云南鎮(zhèn)康蘆子園鉛鋅礦區(qū)礦坑涌水預(yù)測

李斗 LI Dou；曹廣祝 CAO Guang-zhu；肖斌 XIAO Bin

（昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，昆明 650092）

（Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650092，China）

0 引言

蘆子園鉛鋅礦是“西南三江成礦帶”近年取得的重大突破的礦床之一，礦區(qū)屬鎮(zhèn)康縣鳳尾鎮(zhèn)管轄，地理位置位于云南省鎮(zhèn)康縣鳳尾鎮(zhèn)140°方向平距約10km處，屬云貴高原西部，橫斷山脈的南延部份，羊尖山次級地表分水嶺西北部，中國“西南三江成礦帶”南部，岡底斯-念青唐古拉褶皺系、晶寧-孟連褶皺帶與福貢-鎮(zhèn)康褶皺帶的接合地帶，南汀河大斷裂北西側(cè)、鎮(zhèn)康復(fù)背斜的核部[2]。地貌上具有山巒起伏，溪流縱橫，草茂林密，殘坡積物薄等特點，屬剝蝕深切割高中山地貌類型。第四系屬山前洪積-沖積物，巖性主要為粘質(zhì)粉土、粉砂質(zhì)粘土和粉砂質(zhì)粘土夾礫石。上部粘質(zhì)粉土、粉砂質(zhì)粘土厚度為2-10m。下部粉砂質(zhì)粘土夾礫石厚度10-20m。志留系隱伏于第四系之下，主要為灰、深灰色陸屑結(jié)晶灰?guī)r夾粉砂質(zhì)泥巖，厚度20-30m。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

蘆子園鉛鋅礦礦區(qū)屬剝蝕、切割山地貌，礦界內(nèi)南東邊最高標高為2350m，最低標高為北西邊蘆子園溝出口1180m，相對高差1170m。標高多在1200m以上，坡谷相連。以礦區(qū)東南部呈近北東延伸的山脊為礦區(qū)地表分水嶺?？傮w地勢南東高，向北西逐漸降低。山脊以北地形向北西傾斜，地形坡度為 25°～35°，局部陡坎可達 40°～60°，巖層傾向與地形坡向一致，為順傾山坡；山脊以南地形向南東傾斜，山脊地段地形較為陡峻，坡度為35°～50°，坡腳地段逐漸平緩。礦區(qū)內(nèi)河流（溝）多為季節(jié)性河流，無大地表水體，發(fā)育有兩條溪流：其一是礦區(qū)南西部常年性河流大蘆園溝，由南向北西流，入口標高1600m，流出點標高1400m，溪溝豐水期流量一般為14～37.93L/s；其二為礦區(qū)中部季節(jié)性溪流蘆子園溝，主要由東、南東流向北西，流入處標高1900m，流出點標高1180m，溪溝豐水期流量一般為6.82～10.74L/s，枯水期一般干涸。

2 預(yù)測礦坑涌水量

2.1 水文地質(zhì)邊界的證實 ①F1、F4斷裂為礦區(qū)北東向展布的斷裂，其中F1東側(cè)、F4西側(cè)為保山第一段灰、灰黃、灰紫色粉砂質(zhì)粘板巖，夾粘板巖和泥質(zhì)條紋結(jié)晶灰?guī)r透鏡體隔水層，兩斷裂間呈層狀分布的灰?guī)r、大理巖，富水性弱-強，兩斷裂為巖溶斷塊的隔水邊界。②F6白墳寨斷裂為礦區(qū)近北西向展布的斷裂，其間呈層狀分布的粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖為南側(cè)一完整隔水邊界。由于斷層北盤分布有弱裂隙含水層，形成低水頭，其斷層影響帶的富水性與兩側(cè)巖層一致。

2.2 預(yù)算原則及預(yù)算范圍 蘆子園鉛鋅礦、鐵礦及銅礦賦礦巖石以大理巖為主，頂?shù)装鍘r石主要為大理巖、板巖、片巖，其充水因素為大氣降雨，受季節(jié)變化影響大，地形上總體南東高北西低，含、控礦巖層及礦體總體傾向北西，礦體出露區(qū)自然地形坡度平均30°，礦區(qū)水文地質(zhì)條件為中等偏復(fù)雜類型，本此在工作PD1238坑道內(nèi)做專門的水文地質(zhì)抽水試驗，坑道涌水量的預(yù)測，依據(jù)分析礦床充水因素，結(jié)合專門的水文地質(zhì)抽水試驗及礦區(qū)的資源量及礦界范圍等確定礦井涌水量預(yù)算方案。礦山多年的開采活動一直對含礦層巖溶含水層進行疏干，隨礦山開拓系統(tǒng)的開拓面積增大、開拓水平的下降，礦坑涌水量發(fā)生變化，礦山總礦坑涌水量由原來的涌水量小逐漸增至目前的每日幾千立方。

