河南省灵宝市罗山金矿位于小秦岭金矿田北矿带东段,东与竹峪金矿区毗邻。矿区于1982年筹建,主要开采19#矿体,其中475m标高以上已基本采完,475m标高以下正在开采中,所采出的矿石,主要是通过斜井运出。目前区内的水文地质条件不清,给新建的竖井工程和矿山进一步开采带来了安全隐患。为解决475m标高中段及其下部矿床开采过程中的矿山涌水和竖井排水等水文地质问题,为了矿山安全高效生产,减少和避免突水造成的损失,急需对该矿区矿床水文地质条件进行新一轮调查评价,并重新对矿坑涌水量进行预测。 本次调查工作在分析研究以往水文地质资料的基础上,通过开展水文地质测绘、水文地质试验、水质分析、动态观测等手段,基本查明了矿区内裂隙发育规律;地下水的富水性分区情况;矿区内地下水分布规律及地下水补、径、排条件及地表水、地下水、矿坑水的关系等。最后利用查明的数据、调查资料采用三种方法对矿区涌水量进行预测。分析结果总结如下: 首先,矿区内地下水含水层系统分为两类,一类是第四系松散岩类孔隙水含水层系统,另一类为基岩裂隙水含水层系统。目前,第四系松散岩类孔隙水含水层系统内已干涸,矿区基岩裂隙水主要分布在矿区西部和中部19 #矿体周围的导水断裂破碎带及附近,沿F5断裂带、F35断裂带和F7断裂带呈近东西向带状分布,而矿区南部和北部基岩裂隙不太发育,地下水联系性差,储水空间小。 其次,矿区内地下水的唯一补给来源是西部、南部山区大气降水的侧向补给,大气降水通过各类岩石的裂隙和构造破碎带渗入地下,形成地下水,在F5断裂汇聚,为矿区内矿坑充水的主要水源。此外,矿区内近东西向的F5断裂为充水断裂和导水断裂,该断裂断距较宽,断裂带内岩石破碎,裂隙较发育且含有松散石英脉,有利于地下水的运移,是矿床充水的良好通道。所以F5断裂带是地下水储存和运移的有利场所,也是矿床充水的主要途径。另外,地下水的径流通道主要为北东及南北向区域构造裂隙,地下水沿裂隙由南、东南方向向北和西北方向径流。矿区附近地下水排泄的主要方式是矿坑排水,目前矿区排水量约为400m3/h。 最后,结合上述矿床水文地质特征,综合考虑选择水均衡法、集水廊道法和和Q-S曲线方程法为矿坑不同标高涌水量进行预测。原因是水均衡法的原理是质量和能量守恒定律,方法灵活,计算简便,适用的空间范围广,是集计算和论证于一体的方法。此外,本矿区涌水主要为F5断裂带出水,F5断裂带可作为一个集水廊道,用集水廊道法计算较附合矿区的实际。另外,Q-S曲线方程法是目前矿坑涌水预测中常用的方法之一,实用于有几个开采中段的排水资料的矿区,也实用于有分段抽水试验的矿区,附合本矿区的实际。故本次研究选择此三种方法进行预测,即可相互论证,又可增加预测的可靠程度。进过分析计算得出矿区的正常涌水量约449.60m3/h,最大涌水量742.13m3/h。为未来矿山设计部门确定排水设备和制定防治水措施提供了依据。