礦體地下水治理規(guī)劃

中南大學(xué) 凡口鉛鋅礦 廣東韶關(guān) 512325

摘要：闡明區(qū)域礦體的含水層、隔水層、斷層的導(dǎo)水性和地下水情況，分析礦體開拓開采過程可能存在的風(fēng)險，作出治理規(guī)劃。研究方法主要是分析礦體賦存巖層的斷裂構(gòu)造及其導(dǎo)水性，地下水在該區(qū)段的活動情況，布置探水孔疏干水頭，大大減少突水涌泥風(fēng)險。

關(guān)鍵詞：含水層；隔水層；殘余水頭；奪水危害；疏干

引言

目前我礦進(jìn)入主采區(qū)邊部及外圍開拓開采階段，采區(qū)外圍巖溶水文地質(zhì)條件復(fù)雜，該區(qū)域礦體開拓開采過程中存在突水涌泥、奪水危害等風(fēng)險。本文根據(jù)礦床地質(zhì)特征、斷層導(dǎo)水性質(zhì)、礦區(qū)地下水情況，分析水文地質(zhì)條件對礦體開拓開采的影響，作出地下水治理規(guī)劃。

1、礦體水文地質(zhì)條件

該區(qū)域礦體賦存在C1、D3tc、D3tb地層，上覆壺天群（C2+3ht）強(qiáng)巖溶含水層，C1層較薄。其中 1a號、1c號、7a號礦體位于壺天群溶洞裂隙含水槽底部，礦體西面為壺天群強(qiáng)巖溶含水層，東面為淺部D3tc天子嶺地層。

1.1 含水層

該區(qū)域從上到下有第四系Q、石炭系中上統(tǒng)壺天群組（C2+3ht）、下統(tǒng)C1測水段，泥盆系上統(tǒng)帽子峰組、天子嶺組、中統(tǒng)東崗嶺組等地層。其中含水層有：

（1）石炭系中上統(tǒng)壺天群（C2+3ht）溶洞-裂隙強(qiáng)含水層，巖性為白云巖，該地層延深至-180米標(biāo)高，富水性隨深度加深而逐漸減弱。本區(qū)A帶（強(qiáng)巖溶發(fā)育帶）一般延伸至-20m標(biāo)高，局部深達(dá)-40m，鉆孔巖溶率10.44%，鉆孔單位涌水量0.804～6.06L/s.m，平均滲透系數(shù)4.357m/d，富水性強(qiáng)；B帶（弱巖溶發(fā)育帶）分布在-20m標(biāo)高以下，巖溶率0.62%，滲透系數(shù)0.381m/d，富水性弱。

本區(qū)域有8個礦體賦存在淺部C1層，處于強(qiáng)巖溶含水層下。

（2）泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組上亞階（D2db）與上統(tǒng)天子嶺組下亞組（D3ta）裂隙含水層，該地層潛入深部，以深部裂隙水為主，與上伏壺天群含水層無明顯水力聯(lián)系，富水性弱。

本區(qū)域有7個礦體賦存在D3tc層，處于弱含水層之中。

1.2 隔水層

區(qū)域內(nèi)存有以下隔水或相對隔水層：

（1）石炭系下統(tǒng)（C1）相對隔水層，巖性為泥炭質(zhì)灰?guī)r、頁巖和石英砂巖，該層較薄甚至缺失，且被F4、F5及次生斷層F201、F203切斷，呈不連續(xù)狀分布，隔水性能不可靠。

（2）泥盆系上統(tǒng)天子嶺組中、上亞組（D3tbc）相對隔水層，巖性為花斑狀灰?guī)r夾泥灰?guī)r、條紋狀灰?guī)r和瘤狀灰?guī)r。該地層與上伏C1層是阻隔深部裂隙水與壺天群巖溶水水力聯(lián)系的天然屏障，隔水性能良好。

1.3 斷層導(dǎo)水性

（1）F4、F5斷層的水文性質(zhì)

F4、F5斷層為新華夏系壓扭性斷裂，破裂隙面呈緊閉型，斷層帶本身并非滲水性和含水性良好的地質(zhì)體，也不是單獨的含水體，但在斷層帶兩側(cè)時，常發(fā)育近東西至北西西向的次一級橫張裂隙，有利于巖溶發(fā)育和地下水活動。因此，在斷層帶附近，巖溶發(fā)育強(qiáng)度和發(fā)育深度都強(qiáng)于遠(yuǎn)離斷層的部位。

（2）F112、F201斷層的水文性質(zhì)

F112、F201斷層位于F4上盤，被F4斷層截斷，次生張性裂隙發(fā)育，是地下水活動的有利地段。

1.4 地下水情況

目前礦區(qū)F3與F4斷層南面、F4與F5斷層南面的進(jìn)水通道基本上被隔水帷幕封堵，由于帷幕東面尚未完工，東南面仍然存在進(jìn)水通道。

（1）補(bǔ)給

根據(jù)長期觀測資料，該區(qū)域的補(bǔ)給來源主要是大氣降水和地表水的垂向入滲（或下灌），其次為降落漏斗外圍地下水的側(cè)向徑流。

（2）徑流

目前該區(qū)域的主要進(jìn)水通道為F5斷層以東的進(jìn)水通道。

（3）疏干排泄

北部0m中段北截流巷攔截疏干+20～±0m標(biāo)高以上地下水，南部 -40m中段老南、新南截流巷攔截東南方向0～-40m標(biāo)高以上地下水。目前老南截流巷涌水量已經(jīng)很少，0～-40m標(biāo)高以上巖溶裂隙水大部分匯集到新南截流巷排出。該區(qū)域礦體在淺部截流疏干系統(tǒng)保護(hù)范圍內(nèi)。