2.3 預(yù)算坑道涌水量方法

2.3.1 水文地質(zhì)比擬法 蘆子園鉛鋅礦、鐵礦及銅礦已開采多年，其中主井的水文地質(zhì)特征及礦坑充水因素，比較綜合地反映了未來礦井的水文地質(zhì)特征及各充水因素，對整個礦區(qū)已有一定的可比性，因此本次礦井涌水量預(yù)算以蘆子園鉛鋅礦、鐵礦及銅礦主井作為比擬依據(jù)，可采用富水系數(shù)法進行預(yù)算。富水系數(shù)不僅取決于礦區(qū)的自然條件，而且與開采條件有關(guān)，為排除生產(chǎn)條件的影響，采用面積富水系數(shù)法，計算公式：K=；Q=K×PB1B1

KB—富水系數(shù)；Q—生產(chǎn)礦井排水量（米3/天）；P—礦井的開采礦石量（噸/天）；Q1—設(shè)計礦井預(yù)計涌水量（米3/天）；P1—設(shè)計礦井的開采礦石量（噸/天）。富水系數(shù)法進行預(yù)算結(jié)果見表1。

表1 蘆子園鉛鋅礦礦區(qū)采礦權(quán)內(nèi)礦坑涌水量預(yù)算成果表

2.3.2 水動力學(xué)法 蘆子園鉛鋅礦、鐵礦及銅礦已開采多年，本次勘察為準確預(yù)算坑道涌水量，在1238m中等做專門抽水試驗，根據(jù)礦山抽水試驗及收集到的水文資料，該礦山坑道涌水量的預(yù)測可用水動力學(xué)法經(jīng)行預(yù)算[6]，預(yù)測公式采用《礦坑涌水量預(yù)測方法》（地質(zhì)部礦區(qū)水文地質(zhì)干部進修班編著，1963年發(fā)行）199式。預(yù)算參數(shù)如表2。

表2 抽水試驗數(shù)據(jù)表

式中：

Q——坑道平均涌水量（m3/d）；B——預(yù)設(shè)坑道的長度（m），以1146m中段礦體的最大寬度412m為計算值；C——坑道寬度（m），同現(xiàn)有坑道規(guī)格，取2m為計算值；T——坑道底至含水層的厚度（m），以鉆孔資料求取平均值38.7m為計算值；K——為滲透系數(shù)（m/d），引抽水試驗結(jié)果，取1.2m/d為計算值；R——為影響半徑（m），引抽水試驗結(jié)果，取576m為計算值；qr——引用半徑（m），代入公式求得該值為0.06m；H1——承壓水頭高度（m），以抽水鉆孔資料求取平均值91.99m為計算值；H0——靜止水位至礦層底板的距離（m）；M′——為礦層上部承壓含水層的厚度（m），以鉆孔資料求取平均值44.6m為計算值；h0——坑道內(nèi)水柱高度（m），以抽水試驗鉆孔收集到該值為11m。

預(yù)設(shè)坑道的涌水量為：

2.4 涌水量計算結(jié)果評述 通過水文地質(zhì)比擬法—富水系數(shù)法和水動力法計算的結(jié)果差別較小，其兩種預(yù)算結(jié)果礦區(qū)平均狀態(tài)的反映，如遇溶蝕裂隙-巖溶等特殊情況突水，其短暫的突水量會超過以上礦坑預(yù)算值。

3 結(jié)論

用水文地質(zhì)比擬法和水動力學(xué)法對礦坑涌水量進行了預(yù)測，并進行了相互驗證，計算結(jié)果比較可靠，符合蘆子園鉛鋅礦區(qū)水文地質(zhì)條件，為礦山以后的生產(chǎn)設(shè)計，安裝足夠能力的機械排水設(shè)備提供了較準確的估算坑道的涌水量。

[1]蔣成興，盧映祥，尹光候等.云南省鎮(zhèn)康縣蘆子園鉛鋅鐵礦床特征及找礦潛力分析[J].礦物學(xué)報，2011（S1）:204-205.

[2]楊小峰，羅剛.云南鎮(zhèn)康地區(qū)蘆子園鉛鋅礦床控礦因素淺析[J].地質(zhì)通報，2011,30(7):1137-1146.

[3]董文偉,陳少玲.鎮(zhèn)康蘆子園鉛鋅礦床特征及成因[J].云南地質(zhì)，2007，26(4):404-410.

[4]雷萬榮,程志華,周玉才等.德興銅礦銅廠礦區(qū)礦坑涌水量探討[J].銅業(yè)工程，2007,4:4-5，

[5]凌志敏，張新群.礦山環(huán)評之礦坑涌水量預(yù)測方法[J].西部探礦工程，2010（1）：0170-0173.

[6]王盛,許亞軍.礦區(qū)水文地質(zhì)勘探關(guān)鍵問題的探討[J].礦業(yè)工程，2009,7（3）：8-10.

[7]祁煥芳.銅峪溝銅礦區(qū)礦坑涌水量的預(yù)測[J].西部探礦工程，2007,5：55-56.

[8]唐永誠,閔銳.畢家山鉛鋅多金屬礦床礦坑涌水量計算結(jié)果與對比[J].甘肅冶金，2007,29（6）：45-47.