水文地質測繪在云南播卡金礦礦區(qū)供水水文地質勘察中的應用

王亞明

(華北有色工程勘察院有限公司，河北 石家莊 050021)

播卡金礦位于云南省昆明市東川區(qū)播卡村西約2 km馬家溝,目前已探明儲量超過150 t，遠景儲量達400 t，被國土資源部稱為“世界級金礦”，并為全世界矚目。 播卡金礦的開發(fā)對云南，甚至對國家黃金工業(yè)的發(fā)展都具有里程碑式的意義。金礦位置西臨金沙江，東毗小江，屬二江之間狹窄的分水嶺，構造復雜。本區(qū)地質研究程度較高，但水文地質工作研究程度較低，因此摸清區(qū)域水文地質條件，為礦山用水提供基礎資料，成了礦山開發(fā)面臨的主要問題。本工程通過水文地質測繪，基本查明了區(qū)域地下水的補給、徑流、排泄規(guī)律，區(qū)域各含水層組的空間分布、富水性、水力聯(lián)系等，宏觀上掌握了礦區(qū)水文地質邊界條件，查明了礦山供水方向。

1 播卡金礦基本概況

云南省昆明市東川區(qū)馬家溝礦段屬于云南播卡金礦擬建礦段,礦段位于昆明市東川區(qū)播卡村西約2 km馬家溝，行政區(qū)劃屬云南省昆明市東川區(qū)拖布卡鎮(zhèn)。馬家溝礦段平均品位達2～3 g/t，金屬量達150 t左右，遠景儲量達400 t，預計整個礦山可持續(xù)開采15 a。按照礦山開發(fā)初步設計，礦山需水量8×104m3/d，供水成為礦山開發(fā)面臨的主要問題。

1.1 自然概況

礦區(qū)位于金沙江、小江南北走向地表分水嶺地帶，地形南寬北窄、南高北低。東、西兩側被小江、金沙江深切，呈兩個條塊狀面坡，山嶺深谷多數(shù)呈近東西向并垂直于兩江，呈梳狀排列。區(qū)內(nèi)地形切割劇烈，山高谷深，坡陡流急。山脊海拔高度一般1 800～2 200 m，河谷海拔高度700～800 m，地形高差達1 000 m以上，坡度一般為30°～50°。

地區(qū)屬亞熱帶氣候，年平均降雨量690 mm；海撥1 400 m以上的半山區(qū)屬暖溫帶氣候，年平均降雨量840 mm。

區(qū)內(nèi)地表水體主要為金沙江水系和小江水系。

1.2 區(qū)域地質概況

本區(qū)內(nèi)主要地層主要為下元古代昆陽群，均為變質巖。巖性主要為下昆陽亞群(Pt2Kn1)，中昆陽亞群(Pt2Kn2)和上昆陽亞群(Pt2Kn3)。該區(qū)前第四系地層一般分布于分水嶺及山坡地帶，其上都有第四系殘破積覆蓋，第四系沖洪積地層分布于金沙江和小江兩岸，以及規(guī)模不大的山間盆地中。本區(qū)地處康滇地軸(古陸)中段東緣、小江南北向深大活動性斷裂北段西側。受小江大斷裂影響，區(qū)內(nèi)構造發(fā)育，以斷層為主、褶皺次之。

2 水文地質測繪目的任務和工作內(nèi)容

2.1 目的任務

本次工作水文地質測繪目的是查明礦區(qū)水文地質條件及礦床充水因素，對礦床水資源綜合利用進行評價，提出礦山供水水源方向，為礦區(qū)供水水文地質勘察報告提供基礎性資料。具體目的任務包括下列內(nèi)容：

(1)查明第四系分布范圍、發(fā)育厚度及其含水性和透水性，查明基巖裂隙的發(fā)育程度、發(fā)育深度、充填程度、充水情況，透水性、富水性及其空間變化規(guī)律。

(2)查明區(qū)內(nèi)斷裂的分布，各斷裂的性質、規(guī)模以及構造裂隙的展布方向、組合關系，閉合狀態(tài)、張開情況、延伸距離、水力性質(斷層的導水性或阻水性)、充水程度及裂隙含水層組對礦床充水的影響。

(3)為研究礦床地下水的運動規(guī)律,應深入綜合分析地下水的補給、徑流、排泄條件以及地下水動態(tài)變化規(guī)律。

(4)對礦區(qū)水資源綜合利用進行評價，區(qū)域上查明礦山供水水源方向。

2.2 測繪內(nèi)容

2.2.1 地貌調(diào)查

地貌調(diào)查的重點應從宏觀到微觀，即從地貌成因類型到地貌形態(tài)以至形態(tài)要素的詳細觀察和描述，以期找到相對有利于儲水的微地貌形態(tài)。

2.2.2 地層調(diào)查

地層調(diào)查是研究地質構造和巖相變化的基礎，調(diào)查地層時代、層序及接觸關系、地層巖性、產(chǎn)狀及分布范圍、各個地層的透水性、富水性及它們之間的水力聯(lián)系。重點調(diào)查小江西岸豆腐溝與小江河漫灘交界處第四系沖洪積物的發(fā)育厚度，并對其含、透水性作深入的調(diào)查研究。

