乐家湾锑矿向深部开采过程中的水文地质分析

邹辉辉

摘要：本文在介绍乐家湾锑矿开采历史、开采情况与地质特征的基础上，分析了矿山在向深部开采过程中水工环地质条件的变化及类型。

关键词：锑矿；开采；标高；上龙

1.矿山开采简史

据调查于公元1933年～1935年由长沙一位留美冶金学者李××和资本家进行土法开采，就地冶炼，开采范围5线以东地表和浅部的民窿。1965年～1967年由乐昌县铅锌矿公司开采，主采范围388m中段标高以上5线以西段。1968年～1969年由庆云公社组织力量开采，建设锑选厂一座，选矿规模处理矿石100吨/日。1980年～1985年由乐昌锑冶炼厂承包开采，后期开拓370m中段。1986年由乐昌县经委接管办矿，开采范围370m中段以上，并开拓基建坑道335m和300m中段。已扩建选厂规模150吨/日，并建配套的井下，地面提升设备和10m³～20m³压风动力设备。于1995年6月体制改革，转为有限责任公司开采，至今均为由乐昌市庆云镇上龙锑矿有限公司开采。

矿山经过多年的开发建设，已由+388m标高开采至+30m标高。

2.水文地质条件及开采后的变化

2.1水文地质现状评价

（1）矿区在区域水文地质单元中的位置

矿区位于地表水分水岭，地形有利于排泄。地下水以F1断裂经过的上乐家湾为分水岭，地下水向北东、南西方向以溶洞下降泉的形式向外排泄，不利于地下水聚集。矿区当地最低侵蚀基准面在上乐家湾，标高370m；储量估算最低边界为-67m；主矿体位于当地最低侵蚀基准面以下，不利于自然排水。

（2）构造破碎带的水文地质特征

F1纵断层，走向北东，倾向南东，从丰收水库南西经乐家湾，洞头往竹芬方向延伸，穿过（D₃m^a）和（D₃m^b）。断层线上，泉点呈串珠状排列。受断层影响，溶洞，地下暗河发育，并向下延伸较深。据ZK221钻孔揭露，在标高52.09m～49.65m仍发育有溶洞；另据ZK220钻孔资料，该孔自地面至标高49.94m，孔深339.03m，均发育有溶洞和溶蚀裂隙，裂隙面多见黄褐色、红褐色附着物，地下水活动痕迹明显，部分溶洞充填。

沿断层发育地下暗河，主要有上乐家湾—丰收水库暗河；上乐家湾—竹芬暗河，两条暗河以上乐家湾为分水岭，分别沿断层向北东、南西方向以溶洞下降泉的形式在丰收水库和竹芬一带排出地表，流出区外。

由F1纵断层位于矿体下盘，与矿体之间有100m～200m厚的隔水层存在，未发现有构造断裂沟通，根据钻孔和坑道揭露，断层对矿坑充水无影响。

（3）矿区含水层和隔水层

①帽子峰组下亚组（D₃m^a）中厚层白云质灰岩岩溶含水层：走向北东，倾向南东，倾角40°～60°，厚度80m～120m。受倾伏褶皱影响，该层在矿区北面和南面均有出露。

②天子岭组中亚组上段（D₃t^b-3）中厚层灰岩裂隙含水层：厚度15m～20m，该层岩溶不发育，岩心检查仅见少量溶蚀裂隙。泉流量0.059L/s～1.638L/s，据ZK1111简易抽水资料，q=0.013L/（s·m）；坑道揭露到本層只见两处裂隙突水，水量分别为0.136L/s和0.288L/s，富水性弱。钻孔水位标高400m～412m；地下水流向南西。由于含水层厚度较薄补给来源主要靠大气降水，动储量不大，以静储量为主。据坑道水文地质调查，张性裂隙发育地段有点滴状、线流状滴水和小股状出水，水量一般在突水后不长时间内就明显减少甚少干涸。受季节影响明显，如388m中段一处突水，雨季水量为0.288L/s，旱季只有点滴状和线流状滴水。

本含水层位于矿体上盘，与矿体间存在天子岭组中亚组中段（D₃t^b-2）薄层泥灰岩，泥岩隔水层，由于该隔水层厚度不大，且松软破碎，地下水可沿裂隙补给矿坑，另外由于部分巷道通风井通过该含水层，因此、构成了矿坑充水次要含水层。

