广南脚得矿区水文地质条件及涌水量预测

2016-12-14田鹏

采矿技术 2016年2期

关键词：矿坑富水涌水量

田鹏

(云南铜业矿产资源勘查开发有限公司，云南昆明 650000)

广南脚得矿区水文地质条件及涌水量预测

田鹏

(云南铜业矿产资源勘查开发有限公司，云南昆明 650000)

通过对广南脚得矿区水文地质条件的研究，分析矿床充水因素主要为大气降水，矿体赋存于岩溶含水层。进行了井下矿坑雨季正常涌水量预测和最大涌水量预测，得出矿区雨季矿坑正常涌水量为小型，雨季日最大涌水量大，为矿区矿坑排水设计提供了依据。

水文地质条件；涌水量预测；降水入渗系数；广南脚得矿区

广南脚得矿区位于广南县城195°方向、平距35 km处。本矿区属于小型地下开采矿山，有4个铅锌矿体，以往未对矿区内的水文地质进行调查，水文地质工作程度低。应矿山开发需求，对矿区的水文地质条件进行了详细分析，并进行了涌水量预测。

1 水文地质特征

1.1 地表水体

脚得矿区处于红河水系和珠江(南盘江)水系分水岭靠红河水系一侧，地表水属红河水系。区内地表水系不发育，水量不太丰富，大部分为受季节影响的间歇性溪流。只有位于矿区南部的脚得溪流为长流地表水。矿区属水资源缺乏地区。地表水均通过附近的溶洞、岩溶凹地、岩溶漏斗落入地下，由北西向南东以暗流方式汇入矿区以南12 km外的石笋河。脚得溪流在干季测得流量为3.26 L/s，2014年8月雨季测得流量为13.16 L/s。脚得溪流于新寨北东流入溶洞落入地下。

1.2 地下水类型及特征

根据地下水的赋存形式、水力特征及岩性组合关系，区内地下水可划分为松散岩类孔隙、基岩裂隙水及碳酸盐岩岩溶水3种类型。各类型地下含水层(组)及其富水性描述如下。

(1) 松散岩类孔隙水含水层。分布于区内的山麓、沟谷等地段，含水层为Qdl+el、Qal+pl，岩性为粘性土夹碎石、砂砾等，厚度几米至十几米不等。地下水赋存于土体孔隙之中。区域内该套含水层无泉水出露，区域内单井涌水量0.1～10 m3/d，富水性一般为弱。补给来源主要为大气降水。洼地、漏斗中的粘性土仅透水而不含水。

(2) 基岩裂隙水含水层。含水层主要为D1p、O1d、O1s1等地层，含水层岩性主要为石英砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、泥岩，地下水主要赋存于岩体的构造及风化裂隙中，区域径流模量Mo=1.13～6.48 L/s·km2，泉流量Q=0.01～10.05 L/s，富水性中等。大气降雨为其主要补给途径。

(3) 碳酸盐岩岩溶水含水层。含水层主要为O1s、3b、3t等地层，含水层地层岩性主要为灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩。广泛分布于矿区中部、东北部。地下水富水性与各地层岩溶发育程度有关，3t地层岩溶发育程度强～中等，地下水赋存于溶隙、溶孔和岩溶管道中，富水性中等～强；O1s、3b等地层岩溶不甚发育，地下水主要赋存于溶蚀裂隙中，富水性中等。总体上区内岩溶富水性中等～强。大气降雨为其主要补给途径。据脚得溶洞探测，矿区中部分布的3t岩溶水地下水水位埋深大于80 m，水位标高在1600 m以下。

1.3 矿床充水因素分析

矿区内已施工部分探矿坑道，坑道内未发生过涌水，仅见部分滴水现象。雨季滴水量明显增加。由于暴雨季节岩溶地下水陡涨陡落将可能对矿坑涌水产生影响，尤其是岩溶水陡涨，可能导致矿坑涌水量骤增，因此对矿区进行涌水量预测。

2 涌水量预测

2.1 预测原则

现在矿体控制高程是：V1矿体为1628.21～1742 m，V2为1669～1750 m，V3为1616～1685 m，V4为1600～1662 m；而地下水位高程在1600 m以下。结合矿山坑采方案，4个矿体的采矿坑道不贯通，因此对矿坑涌水量按4个矿体分别预测。

2.2 方法选择

通过对矿区进行的水文地质勘查，可知：

(1) 矿区处在地表分水岭地带，属于地下水补给径流区，地下水潜水面很深，矿区所有施工工程都未接触地下潜水面；

(2) 矿床充水水源为大气降水，地下水补给量小；

(3) 矿体均处于区域侵蚀基准面以上，且根据目前揭露情况看，地下水稳定水位在1600 m以下；

(4) 四个矿体开采方式以井下开采为主；

(5) 矿区属于老矿山，未做过抽水实验。

根据以上水文地质条件及矿区实际情况，预测只考虑大气降水的影响，降雨汇水面积以开采面积为准，采用降水入渗系数法进行矿坑涌水量预测。

2.3 计算公式选择

根据对矿区水文地质条件资料的整理，选用的涌水量计算公式为：

Q正常=A正常×Fi×αi

式中，Q正常为预测矿坑正常涌水量，m3/d；A正常为雨季平均日降雨量，m。据气象资料统计，矿区每年6～9月为雨季，其降雨总量为936 mm，降雨日数为120 d，则A正常取为0.936/120=0.0078 m/d；Fi为矿坑汇水补给面积，m2，根据矿区各矿体水文地质条件，以地形、海拔及分水岭为依据，大致估算汇水面积。借助cad软件，经统计概算的各矿段降水汇水补给面积见表1；αi为降水入渗补给系数，各矿段不同地层岩性的降水入渗补给系数见表1。

Q最大=A最大×Fi×αi

式中，Q最大为预测矿坑正常涌水量，m3/d；A最大为雨季平均日降雨量，m。据广南县气象资料统计，矿区历年雨季日最大降雨量为101.7 mm，则A最大取为101.7 mm/d，即0.1017 m/d；Fi、αi的代表意义和数值确定同上，按表1取值。

表1 矿区各矿体地层岩性降雨汇水面积及入渗系数统计

2.4 计算结果

按上述公式及参数，计算获得的雨季矿坑正常涌水量见表2。

表2 矿坑涌水量预测结果

2.5 矿坑涌水量预测结果评述

从表2可以确定，广南脚得矿区雨季矿坑正常涌水量和日最大涌水量相差大。经过现场调查发现，目前所有坑道工程仍未揭露地下潜水面，即仍位于地下水稳定水位面以上，其矿坑涌水量主要源自地表大气降水，实际涌水量应更小。矿区雨季矿坑正常涌水量为小型，而最大涌水量较大，矿山今后应注意加强矿坑水动态观测和深部地下水赋存状况调查工作，监测矿坑用水量变化。