凤县铅锌矿水文地质特征及防治水措施探讨

段军鑫，王瑞

（陕西地矿区研院有限公司，陕西 咸阳712000）

丘陵与平原的交接部位是矿区的分布所在，区内具有复杂的地质构造和地层特征，发育丰富的侵入岩，汇集大量的地表水，具有丰富的水量。矿湖和河流是区内的主要地表水，在矿区的西侧区域偏北侧区域上是河流的蛀牙分布地带，对矿区的西南侧区域进行环绕，并对矿区的南侧偏中部地区进行环绕，在矿区的南东侧区域上蜿蜒出境，河段在该区的有约4.1 km的长度，在一号矿带的北侧区域上分布着矿湖。

1 矿区水文地质特征

1.1 区内地下水的补给主要通过大气降水来实现补给径流和排泄，地下水同时也受到一定地表水的补给，主要的补给途径如下

（1）溶洞直接补给方式主要出现的基岩出露部位；

（2）透水性在部分较薄的残积层表现较好，通过残积层分布与其下部的破碎围岩以及矿体等，受到地表水层间接补的影响。

（3）水头压力主要出现在较高水位的人工灌渠和河流区域上，岩基受其克服上覆弱透水层渗透阻力进行补给。

矿区地下水的径流方向在天然的情况下呈现以北向南的方向流动，在矽卡岩带以及岩层走向位之上呈现流畅的径流状态，山间平原达到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进行排泄。湿地与沼泽主要广泛分布于较薄覆盖的第四系区段上。

1.2 地下水动态变化规律

依照区内长期的水动态观测发现，在大气降水泄后其阶段的22-43d范围内出现不等的岩溶地下水，但是大气降水和区内一些地段的岩溶地下水和孔隙潜水（第四系）存在较为密切的联系。如在CK17孔进行抽水试验暴雨后不足1h,孔隙潜水（第四系）在CKB20孔呈现快速的上升，岩溶地下水在CK3、CK13、CK17等副孔呈现缓慢上升的特征。

1.3 含水岩组及水文地质特征

（1）含水层

第四系冲洪积(Q4apl)孔隙潜水含水层:主要呈现浅褐色以及浅黄色的特点，灰黄色和灰色相对较少，主要分布于山间洼地以及河流两岸10-30米的区域上，在2.00～10.46m的厚层范围，存在不同的地貌分布特征，富水性以及岩性具有非常大的不同。砂砾组合圆砾和亚粘土分布在距离河岸10-20m的一号矿带河岸两侧，部分分布2.00～10.46m厚度的底砾(卵)层,夹砂性的亚粘土分布于其上侧；达到1.5m的水位埋深，位于1.326 L/s·m的单位吸水量。中等富水性是该段的主要特点。HCO3-―Ca2+型或HCO3-―Ca2+·Mg2+型是其主要的水质化学类型，达到39～161mg/L的总硬度，处于0.048～0.244 g/L矿化度范围，6.3-7.5的值，具有明显的季节性水温变化特征。

泥盆系上统天子岭组(D3t)可溶岩岩溶-裂隙含水层:大理岩是其主要的岩性特征，灰岩相对次之，矽卡岩因“屋背岭”侵入体的作用，呈带状发育特征。依照钻探数据，溶洞下线处于标高-170m范围之内,岩溶（轻微）现象出现在此标高的范围的局部位置上，溶洞在矿区内达到18.50m的最大高度，由于溶洞的分布埋藏条件和发育的裂隙情况以及溶洞发育情况，进行溶隙-裂隙相对弱含水带（下部）和溶洞-裂隙相对强含水带（上部）之分。

在标高-170m位之上是相对强的溶洞-裂隙含水带，层状泥灰岩（上统天子岭组(D3t)）组成的泥盆系地层是其主要的岩性特征，矽卡岩和大理岩（块状）相对次之，矽卡岩主要分布在矿体附近，分化残积层主要分布于含水层的上覆。岩溶在溶洞裂隙强含水带内，呈现极不均一的特点，透水性和富水性在各平面地段存在较大的差异。良透水性与强富水性是此含水带的主要特点。HCO3――Ca2+型是其主要的水质化学类型，SO42――Ca2+型主要出现在局部位置，HCO3―42――Ca2++型较为少见。达到72～261mg/L的总硬度范围，约0.100～0.492 g/L的矿化度，为pH值通常在7以上，水温23.6～27.4℃。矿体直接的顶、底板围岩即此含水带，为矿坑充水的重要来源。

