巖溶地區(qū)礦區(qū)水文地質(zhì)評(píng)價(jià)與施工巷道突發(fā)性涌水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

陳強(qiáng)

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽550002)

貴州省的鋁土礦區(qū)在挖掘聯(lián)系南北兩個(gè)礦區(qū)的巷道時(shí)，出現(xiàn)突發(fā)性的大量涌水涌泥現(xiàn)象，導(dǎo)致了施工的停滯，并且損壞了許多的施工器械，不僅影響了施工的正常進(jìn)行，而且還造成了大量的經(jīng)濟(jì)損失。

所以，本研究的目的在于分析礦區(qū)出現(xiàn)突發(fā)性的涌水涌泥現(xiàn)象的原因，恢復(fù)施工，并且查明此礦區(qū)的水文和地質(zhì)情況，為施工提供一定的理論依據(jù)并為以后的施工進(jìn)行預(yù)測(cè)。

1 地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)的位置在南北斜向的方位，分為南北兩段礦區(qū)，南段礦區(qū)斜向南邊，北段礦區(qū)斜向北邊，礦區(qū)的總長(zhǎng)度為3 km，總寬度為1 km。整個(gè)礦區(qū)呈現(xiàn)一種開闊向斜的特點(diǎn)。

1.2 地 層

地層的分布從老到新分別有:寒武系中的統(tǒng)高臺(tái)組(ε2g);石炭系中的統(tǒng)大塘組(C1d)、擺佐組(C1b);二疊系中的茅口組(P1m)、統(tǒng)梁山組(P1l)、第四系(Q)、棲霞組(P1q)。

2 水文地質(zhì)特征

2.1 地下水類型

礦區(qū)的地下水類型主要為碳酸鹽巖溶水，碳酸鹽巖溶水可分為兩種類型:碳酸鹽巖裂隙巖溶水、碳酸鹽巖承壓裂隙水。

2.2 碳酸鹽巖溶水含水巖組及富水性

1)碳酸鹽巖裂隙巖溶水。碳酸鹽巖裂隙巖溶水是指存在于巖組的溶蝕裂隙中的水。地層中存在這種類型水的巖組有:二疊系中的茅口組(P1m)和棲霞組(P1q)。此種水的富集程度為中等。

2)碳酸鹽巖承壓裂隙水。碳酸鹽巖承壓裂隙水是指存在于巖組的巖溶裂隙中的水。地層中存在這種類型水的巖組有:石炭系中的擺佐組(C1b)、統(tǒng)高臺(tái)組(ε2g)。此種水的富集程度為中等。

3 勘探概況

3.1 地表超高密度電法

在進(jìn)行研究時(shí)在礦區(qū)的東西方向設(shè)置了許多條物探側(cè)線，是地表超高密度電法的充分體現(xiàn)。

3.2 地質(zhì)與水文地質(zhì)模型的建立

該礦區(qū)的水文和地質(zhì)情況比較復(fù)雜，所以為了研究的順利進(jìn)行，我們收集了大量的水文和地質(zhì)資料，建立了水文地質(zhì)的模型，見圖1。

圖1 地質(zhì)與水文地質(zhì)模型

4 礦區(qū)水文地質(zhì)評(píng)價(jià)與施工巷道突發(fā)性涌水預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)

4.1 北礦段西側(cè)1300巷道

礦區(qū)的北礦段的西側(cè)1300巷道高度比較高，大約要高于地表100 m左右，這是礦區(qū)的地下水進(jìn)行補(bǔ)給的區(qū)域，但是同時(shí)會(huì)影響地下水的富集程度。1300巷道的位置距離向斜軸部比較遠(yuǎn)，大約為250～300 m左右。根據(jù)上面5－0剖面?zhèn)染€圖可以知道:該礦區(qū)的地下水主要分布在巖溶裂隙中，分布位置很不均勻，水的富集程度也為中等。

1)礦區(qū)北面一段礦區(qū)的西側(cè)1300巷道中段。此段巷道的施工要穿越斷層F7－1、F7、F8，利用超高密度電法和地下水結(jié)構(gòu)模型對(duì)地下水的分布情況和地質(zhì)情況進(jìn)行分析調(diào)查。將斷層帶F7－1、F7、F8中容易導(dǎo)致涌水的位置依次劃分為涌水帶1、涌水帶2、涌水帶3，涌水帶3發(fā)生涌水現(xiàn)象的概率相比最大，估計(jì)最大的涌水量約為1 200 m3/d。北礦段西側(cè)1300巷道中段剖面圖見圖2。

圖2 北礦段西側(cè)1300巷道中段剖面圖

2)礦區(qū)北面一段礦區(qū)的西側(cè)1300巷道南段。此段巷道的位置位于F8斷層處的下部，與東礦段1300巷道和南礦段聯(lián)道相連接，此礦區(qū)是地下水徑流的區(qū)域，水富集的程度比較大。從總回風(fēng)巷向西礦區(qū)1300巷道施工一直到現(xiàn)在的位置，預(yù)估最大涌水量約為1 500 m3/d。根據(jù)上面地表超高密度電法剖面與1300巷道位置(圖1)可以知道:礦區(qū)地下水的分布與地表水和東側(cè)的地下水的聯(lián)系比較緊密。施工的巷道位置在石碳系中的擺佐組(C1b)灰質(zhì)白云巖硬質(zhì)巖中，這段發(fā)生涌水涌泥現(xiàn)象的概率較大。

4.2 南、北礦段1300聯(lián)系巷道

此段巷道的位置在向斜軸部的東側(cè)，該段地勢(shì)較低，是礦區(qū)地下水的徑流區(qū)域，地下水的富集程度較大。從總回風(fēng)斜井向南施工一直到聯(lián)道的施工中，預(yù)估最大的涌水量約為5 000 m3/d，從總回風(fēng)斜井向北施工一直到聯(lián)道的施工中，預(yù)估最大的涌水量為2 000 m3/d。分析可知此段巷道的涌水涌泥現(xiàn)象發(fā)生的概率較大。

