昆陽(yáng)磷礦二礦地下開(kāi)采礦坑涌水量預(yù)測(cè)①

劉應(yīng)輝

中化地質(zhì)礦山總局云南地質(zhì)勘查院，云南 昆明 650200

昆陽(yáng)磷礦二礦為云南磷化集團(tuán)有限公司下屬大中磷礦山之一，現(xiàn)為露天開(kāi)采，為保護(hù)生態(tài)環(huán)境，建設(shè)綠色礦山，該礦山于2020 年正式進(jìn)入地下開(kāi)采建設(shè)階段。為保證礦山安全生產(chǎn)，必須先行分析預(yù)測(cè)礦坑涌水量，為地下開(kāi)采礦坑疏排水提供依據(jù)，并可為相鄰和相似礦山礦坑涌水量預(yù)測(cè)和水害治理提供借鑒。

1 礦區(qū)概況

昆陽(yáng)磷礦二礦位于昆明市晉寧區(qū)二街鎮(zhèn)境內(nèi)，距昆明市南西212°方向平距44.5km，距晉寧區(qū)直線距離9km，礦區(qū)面積7.66km2，開(kāi)采標(biāo)高2350～1620m（圖1）[1]。礦區(qū)地形呈北高南低，北東高，南西低，最高標(biāo)高為礦區(qū)北部的礦界邊緣，為2335m，最低標(biāo)高為礦區(qū)南西部礦界附近沖溝，為1938.7m，相對(duì)高差396.3m。礦區(qū)內(nèi)地貌類型以山地地貌為主，山地溝谷地貌次之，山地地貌基本分布于全區(qū)，以低中山地貌為主，地形地貌有利于地表水和地下水的徑流排泄[2]。區(qū)內(nèi)氣候溫和，屬北亞熱帶高原季風(fēng)氣候，據(jù)晉寧區(qū)氣象局1974 年1 月～2019 年12 月共46 年觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，多年平均降雨量873.3mm，歷年最大年降雨量1144.1mm（1994 年)，一日最大降雨量123.6mm，降雨主要集中在每年的5～10 月份，占全年降雨量的85.3%[3]。

圖1 區(qū)域水系及礦區(qū)位置圖 Fig.1 Location map of regional drainage and mining area

礦區(qū)處二街河流域水文地質(zhì)單元中部地表次級(jí)分水嶺一帶，地表水系屬金沙江水系，礦區(qū)南臨二街河，東距滇池約8km（圖1）。區(qū)內(nèi)梳狀分布的溝谷多為季節(jié)性溪流，僅在雨季有表流。二街河為區(qū)內(nèi)最大河流，源頭為晉寧區(qū)響水村南部黑媽山（蛤蟆山），經(jīng)響水村-二街鎮(zhèn)-順民村向西北，于安寧市鳴矣河鄉(xiāng)雙村入鳴矣河，后經(jīng)螳螂川匯入金沙江。鳴矣河匯口處標(biāo)高1880m，上游最大流量1.14m3/s，最小流量0.08m3/s，平均流量0.61m3/s，水源為大氣降水、泉水及季節(jié)性基巖風(fēng)化裂隙水。該河全長(zhǎng)26.5km，流域面積112.7km2，平均坡降8.5%。上游（甸頭村以南）河道狹窄，多支流，河床寬10～30m，河谷呈“V”字形，坡陡谷深，為水流深切地貌，上游修建野馬沖水庫(kù)和東沖（支流）水庫(kù)；中游原河床寬40～200m，在砂頁(yè)巖地層分布區(qū)發(fā)育有寬度不大的河流階級(jí)地；下游（柿子村以北）河谷流經(jīng)震旦系白云巖，河流側(cè)蝕受限，河谷變窄?，F(xiàn)從野馬沖水庫(kù)向下，基本在老河道基礎(chǔ)上開(kāi)挖砌渠成為人工河，河渠底寬7m，高2～2.5m。滇池距礦區(qū)東部最近距離約8km，水文地質(zhì)勘探期間[4]于大河尾一帶設(shè)置水位觀測(cè)點(diǎn)，水位標(biāo)高1886.74～1887m。

