天寶山礦區(qū)立山鉛鋅礦深部水文地質(zhì)特征研究

姚永峰，楊 航

天寶山礦區(qū)立山鉛鋅礦位于吉林省龍井市，根據(jù)礦區(qū)自然地理和氣候條件及水文地質(zhì)條件，礦區(qū)所處的位置附近沒有大的地表水體，不存在地表水充水因素，另外該礦區(qū)為深部成礦，巖石致密堅硬，裂隙不發(fā)育，構(gòu)造破碎帶不含水或富水性弱，對比坑道排水量資料等，合理劃分礦床開采技術(shù)條件復雜程度。

1 礦區(qū)地形、地貌、水文氣象特征

1.1 地形、地貌

天寶山礦區(qū)立山鉛鋅礦深部鋅多金屬礦床位于長白山系英額嶺山脈，區(qū)域最高山為三角山，海拔1074m，最低點位于天寶山河下游，水面標高250m，相對高差約800m，屬中低山地貌，山勢陡峻。地形北西高，南東低。山脈大體呈北北西向展布，山峰林立，山谷呈狹窄的“V”字型。

1.2 水文

區(qū)域水文地質(zhì)單元屬圖們江流域中下游布爾哈通河上游支流水系，主要河流有布爾哈通河、天寶山河、銀財洞溝河。天寶山河為圖們江水系下游三級水系，河道長8.7km，河床寬10m～30m，當?shù)刈畹颓治g基準面標高為250m。月平均最大流量9.35m3/s，一般流量0.45m3/s～0.98m3/s。礦區(qū)附近歷史最高洪水位266.10m。

1.3 氣象特征

區(qū)域?qū)儆谥袦貛О霛駶櫦撅L氣候區(qū)。四季分明，季風氣候顯著。春季干燥多風，夏季濕熱多雨，秋季涼爽少雨，冬季漫長寒冷。據(jù)龍井市氣象站近10年氣象資料，平均氣溫5.8℃，極端最高氣溫38.6℃，極端最低氣溫-29.6℃。平均年降水量564.30mm，其中5月～9月降水量462.40mm，占全年降雨量81.9%，日最大降水量73.0mm；年平均相對濕度65%，7月～8月份濕度最大為80%，3月份濕度最小，為53%。年平均日照時數(shù)2262.1h，年平均風速2.1m/s，年最多風向為西、西南西。初霜平均日期9月26日，終霜平均日期4月29日。無霜期151天，年平均蒸發(fā)量1232.0mm。最大凍土深度1.34m。

2 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)位于華北陸塊北部陸緣造山帶英額嶺新元古代-古生代疊覆造山亞帶南東部，天寶山晚古生代-早中生代弧盆系東部。區(qū)內(nèi)地層主要為新元古界青龍村群新東村巖組，古生界石炭系上統(tǒng)天寶山組，中生界三疊系上統(tǒng)托盤溝組，白堊系下統(tǒng)泉水村組，新生界第四系全新統(tǒng)。

礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育，以北西向區(qū)域性斷裂構(gòu)造縱貫整個礦區(qū)，次一級北東向斷裂構(gòu)造平行分布，與北西向斷裂構(gòu)造呈菱形格子狀展布。根據(jù)斷裂性質(zhì)及分布特點主要分為北西向、北東向、近東西向斷裂構(gòu)造，根據(jù)侵入巖體與地層接觸關(guān)系分為北東、北西向及環(huán)狀接觸帶構(gòu)造。

深部-92m標高以下，由于深部花崗閃長巖體舌狀突起及北西、南東向的擠壓，控礦構(gòu)造表現(xiàn)為一個帚狀構(gòu)造系統(tǒng)，西部收斂，東部散開。

立山鉛鋅礦深部-92m標高以下是以單一鋅礦為主、部分銅鋅、鉛鋅同體共生鋅多金屬礦床，礦體賦存于早二疊世閃長巖、早侏羅世花崗閃長巖與石炭系上統(tǒng)天寶山組大理巖接觸形成的外接觸帶矽卡巖體中，受北西向、北東向構(gòu)造及舌狀突出體控制，礦體呈脈狀、透鏡狀、扁豆狀，相互平行側(cè)列分布，局部具收縮膨大現(xiàn)象，礦體與圍巖界線靠樣品圈定。

