芦子园铅锌矿水文地质条件与地质环境评价

肖斌 XIAO Bin；范玉华②FAN Yu-hua；李俊LI Jun；吕文丽LV Wen-li

（①昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650092；②云南省地质调查院，昆明650216）

0 引言

芦子园铅锌铁多金属矿区位于云南省镇康县凤尾镇140°方向平距约10km处，行政区划属镇康县凤尾镇管辖。区内属云贵高原西部，横断山脉的南延部份，羊尖山次级地表分水岭西北部。地貌上具有山峦起伏，溪流纵横，草茂林密，残坡积物薄等特点。

地形总体呈南东高北西低、东高西低，最高为矿区东南的小关山附近，海拔2536m，最低为小河边沟与镇康老县城附近凤尾河的交汇处之火烧桥附近河床，海拔920m，为当地最低侵蚀基准面，相对高差1616m，一般为600～1000m，属剥蚀深切割高中山地貌类型。

芦子园铅锌矿区位于中国“西南三江成矿带”南部（如图1），冈底斯-念青唐古拉褶皱系、晶宁-孟连褶皱带与福贡-镇康褶皱带的接合地带，南汀河大断裂北西侧、镇康复背斜的核部[3]。矿区属镇康复背斜的次级构造单元——芦子园背斜，该背斜核部位于芦子园南东侧，发育有北东向和北西向两组断裂，其中北东向组断裂主要有5条（F1、F2、F3、F4、F5）矿体主要发育在该组断裂的裂隙和层间破碎带中，另北西向组断裂主要有 6 条（F6、F7、F8、F9、F12、F13）对矿体和地质体起破坏作用，属成矿后期的破矿构造（如图2）。

1 矿区水文地质特征

1.1 水文地质条件

1.1.1 水文地质基本情况

芦子园铅锌矿区位于小河边铁矿区南部。主矿体出露于矿区中部，含矿地层为寒武系沙河厂组二、三段（∈3s2、∈3s3），矿体基本沿北东向断裂展布，矿体走向北东，倾向北西，倾角47°～82°。区内平移、逆冲断裂十分发育。其断裂的性质、特征、规模及产状的变化、岩石裂隙及岩溶的发育程度，对地下水的富集、运移都起到明显的制约作用。矿区属剥蚀、切割山地貌，矿界内南东边最高标高为2350m，最低标高为北西边芦子园沟出口1180m，相对高差1170m。

1.1.2 矿区的含（隔）水层（组）划分及其水文地质特征

1.1.2.1 含水层组富水性划分原则

矿区本次野外调查在三条主平硐口观测涌水量、矿坑内观测岩溶出水点流量及周边地表观测泉流量，依据《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91），用钻孔单位涌水量与平均泉水流量给出含水层组富水性划分标准如表1。

图2 芦子园铅锌矿区域地质矿产略图（云南省地质调查院，2013，修编）

表1 含水层组富水性标准

1.1.2.2 含（隔）水层（组）分述

主要介绍对矿区影响较大的含（隔）水层（组）：

①寒武系沙河厂组（∈3s）含水层。分布在芦子园复背斜核部，厚1301.76m，为矿区含（控）矿地层，将其分为三段叙述。

寒武系沙河厂组二段一层（∈3s2-1）大理岩夹板岩岩溶裂隙含水层：在矿区本部大面积分布，为Ⅱ号矿带的赋矿层位，岩性为灰白色大理岩夹石英片岩、大理岩化灰岩及粘板岩透镜体，局部可见辉绿岩脉侵入及阳起石矽卡岩，主要呈北东向展布，地层厚度大于242.28m。地表岩体强风化，风化裂隙较发育，裂面溶蚀现象较为明显，根据前期施工钻孔分析水位埋深为128.8m-160.10m。坑道揭露段溶孔、溶隙、溶洞发育，局部溶隙、溶洞出现股状涌水、片状出水、潮湿或稀疏滴水等现象，在坑内施工探矿钻孔，钻孔或多或少均有涌水现象，向下深部施工的钻孔，都具承压性，承压水头高最大为56m。

