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(duì)，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(píng)價(jià)防排水，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果制定礦井的防護(hù)和支護(hù)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(dá)1萬噸。整個(gè)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(xiǎn)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(píng)價(jià)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(shí)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(gè)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(zhǎng)度足7000m，10m～60m寬度的破碎帶生長(zhǎng)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(diǎn)的中心兩側(cè)。在前寒武紀(jì)時(shí)期，整個(gè)礦區(qū)是一個(gè)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(shì)，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(bǔ)給在于大氣降水，其在地勢(shì)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(gè)礦區(qū)的充水因素[3]。整個(gè)礦區(qū)的斷裂帶對(duì)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(cè)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(qiáng)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(gè)富水性較強(qiáng)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(gè)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(diǎn)，而水文地質(zhì)的差異也對(duì)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(xiǎn)。因?yàn)槟峡拥牡貏?shì)較高，含水層來源于大氣降水的滲水補(bǔ)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(qiáng)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(shì)較低，地表水沿著地勢(shì)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?yàn)樗坏某掷m(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(gè)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(jiǎn)單，并且地勢(shì)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(shì)呈現(xiàn)出了一定的擴(kuò)展延伸趨勢(shì)，但北礦坑的涌水量相對(duì)穩(wěn)定，因此充水途徑?jīng)]有太大的波動(dòng)。

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(bào)告，礦區(qū)超前勘探

整個(gè)礦區(qū)的防治水工作應(yīng)該建立在詳細(xì)的水文地質(zhì)探測(cè)以及報(bào)告分析的基礎(chǔ)之上，堅(jiān)持圍繞“預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、有疑必探、先探后掘、先治后采”的基本原則，因此，應(yīng)該對(duì)整個(gè)礦山的富水區(qū)以及斷層實(shí)施詳細(xì)的勘察檢測(cè)，并有效結(jié)合動(dòng)態(tài)觀測(cè)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?yàn)樵撎幦菀自斐啥纹茐?。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(bào)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(diǎn)，綜合礦區(qū)的開采計(jì)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(duì)問題進(jìn)行專項(xiàng)的補(bǔ)充調(diào)查與勘探?？碧降姆椒梢酝ㄟ^多種形式融合的方法，堅(jiān)持以物探為主，設(shè)置較大的鉆探范圍，科學(xué)地進(jìn)行設(shè)計(jì)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(yàn)的關(guān)鍵，從中汲取經(jīng)驗(yàn)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(jìn)程以及施工安全，長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀測(cè)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(dòng)態(tài)觀測(cè)。該觀測(cè)是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，目的在于掌握地下水的動(dòng)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(cè)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(qiáng)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(duì)于老空區(qū)，其涌水事故不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還波及到其他的開采范圍，因此，需要認(rèn)真對(duì)待老坑塌陷以及老空區(qū)的積水調(diào)查，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)防以及治理對(duì)策，及時(shí)對(duì)老空積水進(jìn)行疏干，以免波及其他礦區(qū)。另外根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)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?yàn)槎呔侵匾渌ǖ狼移浞植急容^密集。因此，如何加強(qiáng)斷層地下水的治理為礦區(qū)工作的重點(diǎn)。對(duì)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(shí)注重新斷層的勘測(cè)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(jìn)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(cè)涌水量，綜合防治地表水害

盡管永平銅礦礦井并未因?yàn)橛克斐刹涣加绊?，但是生產(chǎn)密度的增大以及開采的加深，勢(shì)必會(huì)對(duì)礦壓以及地質(zhì)造成影響，屆時(shí)充水條件必然會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，在加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，預(yù)測(cè)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(qiáng)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(jìn)行涌水量預(yù)測(cè)以及勘察，及時(shí)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(shí),實(shí)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(guó)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(shí)現(xiàn)開采質(zhì)量和工作效率的雙向提升。