滇西紅牛銅礦區(qū)巷道水文地質(zhì)特征淺析

陳思穎，張 穎

(云南黃金礦業(yè)集團股份有限公司，云南昆明 650299)

紅牛銅礦位于云南省香格里拉市約45km，大地構(gòu)造位置處于甘孜-理塘結(jié)合帶西側(cè)，德格-中甸陸塊東緣，印支期義敦-中甸島弧帶南段，總體近北北西向展布，礦體主要賦存于上三疊統(tǒng)曲嘎寺組二段(T3q2)矽卡巖與角巖化帶內(nèi)，為與燕山晚期石英二長斑巖巖漿活動有關(guān)的矽卡巖型礦床。

礦區(qū)地處滇西云嶺支脈，次級分水嶺斜坡地帶，屬區(qū)域水文地質(zhì)單元的補給-徑流區(qū)。礦床以碎屑巖類裂隙含水層和碳酸鹽巖類溶蝕裂隙含水層直接充水為主，水文地質(zhì)類型屬以角巖裂隙含水層和大理巖巖溶含水層直接充水為主的中等偏復(fù)雜類型。

1 礦區(qū)地形地貌、氣候及地表水特征

礦區(qū)總體地形南高北低，西高東低。地形切割強烈，高差懸殊較大，屬構(gòu)造侵蝕-剝蝕中高山地貌。地形坡度多大于42°，山脊部位為幾十米高的陡崖、斷崖，其下方有凍融作用形成的松散堆積物呈裙?fàn)?、條帶狀分布。最高點為南部紅山牛場山峰，標(biāo)高約4496.48m，最低侵蝕基準(zhǔn)面點為北西角的邊緣紅山大溝，標(biāo)高約3920.48m，最大相對高差約576m，地形有利于地表水匯集及自然排泄。礦體分布標(biāo)高3441.50m～4271.50m，大部分位于礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面之下，地形不利于平硐開拓和礦坑水的自流排放。

礦區(qū)地處亞熱帶青藏高原垂直溫度帶附近高原峽谷亞區(qū)，屬山地寒冷溫帶高原季風(fēng)氣候。5至10月氣候較溫和，11月至次年4月初為積雪期，多年平均降雨量656.42mm，雨季(6～10月)降雨量占全年的77.9%。多年平均蒸發(fā)量1152.06mm。

礦區(qū)地處金沙江東側(cè)，屬長江流域金沙江水系。地表水系較發(fā)育，呈樹枝狀發(fā)育溪溝，排泄區(qū)內(nèi)大氣降水和地下水，流量季節(jié)性變化較大，具有山區(qū)水系特點。主要地表水為季曼佩河，發(fā)源于區(qū)域北西部，由多個冰斗湖補給，樹枝狀支流發(fā)育，總體流向北東-南西徑流，礦區(qū)附近流量878.10L/s～2419.00L/s，向西流經(jīng)格咱河、翁水河，于香格里拉市與德欽縣交界處注入金沙江。其南側(cè)支流紅山大溝自南東向北西從礦區(qū)東側(cè)邊緣流過，在礦區(qū)北部邊緣匯入季曼佩河，雨季上游流量65.49L/s～75.60L/s，下游流量586.68L/s，冬季結(jié)冰斷流。圖1。

圖1 礦區(qū)水文地質(zhì)簡圖

2 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)含、隔水層

礦區(qū)出露地層為第四系全新統(tǒng)松散堆積層(Q4)，三疊系上統(tǒng)圖姆溝組(T3t)、曲嘎寺組(T3q)。根據(jù)巖性組合特征、富水性特征、水力聯(lián)系等，將礦區(qū)出露地層劃分為3個含水層和1個隔水層(表1)，各地層含、隔水性及水文地質(zhì)特征分述如下：

