蘆子園鉛鋅礦水文地質(zhì)條件與地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)

肖斌 XIAO Bin；范玉華②FAN Yu-hua；李俊LI Jun；呂文麗LV Wen-li

（①昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，昆明650092；②云南省地質(zhì)調(diào)查院，昆明650216）

0 引言

蘆子園鉛鋅鐵多金屬礦區(qū)位于云南省鎮(zhèn)康縣鳳尾鎮(zhèn)140°方向平距約10km處，行政區(qū)劃屬鎮(zhèn)康縣鳳尾鎮(zhèn)管轄。區(qū)內(nèi)屬云貴高原西部，橫斷山脈的南延部份，羊尖山次級(jí)地表分水嶺西北部。地貌上具有山巒起伏，溪流縱橫，草茂林密，殘坡積物薄等特點(diǎn)。

地形總體呈南東高北西低、東高西低，最高為礦區(qū)東南的小關(guān)山附近，海拔2536m，最低為小河邊溝與鎮(zhèn)康老縣城附近鳳尾河的交匯處之火燒橋附近河床，海拔920m，為當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面，相對(duì)高差1616m，一般為600～1000m，屬剝蝕深切割高中山地貌類型。

蘆子園鉛鋅礦區(qū)位于中國“西南三江成礦帶”南部（如圖1），岡底斯-念青唐古拉褶皺系、晶寧-孟連褶皺帶與福貢-鎮(zhèn)康褶皺帶的接合地帶，南汀河大斷裂北西側(cè)、鎮(zhèn)康復(fù)背斜的核部[3]。礦區(qū)屬鎮(zhèn)康復(fù)背斜的次級(jí)構(gòu)造單元——蘆子園背斜，該背斜核部位于蘆子園南東側(cè)，發(fā)育有北東向和北西向兩組斷裂，其中北東向組斷裂主要有5條（F1、F2、F3、F4、F5）礦體主要發(fā)育在該組斷裂的裂隙和層間破碎帶中，另北西向組斷裂主要有 6 條（F6、F7、F8、F9、F12、F13）對(duì)礦體和地質(zhì)體起破壞作用，屬成礦后期的破礦構(gòu)造（如圖2）。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

1.1 水文地質(zhì)條件

1.1.1 水文地質(zhì)基本情況

蘆子園鉛鋅礦區(qū)位于小河邊鐵礦區(qū)南部。主礦體出露于礦區(qū)中部，含礦地層為寒武系沙河廠組二、三段（∈3s2、∈3s3），礦體基本沿北東向斷裂展布，礦體走向北東，傾向北西，傾角47°～82°。區(qū)內(nèi)平移、逆沖斷裂十分發(fā)育。其斷裂的性質(zhì)、特征、規(guī)模及產(chǎn)狀的變化、巖石裂隙及巖溶的發(fā)育程度，對(duì)地下水的富集、運(yùn)移都起到明顯的制約作用。礦區(qū)屬剝蝕、切割山地貌，礦界內(nèi)南東邊最高標(biāo)高為2350m，最低標(biāo)高為北西邊蘆子園溝出口1180m，相對(duì)高差1170m。

1.1.2 礦區(qū)的含（隔）水層（組）劃分及其水文地質(zhì)特征

1.1.2.1 含水層組富水性劃分原則

礦區(qū)本次野外調(diào)查在三條主平硐口觀測(cè)涌水量、礦坑內(nèi)觀測(cè)巖溶出水點(diǎn)流量及周邊地表觀測(cè)泉流量，依據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB12719-91），用鉆孔單位涌水量與平均泉水流量給出含水層組富水性劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1。

圖2 蘆子園鉛鋅礦區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)略圖（云南省地質(zhì)調(diào)查院，2013，修編）

表1 含水層組富水性標(biāo)準(zhǔn)

