宝山铜矿矿山水文地质特征分析

张 影，管 斌，王 迪，朱成林

(安徽省地质矿产勘查局321地质队，安徽 铜陵 244000)

1 矿区概况

1.1 自然地理

宝山铜矿位于安徽省铜陵市112°方向，平距23.5 km处。矿区属中亚热带湿润性季风气候区，多年平均气温16.2℃，平均相对湿度77%～80%，属湿度充足～适中带。区内年际降水分布不均匀，雨季为4-8月，降水量约占全年的50%～80%。多年平均降水1 375.9 mm，年平均蒸发量1 359.8 mm。矿区地貌属丘陵，总的地势呈北高南低，最高处海拔标高约224.7 m，最低处海拔标高约77.3 m，最大相对高差147.4 m。宝山陶河是矿区内的主要地表水体，区内地表水属长江流域顺安河水系。河水主要靠大气降水、山间泉水及附近矿坑排水补给。

1.2 地质构造

矿区范围内主要构造为新屋里复向斜中次级凤凰山向斜。凤凰山向斜展布于渭湖村至龙山一带，靠近复向斜的北西翼，呈北东50°延展，枢纽向南西倾伏，倾伏角16°。以三叠系中统东马鞍山组为核，北西翼主要由南陵湖组上段组成，倾向南东，倾角65～80°，南东翼由东马鞍山组构成，倾向北西，倾角40°～60°，向斜中部为凤凰山岩体切割。出露长12 km，宽15 km，为一歪斜向斜。

区内未见大的断裂构造，但节理裂隙发育。南陵湖组大理岩中发育两组节理：(1)走向北西330°～340°，极少细脉充填；(2)走向北东70°～80°，大部为含铜细脉充填。该方向裂隙是本矿床的控矿容矿构造。

2 矿区水文地质条件分析

矿区位于新屋里复向斜次级构造之凤凰山向斜中段。新屋里复向斜为一个完整的水文地质单元，是个良好的蓄水构造，向斜轴部的花岗闪长岩体总体富水性较差，其周围为大面积的碳酸盐岩，裂隙岩溶发育，地表可见岩溶洼地、落水洞、溶沟、溶槽等，含较丰富的地下水[1]。

2.1 含水岩组及富水性

矿区位于凤凰山向斜北西翼近轴部，出露地层为二叠系下统孤峰组硅质页岩～三叠系下统南陵湖组灰岩，地层走向北东，倾向南东，倾角65°～80°。根据矿区出露的岩层、岩性、岩石组合及含水特征，划分五个含水岩组[2]，现分述如下：

2.1.1 松散岩类孔隙含水岩组(Q4)

由第四系冲洪积层和残坡积层组成。其中冲洪积层见于宝山陶河两侧，主要为含砾粘土，厚2～6 m，透水性弱，仅河两岸有1.4～1.7 m厚的砂砾石层含孔隙弱承压水，单位涌水量0.056～0.247 L/s·m，渗透系数1.47～6.63 m/d，属HCO3-Ca型水，矿化度0.3～0.4 g/L；残坡积层分布于坡麓地带，由粉质粘土及风化基岩碎块组成，含水性弱[3]。

2.1.2 碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组(T1n)

由三叠系下统南陵湖组(T1n)下段组成，构成矿体的直接顶板。岩性主要为灰～深灰色薄～中厚层灰岩、白云质灰岩、角砾状灰岩，变质为薄层大理岩、角砾状大理岩。大理岩是矿床内主要含水层，呈薄～中厚层状裂隙溶洞很不发育，稳定性良好。钻孔水文地质观测结果：除两孔涌水，两孔见溶洞，一孔漏水外，其他孔消耗量很少，动水位随钻孔加深而下降。ZK151孔抽水试验：水位降至84.85 m，无水；观测附近ZK161、ZK162孔水位无变化；另在ZK161孔用提筒提水，水位降下后上升很慢。综上，充分证实14～16线间大理岩含水极微弱。但在北侧山坡有泉出露，流量可达0.60 L/s，一般0.01～0.02 L/s，说明大理岩含水是不均匀的。

