云南广南县老寨湾金矿露天开采矿坑水量预测

陈思颖 ，付文超，张 颖

(云南黄金矿业集团股份有限公司，云南 昆明 650299)

老寨湾金矿位于广南县城202°，平距20km。属广南县旧莫乡老寨湾村管辖。为与构造活动有关的沉积、中-低温热液叠加改造型金矿床，矿石类型为微细粒浸染型。共圈定矿体13个，其中主要矿体6个，矿体主要产于加里东不整合面(D1ps/O1s)之上的泥盆系下统坡松冲组(D1ps1)第一段硅化砂岩中。矿山已开采多年，矿床水文地质条件属大气降雨汇入矿坑的简单类型。旱季多数坑底干燥，雨季采场汇集的大气降水快速向下渗漏，坑底无积水，露天采场处于主要充水含水层水位之上。

1 矿区水文地质概况

广南老寨湾金矿区位于珠江水系西版河支流珠街河与旧莫河次级分水岭地带，属区域水文地质单元的补给区。总体地形东高西低，南高北低。南西部对门山最高标高1920.22m，北西角滴水岩沟谷最低标高1534m，最大相对高差386.22m，属构造侵蚀-溶蚀低中山地貌。地表水系不发育，无规模大的地表水体，溪沟多为季节性溪流。

矿区主要含水层有第四系(Q)松散堆积碎石土孔隙含(透)水层，泥盆系下统坡脚组(D1p)泥岩相对隔水层、坡松冲组(D1ps)石英砂岩裂隙弱含水层、奥陶系下统闪片山组(O1s)白云质灰岩岩溶-裂隙含水层及侵入岩裂隙含水层。构造含水为F1阻水正断层，F2、F4、F7富水性弱的导水性差逆断层。断层破碎带水文地质特征与两盘地层基本相似，一般展布于碎屑岩内的断层破碎带与两侧岩体渗透性无较大差异，展布于碳酸盐岩体内的断层破碎带在一定程度上形成地下水的相对强径流带。

矿体赋存于泥盆系下统坡松冲组第一段硅化褐铁矿化石英砂岩、褐铁矿化石英砂质粘土岩中，坡松冲组裂隙含水层构成矿体直接充水含水层，矿区内以透水为主，局部赋存上层滞水或层间裂隙水，富水性弱，对开采影响不大；下伏奥陶系下统闪片山组碳酸盐岩岩溶裂隙含水层构成矿体底板间接充水含水层，浅部富水性强，深部富水性中等，水位埋藏深，推测地下水位标高1500m。采矿权最低开采标高1580m，矿坑水自流排泄标高1534m。采矿权保有资源储量在矿区最低侵蚀基准面1534m标高(矿坑水自流排泄标高)和地下水位之上，含水层对采矿权内矿体充水无影响。矿区未来仍然采用山坡露天开采，矿坑水可以自流排泄，直接充水含水层富水性弱，矿坑主要充水水源是大气降水(图1)。

图1 老寨湾金矿采场水文地质图Fig 1.Stope Hydrgeologic Map of Laozhaiwan Au Deposit

2 矿山地下水补给及径流特点

老寨湾金矿已采用露天开采28年，据矿体产出形态，结合矿区地形条件和已有开采系统分析，矿区未来仍采用露天开采剩余资源量，以山坡露天开采为主，矿坑水可自流排放。其中碎屑岩分布区接受大气降水补给后，大部分沿裂隙下渗补给下伏碳酸盐岩岩溶含水层，少部分沿孔隙、裂隙径流，径流方向受地形控制，分水岭北西侧由南东向北西径流，南东侧由北西向南东径流，在地形低洼处或沟谷以沿沟渗流的形式分散排泄，具有径流距离短，循环深度浅，就近补给，就近排泄的特点。碳酸盐岩分布区接受大气降水补给后，快速沿溶蚀裂隙、溶蚀孔洞下渗，到达潜水面后，沿裂隙、溶蚀孔洞呈水平径流，主要径流方向为南西-北东，径流途径受沟谷切割后，以岩溶大泉或暗河出口的形式集中排泄成为地表水，沿地表径流一段距离后，再沿溶洞、落水洞转为地下径流，总体向矿区北东的西版河排泄，具有入渗补给快，径流距离远，循环深度大，分散补给，集中排泄，流量动态变化大的管道流特征。

