云南西北部地区某矿矿体构造导水特征分析

崔世新，闫鹏阳，王洪亮

(华北有色工程勘察院有限公司，河北 石家庄 050021)



云南西北部地区某矿矿体构造导水特征分析

崔世新，闫鹏阳，王洪亮

(华北有色工程勘察院有限公司，河北 石家庄 050021)

[摘要]在矿区水文地质勘探中，碳酸盐岩类沉积岩往往能造就很多大水矿山，充水主要因为碳酸盐岩类孔隙较多，含水地层较多溶蚀发育，溶蚀强烈造成大的溶洞、暗河等。但在云南西北地质构造发育地区，并不是我们传统意义上认识的岩溶充水矿床充水特征，而是被构造结构面所影响的另外的一种充水特点，这种特点影响到含水层的水平空间运移规律，对矿山防治水产生深远的影响，以帷幕勘探为点论述类地区构造导水特征。

[关键词]碳酸盐类沉积岩；构造导水；帷幕勘探

2014年8月～2015年，华北有色工程勘察院水文公司承担并组织了云南省西北部地区毛坪矿帷幕线水文地质工程地质勘探工程，依据我国现行的《矿区水文地质工程地质勘探规范》[1]及《有色金属矿山水文地质勘探规范》[2]设计并完成了帷幕线的勘探工作。

1工程概况

毛坪铅锌矿位于云南省东北部彝良县城以南约13 km处，为投产多年的井下矿山，最低开采标高610 m，井下排水量23 000～28 000 m3/d，井下排水量8 000～12 000 m3/d，矿山采用强排水，降压疏干方式确保生产安全。

本次帷幕轴线在平面上呈“L”型分布(如图1)，帷幕轴线全长1 630 m，南北向帷幕段沿洛泽河东岸分布，长约521 m，地面标高894～902 m；东西向帷幕段长约1 109 m。本论文在实际工程的支持下，以多手段多方法全面系统的探讨研究了该矿山的构造充水特点、含水层的展布规律，为矿山以后的开采及建设提供切实可靠的依据。

2矿区水文地质

矿区位于长江上游高山峡谷区，北部、西北部为二迭系峨嵋山组玄武岩隔水边界、南部及东部为地表分水岭，地势南高北低，洛泽河自南往北流经整个矿区。区内基岩祼露，出露地层有泥盆系、石炭系、二迭系灰岩、白云岩、砂页岩、煤层等，矿体赋存于石门坎背斜转折端西翼泥盆系和石炭系灰岩、白云岩层间裂隙带中。

图1　帷幕线方案示意图

矿区断层极其发育，以NE向最为发育，断层产状陡峭，并以压扭性为主，断层带多被泥质、钙质胶结充填，透水性、富水性整体不强，但断层破坏矿床外围二迭系梁山组砂页岩形成导水通道，使矿床与外围二迭系栖霞茅口组岩溶裂隙水强含水层发生水力联系。石门坎背斜西翼地层受强烈挤压，在矿床内必然形成多组缓倾斜断层，并错断北部二迭系梁山组砂页岩形成导水通道，加强了矿床与外围二迭系栖霞茅口组岩溶裂隙水强含水层间的水力联系，此种断层地表无出露，难以查明，对矿床开采影响大。

矿区地下含水系统分为上部含水子系统与下部含水子系统，上部与下部含水子系统均由3个碳酸盐岩溶裂隙水含水层和2个碎屑岩构造裂隙含水带组成，碳酸盐岩溶裂隙水含水层和碎屑岩构造裂隙含水带间隔分布，碎屑岩构造裂隙含水带(断层及其影响带)使相临碳酸盐岩溶裂隙水含水层相互连通，构成统一地下含水系统。含水系统空间展布及其水文地质特征受控于石门坎背斜，背斜轴部地层透水性、富水性上强下弱，深部有转化为相对隔水层趋势，背斜东西两翼地层在上部含水子系统水力联系密切，为分布广的中等—弱富水性含水层，其覆盖于下部含水子系统之上；下部含水子系统因受石门坎背斜轴部弱透水层控制，背斜东西两翼含水层水力联系较弱，东翼下部含水子系统地下水对矿床充水影响小。

矿山长期排水已形成一定范围疏干流场，上部含水子系统地下水被强烈疏干，引起四周基岩地下水向矿坑汇集排泄，北部二迭系栖霞茅口强含水层地下水为矿坑水主要来源，次为南部侧向来水，洛泽河呈悬挂式河流，以淋漓状垂向补给矿坑水。下部含水子系统地下水主要接受矿区北部二迭系栖霞茅口强含水层地下水侧向补给，上部含水子系统与下部含水子系统在垂向上存在很大的水头梯度，矿区地下水既有水平运动，又有垂向运动，地下水头呈现三维空间流场(如图2)[3]。