1.1.2.2 含（隔）水層（組）分述

主要介紹對(duì)礦區(qū)影響較大的含（隔）水層（組）：

①寒武系沙河廠組（∈3s）含水層。分布在蘆子園復(fù)背斜核部，厚1301.76m，為礦區(qū)含（控）礦地層，將其分為三段敘述。

寒武系沙河廠組二段一層（∈3s2-1）大理巖夾板巖巖溶裂隙含水層：在礦區(qū)本部大面積分布，為Ⅱ號(hào)礦帶的賦礦層位，巖性為灰白色大理巖夾石英片巖、大理巖化灰?guī)r及粘板巖透鏡體，局部可見輝綠巖脈侵入及陽起石矽卡巖，主要呈北東向展布，地層厚度大于242.28m。地表巖體強(qiáng)風(fēng)化，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，裂面溶蝕現(xiàn)象較為明顯，根據(jù)前期施工鉆孔分析水位埋深為128.8m-160.10m?？拥澜衣抖稳芸?、溶隙、溶洞發(fā)育，局部溶隙、溶洞出現(xiàn)股狀涌水、片狀出水、潮濕或稀疏滴水等現(xiàn)象，在坑內(nèi)施工探礦鉆孔，鉆孔或多或少均有涌水現(xiàn)象，向下深部施工的鉆孔，都具承壓性，承壓水頭高最大為56m。

寒武系沙河廠組三段（∈3s3）巖溶裂隙含水層：為礦區(qū)的控礦地層，巖性為薄-中厚層大理巖及大理化灰?guī)r，地層厚度405m。在該含水層鉆孔及坑道揭露段溶孔、溶隙、溶洞發(fā)育，在坑道揭露段，溶隙、溶洞出現(xiàn)少量涌水、滴水等現(xiàn)象，分析該含水層地下水主要沿溶隙、溶洞等通道向下覆含水層徑流，該含水層透水性強(qiáng)，為礦床間接充水含水層，依據(jù)實(shí)際調(diào)查統(tǒng)計(jì)，出露該含水層的泉點(diǎn)有8個(gè)，流量為0.022L/s-15L/s，平均流量2.61L/s，含水層的富水性依據(jù)出露在該含水層的泉點(diǎn)及巖性推測(cè)判斷，推測(cè)富水性弱-強(qiáng)。

②寒武系保山組一、二段（∈3b1、∈3b2）相對(duì)隔水層：分布礦區(qū)本部的西側(cè)，呈北東向延伸，巖性主要為灰綠、褐黃色薄-中層狀粉砂質(zhì)粘板巖夾灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，地表強(qiáng)-弱風(fēng)化裂隙較發(fā)育，裂隙面多為泥質(zhì)全充填，富水性差，厚1125m。在礦區(qū)北測(cè)∈3b1地層中測(cè)有1個(gè)泉點(diǎn)，富水性貧乏，為相對(duì)隔水層。

1.1.3 礦區(qū)地下水化學(xué)特征

水文地球化學(xué)方法是研究一個(gè)地區(qū)含水層水文地質(zhì)條件的重要手段[5]。礦區(qū)屬高中山深切割地貌，地形高聳，地下水排泄條件好，同時(shí)基巖裸露的風(fēng)化帶上經(jīng)剝蝕淋濾作用，巖石易溶成分減少，所以巖溶水和基巖裂隙水化學(xué)成分簡(jiǎn)單，主要成分為殘留難溶鹽。地下水水化學(xué)類型一般為：HCO3-—Ca2+型水，詳見表 2。

表2 水質(zhì)分析成果表

1.2 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

①預(yù)測(cè)中段的目標(biāo)。礦山目前的開采活動(dòng)主要在1238中段、1360中段及1206中段，現(xiàn)礦山巷道開拓系統(tǒng)已基本完善，當(dāng)?shù)氐匦蔚孛灿欣?238m以上礦坑的自然排水，下部礦山的生產(chǎn)活動(dòng)主要集中于為1206m以下的中段，坑道排水采取機(jī)械排水，若機(jī)械排水不急時(shí)或安裝的機(jī)械排水設(shè)備的能力不足，將對(duì)礦山生產(chǎn)及工作人員的安全造成巨大的損失及危險(xiǎn)，為礦山在生產(chǎn)能夠較準(zhǔn)確的估算坑道的涌水量，便于礦山的生產(chǎn)設(shè)計(jì)，安裝足夠能力的機(jī)械排水設(shè)備，為較準(zhǔn)確的預(yù)算坑道的涌水量，本次礦坑涌水量用兩種預(yù)算方法，在1206m中段的基礎(chǔ)上，下推二個(gè)中段至1146m中段的涌水量。

