云南西北部地區(qū)某礦礦體構(gòu)造導(dǎo)水特征分析

崔世新，閆鵬陽，王洪亮

(華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021)

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云南西北部地區(qū)某礦礦體構(gòu)造導(dǎo)水特征分析

崔世新，閆鵬陽，王洪亮

(華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021)

[摘要]在礦區(qū)水文地質(zhì)勘探中，碳酸鹽巖類沉積巖往往能造就很多大水礦山，充水主要因為碳酸鹽巖類孔隙較多，含水地層較多溶蝕發(fā)育，溶蝕強(qiáng)烈造成大的溶洞、暗河等。但在云南西北地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育地區(qū)，并不是我們傳統(tǒng)意義上認(rèn)識的巖溶充水礦床充水特征，而是被構(gòu)造結(jié)構(gòu)面所影響的另外的一種充水特點，這種特點影響到含水層的水平空間運移規(guī)律，對礦山防治水產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，以帷幕勘探為點論述類地區(qū)構(gòu)造導(dǎo)水特征。

[關(guān)鍵詞]碳酸鹽類沉積巖；構(gòu)造導(dǎo)水；帷幕勘探

2014年8月～2015年，華北有色工程勘察院水文公司承擔(dān)并組織了云南省西北部地區(qū)毛坪礦帷幕線水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探工程，依據(jù)我國現(xiàn)行的《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》[1]及《有色金屬礦山水文地質(zhì)勘探規(guī)范》[2]設(shè)計并完成了帷幕線的勘探工作。

1工程概況

毛坪鉛鋅礦位于云南省東北部彝良縣城以南約13 km處，為投產(chǎn)多年的井下礦山，最低開采標(biāo)高610 m，井下排水量23 000～28 000 m3/d，井下排水量8 000～12 000 m3/d，礦山采用強(qiáng)排水，降壓疏干方式確保生產(chǎn)安全。

本次帷幕軸線在平面上呈“L”型分布(如圖1)，帷幕軸線全長1 630 m，南北向帷幕段沿洛澤河?xùn)|岸分布，長約521 m，地面標(biāo)高894～902 m；東西向帷幕段長約1 109 m。本論文在實際工程的支持下，以多手段多方法全面系統(tǒng)的探討研究了該礦山的構(gòu)造充水特點、含水層的展布規(guī)律，為礦山以后的開采及建設(shè)提供切實可靠的依據(jù)。

2礦區(qū)水文地質(zhì)

礦區(qū)位于長江上游高山峽谷區(qū)，北部、西北部為二迭系峨嵋山組玄武巖隔水邊界、南部及東部為地表分水嶺，地勢南高北低，洛澤河自南往北流經(jīng)整個礦區(qū)。區(qū)內(nèi)基巖祼露，出露地層有泥盆系、石炭系、二迭系灰?guī)r、白云巖、砂頁巖、煤層等，礦體賦存于石門坎背斜轉(zhuǎn)折端西翼泥盆系和石炭系灰?guī)r、白云巖層間裂隙帶中。

圖1　帷幕線方案示意圖

礦區(qū)斷層極其發(fā)育，以NE向最為發(fā)育，斷層產(chǎn)狀陡峭，并以壓扭性為主，斷層帶多被泥質(zhì)、鈣質(zhì)膠結(jié)充填，透水性、富水性整體不強(qiáng)，但斷層破壞礦床外圍二迭系梁山組砂頁巖形成導(dǎo)水通道，使礦床與外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙水強(qiáng)含水層發(fā)生水力聯(lián)系。石門坎背斜西翼地層受強(qiáng)烈擠壓，在礦床內(nèi)必然形成多組緩傾斜斷層，并錯斷北部二迭系梁山組砂頁巖形成導(dǎo)水通道，加強(qiáng)了礦床與外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙水強(qiáng)含水層間的水力聯(lián)系，此種斷層地表無出露，難以查明，對礦床開采影響大。

