银洞坡金矿充水水源与充水通道分析

张雪丽

（1.华北有色工程勘察院有限公司，河北 石家庄 050021；2.河北省矿山地下水安全技术创新中心，河北 石家庄 050021）

银洞坡金矿位于河南省桐柏县朱庄西北方向，研究区地处桐柏山北麓，属丘陵地貌。银洞坡金矿段地形标高一般为287m～190m，矿区北侧为草磨岭大型分水岭，整体地势北高南低、东高西低。本区河流主要有观音河、清水沟、母猪沟，均属淮河水系。矿山初期开采以东段为主，矿体埋藏浅主要为露天开采，水文地质条件简单。现东段逐渐开采完毕转入西段，由于西段埋藏深，开采方式由初期的露天开采变为东段斜井开采以及西段竖井开拓，由地面转入地下开采。随着开采转入地下，开采深度的增加，开拓系统面的拓展，矿区水文地质条件趋于复杂化，矿床充水水源及充水通道不明，银洞坡金矿矿井充水问题逐渐凸显。涌（突）水是井下安全生产的一大隐患，为保证矿山的安全生产建设，同时减小矿山开采对地下水资源的破坏，在以往水文地质资料的基础上，亟待进一步查明矿区水文地质条件。本次在水文地质条件研究基础上，结合矿区水化学特征，对矿床充水水源和通道进行了分析，为提出合理防治水措施提供科学依据。

1 矿区水文地质条件

（1）地质条件。矿区内主要出露地层为上元古界歪头山组中部（Pt3w）及第四系(Q)，在东段的东部边缘有下部第九岩性段(大理岩)出露，新生界第四系地层主要分布于河谷及山麓地带[1]。朱庄倾伏背斜是矿区的主干构造[2]，矿区除与朱庄背斜相伴生的北西向断裂构造发育外，其余方向的断层构造均不发育，且规模较小。

（2）水文地质条件。矿区范围内含水层主要划分为第四系松散岩类孔隙含水层、基岩裂隙含水层（包括基岩风化裂隙水含水层和基岩构造裂隙水含水层）、大理岩溶隙水含水层。矿床附近第四系孔隙含水层分布不连续，呈条块状，分布于冲沟、沟谷，以及沟谷两侧阶地，不构成统一含水体，除观音河河床零星分布的薄层砂砂砾石外，大部分地层以粘土、亚粘土和含砾粘土为主，富水性和透水性极弱。风化裂隙水广泛分布于风化裂隙带中，构成一个统一的弱含水层体。上部覆盖第四系孔隙含水层。由于朱庄背斜为矿区主要控矿、控水构造，基岩构造裂隙水主要赋存与背斜轴部、尾部仰起部位和倾末端，矿体开采主要沿背斜由东南部露天开采向西北倾末端井下开采，开采深度逐渐加深，现露天坑及下部斜井，整体沿背斜采矿排水已经形成了多个降落漏斗，基岩构造裂隙水已经大幅降低。而风化裂隙水水位基本降幅不大，风化裂隙水水位和基岩构造裂隙水水位相差较大。总体而言沿背斜，风化裂隙水补给基岩构造裂隙水。

在构造不发育地带，风化裂隙含水层下部基岩完整，裂隙不发育，透水性极差，为相对隔水层。

2 矿床充水水源的研究

矿坑长期涌水说明存在稳定补给水源，其水源很可能为上覆的河流地表水或大气降水。

（1）矿区水文地质特征。为了查明母猪沟下游小高尖竖井排水是否重新入渗进入矿坑以及观音河是否存在渗漏，先后在母猪沟和观音河上建立了6个观测断面。在长达4个月的观测时间段内未发生明显的河流渗漏。

根据地面物探结果，采场上伏断层不发育，仅在詹老庄河流边上存在明显的低阻异常点，通过施工的钻孔ZK01显示68.0m～78.0m为破碎带，该破碎带岩心破碎，多泥化，透水性较弱。钻孔揭露基岩主要为Pt3w23的黑云变粒岩，钻进过程中基本不漏水，抽水试验降深14.15m，涌水量仅0.16m³/h，单位涌水量0.003L/S·m，河流下伏的地层透水性弱。采场上覆地层透水性弱，仅发育的构造透水性较弱，因而河水向坑道渗漏的通道不通畅。