2.1.3 碳酸盐岩夹碎屑岩类裂隙含水岩组(T1h、Tly)

由三叠系下统和龙山组(T1h)和殷坑组(Tly)组成，岩性为薄层灰岩、条带状灰岩、页岩，变质为大理岩、角岩。矿区内未见泉水出露，外围的泉流量为0.18 L/s，局部构造破碎带富水性增强，泉水流量可达2.9 L/s。富水程度总体属弱的。

2.1.4 碎屑岩类裂隙含水岩组(P2d 、P2l 、P1g)

由二叠系上统大隆组(P2d)、龙潭组组成(P2l)和下统孤峰组(P1g)组成，总厚度大于100 m。岩性为硅质岩、硅质页岩、细砂岩、粉砂岩、硅质泥质灰岩透镜体，浅部风化裂隙发育，含裂隙水，矿区内未见泉水出露，外围的泉水流量<0.2 L/s，深部据周围钻孔抽水试验结果，单位涌水量0.020 53 L/s·m，滲透系数0.040 5 m/d，富水程度弱。

2.1.5 岩浆岩类裂隙含水岩组

由辉绿岩、正长斑岩和闪长岩等岩脉组成，浅部岩石风化强烈，含水微弱；中深部岩石新鲜，裂隙不发育，为相对隔水层。

2.2 地表水与含水层之间的水力联系

宝山陶河为矿区降水的唯一排泄通道，流量变化剧烈，雨季流量达156 297.6 m3/d；干季靠地下水补给近干涸。据河两岸钻孔揭露：河北岸ZK146、ZK151、ZK161孔水位低于河水位10～20 m；河南岸ZK162孔发生涌水，说明在自然状态下，由于大理岩透水性极微弱。地下水与河水不存在水力联系。

第四系含水层厚度薄，富水程度弱，与下伏基岩含水层之间存在水力联系。基岩地层分布于向斜的北西翼近轴部，倾角较陡，矿床地下水主要赋存于南陵湖组的岩溶裂隙中，受节理裂隙和岩浆岩脉侵入影响，南陵湖组含水层与其它含水层之间存在水力联系。闪长岩体浅部风化强烈，局部较好，中深部岩体裂隙不发育，属相对隔水层，水力联系弱。

2.3 地下水动态与地下水补给、径流、排泄

2.3.1 地下水动态特征

大气降水是影响矿区地下水动态的主要因素。地下水位的升降、泉流量、坑道排水量大小与降水量相关，且与降水强度呈正相关。变化幅度值受地形、岩层透水性和第四系覆盖情况的影响，地下水位变幅具有高处大于低处、强含水层大于弱含水层、裸露区大于覆盖区、浅层地下水大于深层地下水等特点；坑道流量随深度的增加而逐渐稳定。

在漏斗区内地下水的动态同时受降水和矿山排水疏干的双重控制，地下水位随水文期变化明显，由于水位埋深增加变化幅度相应增大，总体变化呈下降趋势，随着时间的延续、开拓标高的稳定而趋于平缓。

2.3.2 地下水补给、径流、排泄条件

补给：大气降水是矿区地下水主要补给来源，大气降水通过第四系松散层、浅部风化带以、碳酸盐岩裸露区的岩溶洼地、落水洞、溶槽等直接渗入岩层。

径流：降水入渗后，在丘陵区由于沟谷切割，径流途径较短，一部分涌出地表；另一部分则沿断裂、层面、溶隙等通道从两翼汇聚于向斜谷形成区域地下径流。当排水形成降落漏斗后，矿坑接受南陵湖组地下水补给，矿坑周围地下水的流向发生了改变，转为流向矿坑，地下水径流途径较短。

排泄：矿山长期排水和供水井开采是区域地下水的主要排泄方式。当地下径流为新屋里花岗闪长岩体阻挡时，沿接触带溢出地表，在岩体边缘多有泉群出露向地表排泄。另外地表蒸发也是地下水排泄的一种方式。