2、開采礦體可能存在的風(fēng)險及防治

2.1 開采C1地層礦體的風(fēng)險

（1）賦存在C1地層的礦體上覆壺天群強(qiáng)巖溶含水層。壺天群強(qiáng)巖溶含水層巖溶、裂隙發(fā)育，溶洞最大高度達(dá)到23.5m。

礦體標(biāo)高約+39至-58米，CK63靜止水位標(biāo)高最高值+6.31米，-201/ZK8靜止水位標(biāo)高最高值+2.79米。1a、3a、4a、7a、25a礦體位于CK63水位+6.31米之下，殘余水頭豐富，F(xiàn)4的次生張性斷裂F103、F201附近為地下水活動有利地段。1a、1c、3a、7a礦體位于壺天群溶洞裂隙含水槽底部，該礦體開采存在的風(fēng)險是突水涌泥，風(fēng)險程度較高。因此要針對F103、F201斷層附近與壺天群含水槽布置放水孔達(dá)到疏干目的。

新南截流巷L(fēng)4裂隙為近東西向構(gòu)造斷裂，該裂隙可能延伸至在老南截流巷頂端（14#硐室南），因此與老南截流巷頂端（14#硐室南）有水力聯(lián)系。開采25a礦體若揭露到L4裂隙，有可能產(chǎn)生奪水現(xiàn)象，涌水量很大。

（2）防治措施

0米中段設(shè)計2條放水巷（兼作回風(fēng)巷），長340米，共計掘進(jìn)量1955方。6個放水硐室，每個硐室長8米，寬4米，高2.5米。27個放水孔，孔深合計1725米。見表1。

-40米中段設(shè)計1個放水硐室，硐室長8米，寬4米，高2.5米。4個放水孔，孔深合計364米。井巷工程不能破壞截流巷，施工時需離截流巷50米距離之外。見表1。

2.2 開采D3tc、D3tb地層礦體風(fēng)險較小

5a、6a、10a、17b、19a、20a礦體賦存于D3tc或D3tb地層，頂板為C1相對隔水層、D3tc相對隔水層。該地層以深部裂隙水為主，富水性弱，存在的風(fēng)險是局部有含水裂隙，開采時可先打探水孔，疏干該裂隙水。

2.3 老南、新南截流巷奪水危害及防治

（1）在老南截流巷頂端（14#硐室南），裂隙十分發(fā)育，在新南截流巷使用之前，該點出水量大于10000噸/日，此位置裂隙和新南截流巷主要出水點裂隙相通，如揭露此處裂隙，可能出現(xiàn)與新南截流巷奪水現(xiàn)象，且水量很大。

（2）防治措施：

截斷新、老截流巷水力聯(lián)系，用水泥封堵老南截流巷頂端裂隙，水泥進(jìn)入裂隙深度要大于2m。建議在老南截流巷南段裂隙處布置2排注漿孔，孔距0.5米，形成防滲帷幕截斷新、老截流巷水力聯(lián)系。

2.4 L4裂隙

L4裂隙為東西向張性裂隙，屬導(dǎo)水裂隙。該裂隙位于-40米新南截流巷地面，涌水從下往上噴出，在帷幕注漿工程施工前涌水噴出較高，目前涌水量較小且基本穩(wěn)定。25a礦體與L4裂隙的距離約90米。

2.5 地面溶洞塌陷及防治

（1）溶洞塌陷危害

該區(qū)域地表為九蓮塘溶洞塌陷活躍區(qū)，據(jù)觀察地面尾砂池的西面山坡溝溪水排往尾砂池，在雨季時沿塌陷垂向下滲。對含水層進(jìn)行疏干排泄可能引起地下水位下降，產(chǎn)生地面塌陷。

（2）防治方法

沿尾砂池周圍開挖排水溝，并將西面山坡的來水引流排至凡口河，放干尾砂池。

加強(qiáng)溶洞巡查，及時發(fā)現(xiàn)及時治理。

3、結(jié)論和建議

（1）該區(qū)域礦體在淺部截流疏干系統(tǒng)有效保護(hù)范圍內(nèi)，主要水害表現(xiàn)形式為殘留水頭導(dǎo)致的突水涌泥。1a、1c、3a、7a礦體賦存C1層，位于壺天群溶洞裂隙含水槽底部，該礦體開采存在的風(fēng)險是突水涌泥，風(fēng)險程度較高。因此要針對F103、F201斷層附近與壺天群含水槽布置放水孔達(dá)到疏干目的。

（2）0米中段設(shè)計2條放水巷（兼作回風(fēng)巷），長340米，共計掘進(jìn)量1955方。6個放水硐室，每個硐室長8米，寬4米，高2.5米。27個放水孔，孔深合計1725米。

-40米中段設(shè)計1個放水硐室，硐室長8米，寬4米，高2.5米。4個放水孔，孔深合計364米。井巷工程施工時需離截流巷50米距離之外。

（3）沿尾砂池周圍開挖排水溝，并將西面山坡的溝溪水引流排至凡口河，放干尾砂池。

（4）該區(qū)域201～204勘探線礦體在進(jìn)行開采設(shè)計時，礦體開采揭露的裂隙與新南截流巷很可能產(chǎn)生奪水現(xiàn)象。建議在老南截流巷南段裂隙處布置2排注漿孔，孔距0.5米，形成防滲帷幕截斷新、老截流巷水力聯(lián)系。

（5）建議在該區(qū)域布置2個地下水位觀測孔，觀測地下水動態(tài)變化。

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