岩溶地区矿区水文地质评价与施工巷道突发性涌水预测预报

陈强

(贵州省水利水电勘测设计研究院，贵阳550002)

贵州省的铝土矿区在挖掘联系南北两个矿区的巷道时，出现突发性的大量涌水涌泥现象，导致了施工的停滞，并且损坏了许多的施工器械，不仅影响了施工的正常进行，而且还造成了大量的经济损失。

所以，本研究的目的在于分析矿区出现突发性的涌水涌泥现象的原因，恢复施工，并且查明此矿区的水文和地质情况，为施工提供一定的理论依据并为以后的施工进行预测。

1 地质概况

1.1 地质构造

矿区的位置在南北斜向的方位，分为南北两段矿区，南段矿区斜向南边，北段矿区斜向北边，矿区的总长度为3 km，总宽度为1 km。整个矿区呈现一种开阔向斜的特点。

1.2 地 层

地层的分布从老到新分别有:寒武系中的统高台组(ε2g);石炭系中的统大塘组(C1d)、摆佐组(C1b);二叠系中的茅口组(P1m)、统梁山组(P1l)、第四系(Q)、栖霞组(P1q)。

2 水文地质特征

2.1 地下水类型

矿区的地下水类型主要为碳酸盐岩溶水，碳酸盐岩溶水可分为两种类型:碳酸盐岩裂隙岩溶水、碳酸盐岩承压裂隙水。

2.2 碳酸盐岩溶水含水岩组及富水性

1)碳酸盐岩裂隙岩溶水。碳酸盐岩裂隙岩溶水是指存在于岩组的溶蚀裂隙中的水。地层中存在这种类型水的岩组有:二叠系中的茅口组(P1m)和栖霞组(P1q)。此种水的富集程度为中等。

2)碳酸盐岩承压裂隙水。碳酸盐岩承压裂隙水是指存在于岩组的岩溶裂隙中的水。地层中存在这种类型水的岩组有:石炭系中的摆佐组(C1b)、统高台组(ε2g)。此种水的富集程度为中等。

3 勘探概况

3.1 地表超高密度电法

在进行研究时在矿区的东西方向设置了许多条物探侧线，是地表超高密度电法的充分体现。

3.2 地质与水文地质模型的建立

该矿区的水文和地质情况比较复杂，所以为了研究的顺利进行，我们收集了大量的水文和地质资料，建立了水文地质的模型，见图1。

图1 地质与水文地质模型

4 矿区水文地质评价与施工巷道突发性涌水预测预报

4.1 北矿段西侧1300巷道

矿区的北矿段的西侧1300巷道高度比较高，大约要高于地表100 m左右，这是矿区的地下水进行补给的区域，但是同时会影响地下水的富集程度。1300巷道的位置距离向斜轴部比较远，大约为250～300 m左右。根据上面5－0剖面侧线图可以知道:该矿区的地下水主要分布在岩溶裂隙中，分布位置很不均匀，水的富集程度也为中等。

1)矿区北面一段矿区的西侧1300巷道中段。此段巷道的施工要穿越断层F7－1、F7、F8，利用超高密度电法和地下水结构模型对地下水的分布情况和地质情况进行分析调查。将断层带F7－1、F7、F8中容易导致涌水的位置依次划分为涌水带1、涌水带2、涌水带3，涌水带3发生涌水现象的概率相比最大，估计最大的涌水量约为1 200 m3/d。北矿段西侧1300巷道中段剖面图见图2。

图2 北矿段西侧1300巷道中段剖面图

2)矿区北面一段矿区的西侧1300巷道南段。此段巷道的位置位于F8断层处的下部，与东矿段1300巷道和南矿段联道相连接，此矿区是地下水径流的区域，水富集的程度比较大。从总回风巷向西矿区1300巷道施工一直到现在的位置，预估最大涌水量约为1 500 m3/d。根据上面地表超高密度电法剖面与1300巷道位置(图1)可以知道:矿区地下水的分布与地表水和东侧的地下水的联系比较紧密。施工的巷道位置在石碳系中的摆佐组(C1b)灰质白云岩硬质岩中，这段发生涌水涌泥现象的概率较大。