（2）隔水(相对隔水)层(体)

在区内广泛的发育风化残积隔水层，盐酸盐等各种风化残积物是该岩石的重要组成，颜色表现为浅褐红色，浅褐色以及褐黄色相对较少，亚粘土以及粘土和亚砂土是其主要的组成。强风化与全风化的残留体发育于中、深部；亚粘土和粘土具有硬塑和可塑的特征，存在较为疏松的亚粘土。与一号矿带中呈现2.00～8.25 m的层顶埋深，达到51.51～60.46m的标高，厚度在3.50～104.60m。隔水层在很多地段都非常稳定，下伏含水层会被其阻隔出现大量的渗透补给。

1.4 矿坑充水因素分析

（1）设计一号矿带为-48 m的露天终采标高，充水方式以及矿坑涌水在露采条件下，不会对开采安全造成大的影响，大气降水以及岩溶裂隙地下水是矿坑充水的主要来源，规划在上游区域对红岗河改道，不具有充水因素；强富水性出现在河流冲积层，但通过全防渗人工河将河水的上游引入之后，将会使其富水性得到减弱，此层位具有较小的厚度，所以将其矿坑充水情况进行忽略。

（2）通过坑道开采方式开采二号矿带，规划为-280 m的终采深度,有约1400m的终采矿坑沿脉长度；以50m为设计高度对中段进行开采，设计+30,-20,-70 m 3个中段。岩溶强含水带是该情况下的主要矿坑充水方式，弱含水带地下水充水相对较弱。

2 防治水对策

和矿井的实际情况进行充分的结合，分析研究其水文地质条件，确定有效的防治水方法。同时对目前的技术条件进行充分的考虑。在研究分析矿井水文地质条件和充水因素等前提下，以矿井生产实际进行充分的结合，进行防治水，但必须要坚持预防为主和防治结合的原则。

2.1 地面防治水措施

为了更好的防治矿井水灾，做好地面防治水是关键。充分的了解和掌握地表水的性质以及特点和变化规律，同时结合区内的地形地貌条件以及该区的气候特点，对防治水工程及措施进行确定。

地表水在矿区不发育，大气降水是其主要的补给方式。

通过机械手段对矿井进行强制排水的过程中，还必须要将下面的几项防治水措施给做好，避免出现井口灌水的情况，对地表渗水进行积极防治。

2.2 地下防治水措施

2.2.1 做好水文地质和观测工作

（1）做好矿井水文地质工作。

建设矿井与生产阶段对区内的水文地质信息进行不断积累，依照这些相关的信息对矿山的防止水措施进行不断完善。

（2）做好水文观测工作。

①对区内的气象及降水信息进行充分的研究与分析，对区内分布的地表水系情况及其补给和排泄条件开展详细调查，分析研究洪水泛滥情况下造成的不利影响。②将水文测孔设置于矿区范围，对水源的压力以及水位变化和和水量变化等情况进行详细观测，对矿井的来源充分查明，掌握区内地表水和地下水与矿井水之间存在的联系。③分析研究季节变化对矿井涌水量造成的影响。

2.2.2 井下探水

加强矿井探水，特别是针对有疑问的区域应当重点勘探，先探后掘，并充分重视探水的安全性，之后才能进行矿井的建设与生产。

针对突发性安全事故，应当设置相应的预案，并开展技术演练，促进应对突发安全事故的能力，有效控制安全事故的发生，降低事故带来的危害。尤其是，矿山区域周围的矿山已经停止开采，这将会大大增加区内地下水的补给率，提高矿山的涌水量，因此，应当针对已上情况建立专门的应急预案，保证矿山工作的安全进行。

2.2.3 井筒掘进防治水措施

因区内分布非常厚的砂砾石含水层（第四系），具有丰富的含水性，穿过该地层的施工，应当对该地层的含水情况及地层厚度进行工程钻孔分析，应用冻结法进行施工，全程冻结第四系地层。