貴州省興仁縣太平洞金礦水文地質(zhì)特征及礦坑涌水量預(yù)測

貴州省興仁縣太平洞金礦水文地質(zhì)特征及礦坑涌水量預(yù)測

1灰家堡背斜區(qū)太平洞金礦位于貴州省興仁縣東北部，距興仁縣婁市。礦區(qū)處于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺與華南褶皺系兩個(gè)Ⅰ級構(gòu)造單元的交匯部位?；壹冶け承笔堑V區(qū)的主干構(gòu)造。礦區(qū)屬云貴高原丘陵地形,最高點(diǎn)海撥高程1726.21m,最低點(diǎn)海撥高程1353m,高差373.0m,區(qū)內(nèi)切割較深,一般相對高差20～120m,為中低剝蝕山。區(qū)域主要地貌為剝蝕殘丘或溶丘坡(洼)地。2地表水、二級徑流波秧河草地太平洞金礦位于區(qū)域水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給區(qū),處于北盤江與其一級支流麻沙河、二級支流波秧河地表分水嶺地帶,地勢較高。區(qū)域地表水系不發(fā)育,水文網(wǎng)密度小于0.1km/km2。礦區(qū)外圍的地表河床(區(qū)域性性侵蝕面)標(biāo)高在900m以下,均低于礦體埋藏標(biāo)高,對礦山開采無影響。3礦區(qū)的水文特征3.1礦區(qū)地下水類型及含水層3.1.1地下水開礦帶(1)中二疊統(tǒng)茅口組(P2m):巖性為淺灰-灰白色厚層狀細(xì)晶生物屑灰?guī)r,厚度大于432m,隱伏于礦區(qū)深部。本層巖溶發(fā)育,枯季地下水徑流模數(shù)大于6L/s·km2,富含巖溶管道水且富水性極不均勻,地下水化學(xué)類型為HCO3-Ca型。(2)下三疊統(tǒng)夜郎組第二段(T1y2):巖性以灰色中至厚層狀鮞?；?guī)r及灰色灰?guī)r為主,厚115.58～136.02m。鉆孔單位涌水量3.65L/s·m,滲透系數(shù)1.139～8.909m/d,富水性極不均勻,地下水化學(xué)類型為HCO3-Ca型。3.1.2地下水地質(zhì)類型(1)上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l):巖性以灰色粉砂質(zhì)粘土巖、粘土質(zhì)粉砂巖、深灰色粘土巖為主,厚217.80～360.09m,是主要的容礦地層?？菁镜叵滤畯搅髂?shù)0.8L/s·km2,滲透系數(shù)0.000694～0.002876m/d,富水性弱,地下水化學(xué)類型為SO4-Ca型。(2)上二疊統(tǒng)長興-大隆組(P3d+c):巖性為灰色中至厚層狀細(xì)晶生物屑灰?guī)r夾深灰色中層狀粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖,厚49.99～69.48m。鉆孔單位涌水量0.0007L/s·m,富水性弱。(3)下三疊統(tǒng)夜郎組第一段(T1y1):巖性以灰色泥質(zhì)灰?guī)r及灰色灰?guī)r為主,夾深灰色粉砂質(zhì)粘土巖,厚178.55～226.74m,富水性弱。地下水化學(xué)類型為HCO3-Ca型。3.1.3緩慢沉積層巖石組主要是指自然堆積于地表的第四系土層。該類巖土結(jié)構(gòu)松散,含孔隙水,富水性及透水性一般較差。3.2礦區(qū)誤差導(dǎo)富(1)a1段(2)f6錯(cuò)誤(3)a1段(4)6段3.3香巴河流域向北緣集中徑流從圖1可以看出,礦區(qū)淺層地下水主要有三個(gè)徑流-排泄方向:一是直接向南東方向徑流,在香巴河河谷以分散或帶狀徑流的方式泄入香巴河;二是向北東方向徑流,在F16斷層帶匯聚成集中徑流,在礦區(qū)北東排出地表或沿?cái)鄬永^續(xù)向北東徑流,向礦區(qū)外圍排泄;三是向南西-北西方向徑流,在F6斷層帶形成集中徑流,成為外圍巖溶含水層的補(bǔ)給源。3.4礦區(qū)地表水和地下水的動態(tài)特征3.4.1平水期生長規(guī)律香巴河位于礦區(qū)南東方向,為礦區(qū)內(nèi)唯一的一條常年性河流,該河長5km,豐水期流量168L/s,枯水期流量50L/s,最枯流量9L/s,平水期流量70～80L/s,為礦區(qū)相對侵蝕基準(zhǔn)面。在大氣降水較少的11月份至翌年4月份,其流量很小;大氣降水較充沛的5～10月份,流量較大,具有洪峰陡峻、洪量集中的特征(見圖2)。3.4.2干旱缺失地造林礦區(qū)及附近的淺層地下水主要為潛水。礦區(qū)地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄受大氣降水量的控制:旱季雨水稀少時(shí),地下水位平穩(wěn)下降,泉水流量逐漸減少;降雨后地下水位迅速上升,泉水流量增加,波動較大,滯后期1～2d(見圖3),地下水近源補(bǔ)給、快速徑流和排泄的特征明顯。3.5分析礦區(qū)充水因素3.5.1變化而變化大氣降水是礦區(qū)地下水的主要補(bǔ)給源,礦井涌水量將隨大氣降水強(qiáng)度的變化而變化。一般情況下,雨季時(shí)礦井涌水量增大,枯季時(shí)涌水量減小;開采形成一定的采空區(qū)后,采空塌陷可能影響至地表,充水途徑為大氣降水通過地面塌陷、地裂縫間接進(jìn)入礦井,使礦井的涌水量增大。