（2）矿区水化学特征。为了进一步查明河流地表水和矿床水的联系，针对性对地表河水、风化裂隙水和构造裂隙水出水点取水样，作水质特殊全分析32项。通过水化学来分析二者的关系，见表1。

表1 水样信息汇总表（单位：mg/L）

根据检测结果可知，地表水主要离子HCO3-、Ca2+、Mg2+，水质类型为HCO3-Ca·Mg型，电导率值一般217μs/cm～566μs/cm，氟化物0.39mg/L；井下裂隙水主要离子SO42-、Na+，水质类型为SO4-Na型，电导率值一般1270μs/cm～1527μs/cm，氟化物6.24mg/L～8.83mg/L；风化裂隙水分布二者之间，水质类型HCO3-Ca·Na·Mg或 HCO3SO4-Ca·Na·Mg或HCO3-Ca·Mg型，电导率值750μs/cm～1150μs/cm，氟化物0.39mg/L；由于GYH02混入了银洞坡银矿矿坑排水，GYH04又混入大量的小高尖竖井排水，二者离子含量为地表河水和井下出水的混合，SO42-、Na+、氟化物越往下游含量越高。

由以上分析可知随着深度增加，地下水中HCO3-、Ca2+、Mg2+逐渐减少，SO42-、Na+离子以及氟化物增多，电导率值逐渐增大。地表河水与坑道裂隙水的水化学特征差异明显，进一步说明地表河水和矿床水联系较弱。

（3）矿区地下水动态特征。观音河沿岸第四系孔隙水和基岩风化裂隙水水位标高同大气降水关系密切，地下水动态变化随降雨变化而变化，一般延迟2～3天，水位变幅一般在0.5m～2m，属于降水入渗型。通过对比分析，发现矿坑排水随降雨的变化而变，当降雨较大时，矿坑排水量随之变大，当连续不降雨时，矿坑排水量也随之减小，排水量和降雨同步变化，且响应时间短，变化幅度在4m³/d～240m³/d（见图1），说明降雨对矿区地下水的补给迅速，径流通道距离较短，为矿床充水主要水源。

图1 竖井排水量历时曲线图

3 矿床充水通道的研究

矿区位于草磨岭大型分水岭的补给、径流地段，地形北高南低，矿区北部数百米处有大面积的花岗岩体广泛分布，岩体裂隙不甚发育,导水性极差，补给微弱,径流滞缓,可作为相对隔水边界。矿区又无良好的含水岩层，仅有风化基岩裂隙水赋存于风化裂隙之中。岩石裂隙发育差，且多闭合。天然状态下，大气降水通过裂隙、采坑等途径的微弱渗入补给地下水，然后依地势由高向地势低洼地带径流，并于合适地段排泄出地表。在开采条件下，地下水运动必然发生改变，形成新的地下水疏干流场。巷道排水及采矿活动影响下必然导致已有含水层的疏放，形成了一定范围的地下水压力释放空间场，并向上扩展，从而导致地下应力场的改变，有可能产生新的裂隙及导致原有闭合裂隙张开形成导水通道，见图2。

图2 地下水空间流场示意图

矿区水文地质条件相对简单，朱庄背斜控制着地下水的运动，大气降水垂向入渗补给为矿床主要充水水源。风化裂隙和基岩裂隙是坑道的入渗通道，背斜轴部、倾末端、东部背斜仰起部位，岩石节理裂隙发育，为地下水主要运动通道。

4 结论

矿区水文地质条件相对简单，大气降水垂向入渗补给是矿床充水主要来源，朱庄背斜控制了矿区地下水的流动。大气降水补给风化裂隙水含水层和基岩构造裂隙水含水层后，部分风化裂隙水以下降泉或扇形泄流的形式排泄给沟谷，随表流流出区外，部分风化裂隙水补给基岩构造裂隙水含水层，后随基岩构造裂隙水沿朱庄背斜及其次生构造形成的裂隙与矿床开采形成的采动裂隙向西北倾伏端竖井巷道集中排泄。