寒武系沙河厂组三段（∈3s3）岩溶裂隙含水层：为矿区的控矿地层，岩性为薄-中厚层大理岩及大理化灰岩，地层厚度405m。在该含水层钻孔及坑道揭露段溶孔、溶隙、溶洞发育，在坑道揭露段，溶隙、溶洞出现少量涌水、滴水等现象，分析该含水层地下水主要沿溶隙、溶洞等通道向下覆含水层径流，该含水层透水性强，为矿床间接充水含水层，依据实际调查统计，出露该含水层的泉点有8个，流量为0.022L/s-15L/s，平均流量2.61L/s，含水层的富水性依据出露在该含水层的泉点及岩性推测判断，推测富水性弱-强。

②寒武系保山组一、二段（∈3b1、∈3b2）相对隔水层：分布矿区本部的西侧，呈北东向延伸，岩性主要为灰绿、褐黄色薄-中层状粉砂质粘板岩夹灰岩、泥质条带灰岩，地表强-弱风化裂隙较发育，裂隙面多为泥质全充填，富水性差，厚1125m。在矿区北测∈3b1地层中测有1个泉点，富水性贫乏，为相对隔水层。

1.1.3 矿区地下水化学特征

水文地球化学方法是研究一个地区含水层水文地质条件的重要手段[5]。矿区属高中山深切割地貌，地形高耸，地下水排泄条件好，同时基岩裸露的风化带上经剥蚀淋滤作用，岩石易溶成分减少，所以岩溶水和基岩裂隙水化学成分简单，主要成分为残留难溶盐。地下水水化学类型一般为：HCO3-—Ca2+型水，详见表 2。

表2 水质分析成果表

1.2 矿坑涌水量预测

①预测中段的目标。矿山目前的开采活动主要在1238中段、1360中段及1206中段，现矿山巷道开拓系统已基本完善，当地地形地貌有利于1238m以上矿坑的自然排水，下部矿山的生产活动主要集中于为1206m以下的中段，坑道排水采取机械排水，若机械排水不急时或安装的机械排水设备的能力不足，将对矿山生产及工作人员的安全造成巨大的损失及危险，为矿山在生产能够较准确的估算坑道的涌水量，便于矿山的生产设计，安装足够能力的机械排水设备，为较准确的预算坑道的涌水量，本次矿坑涌水量用两种预算方法，在1206m中段的基础上，下推二个中段至1146m中段的涌水量。

②坑道涌水量的预测方法。富水系数法：芦子园铅锌矿、铁矿及铜矿已开采多年，主井的水文地质特征及矿坑充水因素，比较综合地反映了未来矿井的水文地质特征及各充水因素，对整个矿区已有一定的可比性，因此本次矿井涌水量预算以芦子园铅锌矿、铁矿及铜矿主井作为比拟依据，可采用富水系数法进行预算。

式中：KB—富水系数；Q—生产矿井排水量（米3/天）；P—矿井的开采矿石量（吨/天)；Q1—设计矿井预计涌水量（米3/天）；P1—设计矿井的开采矿石量（吨/天）；由涌水量的预算结果及选用参数如下表3。

表3 芦子园铅锌矿矿区采矿权内矿坑涌水量预算成果表

2 矿山地质环境评价

2.1 地表（下）及其它有害元素组分

①矿区地表、地下水污染现状。

目前矿山的部分选矿废水、生活废水及矿坑涌水及混合季节性地表水流入下游，矿区尾矿库上游地表水水质大部分项目达到Ⅱ类水标准，极少数为Ⅲ类，而尾矿库下游地表水水质有所下降。

②地表（下）水污染来源。

地表水及地下水主要污染来源有两方面的因素，一是在开采过程中产生的“三废”对地表(下)水产生污染。二是选矿过程中产生“三废”对地表(下)水产生污染[7]。

③矿区岩矿石有害元素及放射性。

通过化验检测矿区主要有害元素含量一般为0.01-0.3%，属正常范围，矿层中无有害人体建康的有害气体和放射性。

2.2 矿区地质环境现状

矿区及其附近居民点多，人类工程经济活动强度中等，矿山地下开采暂无造成地裂缝及地表塌陷，而生产产生的废矿渣无序堆放，局部引发小型泥石流，生产废水（渣）的排放，选矿产生的废气的排放，均给矿山职员及附近村民带来轻度的负面影响，矿区地质环境现状中等。

