貴州省遵義錳礦銅鑼井礦段大型群孔抽水試驗(yàn)及其實(shí)用意義

趙翠 曾繼富 覃紅亮

（貴州省地礦局一0二地質(zhì)大隊(duì) 貴州遵義 563003）

1 礦區(qū)地質(zhì)、水文條件簡介

貴州省遵義錳礦銅鑼井礦段地處黔中隆起北緣與黔北凹陷交接地帶，區(qū)內(nèi)沉積巖發(fā)育，區(qū)域地層除泥盆系、石炭系及白堊系缺失外，其余自震旦系至第四系均有出露。銅鑼井礦段位于銅鑼井背斜的南西傾沒端，在此常形成復(fù)式背、向斜，并伴有一系列走向逆斷層，為礦區(qū)構(gòu)造最復(fù)雜地段[2]。

從區(qū)域上看，錳礦層在銅鑼井背斜兩翼呈北東-南西向展布，兩翼均以長條狀向北東延伸甚遠(yuǎn)，含水層兩側(cè)各有隔水邊界限制，南西端于南湘江一帶由于隔水頂板向下傾伏，地下水運(yùn)移受阻[3]。因此在南、北湘江之間構(gòu)成了一個(gè)比較完整的水文地質(zhì)單元（見圖1主要含水層區(qū)域水文地質(zhì)及工程布置圖）。

為查明上述主要含水層的水文地質(zhì)特征，進(jìn)行了一次以大口徑單主孔配以強(qiáng)有力的深井泵的大型群孔抽水試驗(yàn)，下面即對(duì)該群孔抽水試驗(yàn)進(jìn)行詳細(xì)的敘述分析。

2 抽水試驗(yàn)情況

2.1 試驗(yàn)概況

本次群孔抽水試驗(yàn)以ZK2305孔位1020米處實(shí)施一大口徑鉆孔（DZK2305）作為抽水主孔，ZK2305作為中心觀測孔，區(qū)內(nèi)布設(shè)了15個(gè)觀測孔（包括中心觀測孔），泉水觀測點(diǎn)2個(gè)，礦井觀測點(diǎn)3個(gè)，河流觀測點(diǎn)1個(gè)，觀測孔（點(diǎn)）共計(jì)21個(gè)。主要觀測點(diǎn)分布于W47至40號(hào)泉之間，沿走向控制長度2392米，寬度100-290米，外圍最遠(yuǎn)的觀測點(diǎn)距主孔8247米，相鄰礦段784-1突水點(diǎn)距主孔2690米。試驗(yàn)過程歷時(shí)35天，共進(jìn)行了兩次降低，一次恢復(fù)的穩(wěn)定群孔抽水試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)過程分析

本次試驗(yàn)按穩(wěn)定抽水試驗(yàn)要求進(jìn)行，作兩次降低，一次恢復(fù)，分四個(gè)階段進(jìn)行：抽水前測靜止水位階段、S2抽水階段、S1抽水階段和恢復(fù)水位階段。在正式試驗(yàn)前的靜止水位階段，在24小時(shí)的試抽時(shí)間內(nèi)，中心觀測孔（ZK2305）水位降低值達(dá)4.45米，最后5小時(shí)仍以0.11米/小時(shí)的幅度下降。經(jīng)過6小時(shí)45分鐘的試抽，抽出的水明顯由渾變清，絕大部分觀測孔內(nèi)情況良好。試抽前后主孔（DZK2305）和中心觀測孔（ZK2305）的水位完全一致，進(jìn)一步證明兩孔連通情況很好，40號(hào)泉和784-1突水點(diǎn)均明顯受到影響。主孔（DZK2305）孔內(nèi)出水正常，最大水位降低值可以接近或超過規(guī)范的指標(biāo)，各孔水位在24小時(shí)內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定，穩(wěn)定時(shí)間均在4小時(shí)以上，誤差多在0.01-0.04米。

抽水前測水位階段結(jié)束后轉(zhuǎn)入S2抽水階段，S2抽水階段歷時(shí)334小時(shí)50分鐘，此次抽水取得了最大降低值。開始抽水后，主孔（DZK2305）出水量達(dá)65升/秒，隨著降深逐漸加大，其出水量也逐漸減少，最后在19小時(shí)的穩(wěn)定段內(nèi)，主孔（DZK2305）水位誤差為0.89%，流量誤差為0.74%，各觀測孔穩(wěn)定時(shí)間為4-8小時(shí)不等，誤差為0.01-0.05米。

由S2轉(zhuǎn)入S1抽水階段，該試驗(yàn)采用自流回灌方法。S1抽水歷時(shí)228小時(shí)30分鐘，主孔（DZK2305）流量穩(wěn)定時(shí)間為190小時(shí)，誤差為2.55%，水位穩(wěn)定時(shí)間為18小時(shí)，誤差為0.77%，各觀測孔穩(wěn)定時(shí)間為5-18小時(shí)不等，誤差為0.02-0.05米。

水位恢復(fù)階段歷時(shí)235小時(shí)，各孔穩(wěn)定時(shí)間為4-88小時(shí)不等。誤差為0-0.05米(恢復(fù)水位)。

3 試驗(yàn)結(jié)果的整理與分析

3.1 檢驗(yàn)和豐富了對(duì)貴州省遵義錳礦銅鑼井礦區(qū)水文地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)

