淮南顧桂地區(qū)某礦區(qū)水文地質(zhì)特征研究

楊 燦

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326地質(zhì)隊(duì)，安徽 安慶 246003）

隨著資源需求量逐漸增大，使得多數(shù)礦山由地淺表露天開采方式逐漸轉(zhuǎn)入地下開采，此時(shí)，如何提高井下開采安全是一直探索的課題。水文地質(zhì)調(diào)查是井下安全開采的重要環(huán)節(jié)之一，只有查清礦區(qū)及周邊水文地質(zhì)條件，才能有效的制定安全的采礦方式，有效的防止采礦過程中出現(xiàn)突水、涌水等安全事故[1]。基于此，本文以淮南顧桂地區(qū)某礦山為例，分析礦區(qū)的水文地質(zhì)特征，為進(jìn)一步開展井下開采方案編制奠定基礎(chǔ)。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

研究區(qū)面積較大，地層出露較復(fù)雜。因此，將礦區(qū)的隔水層、含水層巖組劃分為二疊系砂巖裂隙含水層組、新生界松散含水層組、石灰?guī)r巖溶裂隙含水層和新生界隔水層組四個(gè)部分。

1.1 新生界松散隔水、含水層組

新生界松散隔水、含水巖組受古地貌影響較大，二者具有相似的變化特征，總體上區(qū)域含水層及隔水層由北西向南東逐漸變薄的趨勢。新生界松散隔水、含水層組較為復(fù)雜，自下而上由三個(gè)含水巖組和三個(gè)隔水巖組組成，包括：①下部隔水層為一套固結(jié)的粘土，見少量泥灰?guī)r；下部含水層為一套中粗粒砂礫巖，是基巖含水層的主要補(bǔ)給來源之一，總體上含水量變化較大的，與砂巖裂隙發(fā)育程度等密切相關(guān)，裂隙發(fā)育的部位含水量較大，裂隙不發(fā)育的部位含水量較小，該含水層容易疏干，對資源開發(fā)與利用影響較小；②中部隔水層為一套灰綠色的固結(jié)粘土，向南西逐漸變厚；中部含水層為一套中粗粒砂巖；③上部含水層組為一套細(xì)砂巖、石英砂巖組合；上部隔水層為一套砂質(zhì)粘土、粘土。根據(jù)抽水試驗(yàn)資料顯示，下部含水層為礦區(qū)主要的充水水源，單位涌水量介于0.44～3.86L/s·m，下部含水層的富水性能中等。

1.2 二疊系砂巖裂隙含水層組

二疊系砂巖裂隙含水層組與礦層密切相關(guān)，該層主要介于礦層與泥質(zhì)巖之間，為一套細(xì)砂巖組合，局部區(qū)域加油粗砂巖或者石英質(zhì)砂巖。二疊系砂巖裂隙含水層組的富水性能不穩(wěn)定，與二疊系砂巖中的裂隙發(fā)育程度密切相關(guān)，裂隙不發(fā)育的區(qū)域該層為隔水層，含水量極少，甚至不含水；裂隙發(fā)育的區(qū)域該層為含水層，含水量與裂隙發(fā)育程度大致呈正相關(guān)關(guān)系，即裂隙張口大、裂隙率高的砂巖層含水量大，反之則含水量較小[2]。

此外，礦層與二疊系砂巖裂隙含水層之間存在一層較為穩(wěn)定的隔水層，即隔斷了礦層與二疊系砂巖裂隙含水層之間的水力聯(lián)系，總體上，二疊系砂巖裂隙含水層對深部礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用影響較小。二疊系砂巖裂隙含水中的水體主要賦存在砂巖裂隙中，因此，砂巖裂隙的發(fā)育程度、裂隙開放程度以及裂隙密度等直接影響著該含水層的富水性能，由于礦區(qū)二疊系砂巖裂隙發(fā)育不均衡，導(dǎo)致二疊系裂隙含水層的富水性存在較大差異。

