贊比亞銅帶省謙比希銅礦主—西礦體地下水疏干排水方案對比研究

丁敏瑞

（中國有色集團(tuán)非洲礦業(yè)公司，湖北 黃石 435000）

贊比亞銅帶省作為世界聞名的銅礦產(chǎn)地，一直以來都是中國重視的海外礦產(chǎn)資源，而謙比西銅礦作為中國第一批海外礦山之一，其重要地位更是不言而喻。作為地質(zhì)的一大組成部分，水文地質(zhì)占據(jù)著非常重要的地位。特別是在謙比西銅礦的主—西礦區(qū)正面臨治水問題的現(xiàn)在，更顯得有價值。對于謙比西銅礦主—西礦區(qū)的水文地質(zhì)研究不僅可以為礦山的開采提供便利，也可以為銅帶省其他礦山解決水文地質(zhì)方面的問題提供了先導(dǎo)依據(jù)。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)地層及含水層情況

謙比希礦區(qū)地層由基底和蓋層（加丹加超群）組成?；诪楸R富布群，主要在礦區(qū)的東北部出露。

加丹加超群自下而上劃分為下羅恩亞群、上羅恩亞群、穆瓦夏亞群和孔德龍古群。

其中，含水層可以分基底地層、下羅恩亞群、上羅恩亞群、穆瓦夏亞群、孔德龍古群以及第四系進(jìn)行論述。

基底地層主要為褶皺的片巖、石英巖以及花崗巖?；椎貙映雎兜乇頃r，一般風(fēng)化帶厚度在30m～100m，形成風(fēng)化帶含水層。該含水層在礦區(qū)分布面積較廣，但其富水性不強。地下水水質(zhì)通常較好。

含礦的下羅恩亞群沉積主要為硅質(zhì)碎屑巖，其間夾有少量互層的碳酸鹽巖。礦層為主要含水層之一，其富水性多數(shù)較弱，少數(shù)強含水。

上羅恩亞群巖性為白云巖為主，夾泥巖、含碳泥巖等。其下部以白云巖為主，夾泥質(zhì)巖。白云巖層為最主要的含水層，分布廣泛，其中下部普遍含有石膏。

穆瓦夏亞群分布于礦區(qū)南部地表。頁巖通常為炭質(zhì)頁巖，具黃鐵礦化。中部的白云巖或白云質(zhì)泥巖厚30m～55m，可見白云巖溶蝕孔洞、溶蝕裂隙。局部出現(xiàn)強富水段，為區(qū)域的主要含水層之一。

孔德龍古群主要分布于沉積盆地的中部，為各種粒級的碎屑巖，以及柯康特韋（Kakontwe）灰?guī)r。厚度很大的碎屑巖可作為相對隔水層。當(dāng)其較薄時（厚度小于100m），因風(fēng)化作用可形成風(fēng)化裂隙含水層?？驴堤仨f（Kakontwe）灰?guī)r也構(gòu)成含水層。

1.2 地下水的補給、徑流

礦區(qū)地下水補給條件較好。以前文獻(xiàn)資料估計礦區(qū)地下水的補給面積為67km2～83km2，降雨入滲系數(shù)為0.1～0.15。大氣降雨和區(qū)域含水層的側(cè)向補給為主-西礦體充水的主要補給來源。

礦區(qū)主要河流為穆瓦巴希河（Mwambashi），自西向東匯入卡富埃河。穆瓦巴希河北側(cè)發(fā)育有三條北西流南東的分支溪流，分別為Chambishi溪、Lusala溪和Luela溪。南側(cè)發(fā)育兩條分支，F(xiàn)ikonda溪在上游匯入，Ichimpe溪在下游匯入。

2 下一階段疏干排水方案及意義

2.1 下一階段疏干排水方案

鑒于現(xiàn)行疏干排水方案存在的漏洞，提出下一階段在主西礦體的疏干排水方案。

2.1.1 鉆孔的系統(tǒng)布置

（1）為確保探礦網(wǎng)度的要求，按照勘探線位置系統(tǒng)布置探礦工程，鉆窩位置與勘探線位置相互對應(yīng)，在確保探礦工作順利進(jìn)行的同時延伸鉆孔深度使其到達(dá)上部石英巖，實現(xiàn)疏水作用。

（2）對于礦體變化較大的區(qū)域，采用“扇形孔”設(shè)計方式，盡可能確保礦體模型的準(zhǔn)確性，同時利用扇形孔布置緊密的特點，依照鉆進(jìn)過程中鉆孔的涌水情況對部分鉆孔進(jìn)行加深以解決疏水問題。