2.3 尾矿库地质环境

根据矿山的生产规模，矿山每年产生近40万m3的尾渣量，矿山于2008年在矿区北西边芦子园沟下游沟谷利用自然地形建有一个三级尾矿库，库容约200万m3，现有库容量使用年限1年，该尾矿库分布标高1120-1214m，建有三道混凝土坝高40-60m。该尾矿库已建成使用，使用过程中未发现渗漏等等情况，潜在危险性较小。另外，尾矿坝附近斜坡稳定，可能导致坝体毁坏的地质灾害目前尚不存在，因此，形成溃决型泥石流的可能性不大，潜在危险性较小。

2.4 地质灾害

矿区地形较复杂，沟谷切割强烈，植被中等发育，在矿山生产活动的影响下，矿区内地质灾害发育程度中等，目前矿区范围及周边主要有14个滑坡和4条泥石流及9个崩塌及1个潜在不稳定人工斜坡，地质灾害中等发育，潜在的危险性中等。

2.5 环境评价

随着采矿活动进行，矿山疏干排水及开采面积的不断增大，造成地面塌陷、泉水枯竭、河水断流、区域地下水位下降的可能性大；形成冒顶、岩爆等环境地质问题的可能性大；地面沉降引发新的塌陷、滑坡、崩塌等灾害的可能性较大；诱发地震及加剧现有地质灾害的可能性较大；上述地质环境问题可能造成的损失及安全问题较严重，因此，必须密切注意开采过程中引起的地质环境问题，做好预防和监测工作。

3 讨论矿山地质环境防治措施及建议

①建立地质灾害监测网络，在现状地质灾害点（滑坡、泥石流、潜在不稳定斜坡）以及矿坑冒顶、采空区陷落变形和可能发生地质灾害地点，进行长期动态观测记录，分析和掌握地质灾害发展趋势，作出预警预报，视其规模及危害，及时采取必要的工程处治措施。

②加强环保意识，严密规划，有序生产。

③矿山大面积回采时预留足够的安全矿柱，采空区及时回填，避免采矿中采空区陷落、变形引发地质灾害。

④对采、选矿中的“三废”作好规划，做到有序堆放和达标排放，以免造成大气、地表水及地下水的污染；废渣应设挡墙进行拦挡，防止泥石流灾害的发生。

⑤对尾矿库进行专人监测管理。

4 结论

①水文地质条件。

目前矿区水文地质条件应属溶蚀裂隙、溶洞岩溶水直接充水为主的中等偏复杂类型，随着矿山开采深度的不断增加，矿区水文地质条件有向复杂类型转化的可能。将来矿区开发，应加强矿井涌水量预测，及时进行地下水的排放、疏干等工作，避免透水事故的发生。

②工程地质条件。

目前矿区工程地质条件属中等类型，随着矿山开采面积的不断增大，深度的不断增加，矿区工程地质条件有向复杂类型转化的可能。勘查工作尚未查明中小隐伏断层和褶曲发育情况及其对开采技术条件（水、工、环条件）的影响，因此建议在矿井开拓过程中加强矿井水文、工程、环境地质编录及异常情况的记录、归档，以便随时查阅总结，较精确地预测矿井涌水量，更好地进一步指导矿井生产。

③地质环境质量。

目前矿山地质环境中等，但今后随着矿山进一步的开发建设，如果不注意地质环境的保护，矿山地质环境将逐渐恶化，可能向不良类型转变。建议矿区废矿渣应选择适当场地堆放，不应顺坡堆放，也不宜直接堆放于冲沟中，否则可成为诱发泥石流的隐患。

[1]蒋成兴，卢映祥，尹光候等.云南省镇康县芦子园铅锌铁矿床特征及找矿潜力分析[J].矿物学报，2011（S1）:204-205.

[2]董文伟,陈少玲.镇康芦子园铅锌矿床特征及成因[J].云南地质，2007，26(4):404-410.

[3]杨小峰，罗刚.云南镇康地区芦子园铅锌矿床控矿因素浅析[J].地质通报，2011,30(7):1137-1146.

[4]孙瑞华，李壮.苏家庄铁矿水文地质条件及矿山地质环境评价[J].水文地质工程地质，2004,5:0074-0076.

[5]牛建立，段琦.水文地球化学方法在研究矿区水文地质条件中的应用[J].煤田地质与勘探，2004,32(2):39-43.

[6]凌志敏，张新群.矿山环评之矿坑涌水量预测方法[J].西部探矿工程，2010（1）：0170-0173.

[7]王盛，许亚军.矿区水文地质勘探关键问题的探讨[J].矿业工程，2009,7（3）：8-10.