金雞窩礦區(qū)水文地質(zhì)特征及礦坑涌水量預測

■張元雪

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛西北大隊 江西九江 332000)

金雞窩礦區(qū)水文地質(zhì)特征及礦坑涌水量預測

■張元雪

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛西北大隊 江西九江 332000)

金雞窩銀銅礦位于江西九江城門山銅礦的東側(cè)，為頂板溶洞裂隙水直接充水礦床，礦區(qū)三面環(huán)水，礦區(qū)水文地質(zhì)條件極復雜，根據(jù)抽水試驗，采用非穩(wěn)定流計算法對礦區(qū)各中段礦坑涌水量進行預測。通過計算得出礦坑涌水量與巖溶發(fā)育強度呈正比。

金雞窩銀銅礦水文地質(zhì)特征涌水量計算

1 概述

金雞窩銀銅礦位于江西九江城門山銅礦的東側(cè)，是以銀銅為主的中型多金屬礦床[1]。礦區(qū)為丘陵湖濱地形，三面環(huán)水，北臨賽湖、南靠城門湖。中部為城門山—銼山，山體走向呈北東—南西向，最高銼山，最低湖床，湖濱地區(qū)地面平坦，丘陵區(qū)與湖濱區(qū)過渡地帶為壟崗地貌。

礦區(qū)位于瑞昌—九江凹褶斷束中的長山--城門湖背斜東段近傾伏端北翼[2]，為一單斜構(gòu)造。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，斷裂構(gòu)造主要有北東東向，次為北西—北北西向及北東—北北東向斷裂。礦區(qū)地層自北往南依次分布有三疊系—石炭系碳酸鹽巖（間夾碎屑巖），泥盆系—志留系碎屑巖，巖漿巖主要為燕山早期淺成—超淺成的侵入巖，呈巖筒、巖墻、巖枝及巖脈產(chǎn)出。礦體主要位于黃龍灰?guī)r與五通砂巖接觸帶內(nèi)，呈似層狀分布。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

礦體底板為五通組砂礫巖，含弱裂隙水，直接頂板為黃龍組灰?guī)r，上部還有二疊—三疊系灰?guī)r，均含豐富的溶洞裂隙水。礦體賦存在當?shù)厍治g基準面以下，為頂板溶洞裂隙水直接充水礦床，且礦區(qū)周邊有巨大地表水體。礦區(qū)水文地質(zhì)條件極復雜。

2.1 礦區(qū)主要隔水層

礦區(qū)主要隔水層巖性主要為粘土、頁巖及巖漿巖，隔水層特征見表1。

表1 礦區(qū)主要隔水層特征

2.2 礦區(qū)主要含水層

礦區(qū)主要含水層巖性主要分布砂礫石層、溶洞及裂隙中，含水層特征見表2。

表2 礦區(qū)主要含水層特征

2.3 斷裂破碎帶水文地質(zhì)特征

F1斷裂破碎帶：位于礦區(qū)南部砂頁巖中，對礦坑充水無直接影響。但在其下盤黃龍灰?guī)r中形成較普遍且發(fā)育較深的構(gòu)造破碎角礫巖，在硫化礦體附近地下水溶蝕作用下，導致礦體直接頂板黃龍灰?guī)r巖溶發(fā)育強烈。

F2斷層：位于礦區(qū)中北部，在南端造成F3斷裂錯動，破壞了大冶下段頁巖（阻、隔水作用）的整體連續(xù)性。

F3斷層：位于礦區(qū)中部茅口灰?guī)r層間，為壓性斷層。沿斷層有花崗閃長斑巖脈侵入。為阻水斷層。

2.4 地下水補給、排泄條件

地下水補給可追溯到礦區(qū)西部灰?guī)r裸露山區(qū)，礦區(qū)西部山區(qū)降水及地表水在桂林橋以東，部分轉(zhuǎn)化為地下水后，由瑞昌市附近進入礦區(qū)湖濱地區(qū)，地形極為平緩，上覆穩(wěn)定的隔水層，使賽湖向斜地下水呈微承壓，自西向東地下水水力坡度約1/1萬左右，逕流速度緩慢，以散流形式通過第四系弱透水層向長江排泄。在天然狀態(tài)或小降深抽水條件下，湖水和灰?guī)r地下水之間無直接水力聯(lián)系。