2.3.3 水文地质条件复杂程度

矿床地处丘陵，宝山陶河经矿床南部外围自北东向南西流过，自然排水条件较好。主要矿体赋存标高为+75～-308 m，埋藏于当地排水基准面以下。主要含水层为南陵湖组大理岩，构成矿体顶板，为直接充水层，其富水程度不均，总体为中等偏弱，主要接受大气降水补给，地下水补给条件一般。经调查，探矿权内坑探巷道+30 m中段涌水量144 m3/d，-10 m中段涌水量216 m3/d；采矿权内采矿巷道-230 m中段涌水量12 m3/d，-310 m中段涌水量48 m3/d，根据《矿区水文地质工程地质勘探规范》(GB12719-91)，矿床水文地质类型为岩溶裂隙充水为主、顶板直接进水、水文地质条件复杂程度属简单类型。

3 井巷水文地质特征

3.1 采空区特征

采空区分布及治理情况如图1所示，由于中段高度不同，矿体在各中段的分布不连续。同时由于开采时预留不回采的矿柱，矿山现有采空区在空间分布上不连续，有利于采空区的稳定。经探查采空区内无积水，对后续矿体开采威胁较小。

图1 采空区纵投影图

3.1.1 采空区治理情况

(1)矸石充填处理，共完成采空区充填约2.11万 m3。

(2)对-190 m中段以上空区进行了全面封闭隔离处理，共完成10处封闭墙，完成砼180 m3。同时在各中段连续采场之间预留有5 m左右的底柱不进行回采，有效隔离各采空区之间的联系。

3.1.2 采空区稳定性及积水情况

采矿留矿柱形状为矩形或圆柱形，矿柱很少受压破坏，采空区有部分顶板偶尔掉块，局部破碎顶板岩层分化冒落。但在地表无塌陷或下沉情况总体而言采空区较为稳定，经调查矿区未发现采空区和老巷道内有积水。

故老采空区内的水对后续开采的影响较小。

3.2 生产矿井水文地质

目前-230 m中段以上矿体已基本回采结束，+30 m、-10 m、-90 m、-270 m、-310 m中段坑探平巷正在施工及采准工作。本次对各主要巷道进行了水文地质调查。

+30 m坑探巷道：主要涌水层段为大隆组和龙潭组，出水量分别为120 m3/d和24 m3/d。涌水通过张裂隙进入矿井，且在孤峰组见潮湿区，长度约12.7 m。

-10 m坑探巷道：主要涌水层段为大隆组和龙潭组出水量分别为190 m3/d和24 m33/d。在龙潭组和孤峰组张裂隙发育处出现滴水现象，并见潮湿区长度分别为11.6 m与15.2 m。

-90 m坑探巷道：在殷坑组张裂隙发育处见少量滴水现象，并见潮湿区，潮湿区长3.6 m。

-230 m、-270 m、-310 m中段巷道内，陵湖组层段裂隙发育处，均出现滴水现象。且在-230 m、-310 m中段巷道存在涌水点，涌水量分别为12 m3/d和48 m3/d

由于二叠系上统大隆组、龙潭组及下统孤峰组在研究区西北处有露头，推测+30 m、-90 m坑探巷道涌水来源主要是大气降水及含水层组内部的基岩裂隙水。

三叠系下统南陵湖组岩性主要为大理岩，属于碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组。是矿床内主要含水层，其内岩溶裂隙发育具有不均匀性，是-90 m、-230 m、-270 m、-310 m中段巷道的主要涌水来源。该含水层富水性虽然较弱，后续仍然需要加强监测观测。建议进行相应防治水措施提高矿井排水能力[4]。

4 结语

(1)综合分析矿区地形地貌及含水层水文地质条件，将研究区分为五个含水层组，得出矿区水文地质条件属简单类型。

(2)统计分析井下坑探巷道涌水点及老空区信息。排除矿井水源为老空水的可能。矿井涌水水源主要来源于碎屑岩类裂隙含水岩组和碳酸盐岩类岩溶裂隙含水岩组岩溶裂隙水，大气降水为其补给水源。

(3)通过对矿井地质、水文地质资料及涌水情况的了解分析，掌握了研究区的主要水文地质特征，为后续矿山基建防治水工作和矿井全面开采提供了一定的指导。