4.2 南、北矿段1300联系巷道

此段巷道的位置在向斜轴部的东侧，该段地势较低，是矿区地下水的径流区域，地下水的富集程度较大。从总回风斜井向南施工一直到联道的施工中，预估最大的涌水量约为5 000 m3/d，从总回风斜井向北施工一直到联道的施工中，预估最大的涌水量为2 000 m3/d。分析可知此段巷道的涌水涌泥现象发生的概率较大。

4.3 北矿段东侧1300巷道

依据地下水文地质模型，此段巷道发生涌泥涌水现象可能性较大的区域可分为:北段、中段和南段。下面依次进行分析:

1)北矿段东侧北段。北矿段东侧1300巷道北段剖面图见图3。

图3 北矿段东侧1300巷道北段剖面图

因为北段巷道上的大塘组(C1d)岩层较薄，隔水的性能也比较差，所以摆佐组(C1b)白云岩中存在的承压裂隙水在此段巷道发生涌水涌泥现象的可能性最大;在Y:48060－48080施工一段，巷道的施工必须要穿越大塘组(C1d)和高台组(ε2g)之间相互接触的一面，但是由于巷道的稳定性较差，容易出现崩塌，所以此段巷道发生涌水涌泥现象的可能性也比较大。

2)北矿段东侧中段。在Y:47600施工一段，此段巷道的施工必须要穿越摆佐组(C1b)的下部和大塘组(C1d)之间相互接触的一面，巷道的涌水量又较大，所以发生涌水涌泥现象的可能性较大;在Y:47700周围的施工段，巷道是在高台(ε2g)组的硬质岩中进行施工的，但是由于此段上面的大塘组(C1d)岩层比较薄，隔水性能也比较差，所以此段发生涌水涌泥现象的可能性也比较大;在Y:47810－47990施工一段，巷道的施工要穿越大塘组(C1d)和高台(ε2g)组之间相互接触的一面，由于巷道的稳定性比较差，容易出现崩塌的现象，所以此段出现涌水涌泥现象的可能性也比较大。在Y:47820－48010施工一段，巷道的施工要穿越大塘组(C1d)和高台(ε2g)组之间相互接触的一面，由于巷道的稳定性比较差，容易出现崩塌的现象，所以此段出现涌水涌泥现象的可能性也较大。北矿段东侧1300巷道中段剖面图见图4。

图4 北矿段东侧1300巷道中段剖面图

5 结论与建议

5.1 结 论

1)北矿区西边的1300巷道中段的巷道在施工时要穿过F7－1、F7、F8的断层，容易发生突发性的涌水涌泥现象，降水孔在对此段巷道的地下水进行降排之后可以降低出现突发性的涌水涌泥现象的可能性。

2)北矿区西边的1300巷道的南段和北矿区的南段1300的联系巷道，地下水的富集程度相对比较高，预估此段出现突发性的涌水涌泥现象的可能性较大。

3)北矿区东边的1300巷道的施工是自北向南进行的，要穿越大塘组(C1d)和高台(ε2g)组之间许多地方的相互接触面，底层的倾斜角度较大，并且局部状态变化较大，使此段成为地下水比较富集的区域，但是因为此段巷道的稳定性较差，容易出现崩塌，所以此段出现涌水涌泥现象的可能性也较大。

5.2 建 议

1)对预测巷道可能出现涌水涌泥现象的区域进行钻探分析，充分了解其水文和地质情况，从而正确的指导巷道的施工;

2)对预测可能出现突发性的涌水涌泥现象的巷道提前采取防范措施，减少涌水涌泥现象对人员和施工导致的伤害;

3)如果抽排巷道出现涌水涌泥现象，则要对地面进行崩塌和沉降的检查，同时也要继续对监测点进行长期的监测;

4)因为目前正处于水量比较丰富的时期，地下水的补给也比较充足，所以建议在枯水季节或者等到东侧1300巷道与联道连通之后再对巷道进行施工。

［1］ 杜德智.贵州省清镇铝土矿麦坝矿区补充勘探储量报告［R］.贵阳:贵州冶金地质五队，1979.

［2］ 罗迪，胡国林.贵州分公司第二铝矿麦坝矿区地质灾害危险性评估报告［R］.贵阳:贵州地质工程勘察院，2006.

［3］ 昆明有色冶金设计院.中国铝业股份有限公司贵州分公司第二铝矿麦坝矿区坑内开采工程初步设计［Z］.昆明:昆明有色冶金设计院，2007.

［4］ 工程地质手册编委会.工程地质手册:第四版［K］.北京:中国建筑工业出版社，2007.