淮南顾桂地区某矿区水文地质特征研究

杨 灿

（安徽省地质矿产勘查局326地质队，安徽 安庆 246003）

随着资源需求量逐渐增大，使得多数矿山由地浅表露天开采方式逐渐转入地下开采，此时，如何提高井下开采安全是一直探索的课题。水文地质调查是井下安全开采的重要环节之一，只有查清矿区及周边水文地质条件，才能有效的制定安全的采矿方式，有效的防止采矿过程中出现突水、涌水等安全事故[1]。基于此，本文以淮南顾桂地区某矿山为例，分析矿区的水文地质特征，为进一步开展井下开采方案编制奠定基础。

1 矿区水文地质条件

研究区面积较大，地层出露较复杂。因此，将矿区的隔水层、含水层岩组划分为二叠系砂岩裂隙含水层组、新生界松散含水层组、石灰岩岩溶裂隙含水层和新生界隔水层组四个部分。

1.1 新生界松散隔水、含水层组

新生界松散隔水、含水岩组受古地貌影响较大，二者具有相似的变化特征，总体上区域含水层及隔水层由北西向南东逐渐变薄的趋势。新生界松散隔水、含水层组较为复杂，自下而上由三个含水岩组和三个隔水岩组组成，包括：①下部隔水层为一套固结的粘土，见少量泥灰岩；下部含水层为一套中粗粒砂砾岩，是基岩含水层的主要补给来源之一，总体上含水量变化较大的，与砂岩裂隙发育程度等密切相关，裂隙发育的部位含水量较大，裂隙不发育的部位含水量较小，该含水层容易疏干，对资源开发与利用影响较小；②中部隔水层为一套灰绿色的固结粘土，向南西逐渐变厚；中部含水层为一套中粗粒砂岩；③上部含水层组为一套细砂岩、石英砂岩组合；上部隔水层为一套砂质粘土、粘土。根据抽水试验资料显示，下部含水层为矿区主要的充水水源，单位涌水量介于0.44～3.86L/s·m，下部含水层的富水性能中等。

1.2 二叠系砂岩裂隙含水层组

二叠系砂岩裂隙含水层组与矿层密切相关，该层主要介于矿层与泥质岩之间，为一套细砂岩组合，局部区域加油粗砂岩或者石英质砂岩。二叠系砂岩裂隙含水层组的富水性能不稳定，与二叠系砂岩中的裂隙发育程度密切相关，裂隙不发育的区域该层为隔水层，含水量极少，甚至不含水；裂隙发育的区域该层为含水层，含水量与裂隙发育程度大致呈正相关关系，即裂隙张口大、裂隙率高的砂岩层含水量大，反之则含水量较小[2]。

此外，矿层与二叠系砂岩裂隙含水层之间存在一层较为稳定的隔水层，即隔断了矿层与二叠系砂岩裂隙含水层之间的水力联系，总体上，二叠系砂岩裂隙含水层对深部矿产资源的开发与利用影响较小。二叠系砂岩裂隙含水中的水体主要赋存在砂岩裂隙中，因此，砂岩裂隙的发育程度、裂隙开放程度以及裂隙密度等直接影响着该含水层的富水性能，由于矿区二叠系砂岩裂隙发育不均衡，导致二叠系裂隙含水层的富水性存在较大差异。

1.3 石灰岩岩溶裂隙含水层组

石灰岩岩溶裂隙含水岩组主要由太原组灰岩、泥岩构成。太原组总厚度介于100m～129m，平均厚度可达114m，含有10～13薄层状灰岩，总体上具有具有东厚西薄的特征。根据钻孔资料显示，矿区灰岩漏水点较多，且具有浅部漏水点多于深部的特征。石灰岩岩溶裂隙含水层的富水性也极为不均匀，富水性能与岩溶发育程度以及石灰岩裂隙发育程度关系较大，即岩溶、裂隙不发育的区域富水性较差，岩溶、裂隙发育的区域富水性好。

2 地下水的补径排特征

顾桂地区某矿山深部地下水水源补给较差，但是浅部水源补给丰富，主要原因在于新生界松散层含水层沟通了地表水体，即大气降水通过下渗作用补给新生界松散含水层。但是，新生界松散含水层与二叠系砂岩裂隙含水层之间存在较为稳定的隔水层组，导致深部含水层补给条件较差。此外，大气降水可通过石灰岩岩溶裂隙补充石灰岩岩溶裂隙含水层，对矿床充水有一定影响[3]。

通过注水试验发现，研究区在抽水试验和注水试验过程中观察孔的水位变化不大，说明地下水径流在自然条件下运移滞缓。矿区水源的排泄条件较好，浅部新生界松散含水层可通过地形变化向低洼区域流出，形成季节性小溪，即矿区含水层的排泄以地表径流为主。

3 矿床充水水源分析

3.1 矿床充水水源

顾桂地区某矿床的充水水源主要包括两个部分：一是新生界松散层下部的含水层；二是二叠系砂岩裂隙含水层。其中，新生界松散层下部含水层与矿区基岩直接接触，地表水体可通过新生界松散层下部含水层直接下渗补给。但是新生界下部含水层距离矿层距离较远，所以对采矿坑道的充水影响不大。因此，只要合理设计采矿留设防水柱、顶板等，就可以有效的避免新生界松散层下部含水层对矿坑的充水。二叠系砂岩裂隙含水层距离矿层较近，但该层富水性极为不均匀，富水性能与砂岩裂隙发育程度等密切相关，加之该层补给水源较少，出水时间较短，容易疏干。常见的井下出水形式表现为淋滴水。因此，在采矿过程中可以通过排水系统将该含水层中的水体疏干处理。

3.2 矿井充水通道分析

矿井的充水通道较多，一般包含构造破碎带、原生节理、岩石裂隙、导水钻孔、采矿冒落等。研究区断层不发育，虽然小断层增强了周边岩层的富水性，但断裂破碎带含水容易疏干，对采矿活动影响较小[4]。矿区含水层以岩石裂隙含水为主，因此，矿区岩石中原生节理、次生裂隙等是主要的充水通道。此外，随着采矿活动时间的增长，形成了较多的采矿冒落以及导水裂隙，采矿冒落以及导水裂隙可以构造其他含水层对矿坑充水。

4 结语

综上所述，研究区水文地质条件较为复杂，可分为二叠系砂岩裂隙含水层组、新生界松散含水层组、石灰岩岩溶裂隙含水层和新生界隔水层组四个部分。新生界松散含水层距离矿层较远，对矿床充水影响较小；二叠系砂岩裂隙含水层和石灰岩岩溶裂隙含水层受裂隙、岩溶发育程度而导致富水性能不均匀。总体上，井下采矿过程中地下水对采矿活动影响较小，可以通过含水层疏干等处理方式解决。