③天子岭组中亚组下段（D₃t^b-1）中厚层灰岩裂隙弱含水层：厚度18m～150m，岩溶不发育、钻孔仅见少量溶蚀裂隙及破碎带导水。据钻孔资料、水位标高为398m～417m，地下水流向南西。该含水厚度不大。补给来源主要依靠大气降水，以消耗静储量为主。如388m中段贯通370m中段运输斜井施工中，发生一处突水，初始突水量5.618L/s，20小时后即减少到0.102L/s，最后干涸，富水性弱。

本含水层为主要含矿层位，地下水可直接进入矿坑，为矿坑充水主要含水层。

④天子岭组上亚组下段（D₃t^c）薄层泥质灰岩隔水层：厚度100m～120m，该层泥炭质含量高，局部夹粉砂岩，页岩，岩溶不发育，为矿区主要隔水层。

⑤天子岭组中亚组中段（D₃t^b-2）薄层泥灰岩隔水层：厚度25m～60m，位于矿体顶、底板，该层泥炭质含量高，岩性松软，为隔水层；由于厚度小，稳定性较差，少量张性裂隙可成为地下水通道。

⑥第四纪冲积含水层不发育，而风化残坡积黏土、亚黏土覆盖全区且厚度大（0.2m～12m），弱透水或局部透水，与裂隙水有水力联系。

（4）地表水与地下水动态变化及其水力联系

本区地表水及地下水主要接受大气降水补给，流量及水位随季节变化明显，年变化幅度较大。地下水位年变幅为4.12m～10.00m。

本区地表水田头河、南大沟远离矿床。与矿区含水层之间无水力联系。由于F纵断层穿过丰收水库，且沿（D₃m^a）岩溶发育。在丰收水库中发现有数个溶洞泉，为上乐家清一丰收水库地下暗河的出口，故丰收水库与（D₃m^a）岩溶含水层水力联系密切，在天然情况下，地下水补给丰收水库。但位于矿体上方的水塘（原庆丰水库），未发现水库与地下水有水力联系：如ZK1108钻孔距水库只有18m，水位低于水库水位4.10m；ZK226钻孔距离水库只有5m，水位高出水库水位1.39m。

（5）矿床主要充水因素

主矿体赋存于（D₃t^b-1）灰岩中，含矿层即是弱裂隙含水层，地下水可直接进入矿坑。此外。（D₃t^b-3）灰岩裂隙中之地下水，也可从矿层顶板间接进入矿坑。这两个弱含水层是矿床充水床充的主要来源，但由于富水性弱，补给来源主要靠大气降水，但水量不大，故对矿床充水不会造成较大危害。

2.2本次水文地质调查情况

根据矿山水文地质小组长期监测，矿井排水采用多级向外排水方式。目前共设置4个水仓，分别为+230m、+265m、+330m、+390m各中段一个，各水仓的水通过水泵泵出到地面蓄水池。据矿山介绍，矿井内生产用水量较小，井下水仓容量能供给生产，多余水量通过水泵排向井外。

根据近年矿山水文监测资料统计（表1），+230m中段以上总排水量为：枯水期200m³/d，丰水期最大1 100m³/d，年均650m³/d，其中+230m坑道（主坑道總长约0.28km）最大排水量为：枯水期140m³/d，丰水期最大730m³/d，年均435m³/d；+265m坑道（主坑道总长约0.28km）涌水量为：枯水期60m³/d，丰水期370m³/d，年均215m³/d，与1988年相比略有减小。与2010年相比，+230m坑道水量略有增加，+265m坑道水量略有减少。

本次矿山生产勘探新开拓的探矿中段+200m、+155m、+120m、+60m、+30m四个中段，根据我队井下观测，时间稍久的+200m、+155m、+120m中段坑道中，坑底有少量积水（据矿井负责人讲，积水主要为施工用水积水），坑壁潮湿，未见明显积水，而最新的+60m、+30m中段，我队工作人员下井观测时，坑道两壁较为干燥、未见滴水或潮湿。由此推断近矿含水层未往深部延伸，大致在+155m～+200m范围中断，因此不进行深部低标高的矿坑涌水量预测。

综上所述，矿区水文地质条件较好，但+370m中段突水量可达5.618L/s，因此矿区水文地质条件中等。

3.结语

水文地质：矿体赋存于侵蚀基准面以下，附近有地表水体，但对矿床充水无影响；矿区以裂隙充水为主，根据开采资料，+370m中段矿坑涌水量1100m³/d，突水量可达5.618L/s，而新开拓的矿坑中段+200m、+155m、+120m、+60m、+30m五个中段坑底有少量积水、坑壁潮湿或坑道两壁较为干燥、未见滴水，因此矿床水文地质条件属中等。