表1 礦區(qū)含隔水層劃分

2.1.1 第四系(Q)松散孔隙含(透)水層

由第四系(Q)沖洪積、殘坡積、冰雪凍融堆積物組成，整體結(jié)構(gòu)松散，孔隙發(fā)育，一般厚度1m～3m，最大厚度約10m。雨季及冰雪融化時期，含孔隙潛水，以泉水形式沿溝谷、地形低洼處排泄，單泉流量小于1L/s，旱季干枯無水。為大氣降水轉(zhuǎn)換為地下水的過渡層，雨季和冰雪融化期大氣降水和冰雪凍融水很快沿該層下滲補給礦坑，增加礦坑涌水量，對礦坑充水有較大影響。

2.1.2 碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層

三疊系上統(tǒng)曲嘎寺組三段(T3q3)：分布于礦區(qū)南西側(cè)，巖性為淺灰、灰色中厚層狀大理巖、大理巖化灰?guī)r，厚度大于2041.46m。地表出露巖溶下降泉9個，出露高程3912m～4273m，流量0.203L/s～41.600L/s，平均10.187L/s。鉆孔平均單位涌水量0.074 L/s·m，平均滲透系數(shù)0.031m/d。水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca型或HCO3-Ca型。富水性極不均勻，總體富水性中等-強，局部富水性弱。含水層構(gòu)成含礦巖系頂板，為礦體頂板間接充水含水層。

三疊系上統(tǒng)曲嘎寺組二段一亞段第二層(T3q2-1(2))：分布于礦區(qū)東側(cè)，巖性為厚層至中厚層狀大理巖，厚層至中厚層狀矽卡巖化大理巖化灰?guī)r、矽卡巖化大理巖，厚621.91m。溶蝕裂隙、溶孔發(fā)育，未發(fā)現(xiàn)規(guī)模較大的溶蝕空洞，溶蝕裂隙線密度3～8條/m，寬0.5mm～30mm，由泥質(zhì)物充填。溶孔一般沿裂隙呈線狀發(fā)育，一般孔徑1mm～10mm，最大可達(dá)5cm～8cm，由褐紅色泥質(zhì)物、大理巖碎屑充填。地表出露泉水7個，出露高程3817m～4421m，泉流量0.10L/s～30.90L /s，平均流量9.927 L/s。鉆孔平均單位涌水量0.088L/s·m，平均滲透系數(shù)0.037m/d，水化學(xué)類型為HCO3-Ca型。富水性極不均勻，總體富水性中等。鉆孔控制水位標(biāo)高3785.01m～4106.20m，平均4048.13m，總體地下水水位南高北低。含水層構(gòu)成含礦巖系底板，為礦體直接充水含水層。

2.1.3 碎屑巖類裂隙含水層

三疊系上統(tǒng)曲嘎寺組二段二亞段(T3q2-2)：分布于礦區(qū)北西側(cè)，巖性為角巖、矽卡巖化角巖夾透鏡狀大理巖，厚度大于321.42m。巖石風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙發(fā)育，含裂隙水。地表出露泉水11個，高程4038m～4367m，流量0.091L/s～28.32L/s，平均4.160L/s。鉆孔平均單位涌水量0.100L/s·m，平均滲透系數(shù)0.055m/d，水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca型。富水性極不均勻，整體富水性中等，局部富水性弱。主要礦體賦存于含水層大理巖夾層頂、底與角巖內(nèi)外接觸部位及矽卡巖化角巖中，該含水層構(gòu)成含礦巖系，為礦體直接充水含水層。

三疊系上統(tǒng)曲嘎寺組二段一亞段第一層(T3q2-1(1))：分布于礦區(qū)東部，巖性為角巖、角巖化砂質(zhì)板巖夾大理巖和矽卡巖化角巖，灰綠、棕色矽卡巖，厚度大于659.30m。巖石風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙發(fā)育，出露泉水20個，以季節(jié)性泉水為主，出露高程4094m～4377m，泉流量0.14L/s～17.36L/s，平均流量3.626L/s，富水性弱-中等，總體富水性弱。泉水流量變化與大氣降水關(guān)系尤其明顯，6月～8月水量較大，且在降雨結(jié)束2～3天后泉水流量明顯減弱，10月底后基本斷流，該含水層構(gòu)成含礦層位的間接底板，為礦體底板間接充水含水層。

