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浅析云南乐红铅锌矿区水文地质条件及矿坑涌水量预测

发表时间：2020/11/5 来源：《基层建设》2020年第21期作者：张凌强

[导读] 摘要：乐红铅锌矿矿区地处云南省东北部，矿区处于金沙江一级支流牛栏江下游，属构造侵蚀溶蚀高中山深切割河谷地貌。

        云南省地质矿产勘查开发局中心实验室（国土资源部昆明矿产资源监督检测中心） 650200
        摘要：乐红铅锌矿矿区地处云南省东北部，矿区处于金沙江一级支流牛栏江下游，属构造侵蚀溶蚀高中山深切割河谷地貌。由于区内地形复杂，山高谷深，地形陡峻，悬崖密布，加之气候条件变化较大。通过野外地质工作，针对该矿区的特点，对采矿坑道水文地质特征，矿坑涌水量进行分析论述。
        关键词：深切割河谷地貌；水文地质条件；涌水量预测
        引言
        乐红铅锌矿位于鲁甸县城270°方向，平距36km。行政区划隶属云南省鲁甸县乐红乡。地理（80坐标系）坐标：东经103°12′50″-103°15′52″，北纬27°10′17″-27°11′51″。矿区面积8.6575km2。
        2013-2014年间，云南省地质矿产勘查开发局中心实验室开展生产勘探工作，完成水工环地质主要工作量为矿区1:10000水工环地质修测10Km,1:2000水工环地质测绘4Km, 坑道水文工程地质编录1万余米，岩石力学样8件，水质分析样11件。
        1矿区水文地质条件分析
        1.1 矿区含水层特征
        根据矿区出露地层岩性组合，赋存地下水的含水介质特征、富水性差异，划分区内的相对含、隔水层组。分述如下：
        (1)孔隙含水层
        主要由第四系(Q)残坡积物组成，其次为冲洪积物为主，富水性弱。现按成因类型分述如下：
        ①残坡积物（Qel+dl）：零星分布于缓坡、台地、山麓、沟谷上游等地形相对平缓低洼处，厚0-15m。由碎石土、粘性土混杂组成。整体结构松散，孔隙多，透水性较好，钻孔中多发生漏水。分布零星，一般透水而不含水，厚度较大处含季节性孔隙潜水，局部沿基岩与松散层接触面形成少量渗流，泉流量＜0.01L/S，旱季多数干枯，富水性弱。受大气降水直接下渗补给，具有就地补给、就地排泄、迳流短的特点。
        ②冲洪积物：主要分布于牛栏江河床、河漫滩及洪发硐大沟沟床开阔平缓地段，厚0.5-10m。由砂砾石、漂砾、崩塌滚石、废矿渣组成，局部具二元结构。分选磨圆较差，大小不一，一般2-20cm，最大可达5m。结构松散，含孔隙潜水。因分布零星，厚度不大，一般不单独构成含水层，并且分布位置低，对矿床充水影响不大。
        (2)裂隙含水层
        ①下巧家组（O1q）裂隙弱含水层
        出露于矿区东部和南部，岩性为浅灰色—灰白色中厚层状石英细砂岩，上部夹泥岩和泥质灰岩，厚77.20-90m。裂隙较发育，张开度较好，线裂隙率0.1-6%，含裂隙水，岩层富水性弱。与下伏含矿围岩间有多个隔水层阻隔，对矿床充水无影响。
        ②沧浪铺组（∈1c）裂隙弱含水层
        零星出露于矿区西部及东部，岩性上部为浅灰色薄层状泥岩夹中厚层状泥质白云岩；下部为浅灰色中厚层状石英细—中粒砂岩夹薄层状泥岩，厚57.35-131.00m。上部泥岩裂隙不发育，相对隔水，下部砂岩裂隙较发育，张开度较好，含裂隙水，出露泉水较多，矿区及附近共出露3个泉水点，流量0.008-0.300L/S，平均0.141 L/S，富水性弱。地下水受下部泥岩隔水层阻挡，泉水多沿砂岩与泥岩接触面渗出或涌出。与含矿围岩间有∈1q砂泥岩隔水层阻隔，对矿床充水无直接影响。
        (3)岩溶裂隙含水层
        岩石总体以中-厚层状白云岩为主，岩石坚硬性脆，地表构造裂隙发育，岩溶不发育，见少量溶蚀裂隙和小溶洞。溶蚀裂隙一般宽2-10mm，少数宽5-10cm，无充填，延伸长度5-10m，时宽时窄。未见大型溶洞，仅在局部陡崖上见少量小型溶洞，直径0.2-1.0m，无充填；溶孔分布极不均匀，呈蜂窝状、星点状，孔径1-5cm，少数无充填。含岩溶裂隙水潜水，局部具有承压性。
        1.2矿区地下水补、径、排条件
        矿区因长期的地下坑道开采使天然水文地质条件发生了很大的改变，根据地下水的补、径、排条件的变化进行分析，大体可划分出2个大的水文地质单元。
        (1)洪发硐大沟（Ⅰ）单元
        位于矿区北部、东部，单元内地下水主要接受大气降水的补给，地形切割强烈，沟谷发育，有利于降水的排泄，地下水补给条件差。断裂发育，以北西向为主，O2-3d、Z2dn碳酸盐岩含水层分布较广，富水性弱-中等。碎屑岩呈条带状分布，为相对隔水层，限制了岩溶水的径流。总体上地下水以洪发硐大沟及其支沟为相对排泄基准，在沟底以散流状排泄。
        (2)细木寨子（Ⅱ）单元
        位于矿区西部，为一单斜构造，断裂不发育，以∈1q碎屑岩分布为主，富水性弱-极弱。碳酸盐岩含水层呈窄条带状分布，含水层、隔水层相间分布，无泉水出露。地下水接受降水补给后，自东向西径流，以牛栏江为排泄基准，呈散流状排泄。
        2矿坑涌水量预测
        2.1矿坑现状涌水情况
        通过实地观测共发现6个长期排水坑道（PD1、PD18、PD10、PD3、PD9、PD6），排水量大小不一，合计排水量34.051 L /s。各坑道排水量动态变化不大，雨季有略为增大的趋势，具体观测数据见下表1。
                                                                   表1 生产坑道排水情况统计表