2 礦床水文地質(zhì)條件

2.1 水文地質(zhì)單元特征

依據(jù)地形地貌及水文條件，杉松園頂-老高山-金銅盆山地表分水嶺作為水文地質(zhì)單元北部界線，三尖山-馬鞍山-樟木菁地表分水嶺作為南部界線，響水村-三家村-待云寺一帶地表分水嶺作為西部界線，礦區(qū)東部次級(jí)地表分水嶺作為東部界線，面積約180km2。二街河自南向北貫穿全區(qū)，礦區(qū)處二街河?xùn)|部，為地下水補(bǔ)給、徑流區(qū)。水文地質(zhì)單元內(nèi)最低侵蝕基準(zhǔn)面為1880m，設(shè)計(jì)最低采礦標(biāo)高為1800m，部分礦體位于當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面之下。

2.2 地下水位現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)特征

礦區(qū)處于二街河流域水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給徑流區(qū)，前期屬露天開(kāi)采，開(kāi)采標(biāo)高位于侵蝕基準(zhǔn)面之上，對(duì)地下水動(dòng)態(tài)變化影響較小，目前水位平均標(biāo)高為2002.36m。地下水動(dòng)態(tài)變化主要受降水周期性變化及農(nóng)業(yè)開(kāi)采影響，地下水動(dòng)態(tài)特征為降水-開(kāi)采型。據(jù)水文地質(zhì)勘探報(bào)告，地下水位至6 月初降至最低，6 月之后水位逐漸抬升。依據(jù)多年降水資料，平水年平水期及豐水年豐水期對(duì)應(yīng)于枯水年枯水期的季節(jié)影響比值系數(shù)分別為1.4、1.6。

2.3 含隔水層特征

礦區(qū)出露含隔水層[5]有第四系（Q），下二疊統(tǒng)倒石頭組（P1d），下石炭統(tǒng)大塘組（C1d）、中石炭統(tǒng)威寧組（C2w），中泥盆統(tǒng)海口組（D2h）、上泥盆統(tǒng)宰格組（D3z），下寒武統(tǒng)滄浪鋪組（?1c）、筇竹寺組（?1q)、中誼村組（?1z)、漁戶村組（?1y)，上震旦統(tǒng)燈影組（Zbdn）（表1，圖2）。

圖2 水文地質(zhì)圖 Fig.2 Hydro-geological map

表1 地層水文地質(zhì)特征表 Table 1 Hydro-geological characteristics of strata

上覆大塘組、宰格組及威寧組碳酸鹽巖為礦體間接頂板充水含水層，下部中誼村組（礦層）、漁戶村組及燈影組白云巖為礦床主要直接充水含水層，二者之間均勻分布有中泥盆統(tǒng)海口組、下寒武統(tǒng)滄浪鋪組、筇竹寺組粉砂巖、頁(yè)巖厚大隔水層（直接頂板隔水層），隔水性能較好，加之礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，使得上下含水層之間水力聯(lián)系較差。

直接充水含水層中誼村組（礦層）、漁戶村組及燈影組白云巖富水性垂向上呈現(xiàn)上弱下強(qiáng)趨勢(shì)，上部的漁戶村組富水性較弱，且厚度大于150m，使得下伏燈影組含水層對(duì)礦體充水影響減弱。

2.4 斷裂構(gòu)造水文地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)有三家村斷層、F1斷層及F2斷層（圖2），其水文地質(zhì)特征如下：