礦區(qū)地下含水系統(tǒng)分為上部含水子系統(tǒng)與下部含水子系統(tǒng)，上部與下部含水子系統(tǒng)均由3個碳酸鹽巖溶裂隙水含水層和2個碎屑巖構(gòu)造裂隙含水帶組成，碳酸鹽巖溶裂隙水含水層和碎屑巖構(gòu)造裂隙含水帶間隔分布，碎屑巖構(gòu)造裂隙含水帶(斷層及其影響帶)使相臨碳酸鹽巖溶裂隙水含水層相互連通，構(gòu)成統(tǒng)一地下含水系統(tǒng)。含水系統(tǒng)空間展布及其水文地質(zhì)特征受控于石門坎背斜，背斜軸部地層透水性、富水性上強(qiáng)下弱，深部有轉(zhuǎn)化為相對隔水層趨勢，背斜東西兩翼地層在上部含水子系統(tǒng)水力聯(lián)系密切，為分布廣的中等—弱富水性含水層，其覆蓋于下部含水子系統(tǒng)之上；下部含水子系統(tǒng)因受石門坎背斜軸部弱透水層控制，背斜東西兩翼含水層水力聯(lián)系較弱，東翼下部含水子系統(tǒng)地下水對礦床充水影響小。

礦山長期排水已形成一定范圍疏干流場，上部含水子系統(tǒng)地下水被強(qiáng)烈疏干，引起四周基巖地下水向礦坑匯集排泄，北部二迭系棲霞茅口強(qiáng)含水層地下水為礦坑水主要來源，次為南部側(cè)向來水，洛澤河呈懸掛式河流，以淋漓狀垂向補(bǔ)給礦坑水。下部含水子系統(tǒng)地下水主要接受礦區(qū)北部二迭系棲霞茅口強(qiáng)含水層地下水側(cè)向補(bǔ)給，上部含水子系統(tǒng)與下部含水子系統(tǒng)在垂向上存在很大的水頭梯度，礦區(qū)地下水既有水平運動，又有垂向運動，地下水頭呈現(xiàn)三維空間流場(如圖2)[3]。

圖2　礦區(qū)水文地質(zhì)概念模型圖

3礦山構(gòu)造導(dǎo)水特征分析

3.1地面物探分析

通過AMT電阻率測深及HPTEM高精度瞬變電磁測深劃分的異常區(qū)[4]，結(jié)合地質(zhì)資料和地質(zhì)剖面分析，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域巖性分布雖成層狀展布，但是由于節(jié)理裂隙發(fā)育、分布不規(guī)整、以及地下水的富集破壞了該區(qū)域地層電性的層狀展布特征，含水層在空間上多沿構(gòu)造結(jié)構(gòu)面呈縱向展布，如圖3-圖6所示。

3.2示蹤試驗分析

為進(jìn)一步說明含水層的空間分布規(guī)律，對帷幕線上DK07投入熒光素鈉試劑，同時對水平含水層各個放水點進(jìn)行監(jiān)測，實驗前，在各監(jiān)測點取樣測得背景值為0.01 ppb，在投放后半個月內(nèi)對水平兩側(cè)鉆孔進(jìn)行檢監(jiān)測，結(jié)果并未檢出，僅在離投放點較近的有構(gòu)造展布的深部含水層檢出，含量在0.31～0.47 ppb，如圖4所示，更加證明了礦山含水層沿構(gòu)造展布特點。

圖3　南北向帷幕軸線HPTEM物探異常帶

圖4　南北向帷幕軸線MT物探異常帶

圖5　東西向帷幕軸線HPTEM物探異常帶

3.3放水試驗分析

以南部帷幕線東側(cè)勘探孔DK07為放水試驗孔進(jìn)行放水，放水持續(xù)試驗時間為48h，對水平方向東西2個觀測孔DK06及DK08進(jìn)行水量、水壓、水位變化情況，2個觀測孔分別距放水孔100 m，如圖5所示。從放水試驗觀測記錄表1可以看出，當(dāng)放水量穩(wěn)定在100 m3/h時，兩側(cè)觀測孔水位基本沒有變化，而在其深部開采水平段的出水口處，水量從150 m3/h下降到80 m3/h，且水柱壓力從1.5 MP下降到1.0 MP，說明在水平方向上地下水流運移速度較慢，垂向上通過裂隙結(jié)構(gòu)面導(dǎo)水作用明顯。

