义联金矿井巷涌水特征浅析

陈新攀

义联金矿井巷涌水特征浅析

陈新攀

(紫金矿产地质勘查院，福建 厦门市 361003)

通过对山西繁峙县义联金矿开展井巷水文地质调查，统计各井巷集中出水点的岩性、产状、流量、水温及部分水化学数据，分析了义联金矿井巷涌水特征。得出该矿区SN/NW向主断裂以隔水为主，出水区集中在与主矿区断裂近乎垂直的东西向斑岩体节理中（走向70°～90°，倾向340°～360°，倾角>75°）；查明井巷充水水源主要来自于上部的地表河水，其次为构造带内中深部基岩裂隙承压水，该分析可为矿山后期的治水提供理论依据。

井巷涌水;充水水源;充水途径;节理裂隙

1 概 况

义联金矿位于山西省忻州市繁峙县，其矿体类型为含金石英脉，主要矿体为近南北向的7#、m22#脉矿体，矿体大部分位于义兴寨河床之下，地下水补径排条件较为复杂，矿坑涌水量相对较大，目前义联井巷系统日排水量达到4000 m3/d，水文地质条件复杂程度中等[1-2]。

矿区位于恒山东段太古宙TTG岩套的大西沟~官儿~白银寺复背斜南东翼，其上叠加了中生代火山机构。区内地层简单，主要为新生界第四系覆盖物、上更新统马兰组黄土及少量岩浆捕获的元古界盖层残留体。

矿区地形北高南低，北为恒山主脉分水岭；南为滹沱河谷地北侧丘陵缓坡区。区内沟壑纵横，黄土冲沟发育，一级河流（义兴寨河）从北向南纵贯全矿区，地貌上属于构造侵蚀堆积中低山区[3]。区内属大陆性半干旱气候，昼夜温差较大，春季干旱多风，夏秋多雨，冬季雪少寒冷，年平均气温8℃～9℃，雨季多集中在7～9月份，蒸发量大于降雨量，矿区多年平均降水量418 mm[1]。

2 井巷排水现状

义联金矿井巷系统主要分为三个中段：827，525和425中段。井巷排水系统采用由下到上各中段逐级向上抽水法排水：425中段水泵抽至525中段水仓，会同525中段矿坑水一同抽至827中段，最终由827中段抽至地表排放。目前，义联金矿井巷系统日平均总排水量约4000 m3/d。经井下中段水文地质调查，义联金矿井下排水的主要来源可分为脉槽渗水、竖井渗水和裂隙集中出水点涌水。其中，竖井渗水800 m3/d，测得裂隙集中出水点涌水2600 m3/d，其余为脉槽渗水和部分已封闭巷道内出水。

3 井巷涌水特征分析

3.1 矿区主要构造

矿区断裂构造明显具有多期次活动的特征，按走向断裂构造主要分NW、SN两组断裂，其走向分别为320°及355°左右，倾向为南西或北东，倾角在70°以上。其中NW向断裂（义兴寨断裂（F4））构成矿区构造的基本骨架，其次级SN向断裂（7#、m22#脉）具体控制了矿区金矿带（脉）的产出。

NW和SN两组断裂在成矿后期又显示以扭裂为主，在原破碎带下盘或上盘见有 10～20 cm厚的断层泥，呈小的透镜体，片理发育，具韧性。在早期硐施工中，刚揭露含金石英脉（NW向断裂）时，地下水量变化不大，当揭穿下盘薄层断层泥时，水量显著增大，说明该断层具阻水作用，使地下水聚集。从矿区525中段F4断层巷道揭露来看，断层位置多见破碎带，未见明显出水。破碎带主要为片麻岩角砾组成，呈棱角～次棱角状，粒径大小不一，呈细小岩屑胶结，部分见高岭土类泥质物质充填，为不导水断层。

伴随NW和SN两组断裂发育的同时，区内NW~NE 345°～15°和NE 55°～85°两组构造节理裂隙也较发育，节理裂隙面平直光滑，延伸较远。

3.2 集中出水裂隙特征

井巷涌水量与含水层的埋藏深度 (基岩面算起)、地质构造、岩性三者密切相关[4]，井巷涌水的直接途径多为张性导水裂隙。井巷涌水量与含水层的埋藏深度（基岩面算起）、地质构造、岩性三者密切相关[5]，裂隙的发育很大程度上与矿区的岩性、构造、水动力条件和水化学条件等密切相关。通常对于埋藏较深的基岩裂隙水，构造裂隙的发育往往起决定性作用，控制着中深部井巷系统的涌水量。