2.4.1 三家村斷層

位于礦區(qū)南部外圍，為一向北傾斜的正斷層，走向70°～75°，與下部礦界基本平行，傾向345°，傾角73°，斷距較大，幾百米到上千米。南盤(pán)地層為元古界昆陽(yáng)群，北盤(pán)地層為下寒武統(tǒng)漁戶村組，西起白龍梁子山南部，東至三家村。三家村以東被第四系覆蓋，第四系一直延續(xù)到滇池岸邊，巖性以粉砂、炭質(zhì)粘土為主，厚度0～30m，一定程度上減弱滇池與三家村斷層的水力聯(lián)系。該斷層為礦區(qū)內(nèi)規(guī)模最大區(qū)域性斷裂，依據(jù)設(shè)計(jì)地下開(kāi)采1800m 標(biāo)高線推斷，礦區(qū)東南部距斷層最近約883m，目前斷層所在標(biāo)高約為2000m，按照斷層產(chǎn)狀，發(fā)育到1800m 標(biāo)高時(shí)距離地面的投影距離約61.15m，距離礦體1800 標(biāo)高仍有821.85m的距離；另外，礦區(qū)最南部SK-1 鉆孔距斷層約850m，揭露礦床標(biāo)高1610m，巖心較破碎，有多段出現(xiàn)斷層角礫巖，鉆進(jìn)期間鉆孔沖洗液漏失量較小，推斷為三家村斷層上盤(pán)出現(xiàn)的次級(jí)小斷層，SK-1 位處三家村斷層破碎帶周邊，認(rèn)為斷層對(duì)1800m 標(biāo)高以上礦體開(kāi)采基本無(wú)影響，后期隨著開(kāi)采標(biāo)高的加深，需對(duì)其做進(jìn)一步研究。

2.4.2 F1斷層

發(fā)育于礦區(qū)西側(cè)，為正斷層，走向北西-南東，傾角80°左右，斷距68m。斷層北端被排土場(chǎng)填埋，據(jù)調(diào)查，過(guò)斷層采礦過(guò)程中未發(fā)生涌水，且規(guī)模較小，處于露天開(kāi)采范圍內(nèi)，距離地采邊界約650m。

2.4.3 F2斷層

位于礦區(qū)西北部，為正斷層，走向北西-南東，傾角70°左右。依據(jù)地采設(shè)計(jì)，F(xiàn)2斷層有一部分位于地采范圍內(nèi)，后期在地采過(guò)程中需進(jìn)一步研究，同時(shí)開(kāi)采時(shí)需做好相應(yīng)探水及防治水措施。

2.5 地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件

二街河與鳴矣河交匯處為當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面，該河自南向北貫穿全區(qū)，控制著區(qū)域地表水和地下水補(bǔ)給、徑流、排泄。碳酸鹽類巖溶裂隙含水層為區(qū)內(nèi)主要含水層，除接受大氣降水，同時(shí)接受松散巖類孔隙含水層組和碎屑巖基巖風(fēng)化裂隙含水層組的補(bǔ)給。

地下水的補(bǔ)給方式主要為大氣降水入滲補(bǔ)給。區(qū)內(nèi)氣候溫濕，多年平均降雨量873.3mm，充沛的大氣降水為地下水的補(bǔ)給提供了物質(zhì)來(lái)源。降水入滲條件受地形、植被、地表巖性等因素的影響，區(qū)內(nèi)地表巖性主要為基巖全風(fēng)化層、第四系粉砂、粉土、粉質(zhì)粘土等，滲水試驗(yàn)滲透系數(shù)為3.22～117.04m/d。區(qū)內(nèi)植被發(fā)育，表土松散，不利于地表徑流，地下水接受大氣降水入滲補(bǔ)給后，自地表分水嶺依地勢(shì)向溝谷匯聚，部分基巖裂隙水在山麓坡腳地帶溢出成泉，排泄至附近溝谷形成地表徑流；部分基巖裂隙水通過(guò)側(cè)向徑流補(bǔ)給淺層第四系孔隙水，然后沿二街河自南向北運(yùn)移，最后排泄于鳴矣河；部分基巖裂隙水在深部基巖運(yùn)移，形成區(qū)域性中、深層地下水的循環(huán)體系；區(qū)內(nèi)大棚采用建機(jī)井抽取地下水方式進(jìn)行灌溉，人工開(kāi)采已成為區(qū)域地下水排泄的一個(gè)重要方式。