1.3 石灰?guī)r巖溶裂隙含水層組

石灰?guī)r巖溶裂隙含水巖組主要由太原組灰?guī)r、泥巖構(gòu)成。太原組總厚度介于100m～129m，平均厚度可達(dá)114m，含有10～13薄層狀灰?guī)r，總體上具有具有東厚西薄的特征。根據(jù)鉆孔資料顯示，礦區(qū)灰?guī)r漏水點(diǎn)較多，且具有淺部漏水點(diǎn)多于深部的特征。石灰?guī)r巖溶裂隙含水層的富水性也極為不均勻，富水性能與巖溶發(fā)育程度以及石灰?guī)r裂隙發(fā)育程度關(guān)系較大，即巖溶、裂隙不發(fā)育的區(qū)域富水性較差，巖溶、裂隙發(fā)育的區(qū)域富水性好。

2 地下水的補(bǔ)徑排特征

顧桂地區(qū)某礦山深部地下水水源補(bǔ)給較差，但是淺部水源補(bǔ)給豐富，主要原因在于新生界松散層含水層溝通了地表水體，即大氣降水通過下滲作用補(bǔ)給新生界松散含水層。但是，新生界松散含水層與二疊系砂巖裂隙含水層之間存在較為穩(wěn)定的隔水層組，導(dǎo)致深部含水層補(bǔ)給條件較差。此外，大氣降水可通過石灰?guī)r巖溶裂隙補(bǔ)充石灰?guī)r巖溶裂隙含水層，對礦床充水有一定影響[3]。

通過注水試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)在抽水試驗(yàn)和注水試驗(yàn)過程中觀察孔的水位變化不大，說明地下水徑流在自然條件下運(yùn)移滯緩。礦區(qū)水源的排泄條件較好，淺部新生界松散含水層可通過地形變化向低洼區(qū)域流出，形成季節(jié)性小溪，即礦區(qū)含水層的排泄以地表徑流為主。

3 礦床充水水源分析

3.1 礦床充水水源

顧桂地區(qū)某礦床的充水水源主要包括兩個(gè)部分：一是新生界松散層下部的含水層；二是二疊系砂巖裂隙含水層。其中，新生界松散層下部含水層與礦區(qū)基巖直接接觸，地表水體可通過新生界松散層下部含水層直接下滲補(bǔ)給。但是新生界下部含水層距離礦層距離較遠(yuǎn)，所以對采礦坑道的充水影響不大。因此，只要合理設(shè)計(jì)采礦留設(shè)防水柱、頂板等，就可以有效的避免新生界松散層下部含水層對礦坑的充水。二疊系砂巖裂隙含水層距離礦層較近，但該層富水性極為不均勻，富水性能與砂巖裂隙發(fā)育程度等密切相關(guān)，加之該層補(bǔ)給水源較少，出水時(shí)間較短，容易疏干。常見的井下出水形式表現(xiàn)為淋滴水。因此，在采礦過程中可以通過排水系統(tǒng)將該含水層中的水體疏干處理。

3.2 礦井充水通道分析

礦井的充水通道較多，一般包含構(gòu)造破碎帶、原生節(jié)理、巖石裂隙、導(dǎo)水鉆孔、采礦冒落等。研究區(qū)斷層不發(fā)育，雖然小斷層增強(qiáng)了周邊巖層的富水性，但斷裂破碎帶含水容易疏干，對采礦活動(dòng)影響較小[4]。礦區(qū)含水層以巖石裂隙含水為主，因此，礦區(qū)巖石中原生節(jié)理、次生裂隙等是主要的充水通道。此外，隨著采礦活動(dòng)時(shí)間的增長，形成了較多的采礦冒落以及導(dǎo)水裂隙，采礦冒落以及導(dǎo)水裂隙可以構(gòu)造其他含水層對礦坑充水。

4 結(jié)語

綜上所述，研究區(qū)水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜，可分為二疊系砂巖裂隙含水層組、新生界松散含水層組、石灰?guī)r巖溶裂隙含水層和新生界隔水層組四個(gè)部分。新生界松散含水層距離礦層較遠(yuǎn)，對礦床充水影響較小；二疊系砂巖裂隙含水層和石灰?guī)r巖溶裂隙含水層受裂隙、巖溶發(fā)育程度而導(dǎo)致富水性能不均勻。總體上，井下采礦過程中地下水對采礦活動(dòng)影響較小，可以通過含水層疏干等處理方式解決。