嚴(yán)建飛

（紫金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司 礦產(chǎn)地質(zhì)勘查院，福建 廈門 361000）

山西紫金礦業(yè)有限公司金礦位于山西省繁峙縣縣城45°方向35km處義興寨村。行政區(qū)劃隸屬于繁峙縣砂河鎮(zhèn)管轄。目前的研究認(rèn)為，斑巖型金礦成礦與區(qū)域近東西與北西向構(gòu)造控制的燕山晚期火山活動(dòng)、次火山侵入有關(guān)。目前探明的金資源量達(dá)到54噸[1]。

由于歷史原因，山西紫金分為義興寨、義聯(lián)兩個(gè)礦權(quán)，義聯(lián)礦權(quán)礦體類型主要為斑巖型礦體以及近南北向的7#脈石英脈型金礦體，斑巖礦體全部及石英脈礦體部分位于義興寨河床之下，地下水補(bǔ)徑排條件復(fù)雜，日前義聯(lián)礦區(qū)單日排水量為4000～6000m3/d，涌水量較大，且河床下方的主礦體斑巖礦體尚未開采，整體水文地質(zhì)條件復(fù)雜。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)水文地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合探礦鉆孔工程，嘗試分析斑巖型金礦充水通道在地表的滲漏范圍。

1 義聯(lián)金礦概況

礦床地處晉北腹地，恒山山脈中段南麓。地勢(shì)北高南低，北為恒山主脈分水嶺，南為滹沱河谷地北側(cè)丘陵緩坡區(qū)。屬低中山構(gòu)造侵蝕地貌。本礦區(qū)區(qū)內(nèi)東部鐵塘硐最高海拔1474m，南部最低海拔1250m，相對(duì)高差224m，地形切割較強(qiáng)，沖溝發(fā)育，地表大多裸露，植被不發(fā)育。

礦區(qū)內(nèi)河流為義興寨河，發(fā)源于應(yīng)縣亂翅溝，經(jīng)本縣朱家坊于代堡村匯入滹沱河，長(zhǎng)21.9km。義興寨河主要來(lái)自上游朱家坊溝、上角峪溝、店門溝、同路溝的流水，河口以上流域面積157km2(其中應(yīng)縣52km2，本縣105km2)。礦區(qū)內(nèi)河床縱坡坡降2.27%。義興寨河的最大洪峰流量35m3/s，平均清水流量0.1m3/s。2017-2019年觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，每年12月至翌年1月會(huì)出現(xiàn)短時(shí)斷流現(xiàn)象。在河流出山口處建有龍山水庫(kù)（距離礦區(qū)3公里以上），控制流域面積135km2，總庫(kù)容690萬(wàn)m3。龍山水庫(kù)為區(qū)域侵蝕基準(zhǔn)面，因其地處下游，地勢(shì)較低且距離較遠(yuǎn)，對(duì)區(qū)內(nèi)采礦無(wú)影響。礦區(qū)侵蝕基準(zhǔn)面位于義興寨河床內(nèi)，海拔1250m，未來(lái)開采礦體均位于礦井最低排泄面標(biāo)高之下。

2 義聯(lián)涌水情況調(diào)查

山西紫金斑巖首次出現(xiàn)較大涌水源于2017年在525中段CM02穿脈7JW2內(nèi)施工的生產(chǎn)小鉆揭露裂隙含水帶導(dǎo)致，自揭露含水裂隙帶至今，CM02穿脈涌水量穩(wěn)定在1600～2000m3/d。鑒于斑巖涌水量常年較為穩(wěn)定無(wú)任何減小趨勢(shì)，給礦區(qū)生產(chǎn)以及下一步開采帶來(lái)一定威脅，紫金礦業(yè)集團(tuán)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院對(duì)山西紫金開展水文地質(zhì)調(diào)查。

山西紫金分為義興寨、義聯(lián)兩個(gè)礦權(quán)，斑巖涌水主要位于義聯(lián)礦區(qū)。義聯(lián)主要有827、525、425、300等中段，目前義聯(lián)井巷及鉆孔涌水主要集中在525中段CM02穿脈鉆孔中鉆孔及巷道出水，以及827中段2線CM10穿脈及鉆孔出水。巷道及鉆孔涌水概況如圖1、圖2所示。

圖1 525中段涌水概況

圖2 827中段涌水概況

對(duì)525中段出水點(diǎn)裂隙發(fā)育情況、產(chǎn)狀及水化學(xué)特征進(jìn)行了調(diào)查，結(jié)果顯示525中段出水為一組東西向、北傾的張性導(dǎo)水裂隙出水，裂隙傾向340/358°，傾角75/87°，水溫14.8℃，TDS為351mg/L，Ph為7.0～7.25，具有明顯的淺層水補(bǔ)給特征。此出水鉆洞（7JW2）施工的4個(gè)鉆孔如圖1所示，B525ZK201孔及B525ZK105孔出水具淺層水特征（表1）巖心亦有氧化痕跡，B525ZK403孔涌水位置破碎，巖心無(wú)氧化痕跡，B525ZK402全孔漏水。裂隙越陡則入滲力越強(qiáng)，入滲速度越快，滲入量越多[1]，因此對(duì)于525中段出現(xiàn)的陡傾裂隙在其上方標(biāo)高追根溯源可能會(huì)有所發(fā)現(xiàn)。