露天采坑直接揭露下部漁戶村組含水層并控制著一定范圍的地表徑流，大氣降水匯入后，直接補(bǔ)給地下水；采坑旁的排土場(chǎng)結(jié)構(gòu)松散，覆土綠化，接受大氣降水入滲補(bǔ)給后，呈飽水狀態(tài)暫時(shí)蓄積地下水，然后緩慢下滲，延遲降水對(duì)地下水的補(bǔ)給。

弱富水含水巖組區(qū)，大氣降水通過(guò)風(fēng)化裂隙滲入地下補(bǔ)給地下水，地下水沿山地斜坡徑流，在溝谷底部或陡坎處以泉的形式就近排泄，以地表水形式匯入二街河。一般在雨后泉水遍地出露，泉流量較小且隨降雨量大小而變化。雨季后泉水流量驟減，大部分以季節(jié)性泉形式，水量變小或逐漸干涸，僅在含水層（風(fēng)化帶）分布面積較廣、厚度較大或構(gòu)造裂隙相對(duì)發(fā)育地帶仍有出露。泉水流量一般小于0.5L/s。多數(shù)小型沖溝均無(wú)表流，或于溝谷底部以滲流形式匯入溝谷中，水量較小。

中等-強(qiáng)富水含水巖組區(qū)，主要包括震旦系燈影組(Zbdn)、下寒武統(tǒng)漁戶村組（?1y2+3）和中誼村組（?1z），大氣降水通過(guò)巖溶漏斗、溶蝕溝槽垂向滲入，補(bǔ)給地下水，并沿溶蝕孔洞及巖層層狀溶縫向低處徑流，在溝谷底部或河谷兩側(cè)以泉的形式排泄，最后匯入二街河。其特點(diǎn)是排泄點(diǎn)較少，泉水流量大，季節(jié)變化較大。

受地形、產(chǎn)狀和隔水層控制，弱富水含水巖組區(qū)淺部風(fēng)化裂隙水與中等-強(qiáng)富水含水巖組水力聯(lián)系微弱。

3 礦床充水條件分析

3.1 充水水源

3.1.1 大氣降水

大氣降水入滲補(bǔ)給為礦床充水的主要來(lái)源。區(qū)內(nèi)降水充沛，多年平均降水量為873.3mm，主要集中于每年的5～10 月份，占全年降雨量的85.3%。礦區(qū)地表出露大面積的白云巖，巖溶裂隙發(fā)育，為補(bǔ)給礦床直接充水含水層提供了便利條件，另外，礦區(qū)北側(cè)為露天采坑，采坑內(nèi)分布著排土場(chǎng)，無(wú)論是排土場(chǎng)還是保留的露天采坑，接受大氣降水后，入滲補(bǔ)給下伏直接充水含水層。

3.1.2 地表水體

礦區(qū)附近主要的地表水體有二街河、滇池、露天采坑、尾礦庫(kù)等。尾礦庫(kù)下部有厚大隔水層，對(duì)礦床充水微弱。礦區(qū)西側(cè)為二街河，距離礦區(qū)最近距離約450m，礦區(qū)內(nèi)直接充水含水層與二街河接觸，地下開(kāi)采標(biāo)高低于二街河水位時(shí)會(huì)對(duì)地下水形成反向補(bǔ)給，作為充水水源補(bǔ)給地下水。