图2　矿区水文地质概念模型图

3矿山构造导水特征分析

3.1地面物探分析

通过AMT电阻率测深及HPTEM高精度瞬变电磁测深划分的异常区[4]，结合地质资料和地质剖面分析，发现该区域岩性分布虽成层状展布，但是由于节理裂隙发育、分布不规整、以及地下水的富集破坏了该区域地层电性的层状展布特征，含水层在空间上多沿构造结构面呈纵向展布，如图3-图6所示。

3.2示踪试验分析

为进一步说明含水层的空间分布规律，对帷幕线上DK07投入荧光素钠试剂，同时对水平含水层各个放水点进行监测，实验前，在各监测点取样测得背景值为0.01 ppb，在投放后半个月内对水平两侧钻孔进行检监测，结果并未检出，仅在离投放点较近的有构造展布的深部含水层检出，含量在0.31～0.47 ppb，如图4所示，更加证明了矿山含水层沿构造展布特点。

图3　南北向帷幕轴线HPTEM物探异常带

图4　南北向帷幕轴线MT物探异常带

图5　东西向帷幕轴线HPTEM物探异常带

3.3放水试验分析

以南部帷幕线东侧勘探孔DK07为放水试验孔进行放水，放水持续试验时间为48h，对水平方向东西2个观测孔DK06及DK08进行水量、水压、水位变化情况，2个观测孔分别距放水孔100 m，如图5所示。从放水试验观测记录表1可以看出，当放水量稳定在100 m3/h时，两侧观测孔水位基本没有变化，而在其深部开采水平段的出水口处，水量从150 m3/h下降到80 m3/h，且水柱压力从1.5 MP下降到1.0 MP，说明在水平方向上地下水流运移速度较慢，垂向上通过裂隙结构面导水作用明显。

图6　东西向帷幕轴线MT物探异常带

图7　荧光素钠试剂检测曲线

DK07DK06DK08深部出水点放水量m3/h100———水位变化m—0.050.05—压力表变化MP———-0.5

3.4井下电视结构面统计分析

为了更好的比对放水试验数据，将上述放水试验中的DK06、DK07、DK08三个钻孔的井下电视节理裂隙结构面进行统计[5]，制作极点等密度图和极点图，如图8、图9所示。

图8　放水试验钻孔节理裂隙极点等密度图

此次节理裂隙结构面统计不包含层理的统计，所以从图8和图9可以看出，多数节理裂隙发育方向与岩层走向基本一致，但倾角明显增大，从空间上形成了一个明显的纵向通道，与放水试验结论互相印证。

3.5岩芯特点分析

本次帷幕线钻孔揭露的白云岩岩芯存在这样的发育特点，就是岩芯在纵向分布上，虽然孔洞极发育，但是具备溶蚀现象的较少，能形成有效溶蚀的就更少了，孔洞内方解石晶体发育，且从岩芯中无组织毛细裂隙发育情况来看，多被钙质充填，无明显水蚀痕迹(见图10)。

这种白云岩的岩石特征反映出该地区地下水流速普遍较慢，矿山采掘过程中的高压水患的补给通道极有可能来自于这些贯穿的大型节理裂隙。

图9　放水试验钻孔节理裂隙极点等密度图

图10　岩心特点图

4结语

本地区虽属碳酸盐岩类沉积岩，但由于地下水水平层流运动比较缓慢，并不能用传统的岩溶含水层发育特点来研究，从多方面手段可以看出，碳酸盐岩类沉积岩也存在变质岩类的含水层发育特征，我们需要在在勘探和研究过程中，需要不断的总结更新认识，以发展变化的眼光来辅佐矿山建设。

参考文献

[1]矿区水文地质工程地质勘探规范[S](GB12719—1991).

[2]有色金属矿山水文地质勘探规范[S](GB51060—2014).

[3]闫鹏阳，赵斌，于同超，等. 毛坪矿帷幕轴线勘察报告[R]. 18-20.

[4]地质矿产部水文地质工程地质技术方法研究队.水文地质手册.[M].北京：地质出版社.1983，286-296.

[5]岩土工程勘察规范(2009年版)[S](GB50021—2001).

Analysis on the Characteristics of the structure of Mine in the Northwest of Yunnan

CUI shi-xin，YAN Peng-yang，WANG Hong-liang

(North china nonferrous Engineering Investigation Institute, Shijiazhuang 050021, Hebei)

Abstract:In hydrogeological exploration and carbonate sedimentary rocks tend to create a lot of flood mines, water filled mainly because of carbonate rock pore is more, aquifer more karst and strong dissolution caused by large caverns, underground river and so on. But in Northwest Yunnan geological tectonic development areas, and not in the traditional sense understanding of karst water deposit water filling characteristics, but is constructed structure surface also a water filling characteristics, the influence to water level of spatial movement rules, to mine anti flood have far-reaching effects. In this paper, the characteristics of the water structure in the area are discussed in the paper.

Key words:Carbonate sedimentary rocks；structure water and curtain exploration

[收稿日期]2015-11-16

[作者简介]崔世新(1984-)，男，河北正定人，工程师，主要从事水文地质工程地质的施工和研究工作。

[中图分类号]P641.4+3

[文献标识码]B

[文章编号]1004-1184(2016)01-0048-03