角）、涌水量等，具體見(jiàn)表1。

根據(jù)表1中各涌水裂隙的產(chǎn)狀和涌水量數(shù)據(jù)，將節(jié)理裂隙?玫瑰圖中的節(jié)理數(shù)一值用對(duì)應(yīng)涌水裂隙的涌水量數(shù)據(jù)之和替代，可生成能反應(yīng)節(jié)理裂隙產(chǎn)狀與流量關(guān)系的玫瑰花圖，見(jiàn)圖1、圖2。

表1 巷道集中出水點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

圖1 節(jié)理走向-流量玫瑰花圖

圖2 節(jié)理傾向-流量玫瑰花圖

由圖1和圖2可知，區(qū)內(nèi)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(jié)理裂隙中，其次為走向10°～20°、傾向100°～110°，傾角大于75°的節(jié)理裂隙。

義聯(lián)金礦主要斷裂有兩組，按走向斷裂構(gòu)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(dǎo)水?dāng)嗔?，與圖1反應(yīng)的結(jié)果相一致；SN斷裂為主要礦體構(gòu)造，以不導(dǎo)水為主。

綜上所述，義聯(lián)金礦井巷涌水集中產(chǎn)于與區(qū)域斷裂SN/NW向斷裂垂直的近東西向斑巖體節(jié)理中，成因上歸結(jié)于東西向擠壓條件下形成的東西向拉張性導(dǎo)水節(jié)理裂隙，而在南北向表現(xiàn)為主斷裂為壓扭性不導(dǎo)水構(gòu)造，局部南北向節(jié)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(jiǎn)析

2017年10月和2017年11月布點(diǎn)并采集義聯(lián)金礦主要溪溝、鉆孔地下水及巷道主要出水點(diǎn)的水樣，為減少降雨對(duì)分析結(jié)果的影響，水樣采集前七天沒(méi)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(nèi)送到水質(zhì)監(jiān)測(cè)中心做水質(zhì)分析。水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 水體主要離子濃度表

圖3為水分分析數(shù)據(jù)的水體Piper圖，分析圖3可得：義聯(lián)礦區(qū)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(gòu)造承壓熱水。

圖3 水質(zhì)分析Piper圖

結(jié)合表1巷道集中出水點(diǎn)特征統(tǒng)計(jì)分析可知，義聯(lián)井巷主要充水巖體（斑巖體）集中出水點(diǎn)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(xué)性質(zhì)具有淺部承壓水的特征。

結(jié)合集中出水裂隙的標(biāo)高分布、巖性、節(jié)理面產(chǎn)狀及礦區(qū)主要構(gòu)造產(chǎn)狀關(guān)系等特征，可以判斷出礦區(qū)水體類(lèi)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(qū)所處位置降雨量較?。?18 mm）、礦區(qū)附近無(wú)大的地表水體以及井巷周?chē)鸁o(wú)大的地下水側(cè)向補(bǔ)給源，可以判定義聯(lián)礦井主要的充水來(lái)源于上部的義興寨河水，上部河水經(jīng)河床底部東西向張性節(jié)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(jié)論及建議

義聯(lián)金礦主要礦體7#、m22#礦體位于義興寨河床、河漫灘之下，構(gòu)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(qū)井巷系統(tǒng)的涌水量。

建議礦山加強(qiáng)各中段巷道揭露涌水情況的跟蹤、觀測(cè)，重點(diǎn)關(guān)注井巷開(kāi)拓區(qū)斑巖體東西向節(jié)理及南北向巖性接觸帶、構(gòu)造帶附近的出水情況，規(guī)范井下抽水觀測(cè)記錄，保證數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，為后期礦山生產(chǎn)建設(shè)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

[1] 中國(guó)冶金地質(zhì)總局第三地質(zhì)勘查院.山西省繁峙縣義聯(lián)金礦有限公司金礦詳查地質(zhì)報(bào)告[R].太原:2013.

[2] GB/T 12719-1991.礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范[S].

[3] 山西省地質(zhì)局211地質(zhì)隊(duì).山西省繁峙縣義興寨巖金礦區(qū)初步勘探地質(zhì)報(bào)告[R].忻州:1976.

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

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

(2018-10-26)

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