2.1.4 侵入巖類相對隔水層

以巖脈形式分布于礦區(qū)北側(cè)的閃長玢巖(δμ)和分布于礦區(qū)東側(cè)地表分水嶺部位的石英閃長玢巖(δоμ)，近地表段風(fēng)化裂隙發(fā)育，含裂隙水。石英閃玢巖出露泉水點2個，流量在0.56L/s～6.50L/s，平均流量3.55L/s，富水性弱，局部中等。深部裂隙不發(fā)育，巖體完整，裂隙多呈閉合狀，含水裂隙極少，富水性極差，可視為相對隔水層。對礦床充水無影響。

2.2 構(gòu)造特征及控水作用

礦區(qū)位于北西-南東向展布的紅山復(fù)背斜西翼，總體呈單斜構(gòu)造層，斷裂構(gòu)造發(fā)育。根據(jù)斷裂的空間展布及性質(zhì)、形成的先后順序，可分為北西向斷裂(F11、F4、F3、F2、F15、F5)、北東向斷裂(F12、F9)兩組，北西向(近南北向)斷層為成礦前期構(gòu)造，與區(qū)內(nèi)巖漿巖、礦體、蝕變礦化帶等關(guān)系密切，是本區(qū)主要導(dǎo)礦及容礦構(gòu)造，具多期次活動特征，北東向斷層為后期構(gòu)造。區(qū)內(nèi)斷裂特征詳見表2，與礦床開采關(guān)系較密切的斷層有F4、F12。

表2 礦區(qū)斷裂含水情況表

F4斷層：位于礦區(qū)KT2-1礦體旁側(cè)，總體呈北西-南東向展布，地表未出露，深部采礦坑道系統(tǒng)在4059.5m、4097m分段揭露。斷層產(chǎn)狀247°∠83°，性質(zhì)為逆斷層，上、下盤分布地層均為曲嘎寺組二段一亞段第一層。斷層破碎帶巖性為角巖質(zhì)構(gòu)造角礫巖及碎裂狀角巖，破碎帶寬43m，巖石含水特征明顯，富水性好。斷層附近見W22、W113兩個泉點出露，流量0.186L/s、0.113L/s。該斷層位于采探系統(tǒng)內(nèi)，對礦床充水有一定影響。

F12斷層：分布于礦區(qū)西部，規(guī)摸較小，斷面南東傾，傾角70°～80°。北盤地層西移，南盤地層?xùn)|移，錯距約50m～70m，屬平移正斷層。局部節(jié)理、裂隙發(fā)育，破碎帶寬1m～2m，旁側(cè)巖石具較強的糜棱巖化和碎裂巖化。北東向斷裂從斷層的力學(xué)性質(zhì)和具較強的巖溶化現(xiàn)象分析，具有導(dǎo)水及蓄水作用。該斷層處于探采巷道揭露范圍內(nèi)，對礦坑充水有一定影響。

2.3 地下水補、徑、排特征

礦區(qū)位于區(qū)域分水嶺附近，無區(qū)域地表水、地下水補給，大氣降水是礦區(qū)地下水的唯一補給來源。地表廣泛分布第四系松散殘坡積物及基巖風(fēng)化殘余物，植被較發(fā)育，儲水條件好；雨期降水量大且分散，在采探工程疏干地下水條件下，不易形成地表徑流；基巖多呈陡傾狀，順層節(jié)理裂隙極發(fā)育，且小型斷層構(gòu)造較發(fā)育，不能形成有效隔水層。大氣降水在分水嶺地帶接受補給后，多儲存于第四系松散含水層中，緩慢補給基巖裂隙含水層及巖溶裂隙含水層。地質(zhì)條件有利于大氣降水入滲補給地下水。大氣降水除少部分消耗于地表蒸發(fā)及形成地表徑流外，大部分沿風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙和溶蝕裂隙下滲補給基巖裂隙含水層及巖溶溶蝕裂隙含水層。由高往低處流動，遇溝谷切割或阻水巖體、阻水?dāng)鄬訒r沿層間裂隙運移至排泄邊界。