3.5.2地表水現(xiàn)狀香巴河流域在太平洞金礦礦區(qū)范圍內(nèi),地形坡度較大,地表水大部分經(jīng)香巴河匯集,集中排泄至礦區(qū)外圍。因此在礦山建設(shè)和開采初期,地表水對礦區(qū)充水影響不大。3.5.3富水性地層從礦區(qū)礦體分布情況看,主要礦體均深埋于富水性差的P3l地層中,該地層屬基巖裂隙含水層,富水性極弱且不均勻,雖為礦區(qū)直接充水源,但充水量較小。3.6采動覆巖導(dǎo)水?dāng)鄬訌囊酝目辈橘Y料上看,礦區(qū)內(nèi)斷層大部分阻水,但具有分段導(dǎo)水的特征,所以不能排除礦山在后期開采過程中,因?qū)鄬拥臄_動使其成為導(dǎo)水?dāng)鄬拥目赡?另外,P3l地層中的大型節(jié)理裂隙也可能成為礦區(qū)充水通道。因此,礦山在今后的建設(shè)與生產(chǎn)過程中,必須對此引起足夠的重視。3.7預(yù)測礦區(qū)供水3.7.1預(yù)測方法根據(jù)礦區(qū)的水文地質(zhì)條件,經(jīng)概化后完全適用于“大井法”預(yù)測涌水量的計(jì)算公式,因此,本次礦井涌水量的預(yù)測方法采用“大井法”。3.7.2計(jì)算公共公式和預(yù)測結(jié)果根據(jù)礦山現(xiàn)階段第一開采水平標(biāo)高、主要礦體賦存部位地層的滲透系數(shù)以及含水層厚度、降深等參數(shù),預(yù)測礦井涌水量。預(yù)測結(jié)果如表1所示。3.7.3預(yù)測結(jié)果分析由于太平洞金礦的水文地質(zhì)條件適用于“大井法”的使用要求,并且本次計(jì)算所選用的計(jì)算參數(shù)合理、可信,因此,其礦井正常涌水量預(yù)測結(jié)果基本可靠。4礦區(qū)工程地質(zhì)條件評價(jià)4.1和數(shù)值分析方法圍巖穩(wěn)定性分析方法包括:工程地質(zhì)分析方法、力學(xué)計(jì)算方法和數(shù)值分析方法。由于太平洞金礦現(xiàn)階段還沒有生產(chǎn)礦井,故本次工作采用工程地質(zhì)分析法,在收集地質(zhì)勘查資料及相關(guān)巖石力學(xué)試驗(yàn)成果資料的基礎(chǔ)上,對有關(guān)影響因素進(jìn)行評價(jià)。4.2評估標(biāo)準(zhǔn)通過礦區(qū)巖體基本質(zhì)量、巖石強(qiáng)度、巖體完整程度三方面的內(nèi)容對礦區(qū)圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行綜合評價(jià),評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表2、表3、表4所示。4.2.1巖石的基本質(zhì)量分類4.2.2巖石強(qiáng)度分類4.2.3巖體完全度分類4.3巖漿巖物理力學(xué)試驗(yàn)樣本的采集和測試根據(jù)礦體的埋藏條件,本次共采集了6個(gè)巖性組巖石物理力學(xué)試驗(yàn)樣61件,其測試結(jié)果如表5所示。4.4巖石質(zhì)量評價(jià)4.4.1巖石質(zhì)量分析采用巖體基本質(zhì)量定性特征并計(jì)算巖石基本質(zhì)量指標(biāo)BQ值(見表6)。4.4.2巖石質(zhì)量評價(jià)結(jié)果根據(jù)上述的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合巖石基本質(zhì)量指標(biāo)BQ值,得出本礦區(qū)巖石質(zhì)量評價(jià)結(jié)果(見表7)。4.5巖石巖性類型及巖性結(jié)構(gòu)地層礦體頂、底板巖性復(fù)雜,以粉砂質(zhì)粘土巖、粘土質(zhì)粉砂巖、粘土巖為主,礦山工程地質(zhì)條件復(fù)雜。從表7可以看出,此類巖石圍巖類別屬Ⅳ～Ⅴ類,圍巖以較軟巖為主,巖石總體不穩(wěn)定,完整性差。因此,在今后開挖采礦的過程中,應(yīng)及時(shí)對圍巖體噴筑混凝土,采取打錨桿加鋼筋網(wǎng),澆筑混凝土襯砌等措施,確保圍巖體的穩(wěn)定。5水文地質(zhì)條件出露于礦區(qū)東側(cè),傾向西,傾角50°～70°,是一條平移正斷層,根據(jù)地表泉、井的分布、鉆探揭露及水文地質(zhì)試驗(yàn)成果判斷,該斷層是礦區(qū)地下水的主要排泄通道。是一條自北向南穿過礦區(qū)的平移正斷層,傾向西,傾角60°左右,鈣質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)緊密。自然條件下導(dǎo)(富)水性弱。正斷層,傾向北西,傾角60°左右,斷層破碎帶巖性為角礫巖,鈣質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)緊密。斷層導(dǎo)(富)水性具有分段性特征。為一近東西走向的低角度逆斷層,傾向南,傾角0°～30°,為礦區(qū)北部邊界斷層。斷層破碎帶巖性主要為斷層泥及角礫巖,鈣質(zhì)膠結(jié)。斷層導(dǎo)(富)水性具