滇池位于礦區(qū)東側(cè)，距離礦區(qū)約8km，處于另一個(gè)水文地質(zhì)單元，對(duì)礦床充水影響不大。

3.1.3 地下水

中誼村組、漁戶村組及燈影組巖溶裂隙含水層為礦床直接充水含水層，分布于全礦區(qū)，單位涌水量0.002～0.141L/s.m，滲透系數(shù)0.001～0.20m/d，富水性空間分布不均一，垂向呈現(xiàn)上弱下強(qiáng)趨勢(shì)，平面上由北向南富水性逐漸減弱。隨著礦山地下開(kāi)采排水，該含水層地下水將是礦坑充水的主要來(lái)源。

3.1.4 露天采坑

據(jù)云南磷化集團(tuán)有限公司昆陽(yáng)磷礦二礦200萬(wàn)t/a 地采項(xiàng)目設(shè)計(jì)[6]，礦山開(kāi)采方式為露天+地下結(jié)合開(kāi)采，交界處預(yù)留20m 標(biāo)高的礦體作為保安礦柱，井下采用充填法采礦，而非崩落法采礦，地表不產(chǎn)生塌陷及移動(dòng)，僅可能產(chǎn)生次生裂隙，地下開(kāi)采距地表垂直距離在200m 以上，地下開(kāi)采對(duì)地表影響較小。

礦區(qū)北側(cè)的露天采坑受季節(jié)影響明顯，雨季會(huì)存在積水現(xiàn)象，對(duì)直接充水含水層進(jìn)行補(bǔ)給，但通過(guò)下泵抽排露天采坑積水，水源有限，不構(gòu)成礦床主要充水水源。

3.2 充水通道

3.2.1 巖溶裂隙

礦床主要充水含水層為中誼村組、漁戶村組及燈影組巖溶裂隙含水層，基本分布于全區(qū)，因此含水層巖溶裂隙構(gòu)成了礦床充水的主要通道。

3.2.2 斷層

礦區(qū)內(nèi)與地采關(guān)系密切的斷層為F2斷層，經(jīng)鉆孔水位分析，目前斷層上下盤(pán)水力聯(lián)系較弱，但隨著深部礦體開(kāi)采，極有可能引起斷層活化，成為礦床的充水通道。

3.2.3 次生裂隙

由于地采為充填采礦方法，不會(huì)產(chǎn)生塌陷區(qū)，僅出現(xiàn)由于不均勻沉降產(chǎn)生的次生裂隙，次生裂隙與巖溶裂隙作為統(tǒng)一通道構(gòu)成礦床充水通道。

3.3 水文地質(zhì)邊界

昆陽(yáng)磷礦二礦位于二街河流域補(bǔ)給徑流區(qū)，水文地質(zhì)單元內(nèi)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高為1880m，設(shè)計(jì)開(kāi)采最低標(biāo)高為1800m，低于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面。礦區(qū)位于香條村背斜南翼，地層傾向150°左右，傾角平均15°，為總體呈向南東緩傾斜的單斜構(gòu)造，礦體主要產(chǎn)于下寒武統(tǒng)中誼村組白云巖中。昆陽(yáng)磷礦二礦所處的水文地質(zhì)單元北至老高山-金銅盆山一帶，基本與地表分水嶺一致，為零通量邊界；礦區(qū)西部為二街河，與直接充水含水層接觸，視為定水頭邊界；南部為昆陽(yáng)群黑山頭組砂巖、板巖地層，視為隔水邊界；東部分水嶺視為零通量邊界。

區(qū)內(nèi)多年年平均降雨量為873.3mm，降水相對(duì)豐沛。大氣降水是地下水的直接補(bǔ)給來(lái)源，北側(cè)采坑內(nèi)堆土場(chǎng)結(jié)構(gòu)松散，接受大氣降水入滲補(bǔ)給后，呈飽水狀態(tài)暫時(shí)蓄積地下水，然后緩慢下滲，對(duì)保留露天采坑及地下水進(jìn)行補(bǔ)給，而保留露天采坑直接以大氣降水形式補(bǔ)給地下水。露天采坑之外降水受地勢(shì)影響，向礦區(qū)南部、西部、南西部徑流，最終匯入二街河。