表1 巷道集中出水點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表

后序調(diào)查發(fā)現(xiàn)827中段鉆洞施工鉆孔及巷道涌水，又于2019年8月對(duì)827中段涌水鉆孔及巷道進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果顯示827中段BJW203鉆洞三個(gè)涌水孔及2線CM10穿脈出水均具有淺層水補(bǔ)給特征，水溫11.6℃～13℃，TDS313-395mg/L，Ph7.0～7.25。從水體特征看，與525中段較為相似，且從827中段滲流至525中段，水溫僅升高2℃～3℃，TDS變化不明顯，反映出導(dǎo)水裂隙導(dǎo)水性能良好。巷道內(nèi)出水位置如圖2所示，CM10穿脈入口向南43.5m處有巷道壁有一張開裂隙涌水，裂隙傾向177°～178°，傾角79°，此處向南約有20m鋼支護(hù)，巷道均有出水，具體裂隙產(chǎn)狀無(wú)法觀測(cè)，穿脈入口南側(cè)約64m～75m處為淋水區(qū)，發(fā)育一組北傾裂隙，傾向10°，傾角79°。

3 導(dǎo)水通道分析

3.1 F4斷層的導(dǎo)水性

（1）井巷涌水專項(xiàng)調(diào)查。對(duì)義興寨-義聯(lián)礦區(qū)井巷進(jìn)行水文地質(zhì)工程地質(zhì)編錄，編錄中對(duì)巷道內(nèi)的出水點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)統(tǒng)計(jì)，主要包括各出水點(diǎn)的位置、巖性、裂隙的產(chǎn)狀以及出水點(diǎn)的流量等，具體見表1。

節(jié)理玫瑰花圖可以反映本區(qū)最具代表性的節(jié)理裂隙發(fā)育方向，采用極坐標(biāo)的形式，其半徑方向長(zhǎng)度為節(jié)理?xiàng)l數(shù)，角度方向?yàn)榱严蹲呦蚧騼A向。利用表1中的數(shù)據(jù)，將節(jié)理裂隙中的條數(shù)換成涌水量數(shù)據(jù)[2]，即可得出反映節(jié)理裂隙產(chǎn)狀與流量關(guān)系的玫瑰花圖，以得出本礦區(qū)主要導(dǎo)水裂隙產(chǎn)狀，如圖3、圖4所示。

圖3 節(jié)理走向-流量玫瑰花圖

圖4 節(jié)理傾向-流量玫瑰花圖

由圖3可知，山西紫金井巷涌水多產(chǎn)出于走向70°～90°，傾向340°～360°的節(jié)理裂隙中，少數(shù)產(chǎn)于走向10°～20°，傾向100°～110°的節(jié)理裂隙中。結(jié)合圖3、圖4、表1，礦區(qū)涌水裂隙均為陡傾，傾角為75～87°。即總體上本區(qū)導(dǎo)水裂隙主要為一組近東西走向北北西傾向近陡傾的節(jié)理裂隙。

義聯(lián)金礦主要斷裂有兩組，按走向斷裂構(gòu)造主要分NW斷裂（義興寨斷裂（F4））和SN斷裂（7#脈）。北西向義興寨斷裂（F4）處可見充填粘土礦物，這類礦物遇水易膨脹，能夠減小斷層間的孔隙，降低斷層處的導(dǎo)水性能，增加斷層阻隔水的能力[3]，在巷道水文地質(zhì)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)2線以南，F(xiàn)4斷層西側(cè)（上盤）一定范圍內(nèi)多見淋水滴水現(xiàn)象，至F4處淋水滴水現(xiàn)象消失，穿過(guò)F4至斷層?xùn)|側(cè)（下盤）巷道壁無(wú)淋水滴水現(xiàn)象轉(zhuǎn)為干燥，這一現(xiàn)象在525中段、827中段均十分明顯，F(xiàn)4為不導(dǎo)水?dāng)嗔眩c圖3反應(yīng)的結(jié)果相一致；SN斷裂為7#脈礦體構(gòu)造，斷裂性質(zhì)以不導(dǎo)水為主，局部次級(jí)裂隙見出水（表1）。

綜上所述，義聯(lián)金礦井巷涌水集中產(chǎn)于近東西走向的斑巖體裂隙中，與區(qū)域上的SN/NW向斷裂接近垂直。成因上歸結(jié)于成礦后期東西向擠壓條件下形成的東西向拉張性導(dǎo)水節(jié)理裂隙[2]，而在南北向表現(xiàn)為主斷裂為壓扭性不導(dǎo)水構(gòu)造，局部南北向節(jié)理裂隙（斑巖體接觸帶）出水（出水量總體較少），北西向的F4斷裂為不導(dǎo)水?dāng)嗔选?/p>