北東向成礦帶；分布于A18～A11線之間，礦體總體走向40°～70°，傾向北西，傾角65°～85°。礦體最大延長為580m，最大延深491m，在走向上大致呈北東向展布，延伸穩(wěn)定且連續(xù)性較好。

北西向成礦帶；分布于B3～B8線之間。礦體總體走向282°～320°，傾向南西、北東，傾角65°～85°，局部近直立,礦體最大延長為322m，最大延深528m。在走向上大致呈北西向展布，延伸較穩(wěn)定且連續(xù)性較好。在傾向上表現(xiàn)為脈狀、透鏡狀、扁豆狀。（圖1）。

圖1 礦體平面圖

3 區(qū)域地下水特征

區(qū)域地下水類型劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、玄武巖孔洞裂隙水和結(jié)晶巖類裂隙水四種類型；涌水量隨季節(jié)變化明顯，泉水流量0.028L/s～2.79L/s，區(qū)域地形北西高，南東低，大氣降水補給松散巖類孔隙水，松散巖類孔隙水補給基巖風化裂隙水，基巖風化裂隙水通過裂隙補給深部的構(gòu)造裂隙水。由于所處地貌單元為中低山區(qū)，山高坡陡，降水后多以地面徑流的形式流入溝谷后匯入河流，只有少部分降水下滲補給各類型地下水。豐水期松散巖類孔隙水兼有河流的側(cè)向補給，其他類型的地下水亦有上覆松散巖類孔隙水的越流補給?？菟诘叵滤a給地表水。蒸發(fā)消耗和人工開采是其主要的排泄途徑。地下水動態(tài)類型為降水補給-徑流型。

4 礦區(qū)水文地質(zhì)

根據(jù)礦區(qū)巖性特征、地下水賦存條件及富水程度、水文地質(zhì)測繪資料、簡易水文地質(zhì)觀測及鉆孔水文、工程地質(zhì)編錄，將礦區(qū)地下水劃分為第四系松散巖類孔隙潛水含水層（Ⅰ）、基巖風化裂隙水（Ⅱ）（圖2）。

圖2 吉林省龍井市天寶山礦區(qū)立山鋅多金屬礦區(qū)水文地質(zhì)圖

4.1 第四系松散巖類孔隙水含水層

全區(qū)均有分布，主要分布于勘查區(qū)東南部九戶洞河、天寶山河山間河谷兩側(cè)，地層巖性由沖洪積礫石及砂、粉土、粉質(zhì)粘土組成，地層厚度一般為4.00m～10.00m，含水層厚度3.00m～5.00m。地下水位埋深0.65m～1.20m，水位標高259.94m～261.73m。單位涌水量0.52L/s·m，泉水流量0.08L/s～2.79L/s。含水層富水性中等。水化學類型為HCO3·SO4-Ca型水，或SO4·HCO3-Ca型水，pH值為6.9，礦化度384.33mg/L～472.66mg/L，水質(zhì)良好。受大氣降水的補給。

4.2 基巖風化裂隙水含水層

分布于全區(qū)，介于第四系松散巖類孔隙潛水與原生完整基巖之間，據(jù)2018年地表施工的鉆孔及收集資料，風化裂隙發(fā)育深度20m～50m，基巖風化裂隙水含水層厚度8m～37.5m。泉水流量0.033L/s～0.794L/s,含水層富水性弱。水化學類型為SO4·HCO3-Ca·Na型水，pH值為7.5，礦化度516.78mg/L，水質(zhì)良好。基巖風化裂隙水是礦床直接充水因素。受大氣降水的補給。

