永平铜矿露坑并采水文地质条件研究

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摘要：永平铜矿进入露坑并采阶段后，应对矿区的水文地质条件进行重新认识，提出可行性建议，以做好矿井降排水工作，保证矿山正常安全生产。

关键词：永平铜矿；露坑并采；水文地质

中图分类号：[TD12] 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: yongping copper mine pit into dew and adopt stage, to the hydrogeological conditions for mining area to know, and proposes Suggestions to do mine draining, ensure normal production safety mining.

Keywords: yongping copper mine; Dew pit and luster; hydrogeology

1 前言

永平铜矿矿区位于江西省上饶地区铅山县境内，隶属铅山县永平镇管辖，矿区位于永平镇西南2km处。永平铜矿是一个年产10000t/d的大型露天开采矿山，目前南坑已闭坑，北坑降至22米，随着地表矿体的不断减少，根据实际情况矿山逐步转入露天与地下同时开采阶段，地下开采与分阶开采有诸多不同之处。随着开采深度的不断增加，四周都处于封闭状态，这样露天采矿场四周外部水及地下水有可能沿着岩石裂隙向采坑内涌入。这样就会影响井下的生产和设备安全问题，因此我们有必要对矿区现有的水文地质条件进行重新认识，做好深部降排水工作，确保矿山正常安全生产。

2 矿区地质条件

矿区位于武夷山窿起北缘，信江拗陷带的南侧，广丰―南城深断裂在本区北部通过。矿区基底地层为震旦―寒武系混合岩组（Su），盖层由石炭系中统叶家湾组（C2y）、二叠―石炭系的船山―茅口组（C3c-P1m）以及二叠系李家组（P1l）、龙潭组（P2l）组成，第四系广泛发育。

矿区内主要断裂为应天寺―火烧岗逆冲断层（F1），长达7000m。该断层中破碎带十分发育，宽度达10~60米，由断裂中心向两侧依次出现糜棱岩化带――角砾岩带――碎裂岩带。角砾成份主要有混合岩、硅质岩、砂页岩类和矽卡岩，局部可见到黄铜黄铁矿矿石角砾。胶结物多为硅质、泥质或方解石脉、石英脉和石英硫化物充填胶结。F1断层在矿区露采区北坑出露（见图1），该断层中的裂隙水是控制井下开采的主要充水因素。

图1F1断层

3 矿区水文地质条件

矿区内无大的地表水体，降雨为地下水主要补给来源。区内岩层富水性弱，矿床顶底板为非含水的混合岩，矿床主要充水因素为石炭二叠系采空岩溶含水带及石炭系（含矿带）裂隙水。

（1）石炭二叠系采空岩溶含水带

石炭二叠系灰岩岩溶发育，硫化矿物氧化所形成的强酸性矿水大大加剧了灰岩的溶蚀。由于石炭二叠系岩溶与古代开采老窿、塌陷难以区分，故合为一个含水带。该带富水性较强，钻进中均严重漏水，平均厚度80m，最厚160m。地下水水位标高一般157.51m～159.35m，南高北低，补给区高达193.57～198.34m。由于溶洞多被充填、半充填，富水性减弱，钻孔涌水量0.69L/S.m，渗透系数0.79m/d。

（2）石炭系裂隙含水带

石炭系为一套经受热液蚀变作用而生成的复杂岩石组合体，分布于28～7线间，岩性以矽卡岩、矽卡岩化灰岩、大理岩为主，硅化砂岩、千枚岩次之，为主要含矿层位。由于构造作用，裂隙较发育，往北减弱，于7线消失。呈南北向单斜产出，倾向东，倾角较缓，包括含矿带、F1断裂带及其上盘混合岩，在0线附近与岩溶含水带直接接触，其上下均为非含水的混合岩，含水层厚一般105m。