（2）鉆孔工程。將2017年至今F4兩側(cè)穿過(guò)2號(hào)勘探線的施工鉆孔進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示，從表2中可看出525中段F4斷層兩側(cè)涌水特征有明顯差異，其中東側(cè)鉆孔涌水顯示出中深層承壓水特征，西側(cè)鉆孔及巷道涌水顯示出淺層水補(bǔ)給特征。827中段F4斷層?xùn)|側(cè)施工鉆孔無(wú)涌水或顯示中層承壓水特征，西側(cè)鉆孔涌水顯示出淺層水補(bǔ)給特征。據(jù)此結(jié)合前述專項(xiàng)水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)證了F4斷層為一阻水?dāng)鄬印?/p>

表2 F4兩側(cè)鉆孔涌水情況

3.2 導(dǎo)水通道

目前525中段和827中段已有淺層水揭露跡象，525中段水量及水壓較大，827中段水量較大，水壓較525小，827中段鉆孔和巷道揭露范圍較大。本區(qū)地溫梯度約1.4℃/100m[3]，常年平均氣溫約8.3℃[4]，一般至地下20m深度左右地溫大致保持為當(dāng)?shù)氐哪昶骄販?，即為恒溫層[5]，恒溫層溫度可近似取當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁豙5，6]，即本區(qū)恒溫層深度暫取20m深，溫度為8.3℃，本區(qū)地表標(biāo)高約1250m，由此可知525中段和827中段鉆孔及巷道斷層西側(cè)（上盤）出水點(diǎn)水溫具有明顯的淺層水特征且水溫低于地溫。將525中段和827中段涌水點(diǎn)和涌水孔標(biāo)注在中段圖中，如圖1、圖2所示，827中段鉆孔及巷道控制較多，故此以827中段為主，向地表推測(cè)涌水范圍。對(duì)于827中段，由于目前揭露工程尚未能完全控制住所有隔水邊界，且經(jīng)巷道調(diào)查F4斷層西側(cè)邊界出多為淋水滴水區(qū)，故東邊以阻水的F4斷層為隔水邊界，利用827中段工程控制確定827中段導(dǎo)水通道南側(cè)、北側(cè)和西側(cè)邊界，827導(dǎo)水通道范圍如圖5所示。

圖5 827中段涌水范圍

為對(duì)礦區(qū)導(dǎo)水通道進(jìn)一步分析，對(duì)827中段出水巷道CM10進(jìn)行調(diào)查，此巷道出水集中于一組近東西向北傾的裂隙，傾角約80°，按此傾角投影至地表，范圍如圖4所示。針對(duì)圖4中范圍顯示的斑巖角礫巖筒區(qū)域進(jìn)行裂隙統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示地表斑巖主要發(fā)育兩組裂隙，一組為近東西向（傾向0°～10°，傾角75°～80°）的張性裂隙，一組為近北西向的閉合裂隙，結(jié)合525和827中段近東西向裂隙出水的特征，推斷827中段至地表導(dǎo)水通道受近東西向北傾，傾角約80°的裂隙控制，按此產(chǎn)狀可推測(cè)地表導(dǎo)水通道范圍如圖6所示，位于1線和5線之間。

圖6 推測(cè)地表滲漏范圍

4 結(jié)論

（1）目前已基本查明義聯(lián)礦區(qū)斑巖淺層水下滲通道受東西向北傾，傾角約為80°的張性裂隙控制，525、827中段整體涌水范圍大致位于斑巖體西南側(cè)，整體位于2線以南，F(xiàn)4以西，南邊基本以斑巖邊界為控制區(qū)域，西側(cè)邊界為7號(hào)脈以東，從827至525中段范圍收縮。

（2）根據(jù)巷道涌水裂隙產(chǎn)狀推測(cè)出地表滲漏范圍位于1線和5線之間。

5 存在問(wèn)題

（1）525中段鉆洞揭露的產(chǎn)狀有限，且裂隙產(chǎn)狀在垂向上會(huì)在一定范圍內(nèi)發(fā)生變化，對(duì)滲漏區(qū)域的推測(cè)將會(huì)造成一定誤差。

（2）由于F4斷層為南西傾向的斷層，因此從827向地表推測(cè)的東邊隔水邊界至地表F4之間的導(dǎo)水性無(wú)法確定。

（3）827中段CM10巷道揭露一條南傾產(chǎn)狀的出水裂隙，但由于后續(xù)有約20m長(zhǎng)巷道已經(jīng)做了支護(hù)，無(wú)法觀測(cè)到南傾產(chǎn)狀出水裂隙的規(guī)模，因此整體以北傾為產(chǎn)狀還有待后續(xù)工程控制以后加以修正。