我国矿产资源丰富,从古至今矿山开采活动从未停止,历史采矿形成的老硐通道破坏原生环境,导致周边硫化矿物发生一系列物理化学反应,形成的老硐酸性水对环境造成严重威胁。本文从研究角度出发,以德兴铜矿大桥林场老窿硐为重点研究对象,进行资料收集整理、野外调查、现场取样,在德兴铜矿老硐现状、地质背景、矿石组分特征的基础上,分析老硐酸性水的水化学特征、环境污染现状以及特征因子空间演化情况,结合水文地质条件研究地下氧化还原分带情况,建立水文地质概念模型,查明老硐酸性水的成因和主要影响因素。利用工程手段在一定程度上恢复受采矿破坏的原生环境,实现老硐酸性水的源头控制,并利用FEFLOW数值模拟软件对治理前后老窿硐酸性水影响因素的控制情况进行对比分析,评估该治理措施的有效性。研究成果可为德兴铜矿经济、高效的实现老窿硐酸性水治理指明方向。论文主要的研究成果有以下几点:(1)从研究角度出发,选择德兴铜矿大桥林场老窿硐为重点研究对象,其背景矿体主要为黄铁矿,局部含少量黄铜矿。区内地层单一,发育为一套前震旦系张村群(Jxhy)浅变质岩,地层富水性较差,大气降雨是区内地下水主要补给来源,主要形成风化带裂隙水。根据地下水动态特征、岩体风化情况,将地下环境划分为地面到潜水面之间富氧富水的氧化带,潜水面以下仍含游离氧的过渡带,以及深部无氧环境的还原带。(2)老窿硐酸性水受季节影响明显,分别采集丰水期、平水期两期水样,分析老硐酸性水的水化学特征、环境污染现状以及空间演化特征。结果显示,硐内水体具有低p H,高矿化度,金属离子浓度高的特征,在丰水期主要形成SO₄-Ca·Mg型水,在平水期主要形成SO₄-Ca型水;从各离子占比情况、特征污染因子p H、Fe离子和Cu²⁺空间演化特征以及Fe离子超标分布情况可见,老窿硐酸性水是环境污染的主要来源,其影响范围主要为铜锣沟沟谷。(3)酸性水的形成是建立在特定条件之上的,富氧环境、补给水源以及含硫矿体的前提要素缺一不可。不同水文地质背景下的地下水埋深、裂隙、构造发育情况直接影响地层富氧性以及补给水量。基于氧化还原分带原则,根据钻孔揭示的水位埋深、岩体风化程度、裂隙发育等信息,划分老硐区氧化带厚度在0-9.8m范围内,过渡带厚度在1.75-23.83m范围内,之下为还原带。老硐区酸性水主要形成于氧化带内,少量形成于过渡带中,还原带不产生酸性水。但由于老硐存在,形成连接地表的补给排泄通道,同时开挖扰动扩增的裂隙,使得地下氧化带扩增、含氧量增加,原生氧化还原环境被破坏,大幅提高水体酸性程度。(4)基于老窿硐酸性水成因以及主要影响因素,从源头治理角度出发,提出封堵回填、引流补给水源、铺设防渗层的治理措施来控制酸性水形成。综合经济、施工等因素,选择回填开挖扰动出现的裂隙通道,封堵老硐氧化带和过渡带,阻断老硐对地下氧气、水源补给,减小老硐周边渗透性,抬升地下水位,从而恢复地下原生氧化还原环境,实现老硐酸性水的源头治理。(5)利用FEFLOW数值模拟软件,选择#D1老窿硐,通过改变硐体氧化带、过渡带及硐壁周边渗透系数,概化模拟封堵回填治理措施。对比分析治理前后地下水位以及典型污染指标Fe离子迁移变化,揭示地下氧化还原环境的恢复情况,评估治理措施的有效性。结果可见,治理后老硐区水位大幅抬升,有效减少地下氧化带,降低地下环境中含硫矿体的氧化量,控制酸性水的形成。同时典型污染指标Fe离子的运移结果表明,治理前运移180天超标距离达67.2m,而治理后运行180天未出现超标,最大浓度仅为0.18mg/L。由此可见该治理措施对防治老窿硐酸性水的形成是有效的。