南京栖霞山铅锌矿—625米以浅水文地质现状浅析
文章通过总结分析水文地质调查数据,对矿山目前的水文地质现状有了一定的认识,并对下一步矿山防治水工作提出合理建议。
标签:水文地质;储水构造;涌水量
1 矿山简介
南京银茂铅锌矿业有限公司栖霞山铅锌矿位于南京市栖霞街89号。
矿区面积为0.9808平方公里,至今已生产50多年。
1971年开始开采地下铅锌矿,目前矿山实际生产能力为35万吨/年。
2 矿山井下涌水现状
据长期观测数据显示,井下涌水量随季节呈波动变化,雨季涌水量大,旱季涌水量少,但总的情况是-475米以浅随着开采工作的完成和充填工作的进行,涌水量基本稳定在330m3/d左右,而-475米以深,随着开采深度的不断加深,矿坑涌水量越来越大,最大已超过4600m3/d,给深部采矿及下一步的延深开拓造成一定難度。
3 矿区储水构造
经矿区勘探资料分析和实地调查,该地段经历了多次构造变动,最终形成截然不同的上下两个储水构造层;下储水构造又分为南北两个储水构造单元。
其中上下两个构造层呈不整合接触;南北两个储水构造呈断层接触。
下构造层为倒转的紧密的同斜褶皱,形成栖霞山复背斜。
地层走向北东50~60°,倾向北西,倾角70~80°。
沿倾向地层上倒下陡,深部渐趋正常。
复背斜南翼发育两个次级褶皱,地层继续倒转,次级褶皱轴向与复背斜轴基本一致。
上构造层为(象山群)褶皱,象山群以舒缓开阔的褶皱构造不整合地覆盖于下构造层之上。
区内为一背斜,轴向北东60°,北翼产状倾向310°,倾角35°;南翼产状倾向150°,倾角37°。
矿区最主要的控矿构造为东西向断裂F2、F3,系燕山期压扭性断裂,F2、F3断裂在深部重叠(重叠后统称F2)。
断裂带中除了矿质热液环流对石炭、二叠系灰岩进行溶解交代作用成矿外还充填大量的断层角砾岩、断层泥,断层带与相对隔水地层高骊山组砂页岩、和州组泥灰岩等(总厚40m左右)共同形成地下隔水墙。
隔水墙北侧含水地层主要为泥盆系五通组石英砂岩;隔水墙南侧含水地层主要为石炭系、二叠系灰岩,从而在矿区形成了以F2断裂为界的南、北两个相对独立的二个储水构造单元。
北侧地下水类型为碎屑岩类孔隙裂隙水;南侧主要为碳酸盐岩类岩溶裂隙水。
矿区北部分布中上志留系坟头组地层,主要为灰绿色、棕黄色粉砂岩、页岩、泥岩组成,厚度大于120m,产状陡,近乎直立,它们和北侧分布的F1压性断层共同构成了北侧隔水屏障,中部为泥盆系五通组石英砂岩含水岩组,南侧为F2断裂带形成的隔水墙。
三者共同构成东西长,南北狭窄的廊道式碎屑岩类孔隙裂隙含水构造。
矿区南侧碳酸盐岩类含水构造北侧为F2断裂带构成的隔水岩墙,南侧为F5断裂带构成的隔水岩墙,地下水赋存于灰岩中,亦呈廊道式,廊道宽250~300m,东端基岩裸露区接受降水补给,向西径流。
地下水赋存于石炭系黄龙组、船山组和二叠系栖霞组灰岩中,富水性不均一。
南、北两个储水构造处于区域地下水流场网络中,较多的规模不等形式不一的断裂构造裂隙,均各自不同程度地沟通了地下水与外界区域水力联系。
4 巷道涌水原因分析
4.1 KK5401和PK5401勘探孔漏水原因分析
-625中段54线深部勘探孔KK5401涌水量大,达489.9m3/d(2010年),水头高度达8m左右,该孔孔深165.52m,开孔倾角73°,开孔方位角320°。
根据现场编录该孔岩性0~78.96m为灰岩;78.96~107.02m段为矿体(F2断裂处),其间夹有灰岩段;107.02~123.07m段为泥质粉砂岩;123.07~165.52m段以灰岩为主,夹有角砾岩段。