3 矿床充水来源及充水因素分析

(1)矿体赋存于泥盆系下统坡松冲组第一段硅化褐铁矿化石英砂岩、褐铁矿化石英砂质粘土岩中，坡松冲组裂隙含水层构成直接充水含水层，局部上层滞水以片状渗水方式沿坑底或边邦直接进入采坑，开采境界外入渗的部分大气降水沿边邦渗入矿坑，为直接充水因素。

(2)矿体底板下伏奥陶系下统闪片山组碳酸盐岩岩溶裂隙含水层，富水性强-中等，水位埋藏深，采矿权保有的资源储量全部位于该岩溶裂隙含水层地下水位之上，含水层地下水对矿床充水无影响。

(3)未来露天采场境界内雨季汇集的大气降水直接进入矿坑，但坑底岩石渗透性好，雨季汇集的大气降水在坑底形成积水较少，为季节性充水因素。

4 矿坑涌水量预测

矿山未来仍采用山坡露天开采，矿坑主要充水来源于大气降水，矿坑水可自流排放，矿山露天采场境界外修建了排洪沟。本次仅预测估算采矿权内保有的资源储量分布范围和现有露天采场汇水范围内汇集大气降水地表径流量，估算标高至现有采矿权最低开采标高1580m。

大气降水流入露采矿坑的水量采用“大气降水地表径流系数法”公式计算，分北东、北西两个采坑分别按正常降雨量和设计频率暴雨量计算，正常降雨量采用历年日平均降雨量计算，设计频率暴雨量采用10年一遇，20年一遇暴雨和50年一遇暴雨计算。计算公式如下：

正常降雨涌水量：Q正常=F·A雨季日平均·ψ设计频率暴雨涌水量：Q暴雨=F·A暴·ψ

式中各参数的代表意义和取值如下：

Q正常—正常降雨量时，大气降雨流入露采矿坑的水量(m3/日)；

Q暴雨—设计频率暴雨时，大气降雨流入露采矿坑的水量(m3/日)；

F—未来露采矿坑汇水面积(m2)，取采矿权内保有资源储量分布范围和现有露天采场汇水范围平面面积，涌水量计算图上求得北东采坑 F北东=542368 m2，北西采坑F北西=480254 m2；

A—雨季日平均为历年雨季日平均降雨量(m)，历年雨季日平均降雨量=雨季年降雨量(0.8053m)÷雨季降雨天数(87.4天)=0.00921m；

A暴—设计频率暴雨量(m)，分别取10年一遇，20年一遇暴雨和50年一遇暴雨量，根据广南县城1954～2017年连续63年观测每年一日最大降雨量资料推求得，10年一遇暴雨为0.09564m，20年一遇暴雨为0.10623m，50年一遇暴雨为0.11928m；

ψ—地表径流系数，开采境界内主要由泥盆系下统坡松冲组第一段硅化、褐铁矿化石英砂岩和奥陶系下统闪片山组碳酸盐岩组成，裂隙发育，地表径流系数ψ取0.3。

将计算参数代入计算公式，矿坑涌水量预测估算结果见表1。

表1 1580米标高露采矿坑涌水量估算参数及估算结果表Tab 1.Assessment Parameter and Result of Welling Content of Elevation 1580m Opencasting Pit

5 结论

估算公式基本符合矿区水文地质特征和矿床充水条件，估算参数来源于收集资料，参数选择基本合理，广南县城观测数据统计资料与矿区实地有一定差异，涌水量估算结果精度不高，属推断的矿井涌水量(D级)，可信度0.3，与未来矿坑实际涌水量可能会出现较大偏差。

估算结果仅作为矿山排水设计参考。为保证矿山排水安全，建议下一步加强水工环工作，取得准确的矿坑涌水量估算参数。矿坑涌水时系统观测实际排水量，逐步校核矿坑涌水量。由于未来露天采场汇水面积较大，但具偶然性，可考虑暂时积水淹没1～2个台阶储存暂时性洪水，不作为排水设计依据。大气降水形成的地表径流汇入采坑，易对边坡冲刷破坏，影响露采边坡稳定性，应注意在矿山采场境界外及台阶内侧均设置防洪排水沟，减少大气降水进入采坑的水量，且减轻大气降水对边坡的冲刷破坏。