根據(jù)群孔抽水試驗(yàn)之前進(jìn)行的區(qū)域水文地質(zhì)調(diào)查及相鄰礦段礦井水文地質(zhì)調(diào)查，礦段南西邊界的40號(hào)泉和相鄰礦段784-1突水點(diǎn)，在表面上雖出露于二疊系中統(tǒng)茅口組第二段（P2m2），而實(shí)際上這兩個(gè)點(diǎn)的出露都是由于構(gòu)造因素和地形的切割或巷道的下掘造成的，地下水來自于二疊系中統(tǒng)茅口組和棲霞組第一段(P2q1+m)含水層，銅鑼井背斜兩翼含水層補(bǔ)給條件好，40號(hào)泉是該含水層最主要的排泄點(diǎn)。

3.2 為貴州省遵義錳礦銅鑼井礦段礦坑涌水量預(yù)測提供了可靠依據(jù)

通過本次大型群孔抽水試驗(yàn)，可以看出當(dāng)主孔（DZK2305）抽水時(shí)，各主要觀測孔水位幾乎是同步整體大幅度下降，這種情況類似于一次礦山排水疏干試驗(yàn)。由此可以設(shè)想將來開采井巷工程涉及到該含水層的這些部位時(shí)，在礦山排水作用下必然也要形成一個(gè)群孔抽水試驗(yàn)相似的水位整體下降現(xiàn)象，因此可以利用群孔抽水試驗(yàn)所得水位降低值及相應(yīng)的涌水量為基礎(chǔ)，采用相應(yīng)的涌水量曲線方程來預(yù)測未來礦坑涌水量，這樣既可以避開涌水量理論方程計(jì)算中的許多難以確定的參數(shù)，又不受復(fù)雜邊界條件的限制，簡單又準(zhǔn)確。

3.3 為貴州省遵義銅鑼井地區(qū)正在開采的相鄰礦段的地下水防治提供了依據(jù)

貴州省遵義沙壩礦段目前正在開采，它與銅鑼井礦段屬同一構(gòu)造單元且緊密相連，因之前未對(duì)二疊系中統(tǒng)茅口組和棲霞組第一段（P2q1+m）含水層進(jìn)行勘探，加之其他原因，給建井和開采工作帶來了嚴(yán)重后果，該礦主井之前發(fā)生突水事故后，多年封井未能下掘，近幾年曾采用帷幕注漿工程治理，至今尚未完成。目前礦井突水仍是該礦山存在的主要水文地質(zhì)問題?？梢灶A(yù)料，該礦在將來長期的開采過程中，二疊系中統(tǒng)茅口組和棲霞組第一段（P2q1+m）含水層地下水仍是開采工作的主要威脅。

3.4 為貴州省遵義銅鑼井地區(qū)的礦山供水提供了新的水源和供水方向

二十余年來，貴州省遵義銅鑼井地區(qū)的礦山生活用水均依靠打漁洞（40號(hào)泉）地下水作為唯一供水水源，后因發(fā)生幾次天然斷流。所以又使用礦坑水（784-1）作為補(bǔ)充水源，本次群孔抽水試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)生產(chǎn)單位要求，將試驗(yàn)主孔（DZK2305）提供給生產(chǎn)單位使用，其降深18.41米時(shí)的穩(wěn)定涌水量為4553.28m3/天，這樣不但可以完全滿足生產(chǎn)單位一段時(shí)間的生活用水要求，同時(shí)還可以解決部分生產(chǎn)用水。然而通過本次群孔抽水試驗(yàn)，又可以確切的指出，在將來的建井及開采過程中，隨著采深加大和主要含水系統(tǒng)被揭露，地下水將向礦井排水中心匯流，此時(shí)，40號(hào)泉亦即隨之?dāng)嗔鳎?84-1突水點(diǎn)隨之消失，試驗(yàn)主孔（DZK2305）水位隨之大幅度下降，生活水源無法保證。根據(jù)本區(qū)水文地質(zhì)條件和礦坑涌水量預(yù)測成果來看，從長遠(yuǎn)考慮，貴州省遵義銅鑼井地區(qū)的礦山供水方向立足于二疊系中統(tǒng)茅口組和棲霞組第一段（P2q1+m）含水層并采用排供結(jié)合的方案是最切實(shí)可行的。

4 結(jié)語

通過貴州省遵義錳礦銅鑼井礦段群孔抽水試驗(yàn)，加深了對(duì)該礦段水文地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)，查明了礦源主要含水層及各層的富水性和導(dǎo)水性。取得了單孔抽水試驗(yàn)無法取得的水文地質(zhì)參數(shù)，同時(shí)，為礦山提供了新的水源地。

[1]錢家忠，吳劍鋒，朱學(xué)愚徐州市張集水源地裂隙巖溶水群孔抽水試驗(yàn)研究[J].水科學(xué)進(jìn)展，2003（5）

[2]林貴生，李贇遵義錳礦地質(zhì)特征及找礦潛力分析[J].中國錳業(yè)，2006（3）

[3]王安則銅鑼井錳礦礦區(qū)水文地質(zhì)勘探與防治水實(shí)踐[J].中國錳業(yè)，1984（1）