4.3 北礦段東側(cè)1300巷道

依據(jù)地下水文地質(zhì)模型，此段巷道發(fā)生涌泥涌水現(xiàn)象可能性較大的區(qū)域可分為:北段、中段和南段。下面依次進(jìn)行分析:

1)北礦段東側(cè)北段。北礦段東側(cè)1300巷道北段剖面圖見圖3。

圖3 北礦段東側(cè)1300巷道北段剖面圖

因?yàn)楸倍蜗锏郎系拇筇两M(C1d)巖層較薄，隔水的性能也比較差，所以擺佐組(C1b)白云巖中存在的承壓裂隙水在此段巷道發(fā)生涌水涌泥現(xiàn)象的可能性最大;在Y:48060－48080施工一段，巷道的施工必須要穿越大塘組(C1d)和高臺(tái)組(ε2g)之間相互接觸的一面，但是由于巷道的穩(wěn)定性較差，容易出現(xiàn)崩塌，所以此段巷道發(fā)生涌水涌泥現(xiàn)象的可能性也比較大。

2)北礦段東側(cè)中段。在Y:47600施工一段，此段巷道的施工必須要穿越擺佐組(C1b)的下部和大塘組(C1d)之間相互接觸的一面，巷道的涌水量又較大，所以發(fā)生涌水涌泥現(xiàn)象的可能性較大;在Y:47700周圍的施工段，巷道是在高臺(tái)(ε2g)組的硬質(zhì)巖中進(jìn)行施工的，但是由于此段上面的大塘組(C1d)巖層比較薄，隔水性能也比較差，所以此段發(fā)生涌水涌泥現(xiàn)象的可能性也比較大;在Y:47810－47990施工一段，巷道的施工要穿越大塘組(C1d)和高臺(tái)(ε2g)組之間相互接觸的一面，由于巷道的穩(wěn)定性比較差，容易出現(xiàn)崩塌的現(xiàn)象，所以此段出現(xiàn)涌水涌泥現(xiàn)象的可能性也比較大。在Y:47820－48010施工一段，巷道的施工要穿越大塘組(C1d)和高臺(tái)(ε2g)組之間相互接觸的一面，由于巷道的穩(wěn)定性比較差，容易出現(xiàn)崩塌的現(xiàn)象，所以此段出現(xiàn)涌水涌泥現(xiàn)象的可能性也較大。北礦段東側(cè)1300巷道中段剖面圖見圖4。

圖4 北礦段東側(cè)1300巷道中段剖面圖

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié) 論

1)北礦區(qū)西邊的1300巷道中段的巷道在施工時(shí)要穿過F7－1、F7、F8的斷層，容易發(fā)生突發(fā)性的涌水涌泥現(xiàn)象，降水孔在對(duì)此段巷道的地下水進(jìn)行降排之后可以降低出現(xiàn)突發(fā)性的涌水涌泥現(xiàn)象的可能性。

2)北礦區(qū)西邊的1300巷道的南段和北礦區(qū)的南段1300的聯(lián)系巷道，地下水的富集程度相對(duì)比較高，預(yù)估此段出現(xiàn)突發(fā)性的涌水涌泥現(xiàn)象的可能性較大。

3)北礦區(qū)東邊的1300巷道的施工是自北向南進(jìn)行的，要穿越大塘組(C1d)和高臺(tái)(ε2g)組之間許多地方的相互接觸面，底層的傾斜角度較大，并且局部狀態(tài)變化較大，使此段成為地下水比較富集的區(qū)域，但是因?yàn)榇硕蜗锏赖姆€(wěn)定性較差，容易出現(xiàn)崩塌，所以此段出現(xiàn)涌水涌泥現(xiàn)象的可能性也較大。

5.2 建 議

1)對(duì)預(yù)測(cè)巷道可能出現(xiàn)涌水涌泥現(xiàn)象的區(qū)域進(jìn)行鉆探分析，充分了解其水文和地質(zhì)情況，從而正確的指導(dǎo)巷道的施工;

2)對(duì)預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)突發(fā)性的涌水涌泥現(xiàn)象的巷道提前采取防范措施，減少涌水涌泥現(xiàn)象對(duì)人員和施工導(dǎo)致的傷害;

3)如果抽排巷道出現(xiàn)涌水涌泥現(xiàn)象，則要對(duì)地面進(jìn)行崩塌和沉降的檢查，同時(shí)也要繼續(xù)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè);

4)因?yàn)槟壳罢幱谒勘容^豐富的時(shí)期，地下水的補(bǔ)給也比較充足，所以建議在枯水季節(jié)或者等到東側(cè)1300巷道與聯(lián)道連通之后再對(duì)巷道進(jìn)行施工。

［1］ 杜德智.貴州省清鎮(zhèn)鋁土礦麥壩礦區(qū)補(bǔ)充勘探儲(chǔ)量報(bào)告［R］.貴陽:貴州冶金地質(zhì)五隊(duì)，1979.

［2］ 羅迪，胡國(guó)林.貴州分公司第二鋁礦麥壩礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估報(bào)告［R］.貴陽:貴州地質(zhì)工程勘察院，2006.

［3］ 昆明有色冶金設(shè)計(jì)院.中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司貴州分公司第二鋁礦麥壩礦區(qū)坑內(nèi)開采工程初步設(shè)計(jì)［Z］.昆明:昆明有色冶金設(shè)計(jì)院，2007.

［4］ 工程地質(zhì)手冊(cè)編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè):第四版［K］.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.