4.3 構(gòu)造裂隙水含水帶

構(gòu)造裂隙水在礦區(qū)內(nèi)不發(fā)育，在天寶山礦區(qū)立山鉛 鋅 礦 床 施 工 的194個 鉆 孔 中，ZK24A3-3、ZK24A3-5、ZK24B0-1-5、ZK24B0-1-4、ZK24B2-1、ZK23B1-2、ZK24A8-4、ZK24A8-1、ZK24A7-1、ZK21A0-1共計10個鉆孔涌水，涌水量0.028℃～1.7L/s，水溫21℃～26℃，屬弱富水性含水層。鉆孔水化學類型見表1。

表1 鉆孔水化學類型一覽表

該種類型的地下水體具承壓性質(zhì)，初始涌水量大，一段時間以后涌水量變小。ZK24A3-5號鉆孔構(gòu)造裂隙水初始揭露時涌水量1.67L/s，四天以后涌水量0.57L/s。ZK24A8-4號鉆孔構(gòu)造裂隙水涌水量0.08L/s～0.71L/s。ZK24A7-1號鉆孔構(gòu)造裂隙水涌水量0.08L/s。本礦區(qū)此類型地下水規(guī)模小，數(shù)量少，是礦床充水因素之一。

4.4 隔水層

礦區(qū)上部巖石受風化作用影響較強烈，裂隙發(fā)育，向下逐漸減弱直至消失，目前礦山探礦坑道共形成25個中段，從上到下編號1-25中段，本次對19中段、20中段、21中段、22中段、23中段及24中段進行調(diào)查，除極少數(shù)裂隙滴水外，絕大部分為干燥區(qū)，下部巖石致密堅硬，節(jié)理裂隙不發(fā)育，均可視為隔水層。

4.5 礦坑充水因素及涌水量估算

該礦床無厚大含水層，巖層富水性隨裂隙由地表向深部減弱，地表又無大的水體，大氣降水補給時間短，大部分通過有利地形排泄，故對礦床充水影響不大。構(gòu)造裂隙水含水帶與區(qū)域含水層、地表水體無水力聯(lián)系。

立山鋅多金屬礦床屬于裂隙含水層頂板間接進水的礦床，大氣降水是裂隙水的直接補給水源。礦坑涌水量受季節(jié)影響較大，雨季礦坑涌水量會明顯增大。

本文討論的范圍為-92m標高以下，2018年坑道調(diào)查在-92m標高以下至24中段，發(fā)現(xiàn)24中段ZK24A3-5鉆孔出水量為50m3/d～144m3/d。ZK24A8-4號鉆孔出水量為6.9m3/d～61m3/d。礦山首采地段設在20中段、21中段，開采對象為控制的鋅礦體。根據(jù)天寶山礦區(qū)立山鉛鋅礦生產(chǎn)礦井排水量統(tǒng)計，礦山在2011～2018年礦坑排水量為200m3/d～500m3/d。多年來礦山排水量已基本穩(wěn)定，本次預測首采地段涌水量為200m3/d～500m3/d。

礦坑水主要集中在6中段，6中段以下施工用水通過6中段蓄水池連接水管供給，6中段以下中段幾乎無水，但不排除會揭露下部構(gòu)造裂隙水含水帶。此次預測首采地段涌水量為200m3/d～500m3/d。作為礦山開采設計的礦坑涌水量結(jié)果合理。

5 結(jié)論

礦區(qū)地處中低山巖漿巖和變質(zhì)巖風化裂隙與構(gòu)造裂隙水排泄和徑流區(qū)域，礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育，礦體與構(gòu)造關(guān)系密切。礦體賦存標高為-103m～-650m，礦體位于當?shù)厍治g基準面（250m）以下，礦區(qū)附近無大的地表水體，地表水對礦坑充水無影響。礦床主要充水因素為風化裂隙水，富水性弱，補給來源主要是大氣降水。通過坑道調(diào)查及礦坑歷年排水記錄，礦山經(jīng)過110年的開采，礦坑排水量200m3/d～500m3/d。礦坑排水量未隨著礦山開采深度的增加而增加，這也證明了礦坑主要充水來源為基巖風化裂隙水，深部的構(gòu)造裂隙水對礦坑充水量較小，為水文地質(zhì)條件簡單的礦床。