②坑道涌水量的預(yù)測(cè)方法。富水系數(shù)法：蘆子園鉛鋅礦、鐵礦及銅礦已開采多年，主井的水文地質(zhì)特征及礦坑充水因素，比較綜合地反映了未來礦井的水文地質(zhì)特征及各充水因素，對(duì)整個(gè)礦區(qū)已有一定的可比性，因此本次礦井涌水量預(yù)算以蘆子園鉛鋅礦、鐵礦及銅礦主井作為比擬依據(jù)，可采用富水系數(shù)法進(jìn)行預(yù)算。

式中：KB—富水系數(shù)；Q—生產(chǎn)礦井排水量（米3/天）；P—礦井的開采礦石量（噸/天)；Q1—設(shè)計(jì)礦井預(yù)計(jì)涌水量（米3/天）；P1—設(shè)計(jì)礦井的開采礦石量（噸/天）；由涌水量的預(yù)算結(jié)果及選用參數(shù)如下表3。

表3 蘆子園鉛鋅礦礦區(qū)采礦權(quán)內(nèi)礦坑涌水量預(yù)算成果表

2 礦山地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)

2.1 地表（下）及其它有害元素組分

①礦區(qū)地表、地下水污染現(xiàn)狀。

目前礦山的部分選礦廢水、生活廢水及礦坑涌水及混合季節(jié)性地表水流入下游，礦區(qū)尾礦庫上游地表水水質(zhì)大部分項(xiàng)目達(dá)到Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，極少數(shù)為Ⅲ類，而尾礦庫下游地表水水質(zhì)有所下降。

②地表（下）水污染來源。

地表水及地下水主要污染來源有兩方面的因素，一是在開采過程中產(chǎn)生的“三廢”對(duì)地表(下)水產(chǎn)生污染。二是選礦過程中產(chǎn)生“三廢”對(duì)地表(下)水產(chǎn)生污染[7]。

③礦區(qū)巖礦石有害元素及放射性。

通過化驗(yàn)檢測(cè)礦區(qū)主要有害元素含量一般為0.01-0.3%，屬正常范圍，礦層中無有害人體建康的有害氣體和放射性。

2.2 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

礦區(qū)及其附近居民點(diǎn)多，人類工程經(jīng)濟(jì)活動(dòng)強(qiáng)度中等，礦山地下開采暫無造成地裂縫及地表塌陷，而生產(chǎn)產(chǎn)生的廢礦渣無序堆放，局部引發(fā)小型泥石流，生產(chǎn)廢水（渣）的排放，選礦產(chǎn)生的廢氣的排放，均給礦山職員及附近村民帶來輕度的負(fù)面影響，礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀中等。

2.3 尾礦庫地質(zhì)環(huán)境

根據(jù)礦山的生產(chǎn)規(guī)模，礦山每年產(chǎn)生近40萬m3的尾渣量，礦山于2008年在礦區(qū)北西邊蘆子園溝下游溝谷利用自然地形建有一個(gè)三級(jí)尾礦庫，庫容約200萬m3，現(xiàn)有庫容量使用年限1年，該尾礦庫分布標(biāo)高1120-1214m，建有三道混凝土壩高40-60m。該尾礦庫已建成使用，使用過程中未發(fā)現(xiàn)滲漏等等情況，潛在危險(xiǎn)性較小。另外，尾礦壩附近斜坡穩(wěn)定，可能導(dǎo)致壩體毀壞的地質(zhì)災(zāi)害目前尚不存在，因此，形成潰決型泥石流的可能性不大，潛在危險(xiǎn)性較小。

2.4 地質(zhì)災(zāi)害

礦區(qū)地形較復(fù)雜，溝谷切割強(qiáng)烈，植被中等發(fā)育，在礦山生產(chǎn)活動(dòng)的影響下，礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度中等，目前礦區(qū)范圍及周邊主要有14個(gè)滑坡和4條泥石流及9個(gè)崩塌及1個(gè)潛在不穩(wěn)定人工斜坡，地質(zhì)災(zāi)害中等發(fā)育，潛在的危險(xiǎn)性中等。