该孔处于石炭系黄龙组灰岩地层中,属下部南侧储水构造单元,灰岩呈中~厚层状,结构致密、坚硬而脆。
该孔溶蚀现象较为发育,3.8m 以浅岩芯溶蚀现象发育,9.89~10.09m见溶洞,76.36~77.06m见两个溶洞,84.36~84.46m见溶洞,86.18~86.28m见溶洞,溶洞中有方解石晶簇;受构造影响,50.5~51.6m段、149.52~152.42m段、151.1~154.3m段岩芯破碎,裂隙十分发育,裂隙面上有较厚的方解石脉。
由此可见,该孔漏水原因主要是该孔地处于地下水深循环带,溶蚀、溶隙较发育;-625中段以上各中段均未开拓到46线以西区段,未能切断地下水补给通道,该地段的钻机窝四周岩壁渗漏水现象也明显比其它地段严重,钻孔北侧岩壁上见一小溶洞,涌水量约为12m3/d。
该钻孔穿过F2断裂后又回到断裂南侧,在F2断裂附近为构造应力集中带,配套发育有大量的北西向张性断裂,与溶洞、溶隙一同构成地下水赋存、运移的空间和通道,富水性较强。
-625中段54线勘探孔PK5401-1钻孔深度为10m,岩性为黄龙组灰岩,涌水量较大,达204.8m3/d,其漏水原因与KK5401孔一致。
4.2 穿脉巷漏水原因分析
-625中段现有穿脉巷5条,分别位于34、40、42、46、54线,均穿过F2断层带及石炭系高骊山组泥质粉砂岩、炭质页岩后进入泥盆系五通组石英砂岩。
勘探期间对在各穿脉巷漏水量进行了测量,分别为27.7~98.0m3/d,其中54线达288.29m3/d,总计为599.3m3/d,占-625中段漏水量的53%。
-625中段以上各穿脉巷均穿过F2断层带进入石炭系高骊山组泥质粉砂岩、炭质页岩后即终止,
均未发现较大漏水现象,部分漏水点均分布在F2断层带的灰岩中,漏水量表现为先大后小,逐渐枯竭之特征。
由此可见,现阶段各穿脉巷的地下水主要来源于泥盆系五通组石英砂岩,即矿区北侧碎屑岩类孔隙裂隙水储水单元。
水量大的主要原因是-625中段以上各中段均未揭穿石炭系高骊山组泥质粉砂岩、炭质页岩这个相对隔水层,因此尚未对北侧碎屑岩类孔隙裂隙水进行有效疏干。
高骊山组地层和泥盆系五通组地层为假整合,接触带泥盆系五通组石英砂岩的古风化壳是地下水富集和运移的重要储水空间和通道;F2断裂为压性隔水构造,但其附近为构造应力集中带,配套发育有大量的北西向张性断裂,这些张性断裂形成的破碎带也是地下水富集和运移的重要储水空间和通道。
-625中段的穿脉巷在深部揭露五通组石英砂岩,就成为矿区北侧碎屑岩类孔隙裂隙水储水单元地下水的排泄通道,其水量较大且较为稳定。
5 结束语
5.1 根据勘探情况,矿区46线以西地下水尚未疏干,水量较大,建议深部开拓不宜超过该线,如必须在46线以西开拓,应做好水文地质地质勘探工作,加强地下水的防治。
5.2 在条件允许的情况下,穿脉巷不宜超过高骊山组地层,以防北侧碎屑岩类含水构造中的地下水涌入巷道。
5.3 对于各巷道零星出水点可不予治理,随着开拓深度加大和时间的延长,其出水量呈逐渐枯竭之势。
5.4 进一步加强各中段漏水量、排水量的监测,为准确预报提供基础资料。
5.5 在深部勘探过程中应做好孔口的封孔工作,防止深部地下水流入巷道,减少矿山排水量。
作者简介:王伟(1984,6-),男,河南虞城人,本科,助理工程师;主要研究方向:矿山地质。