圖6　東西向帷幕軸線MT物探異常帶

圖7　熒光素鈉試劑檢測曲線

DK07DK06DK08深部出水點放水量m3/h100———水位變化m—0.050.05—壓力表變化MP———-0.5

3.4井下電視結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計分析

為了更好的比對放水試驗數(shù)據(jù)，將上述放水試驗中的DK06、DK07、DK08三個鉆孔的井下電視節(jié)理裂隙結(jié)構(gòu)面進(jìn)行統(tǒng)計[5]，制作極點等密度圖和極點圖，如圖8、圖9所示。

圖8　放水試驗鉆孔節(jié)理裂隙極點等密度圖

此次節(jié)理裂隙結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計不包含層理的統(tǒng)計，所以從圖8和圖9可以看出，多數(shù)節(jié)理裂隙發(fā)育方向與巖層走向基本一致，但傾角明顯增大，從空間上形成了一個明顯的縱向通道，與放水試驗結(jié)論互相印證。

3.5巖芯特點分析

本次帷幕線鉆孔揭露的白云巖巖芯存在這樣的發(fā)育特點，就是巖芯在縱向分布上，雖然孔洞極發(fā)育，但是具備溶蝕現(xiàn)象的較少，能形成有效溶蝕的就更少了，孔洞內(nèi)方解石晶體發(fā)育，且從巖芯中無組織毛細(xì)裂隙發(fā)育情況來看，多被鈣質(zhì)充填，無明顯水蝕痕跡(見圖10)。

這種白云巖的巖石特征反映出該地區(qū)地下水流速普遍較慢，礦山采掘過程中的高壓水患的補(bǔ)給通道極有可能來自于這些貫穿的大型節(jié)理裂隙。

圖9　放水試驗鉆孔節(jié)理裂隙極點等密度圖

圖10　巖心特點圖

4結(jié)語

本地區(qū)雖屬碳酸鹽巖類沉積巖，但由于地下水水平層流運動比較緩慢，并不能用傳統(tǒng)的巖溶含水層發(fā)育特點來研究，從多方面手段可以看出，碳酸鹽巖類沉積巖也存在變質(zhì)巖類的含水層發(fā)育特征，我們需要在在勘探和研究過程中，需要不斷的總結(jié)更新認(rèn)識，以發(fā)展變化的眼光來輔佐礦山建設(shè)。

參考文獻(xiàn)

[1]礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范[S](GB12719—1991).

[2]有色金屬礦山水文地質(zhì)勘探規(guī)范[S](GB51060—2014).

[3]閆鵬陽，趙斌，于同超，等. 毛坪礦帷幕軸線勘察報告[R]. 18-20.

[4]地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究隊.水文地質(zhì)手冊.[M].北京：地質(zhì)出版社.1983，286-296.

[5]巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)[S](GB50021—2001).

Analysis on the Characteristics of the structure of Mine in the Northwest of Yunnan

CUI shi-xin，YAN Peng-yang，WANG Hong-liang

(North china nonferrous Engineering Investigation Institute, Shijiazhuang 050021, Hebei)

Abstract:In hydrogeological exploration and carbonate sedimentary rocks tend to create a lot of flood mines, water filled mainly because of carbonate rock pore is more, aquifer more karst and strong dissolution caused by large caverns, underground river and so on. But in Northwest Yunnan geological tectonic development areas, and not in the traditional sense understanding of karst water deposit water filling characteristics, but is constructed structure surface also a water filling characteristics, the influence to water level of spatial movement rules, to mine anti flood have far-reaching effects. In this paper, the characteristics of the water structure in the area are discussed in the paper.

Key words:Carbonate sedimentary rocks；structure water and curtain exploration

[收稿日期]2015-11-16

[作者簡介]崔世新(1984-)，男，河北正定人，工程師，主要從事水文地質(zhì)工程地質(zhì)的施工和研究工作。

[中圖分類號]P641.4+3

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

[文章編號]1004-1184(2016)01-0048-03