对义联井巷裂隙集中出水点进行了统计，包含产出位置、岩性、涌水裂隙产状（走向、倾向和倾角）、涌水量等，具体见表1。

根据表1中各涌水裂隙的产状和涌水量数据，将节理裂隙−玫瑰图中的节理数一值用对应涌水裂隙的涌水量数据之和替代，可生成能反应节理裂隙产状与流量关系的玫瑰花图，见图1、图2。

表1 巷道集中出水点统计表

图1 节理走向-流量玫瑰花图

图2 节理倾向-流量玫瑰花图

由图1和图2可知，区内井巷主要涌水裂隙集中在走向70°～90°、倾向340°～360°，倾角大于75°的节理裂隙中，其次为走向10°～20°、倾向100°～110°，倾角大于75°的节理裂隙。

义联金矿主要断裂有两组，按走向断裂构造主要分NW断裂（义兴寨断裂（F4））和SN断裂（7#、m22#脉）。北西向义兴寨断裂（F4）为不导水断裂，与图1反应的结果相一致；SN断裂为主要矿体构造，以不导水为主。

综上所述，义联金矿井巷涌水集中产于与区域断裂SN/NW向断裂垂直的近东西向斑岩体节理中，成因上归结于东西向挤压条件下形成的东西向拉张性导水节理裂隙，而在南北向表现为主断裂为压扭性不导水构造，局部南北向节理裂隙（斑岩体接触带）出水（出水量总体较少）。

3.3 井巷充水水源简析

2017年10月和2017年11月布点并采集义联金矿主要溪沟、钻孔地下水及巷道主要出水点的水样，为减少降雨对分析结果的影响，水样采集前七天没有降雨。将采集到的水样装到多次用水样清洗后的聚乙烯瓶中，在24 h之内送到水质监测中心做水质分析。水质化验结果见表2。

表2 水体主要离子浓度表

图3为水分分析数据的水体Piper图，分析图3可得：义联矿区水资源可分为4种：地表水、浅部基岩裂隙承压水、中深部基岩裂隙承压水和深部断裂构造承压热水。

图3 水质分析Piper图

结合表1巷道集中出水点特征统计分析可知，义联井巷主要充水岩体（斑岩体）集中出水点Piper图上位置介于地表水和中深部承压水之间，该部分充水水源的水化学性质具有浅部承压水的特征。

结合集中出水裂隙的标高分布、岩性、节理面产状及矿区主要构造产状关系等特征，可以判断出矿区水体类型具有从地表义兴寨沟水体向浅部承压水和中深部承压水演化的特征。加之矿区所处位置降雨量较小（418 mm）、矿区附近无大的地表水体以及井巷周围无大的地下水侧向补给源，可以判定义联矿井主要的充水来源于上部的义兴寨河水，上部河水经河床底部东西向张性节理渗入，在斑岩体中大量涌出；次为沿南北主断裂，在片麻岩裂隙、片麻岩与矿体或片麻岩与斑岩接触带等少量涌出。

4 结论及建议

义联金矿主要矿体7#、m22#矿体位于义兴寨河床、河漫滩之下，构造裂隙是沟通地表水体与下部基岩裂隙承压水的直接途径，在很大程度上控制着本区井巷系统的涌水量。

建议矿山加强各中段巷道揭露涌水情况的跟踪、观测，重点关注井巷开拓区斑岩体东西向节理及南北向岩性接触带、构造带附近的出水情况，规范井下抽水观测记录，保证数据真实可靠，为后期矿山生产建设提供准确的数据支撑。

[1] 中国冶金地质总局第三地质勘查院.山西省繁峙县义联金矿有限公司金矿详查地质报告[R].太原:2013.

[2] GB/T 12719-1991.矿区水文地质工程地质勘探规范[S].

[3] 山西省地质局211地质队.山西省繁峙县义兴寨岩金矿区初步勘探地质报告[R].忻州:1976.

[4] 张炳光,李渭成.潘谢矿区各矿井基建井巷含水层涌水规律的研究[J].建井技术,1996(2).

[5] 蒋兵辉,刘殿凤,韩贵雷,等.中关铁矿帷幕注浆后基建期突水因素剖析及防治措施[J].矿产勘查,2010(11).

(2018-10-26)

陈新攀(1987—)，男，工程师，硕士，从事水文地质工程地质工作，Email: 499378500@qq.com。