2.1.2 新增疏水鉆孔的設(shè)計

在系統(tǒng)布置的鉆孔基礎(chǔ)之上，地質(zhì)技術(shù)人員會根據(jù)正在施工或終孔時間不長的鉆孔處測得的涌水量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，對仍需加大疏水力度的區(qū)域新增疏水鉆孔，并在設(shè)計上采用疏水與補充探礦并行的方式，實現(xiàn)補充疏水和礦體模型二次確定兩個目的。

2.1.3 主礦體的堵水方案

根據(jù)表3內(nèi)數(shù)據(jù)可以了解到主礦體的涌水量依舊很大，而主礦體正在進(jìn)行開采的區(qū)段相對較少，且短期內(nèi)不會在878ml中段以下進(jìn)行開采，故可在主礦體878ml中段位置實施封堵，擬將主礦體水位提升至700ml分段位置。一方面可以使西礦體在500ml～700ml位置的疏水工作享受到主礦體疏水帶來的“紅利”，另一方面，集中處理排水的分段由948ml以及878ml中段上升至700ml也可以降低抽水的成本。

但考慮到未來可能會對878ml中段以下展開地質(zhì)工作，故對878ml位置鉆孔采取“涌水小則注漿封堵，涌水大則加裝孔口裝置”的方式，在未來需要降低水位線的時候開啟孔口裝置。

2.2 下階段疏干排水方案的意義

（1）這一方案采取了將疏排水方案和探礦工作相互結(jié)合，通過加深孔深使鉆孔兼具探礦和疏干排水功能，最大程度的降低疏干排水工程所帶來的的成本問題。

（2）對各個探礦硐室內(nèi)水文數(shù)據(jù)的監(jiān)測以及疏干排水鉆孔的加增工作可以根據(jù)水文數(shù)據(jù)的變化來靈活進(jìn)行工程量的控制，與此同時還可以配合探礦工作的進(jìn)一步細(xì)致化。對局部區(qū)域含水層位的細(xì)微構(gòu)造的應(yīng)對更加靈活

（3）主礦體采取堵水方案可以在現(xiàn)階段在不影響西礦體疏水難度的同時降低疏排水成本，且預(yù)留的孔口裝置也可以為將來對于主礦體深部的開采以及地質(zhì)工作創(chuàng)造相應(yīng)的條件。

3 現(xiàn)行疏干方案及下階段疏干方案的對比研究

現(xiàn)階段主西礦體的探礦疏水主要由以下幾點因素制約：

（1）為滿足采礦工作的有序進(jìn)行，需要提前對礦體進(jìn)行疏干以確保開采的順利進(jìn)行。

（2）主礦體開采的采場數(shù)量逐步減少，西礦體的開采和地質(zhì)工作逐步走向深部。

（3）主西礦體的含水巖層主要為白云巖層，但局部的裂隙構(gòu)造也會對疏水工作產(chǎn)生影響。

降深漏斗的疏水方案可以利用漏斗降低對應(yīng)區(qū)域的疏水成本，在前期開采中可以極大的控制成本。但覆蓋的工作區(qū)域不完善且在深部開采過程中會存在漏斗的開拓所造成的二次成本問題。

系統(tǒng)疏水方案利用了探礦工作的系統(tǒng)性以及與采礦工作的適配性實現(xiàn)了疏水工作的及時性和有效性。對于地質(zhì)探礦工程的利用率較高，主礦體的堵水方案也可以在現(xiàn)階段節(jié)省成本，但超前中段疏干也會產(chǎn)生對應(yīng)的巷道，硐室的開拓成本。

考慮到深部開采時對于工程的利用率，疏水工程的靈活性等因素，建議在未來的疏水工作中采用第二種方案。

4 結(jié)論

（1）大氣降雨和區(qū)域含水層的側(cè)向補給為主-西礦體充水的主要補給來源。

礦床疏干排水對該區(qū)域的地表水流量產(chǎn)生了明顯影響。

（2）地下水排泄主要經(jīng)由萬噸水池溢流出水口、西礦體地表排水口（300mL泵站排水口）、主礦體露天坑坑底積水幾個部分組成。

（3）降深漏斗在主西礦體的整體疏水作用中起到了至關(guān)重要的作用，在其影響之下，主礦體的400ml及以上中段和主礦體600ml及以上中段的涌水量有了很大程度的減少。而處于降深漏斗的外側(cè)的西礦體500ml西沿和主礦體700ml以下涌水量依舊很大。

（4）未來的疏干方案采用系統(tǒng)布設(shè)探礦疏干工程，靈活增減局部疏水鉆孔數(shù)量，系統(tǒng)進(jìn)行疏干排水工作。

在此基礎(chǔ)上，主西礦體可以從提前分段疏干和注漿堵水區(qū)域的閥門管控上入手進(jìn)行疏水方案的進(jìn)一步優(yōu)化。