礦區(qū)內(nèi)從地層出露展布特征，特別是大理巖夾層分布特征表明，地下水總體流向自南東向北西方向運移。流動方向十分復(fù)雜，總體上呈條帶狀運動。因大理巖中地下水潛水面多數(shù)低于旁側(cè)碎屑巖地層中地下水潛水面，大理巖成為地層中強透水通道，也是碎屑巖類中地下水的深部排泄場所。

礦區(qū)內(nèi)地下水的補給、徑流、排泄無明顯分區(qū)，大部分泉點出露標(biāo)高4240.48m～4390.48m左右，距地表分水嶺較近，無明顯徑流區(qū)帶，也沒有較統(tǒng)一的排泄基準(zhǔn)面。地下水在接受降水補給后向低洼溝谷、斜坡地帶徑流，并因隔水巖層及構(gòu)造影響而呈梯狀排泄出地表，形成多級排泄基準(zhǔn)面。采探工程大規(guī)模施工后，地下形成排泄面，在地下水疏干影響范圍內(nèi)總體向最低巷道開拓中段排泄。

2.4 地下水動態(tài)特征

2.4.1 地下水位動態(tài)變化特征

據(jù)2011-2016年鉆孔水位動態(tài)長期觀測數(shù)據(jù)，鉆孔水位受大氣降水補給和礦坑疏干排水雙重影響，總體呈逐年下降趨勢，鉆孔最高水位在雨季中8月～10月，最低水位在旱季末期至雨季初期4月～7月。7WZK1水位年變幅32.35m～34.76m，最高水位下降11.67m，最低水位下降14.08m，年平均水位下降10.13m。3WZK1水位年變幅0.40m～49.91m，2015～2016年水位年變幅較小，基本穩(wěn)定在4210.48m左右低水位，雨季均不能恢復(fù)到往年同期水位。2012～2016年觀測期間，年平均水位與初始水位相比，7WZK1下降24.81m，3WZK1下降51.55m(表3)。說明礦區(qū)地下水水位動態(tài)受大氣降水補給和采坑疏干排水雙重動態(tài)影響。

表3 鉆孔水位動態(tài)特征值統(tǒng)計表

2.4.2 地下水流量變化特征

據(jù)2012～2020年動態(tài)觀測資料，坑道流量動態(tài)受大氣降水影響較為明顯，坑道年度最大流量一般出現(xiàn)在每年雨季8月，少部分出現(xiàn)在7月和10月，坑道流量峰值滯后于降雨量峰值10～30d，最小流量出現(xiàn)在每年旱季末期5月?？拥懒髁窟€受井巷疏干排水影響，分布于4122m中段的3PD1、7PD1坑道開拓初期平均流量分別為10.33L/s、18.99L/s，4047m中段開拓后，涌水量大幅減小，現(xiàn)已斷流；4122m主平硐及副豎井初期排水量21.65L/s～235.19L/s，平均108.66L/s，受井巷疏干排水影響，2018年排水量減小為7.39L/s～16.11L/s，現(xiàn)幾乎無排水，僅局部少量淋水、滴水。綜合反映坑道流量動態(tài)主要受降水控制，其次受疏干排水影響，坑道流量變化明顯滯后于降水變化的特征。

3 結(jié)論

(1)含礦地層富水性中等，三疊系上統(tǒng)曲嘎寺組二段一亞段第二層(T3q2-1(2))碳酸鹽巖巖溶含水層、三疊系上統(tǒng)曲嘎寺組二段二亞段(T3q2-2)碎屑巖裂隙含水層為礦床主要充水含水層。

(2)礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，與礦床開采關(guān)系較密切的斷層F4、F12具有導(dǎo)水及蓄水作用，對礦床充水有一定影響。

(3)大氣降水是礦區(qū)地下水的唯一補給來源，地下水總體流向自南東向北西方向運移，采探工程大規(guī)模施工后，在地下形成排泄面，在地下水疏干影響范圍內(nèi)總體向最低巷道開拓中段排泄。

(4)礦區(qū)地下水顯示受大氣降水補給和礦坑疏干排水雙重影響的動態(tài)變化特征。