2.2.3 地質構造調(diào)查

地質構造對地下水的形成、富集、排泄有一定的影響，在一定條件下很多構造本身就控制著含水層的分布規(guī)律，起著匯水、導水或阻水的不同作用。區(qū)域性地質構造輪廓控制著區(qū)域水文地質條件的發(fā)生和發(fā)展，因此應對區(qū)內(nèi)各種構造型式的形態(tài)、規(guī)模和力學性質，分布規(guī)律，地貌景觀進行調(diào)查，并分析它們之間的關系。

2.2.4 自然地質現(xiàn)象的調(diào)查

通過對自然地質現(xiàn)象的觀測和描述，能幫助了解區(qū)域地貌的發(fā)展過程與強度以及構造運動的趨向。本次重點針對區(qū)域內(nèi)斷層及褶皺和節(jié)理裂隙進行深入調(diào)查研究。

2.2.5 第四紀堆積物的調(diào)查

第四紀堆積物的調(diào)查，山區(qū)主要是研究基巖上覆第四紀堆積物的巖性、大氣降水的入滲條件；兩江主要是研究沿江第四紀堆積物作為傍河取水的水源地的可能性。

2.2.6 水文地質點的調(diào)查

水文地質點是野外直接認識地下水的窗口，本區(qū)內(nèi)天然地下水露頭只有泉點。

2.2.7 地表水調(diào)查

區(qū)內(nèi)地表水主要是金沙江水系和小江水系，收集調(diào)查金沙江和小江歷年來的水位、流量、水質、水溫和含砂量等水文資料。調(diào)查金沙江和小江的動態(tài)變化以及與地下水的補排關系。

3 技術方法

3.1 測繪比例尺的選擇

根據(jù)任務書要求以及本區(qū)山高坡陡的地形特點，本次測繪工作應一次達到較高精度。本區(qū)水文地質條件相對簡單，因此我們選定1:10 000比例尺，采用同比例地形圖作為底圖進行地質測繪。成果可作為礦山水文地質勘察報告的基礎資料。

3.2 資料的收集研究

本次收集了測繪區(qū)1：1萬地形圖、東川區(qū)水利志、東川區(qū)2005年年鑒，東川區(qū)20 a氣象資料，以及一些探礦地質資料，未收集到水文地質資料。通過對收集現(xiàn)有資料的分析研究，初步確定了測繪方法應點面結合、重點突出，著重研究礦區(qū)地下水露頭，以及兩江沿岸沖洪積扇。

3.3 測繪路線、測繪點布置

觀測路線的布置以查明研究區(qū)主要水文地質問題，路線長度、觀測點數(shù)要滿足測繪比例尺要求。

3.3.1 測繪路線布置

測繪路線布置原則：應依據(jù)區(qū)域的自然地質條件的特征，按照路線最短，觀測路線內(nèi)容最豐富為原則，沿地質與水文地質條件變化最大的方向布置，根據(jù)本區(qū)水文地質特征，觀測線布置原則如下：

(1)測繪路線應垂直巖層走向和主要構造線方向，并穿越補給區(qū)和排泄區(qū)。

(2)測繪路線應由山麓伸向河谷，并沿沖、洪積扇的軸部穿越其各個帶。

(3)測繪路路線重點放在小江西岸各沖洪積扇以及金沙江東岸階地。

進行測繪時除進行測繪點、測繪路線的紀錄描述外，還必須做好線路觀測。

3.3.2 測繪點布置

觀測點的布置原則：在地質、地貌和水文地質條件變化最大，并具有一定代表性的重點地段；含水巖組的分界線，斷層線，節(jié)理裂隙發(fā)育處，侵入巖與圍巖接觸帶，褶皺軸線、巖性或巖相變化帶等；地貌形態(tài)類型(如兩江階地、河漫灘、山地溝谷等)的控制部位和分界線；物理地質現(xiàn)象發(fā)育處；地表水與地下水有水力聯(lián)系的地段；泉及地表水體等。

4 地下水賦存及分布總體規(guī)律

礦區(qū)地下水賦存條件較差，且分布不均一，基巖構造裂隙含水層和第四系松散巖類孔隙含水層為區(qū)內(nèi)主要含水層。根據(jù)鉆孔簡易水文地質觀測，基巖風化帶以上基本為弱透水不含水。基巖構造裂隙水僅在局部形成小循環(huán)，以泉的形式排泄，其流量小，且不能構成統(tǒng)一的地下含水層。小江河漫灘砂礫卵石、碎石層，厚度大于30m，透水性富水性極強，孔隙潛水水位埋深1.2m左右，與河水互為補給，是區(qū)內(nèi)較好的第四系孔隙水含水層。其余第四系地層所含孔隙水甚微。由于基巖構造裂隙含水層和第四系松散巖類孔隙含水層分散分布于局部地段,相互間不存在水力聯(lián)系,因此不能形成統(tǒng)一的地下水體。