礦區(qū)直接充水含水層為寒武系、震旦系巖溶裂隙含水層，空間富水性分布不均一，垂向呈現(xiàn)上弱下強(qiáng)趨勢(shì)，平面上由北向南富水性逐漸減弱，作為礦體主要充水含水層；礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，僅有兩條小的正斷層，其中F2斷層上下盤(pán)水力聯(lián)系較差，后期近斷層開(kāi)采時(shí)可能增強(qiáng)礦體下部含水層之間的水力聯(lián)系。

綜上，礦床地下水的補(bǔ)給水源主要為大氣降水，主要充水含水層為中誼村組、漁戶村組及燈影組巖溶裂隙含水層，含水層的巖溶裂隙構(gòu)成了礦床充水的主要通道，礦坑涌水的大小取決于充水通道的規(guī)模及其透水性。

礦山對(duì)露天開(kāi)采設(shè)計(jì)范圍外的深部礦體采用分期分段形式地下開(kāi)采。一期設(shè)計(jì)最低開(kāi)采標(biāo)高為1800m，將二礦礦區(qū)分為東西兩采區(qū)，露天開(kāi)采東采區(qū)，開(kāi)采境界底標(biāo)高為2000m，西采區(qū)開(kāi)采境界底標(biāo)高為1880m。礦區(qū)露天境界底均預(yù)留20m 保安礦柱，地采設(shè)計(jì)東采區(qū)開(kāi)采標(biāo)高范圍主要為1800～1980m，西采區(qū)開(kāi)采標(biāo)高范圍為1800～1860m，前期開(kāi)采東采區(qū)1890m 中段，后期同時(shí)開(kāi)采東西兩采區(qū)的1800m 中段，采礦方法采用盤(pán)區(qū)式偽傾斜分段條帶充填采礦法。開(kāi)采規(guī)劃見(jiàn)圖3。

圖3 開(kāi)采規(guī)劃圖 Fig.3 Mining planning map

4 地下水礦坑涌水量預(yù)測(cè)

根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)條件，結(jié)合礦山地采設(shè)計(jì)和勘查資料（圖3），礦床為層控礦床，傾角較平緩，直接充水含水層漁戶村組白云巖溶蝕不發(fā)育裂隙發(fā)育，礦坑涌水量由礦床直接充水含水層補(bǔ)給，在開(kāi)采條件下，隨著礦坑疏干排水、地下水位降低，地下水由承壓水轉(zhuǎn)為無(wú)壓水，地下水礦坑涌水量預(yù)測(cè)適合采用解析法[7]；解析法適用于邊界條件簡(jiǎn)單的含水層，均質(zhì)各向同性介質(zhì)，一維、二維穩(wěn)定或非穩(wěn)定問(wèn)題，承壓流動(dòng)或滿足裘布依假設(shè)的無(wú)壓流動(dòng)、承壓與無(wú)壓并存的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)礦坑涌水量預(yù)測(cè)計(jì)算規(guī)程（DZ/T 0342-2020），采用解析法—大井法和狹長(zhǎng)水平坑道法估算涌水量；因“大井法”將礦坑概化成為近似水平的圓形大井，較為簡(jiǎn)單有效；而對(duì)于“狹長(zhǎng)水平坑道法”，由于開(kāi)采面積為不規(guī)則的長(zhǎng)條形狀，概化開(kāi)采的長(zhǎng)度及寬度較為困難；因此，本文采用穩(wěn)定流承壓轉(zhuǎn)無(wú)壓的“大井法”估算礦坑涌水量為主要計(jì)算方法，輔以“狹長(zhǎng)水平坑道法”進(jìn)行比較、驗(yàn)證，分析誤差是否在允許范圍或者誤差是否屬于正常，推薦涌水量估算方法和估算結(jié)果。