3 礦坑涌水量預測

該礦坑視為陡傾斜層的東西兩面進水，南北兩面阻水的含水層。棲霞—黃龍灰?guī)r巖溶地下水微承壓，其靜水位水頭標高僅比第四系底面標高高出1.7m，本次計算的中段標高為-200m及以下，有效水頭高度以H=1.2S確定，視為潛水完整井[3]。礦區(qū)鉆孔抽水試驗表現(xiàn)為非穩(wěn)定流，因此，采用非穩(wěn)定流法計算礦坑涌水量[4]。計算公式如下：

式中：K——滲透系數(shù)（m/d）；H——有效含水層厚度（m）；S---水位降深（m）；r0——大井半徑（m）；L——南北隔水邊界間的距離（m）；a——導壓系數(shù)（m2/d）；t——疏干時間（d）。

3.1 計算參數(shù)的確定

3.1.1 滲透系數(shù)（K）

棲霞組灰?guī)r強巖溶帶底界標高-200m，黃龍組灰?guī)r強巖溶帶底界標高-350m，0至-350m標高段黃龍—棲霞灰?guī)r巖溶率2.38%，空洞率39.9%，抽水試驗計算出滲透系數(shù)為5.27m/d；-350m標高以下段黃龍—棲霞灰?guī)r巖溶率0.11%，基本無充填，類比分析，推算-350m標高以下段滲透系數(shù)為0.61m/d。本次計算-350m標高以上段滲透系數(shù)采用5.27m/d，-350m標高以下段滲透系數(shù)采用0.61m/d。

3.1.2 灰?guī)r含水層靜水位和各中段有效含水層厚度（H）

灰?guī)r含水層靜止水位標高平均為16.5m。強巖溶發(fā)育帶最低標高為-350m，厚度366.5m。-350m標高以下至-700m巖溶不發(fā)育，厚度350m,其降深從-350m開始，單獨計算涌水量。各中段水平的有效含水層厚度以H=1.2S確定。

3.1.3 大井半徑（ro）

上段分為-200m、-300 m、-400 m、-500 m四個中段，下段分為-600 m、-650 m、-700 m三個中段，各中段以礦體有效長度作為水平巷道長度。其大井半徑ro按下式計算：ro=0.25b (b為巷道長度、米)。

3.1.4 南北隔水邊界間的距離（L）

南北隔水邊界簡化為直線隔水邊界，二者間的距離即為棲霞—黃龍灰?guī)r厚度，取平均值為157m。

3.2 各中段礦坑涌水量預測結(jié)果

各中段礦坑涌水量預測計算結(jié)果見表4。

4 結(jié)語

從礦區(qū)的水文地質(zhì)特征及礦坑涌水量計算結(jié)果來看，湖區(qū)淤積的粘土、粉質(zhì)粘土具良好的阻水作用，地下水與地表水的聯(lián)系不甚密切，但礦區(qū)因疏干排水試驗曾在湖區(qū)誘發(fā)多處巖溶地面塌陷[6]，塌陷坑可能成為地下水的補給通道，礦坑涌水量與巖溶發(fā)育強度呈正比，-350m標高以上強巖溶段地下水靜儲量大，疏干時間長，-350m以下巖溶發(fā)育弱，水量小。

表3 非穩(wěn)定流法計算參數(shù)表

表4 非穩(wěn)定流涌水量預測結(jié)果表

[1]江西省地礦局贛西北大隊.江西省九江縣金雞窩礦區(qū)銀礦勘探報告.1996.

[2]江西省地質(zhì)局贛西北大隊.江西省九江縣城門山礦區(qū)銅礦詳細勘探地質(zhì)報告.1981.

[3] [美]R.E.威廉斯等著,孫茂遠,李賢英譯.礦井水文學 [M].北京:煤炭工業(yè)出版社, 1991.

[4]武漢地質(zhì)學院水文地質(zhì)教研室 《專門水文地質(zhì)學》 （礦床水文地質(zhì)）.1983

[5]G.P.克魯斯曼,N.A.德里德著,俞樹森譯.抽水試驗資料的分析和評價 [M].北京:地質(zhì)出版社,1980.

[6]江西銅業(yè)公司 （JXCC）,聯(lián)邦德國地質(zhì)科學與礦產(chǎn)資源研究院 （BGR）.中華人民共和國城門山銅硫礦水文地質(zhì)和礦床疏干研究報告.1993.

P641.4+3[文獻碼]B

1000-405X（2015）-10-237-2

張元雪（1969～），男，本科，工程師。