5 綜合評價

5.1 礦區(qū)水文地質條件

礦床位于馬家溝東坡，礦山開采采用淺部露天、深部坑下開采方案。

根據(jù)礦山設計，深部礦床采用坑下開采。由于礦區(qū)不存在大范圍的統(tǒng)一地下水體，僅在局部地段賦存構造裂隙水，礦坑充水主要來自這些構造裂隙水下滲，深部沒有地下水補給源。因此露天采礦場地下水流入量采用泉水動態(tài)分析法預測，泉水為就地排泄的全排型，再往深部開采，礦坑涌水量不再增大。預測露天采礦場涌水量枯水期73.26 m3/d，平水期4 710.34 m3/d，暴雨期104 428.78 m3/d，深部坑道系統(tǒng)涌水量枯水期73.26 m3/d，平水期3 810.98 m3/d。

由于露采場形態(tài)象一只朝西開口的簸箕，露天開采礦坑涌水量小且不穩(wěn)定，可利用地形條件，開挖排水溝直接排水。深部礦床采用坑下開采方式，礦床位于當?shù)厍治g基準面之上，礦區(qū)地形坡度大，可于礦床下游斜坡上開挖水平巷道直接開采、自然排水。總之，礦山排水不成問題。

通過綜合分析研究得知，由于礦坑涌水量小且不穩(wěn)定，難以綜合利用，因此供水問題是制約礦山開發(fā)主要因素。

5.2 供水方向

播卡金礦設計礦山用水量為8×104m3/d，根據(jù)上述對水文地質條件的認識，建議直接取用金沙江地表水和傍河(小江)取水兩個方案。若采取金沙江地表水方案，適宜地段可選擇在奚家坪至樹桔村段，該段水流較平穩(wěn)，無險灘，距礦區(qū)的水平直線距離約為3.5 km，高差約1 200 m，東岸有較平坦的臺地，有簡易公路通布格公路，交通較便利。但取用金沙江水有如下諸多不利因素：

(1)該地段工程地質條件復雜，礦區(qū)位于上游，開發(fā)礦山必然改變原來地質環(huán)境，極易發(fā)生滑坡、泥石流等地質災害，對水利設施建設的安全存在隱患。

(2)金沙江水位瀑漲瀑落，取水構筑物建設難度較大，同時，江水含砂量大，按設計礦山用水量為8×104m3/d計，每天可產(chǎn)生108t泥沙，大量泥沙排放是個重要的現(xiàn)實問題。

(3)金沙江屬于川、滇兩省的界河，而且地處長江上游自然保護區(qū)，取用金沙江水，必然對下游的生態(tài)環(huán)境造成一定影響。

綜上所述，金沙江地表水方案經(jīng)濟上、技術上存在較大的難度。

若采取傍河(小江)取水方案，應選擇小江西岸豆腐溝沖洪積扇與小江河漫灘一帶，河漫灘寬度150 m左右，第四系礫卵石層透水性、富水性極強，地下水與河水水力聯(lián)系密切，地下水位埋深淺(1.0 m左右)，含水層具有一定厚度(最厚超過30 m)，具有一定的水位降深空間，具備傍河水源地條件。小江枯水期最小流量52.7×104m3/d(6.1 m3/s)，充沛的河水可為傍河取水提供充分的補給來源。

經(jīng)對比論證，傍河取水水量具有保證程度高、便于管理、取水建筑物造價低及生產(chǎn)運營費用少等優(yōu)點，在實際礦山建設中應優(yōu)先考慮小江傍河取水。

6 結語

水文地質測繪是水文地質勘察的基礎手段之一，具備直觀、控制面積大、先行和簡便的四大特點。水文地質測繪對宏觀認識水文地質條件，指導勘探工作方向有舉足輕重的作用。對于水文地質資料匱乏的地區(qū)，水文地質測繪尤為重要。

本文結合我院在云南東川播卡金礦水文地質勘察礦山供水項目，對水文地質測繪在礦山找水中的運用方法、工作程序作了詳細的介紹，希望這一傳統(tǒng)工作手段在水文地質勘察中得到更加廣泛、科學的應用。

[1]劉益康.商業(yè)性礦產(chǎn)勘查.北京：中國大地出版社.2007.

[2]區(qū)域水文地質工程地質環(huán)境地質綜合勘查規(guī)范(GB/T 14158-1993).

[3]供水水文地質勘察規(guī)范(GB50027-2001).

[4] 礦山水文地質工程地質勘探規(guī)范(GB12719-91).

[5]劉正峰.水文地質手冊.北京：銀聲音像出版社.2005.

[6]薛禹群等.地下水動力學.北京：地質出版社.1997.

[7]王開章，董潔，韓鵬，等.現(xiàn)代水資源分析與評價.北京:化學工業(yè)出版社.2006.

[8]王大純.水文地質學基礎.北京.地質出版社.2005.