4.1 “大井法”估算

“大井法”是將形狀復(fù)雜的坑道系統(tǒng)概化成一個(gè)圓形大井在工作。依據(jù)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，將中誼村組、漁戶村組含水層概化成為近似水平的無(wú)限承壓含水層，不考慮隔水邊界的影響，采用“大井法”計(jì)算。在開(kāi)采條件下，隨著礦坑疏干排水、地下水位降低，地下水由承壓水轉(zhuǎn)為無(wú)壓水，采用承壓水轉(zhuǎn)潛水含水層公式[7-10]：

式中符號(hào)的意義及取值：

（1）Q-地下水滲流總量，即地下水涌向采坑的水量（m3/d）。

（2）K-含水層滲透系數(shù)。依據(jù)開(kāi)采設(shè)計(jì)最低開(kāi)采標(biāo)高1800m，進(jìn)行了專項(xiàng)水文地質(zhì)勘查，布設(shè)SK-1、SK-3 進(jìn)行深部單孔抽水試驗(yàn)和SK-2 多孔抽水試驗(yàn)，最低控制到1541.49m 標(biāo)高，再利用東部緊鄰的昆陽(yáng)磷礦IIIYP106、IIIYP130、IIIYP84、供ZK1 淺-中部抽注水資料及本礦區(qū)勘探報(bào)告淺-中部ZK73-2 多孔抽水試驗(yàn)資料（圖2），最終求取平均值為0.136m/d（表2），滿足規(guī)范和開(kāi)采設(shè)計(jì)要求。

表2 滲透系數(shù)統(tǒng)計(jì)表 Table 2 Permeability coefficient statistics

（3）M-承壓含水層厚度。依據(jù)水文地質(zhì)調(diào)查、鉆孔水文地質(zhì)編錄、抽水試驗(yàn)、水文測(cè)井等判定，漁戶村組含水層較下伏燈影組含水層巖溶裂隙不發(fā)育，富水性弱，且厚度較厚，礦區(qū)構(gòu)造不發(fā)育，致使燈影組越流補(bǔ)給量較小，因此礦坑充水含水層厚度為中誼村組、漁戶村組厚度之和，據(jù)工程控制分別按18.24m、135.5m 計(jì)算，含水層厚度為153.74m。

（4）H-承壓水頭高度，目前水位標(biāo)高為2002.36m，截至漁戶村組含水層底部，承壓水頭高度為337.86m；

（5）h-采坑底部（疏干水位）至漁戶村組含水層底部的距離，按目前水位至開(kāi)采標(biāo)高底板考慮，分別取225.5m、135.5m。

（6）r0-大井引用半徑，按不規(guī)則圓形公式計(jì)算，F(xiàn)為大井水平投影面積，一期至1890m標(biāo)高面積為1235733m2，二期至1800m 標(biāo)高面積為3070220m2，分別取值627m、989m。

（7）R0-大井引用影響半徑，R0=R+r0；R-大井的影響半徑，S-水位降深，按目前水位至開(kāi)采標(biāo)高底板考慮，分別取112.36m、202.36m。

（8）a-進(jìn)水邊長(zhǎng)系數(shù)，為礦坑寬度與二分之一礦坑等效長(zhǎng)度的比值，按照開(kāi)采標(biāo)高分別取0.32、0.38。

將上述參數(shù)代入式（1），求得1890m、1800m標(biāo)高涌水量分別為3200m3/d、7600m3/d。該涌水量是在枯水年枯水期所求得的，依據(jù)寧區(qū)氣象局1974年1月～2019年12月共46年觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)，平水年平水期及豐水年豐水期對(duì)應(yīng)于枯水年枯水期的季節(jié)影響比值系數(shù)分別取1.4、1.6，分別求得1800m和1890m水平平水年平水期的正常涌水量和豐水年豐水期的最大涌水量（表3）。

表3 大井法涌水量估算結(jié)果表 Table 3 Estimation result table of water inflow by big well method