矿区的主要断裂带F1控制了矿井大部分矿体的产出，因此它们也是对井下开采水文地质条件影响最大的。

F1断层现出露于矿区北采坑中部偏东，该断层主要由糜棱岩、角砾岩、碎裂岩组成，裂隙发育，透水性好，断层本身含水量较少，在露采范围内主要受大气降水的补给，露采范围外则由上部孔隙水补给。据现正在施工的永平矿十字头钼矿详勘（十字头钼矿位于铜矿北采坑南部，成矿构造也是F1断层），其水文地质钻孔试验资料（详见表1），抽水试验涌水量1.50～249.18m3/d，渗透系数0.0004～0.1223m/d。富水性为弱-中等，钻孔涌水大部分为承压水。

十字头钼矿钻孔抽水试验成果表 表1

4 矿井充水因素分析

矿井坑采时除保留原露天矿排水系统进行露天坑排水外，其它井下的涌水都经各中段的集水井引流到位于底部-250m处的水仓，进入中央水泵房，经排水管道排出坑外。影响矿井充水因素主要是以下几个：

1、石炭系裂隙含水带：包括含矿带、F1断裂带及其上盘混合岩，此含水带为井下开采充水的主要来源。因矿区内地表无大的地表水体，在露采区主要接受大气降水的补给，因此受季节因素影响较大，在丰水期，涌水量相对较大，且具有一定时间的滞后期。

2、石炭二叠系采空岩溶含水带：矿区石炭二叠系灰岩岩溶发育，露采区北部岩溶相对较发育，硫化矿物氧化所形成的强酸性矿水大大加剧了灰岩的溶蚀，该带富水性较强，部分溶洞被充填，富水性减弱。该带在0线附近与F1构造带直接接触，岩溶水与古代开采老窿水可直接补给F1，在一定程度上会造成井下开采涌水量增大，甚至引起突水事故的发生。

3、第四系潜水及地表水：本区为低山丘陵地区，地势南高北低，山形陡峻，沟谷侵蚀切割厉害，大气降雨多顺冲沟流走，对地下水的补给较差，一般不会影响矿井安全生产。但在矿区露采坑底，大气降水会形成临时性的水坑，在暴雨季节应及时抽干排泄以防止过多的水渗入井下。

5 矿井涌水量预测

通过对井下巷道的实地调查以及参考前人资料，矿井开采主要涌水来自含矿带、F1断裂带及其上盘混合岩的裂隙水以及岩溶水。矿区开采前期勘探的水文地质钻孔较少，且大部分位于-200m以上，针对性较差，因此以前的抽水试验基本参数只做参考而不能用于计算井下涌水量，因此矿井涌水量通过井下水泵房抽水机组周运行时间表来预测，水泵房平均每天排水量为1802.5 m3/d，最高6700.0 m3/d，最低887.1m3/d，扣除坑内凿岩、防尘用水量，实际井下平均涌水量比设计排水系统考虑的正常涌水量10000 m3/d要小，属于安全的防水范围。但本次涌水量估算不包括断层等瞬间涌水量，如2011年6月中旬-100m中段巷道发生的突水事故，因巷道顶部被钼矿勘探钻孔打穿，可能连通以前的老钻孔，导致大量裂隙水涌入巷道，后虽被堵住，但仍有比较大的渗水。现-100m中段巷道南段严重积水，最深处达40cm，因此有必要对井下已发生和疑发生突水事故的区域进行水文地质条件研究，以确保井下的安全生产。

6 结论

矿井主要充水水源为裂隙水，导水通道主要为F1构造带，F1在0线附近与岩溶含水带直接接触，岩溶水与古代开采老窿水可直接补给F1，在一定程度上会造成井下开采涌水量增大，甚至引起突水事故的发生，再加之6月份-100m巷道内的突水事故，建议对F1进行水文地质勘探和水文地质试验，以摸清其富水性分布规律、确定含水层水文地质系数，从而圈出井下开采水害危险较大的位置，确保井下开采的人员和财产安全。

尽管目前矿井涌水量不大，但随着矿井生产水平深度的增加、矿压逐渐增大及采区位置的变动，矿井充水条件将发生一定的变化，因此，在加强矿井水动态监测的同时，应及时补充或修改矿井防治水技术措施和矿井防治水长期规划。

参考文献：

[1] 朱贵波.永平铜矿露天转地下开采探讨[J].中国矿山工程,2006.

[2] 陈华.永平铜矿露坑并采初探[J].铜业工程,2009.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。