2.5 環(huán)境評(píng)價(jià)

隨著采礦活動(dòng)進(jìn)行，礦山疏干排水及開采面積的不斷增大，造成地面塌陷、泉水枯竭、河水?dāng)嗔鳌^(qū)域地下水位下降的可能性大；形成冒頂、巖爆等環(huán)境地質(zhì)問題的可能性大；地面沉降引發(fā)新的塌陷、滑坡、崩塌等災(zāi)害的可能性較大；誘發(fā)地震及加劇現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害的可能性較大；上述地質(zhì)環(huán)境問題可能造成的損失及安全問題較嚴(yán)重，因此，必須密切注意開采過程中引起的地質(zhì)環(huán)境問題，做好預(yù)防和監(jiān)測(cè)工作。

3 討論礦山地質(zhì)環(huán)境防治措施及建議

①建立地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，在現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)（滑坡、泥石流、潛在不穩(wěn)定斜坡）以及礦坑冒頂、采空區(qū)陷落變形和可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害地點(diǎn)，進(jìn)行長期動(dòng)態(tài)觀測(cè)記錄，分析和掌握地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展趨勢(shì)，作出預(yù)警預(yù)報(bào)，視其規(guī)模及危害，及時(shí)采取必要的工程處治措施。

②加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)，嚴(yán)密規(guī)劃，有序生產(chǎn)。

③礦山大面積回采時(shí)預(yù)留足夠的安全礦柱，采空區(qū)及時(shí)回填，避免采礦中采空區(qū)陷落、變形引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

④對(duì)采、選礦中的“三廢”作好規(guī)劃，做到有序堆放和達(dá)標(biāo)排放，以免造成大氣、地表水及地下水的污染；廢渣應(yīng)設(shè)擋墻進(jìn)行攔擋，防止泥石流災(zāi)害的發(fā)生。

⑤對(duì)尾礦庫進(jìn)行專人監(jiān)測(cè)管理。

4 結(jié)論

①水文地質(zhì)條件。

目前礦區(qū)水文地質(zhì)條件應(yīng)屬溶蝕裂隙、溶洞巖溶水直接充水為主的中等偏復(fù)雜類型，隨著礦山開采深度的不斷增加，礦區(qū)水文地質(zhì)條件有向復(fù)雜類型轉(zhuǎn)化的可能。將來礦區(qū)開發(fā)，應(yīng)加強(qiáng)礦井涌水量預(yù)測(cè)，及時(shí)進(jìn)行地下水的排放、疏干等工作，避免透水事故的發(fā)生。

②工程地質(zhì)條件。

目前礦區(qū)工程地質(zhì)條件屬中等類型，隨著礦山開采面積的不斷增大，深度的不斷增加，礦區(qū)工程地質(zhì)條件有向復(fù)雜類型轉(zhuǎn)化的可能?？辈楣ぷ魃形床槊髦行‰[伏斷層和褶曲發(fā)育情況及其對(duì)開采技術(shù)條件（水、工、環(huán)條件）的影響，因此建議在礦井開拓過程中加強(qiáng)礦井水文、工程、環(huán)境地質(zhì)編錄及異常情況的記錄、歸檔，以便隨時(shí)查閱總結(jié)，較精確地預(yù)測(cè)礦井涌水量，更好地進(jìn)一步指導(dǎo)礦井生產(chǎn)。

③地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量。

目前礦山地質(zhì)環(huán)境中等，但今后隨著礦山進(jìn)一步的開發(fā)建設(shè)，如果不注意地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)，礦山地質(zhì)環(huán)境將逐漸惡化，可能向不良類型轉(zhuǎn)變。建議礦區(qū)廢礦渣應(yīng)選擇適當(dāng)場(chǎng)地堆放，不應(yīng)順坡堆放，也不宜直接堆放于沖溝中，否則可成為誘發(fā)泥石流的隱患。

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