4.2 “狹長(zhǎng)水平坑道法”估算

“狹長(zhǎng)水平坑道法”是將形狀復(fù)雜的坑道系統(tǒng)概化成一個(gè)長(zhǎng)條形大井在工作。依據(jù)前述地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，由于開(kāi)采面積為不規(guī)則的長(zhǎng)條形狀，采用“狹長(zhǎng)水平坑道法”計(jì)算。在開(kāi)采條件下，隨著礦坑疏干排水、地下水位降低，地下水由承壓水轉(zhuǎn)為無(wú)壓水，采用承壓水轉(zhuǎn)潛水含水層公式[7]：

式中：Q-礦坑地下水流入量（m3/d）；K-含水層滲透系數(shù)，0.136m/d；M-含水層厚度153.74m；H-承壓水水頭高度，337.86m；S-水位降深，分別取112.36m、202.36m；M-采坑底至含水層底板距離，分別取225.5m、135.5m；R-水平坑道影響寬度(m)，B-礦坑形成后的長(zhǎng)度，一期至1890m 標(biāo)高長(zhǎng)度為2050m，二期至1800m 標(biāo)高長(zhǎng)度為4018m；b-礦坑形成后的寬度，一期至1890m 標(biāo)高寬度為324m，二期至1800m 標(biāo)高等效寬度為764m；利用試算法，并結(jié)合《水文地質(zhì)手冊(cè)》表9-4-4 綜合確定。

將上述參數(shù)代入式（2），求得1890m、1800m標(biāo)高涌水量分別為3900m3/d、10200m3/d，該涌水量是在枯水年枯水期所求得的，根據(jù)平水年平水期及豐水年豐水期對(duì)應(yīng)于枯水年枯水期的季節(jié)影響比值系數(shù)1.4、1.6，求得1800m 和1890m 水平平水年平水期的正常涌水量以及豐水年豐水期的最大涌水量（表4）。

表4 狹長(zhǎng)水平坑道法計(jì)算涌水量參數(shù)表 Table 4 Water inflow parameters calculated by narrow horizontal adit method

4.3 兩種方法分析、比較、驗(yàn)證

根據(jù)《地下水資源分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》[11]，以上兩種方法計(jì)算的礦井涌水量精度均屬于D 級(jí)，誤差60%～80%[12]，可滿足開(kāi)采設(shè)計(jì)要求。兩種方法相比較，顯然采用“狹長(zhǎng)水平坑道法”預(yù)測(cè)的涌水量比采用“大井法”預(yù)測(cè)的涌水量結(jié)果大很多。在計(jì)算公式中，影響半徑是利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算而得，一般偏小，從而計(jì)算的礦井涌水量偏大，因此，采用計(jì)算結(jié)果較小的“大井法”估算礦坑涌水量更為合適。開(kāi)采過(guò)程中可利用實(shí)測(cè)的影響半徑，或是利用“大井法”公式反求的影響半徑，修正預(yù)算礦井涌水量。

5 結(jié)論

（1）礦山設(shè)計(jì)采礦最低標(biāo)高為1800m，部分礦體位于當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面1880m 之下；礦體直接充水含水層寒武系巖溶裂隙含水層富水性弱-中等；上覆間接頂板含水層碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層富水性弱-中等，與直接充水含水層間有厚層砂頁(yè)巖隔水層阻隔；礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，F(xiàn)2斷層后期近斷層開(kāi)采時(shí)可能增強(qiáng)礦體下部含水層之間的水力聯(lián)系。因此，礦床水文地質(zhì)條件為礦層及底板巖溶裂隙含水層直接充水的中等類型。

（2）推薦“大井法”為地下水礦坑涌水量計(jì)算方法，估算開(kāi)采至1890m 標(biāo)高時(shí)正常涌水量為4500m3/d，最大涌水量為7200m3/d；開(kāi)采至1800m 標(biāo)高時(shí)正常涌水量為10600m3/d，最大涌水量為17000m3/d。在將來(lái)的開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)涌水量情況，使用時(shí)需適時(shí)修正。