        2.2矿坑涌水量预测
        因矿区勘探钻孔很少，无钻孔抽水试验资料，无多年各坑道排水记录资料。故涌水量的预测，利用本次工作调查成果，采用水文地质比拟法进行预测。本次调查主要针对最低资源量分布标高1260m进行涌水量预测。具体如下：
        计算公式：Ｑ＝Ｑ１× ×
        式中：Q——预测矿坑涌水量（L/S）；
        Q1——现矿坑涌水量（L/S）；
        F1——现巷道排水系统有效开采区投影面积（m2）；
        F——预测巷道排水系统有效开采区投影面积（m2）；
        S1——现开采地下水位降深（m）；
        S——预测地下水位降深（m）。
        据调查，现生产坑道纵横交错，涌水主要发生在灯影组白云岩中，不同标高的主采坑道、穿脉合计巷道总长约9600m，总面积约28800m2，现PD6坑道1285m中段以上坑道平均涌水量Q1=34.051L/s，雨季最大涌水量Q雨1=53.139L/s，旱季最大涌水量Q旱1=25.58L/s。
        预测最低资源量分布标高1260m中段水平时，开采系统仍采用水平巷道，主采坑道、穿脉合计巷道总长设计约9600m，总面积设计约28800m2，开采标高将降低25m，预计水位将不断下降达25m，预测水位标高为1260m,预测水位降深为S=1744m-1260m=484m，则1260m中段涌水量预测结果为：
        Q雨=53.139× × =56.03L/s= 4840.99m3/d。
        Q旱=25.58× × =26.97L/s= 2330.21m3/d。
        预测方法采用水文地质比拟法，现状流量根据观测资料确定，矿山是多年开采矿山。据调查了解，矿坑长期排水量基本同现状观测成果相等,故预测成果较可靠。
        结语
        乐红铅锌矿区地处滇东北高中山峡谷区，牛栏江支流—洪发硐大沟横贯矿区，为矿区内主要的地表水。乐红铅锌矿区构造破碎带发育，富水性弱，导水性差，多具有阻水性质。因此，研究该矿区的水文地质条件及矿坑涌水量的预测对乐红铅锌矿区的矿产开发具有重要指导意义。以便进一步指导和推进该矿区的下一步勘查工作。
        参考文献
        [1]宁黎元,张磊.贵州白云岩磷矿区矿坑涌水量预测方法[J].能源技术与管理,2020,45(02):128-131.
        [2]于崇波.某铜矿地下开采矿坑涌水量的预测[J].有色矿冶,2020,36(02):24-26+38.