巖溶地區礦區水文地質評價與施工巷道突發性涌水預測預報

陳強

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽550002)

貴州省的鋁土礦區在挖掘聯系南北兩個礦區的巷道時，出現突發性的大量涌水涌泥現象，導致了施工的停滯，并且損壞了許多的施工器械，不僅影響了施工的正常進行，而且還造成了大量的經濟損失。

所以，本研究的目的在于分析礦區出現突發性的涌水涌泥現象的原因，恢復施工，并且查明此礦區的水文和地質情況，為施工提供一定的理論依據并為以后的施工進行預測。

1 地質概況

1.1 地質構造

礦區的位置在南北斜向的方位，分為南北兩段礦區，南段礦區斜向南邊，北段礦區斜向北邊，礦區的總長度為3 km，總寬度為1 km。整個礦區呈現一種開闊向斜的特點。

1.2 地 層

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

2 水文地質特征

2.1 地下水類型

礦區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)、統高臺組(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

在進行研究時在礦區的東西方向設置了許多條物探側線，是地表超高密度電法的充分體現。

3.2 地質與水文地質模型的建立

該礦區的水文和地質情況比較復雜，所以為了研究的順利進行，我們收集了大量的水文和地質資料，建立了水文地質的模型，見圖1。

圖1 地質與水文地質模型

4 礦區水文地質評價與施工巷道突發性涌水預測預報

4.1 北礦段西側1300巷道

礦區的北礦段的西側1300巷道高度比較高，大約要高于地表100 m左右，這是礦區的地下水進行補給的區域，但是同時會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，大約為250～300 m左右。根據上面5－0剖面側線圖可以知道:該礦區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)礦區北面一段礦區的西側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構模型對地下水的分布情況和地質情況進行分析調查。將斷層帶F7－1、F7、F8中容易導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發生涌水現象的概率相比最大，估計最大的涌水量約為1 200 m3/d。北礦段西側1300巷道中段剖面圖見圖2。

圖2 北礦段西側1300巷道中段剖面圖

2)礦區北面一段礦區的西側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巷道和南礦段聯道相連接，此礦區是地下水徑流的區域，水富集的程度比較大。從總回風巷向西礦區1300巷道施工一直到現在的位置，預估最大涌水量約為1 500 m3/d。根據上面地表超高密度電法剖面與1300巷道位置(圖1)可以知道:礦區地下水的分布與地表水和東側的地下水的聯系比較緊密。施工的巷道位置在石碳系中的擺佐組(C1b)灰質白云巖硬質巖中，這段發生涌水涌泥現象的概率較大。

4.2 南、北礦段1300聯系巷道

此段巷道的位置在向斜軸部的東側，該段地勢較低，是礦區地下水的徑流區域，地下水的富集程度較大。從總回風斜井向南施工一直到聯道的施工中，預估最大的涌水量約為5 000 m3/d，從總回風斜井向北施工一直到聯道的施工中，預估最大的涌水量為2 000 m3/d。分析可知此段巷道的涌水涌泥現象發生的概率較大。

4.3 北礦段東側1300巷道

依據地下水文地質模型，此段巷道發生涌泥涌水現象可能性較大的區域可分為:北段、中段和南段。下面依次進行分析:

1)北礦段東側北段。北礦段東側1300巷道北段剖面圖見圖3。

圖3 北礦段東側1300巷道北段剖面圖

因為北段巷道上的大塘組(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生涌水涌泥現象的可能性最大;在Y:48060－48080施工一段，巷道的施工必須要穿越大塘組(C1d)和高臺組(ε2g)之間相互接觸的一面，但是由于巷道的穩定性較差，容易出現崩塌，所以此段巷道發生涌水涌泥現象的可能性也比較大。

2)北礦段東側中段。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，所以發生涌水涌泥現象的可能性較大;在Y:47700周圍的施工段，巷道是在高臺(ε2g)組的硬質巖中進行施工的，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，所以此段發生涌水涌泥現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(ε2g)組之間相互接觸的一面，由于巷道的穩定性比較差，容易出現崩塌的現象，所以此段出現涌水涌泥現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(ε2g)組之間相互接觸的一面，由于巷道的穩定性比較差，容易出現崩塌的現象，所以此段出現涌水涌泥現象的可能性也較大。北礦段東側1300巷道中段剖面圖見圖4。

圖4 北礦段東側1300巷道中段剖面圖

5 結論與建議

5.1 結 論

1)北礦區西邊的1300巷道中段的巷道在施工時要穿過F7－1、F7、F8的斷層，容易發生突發性的涌水涌泥現象，降水孔在對此段巷道的地下水進行降排之后可以降低出現突發性的涌水涌泥現象的可能性。

2)北礦區西邊的1300巷道的南段和北礦區的南段1300的聯系巷道，地下水的富集程度相對比較高，預估此段出現突發性的涌水涌泥現象的可能性較大。

3)北礦區東邊的1300巷道的施工是自北向南進行的，要穿越大塘組(C1d)和高臺(ε2g)組之間許多地方的相互接觸面，底層的傾斜角度較大，并且局部狀態變化較大，使此段成為地下水比較富集的區域，但是因為此段巷道的穩定性較差，容易出現崩塌，所以此段出現涌水涌泥現象的可能性也較大。

5.2 建 議

1)對預測巷道可能出現涌水涌泥現象的區域進行鉆探分析，充分了解其水文和地質情況，從而正確的指導巷道的施工;

2)對預測可能出現突發性的涌水涌泥現象的巷道提前采取防范措施，減少涌水涌泥現象對人員和施工導致的傷害;

3)如果抽排巷道出現涌水涌泥現象，則要對地面進行崩塌和沉降的檢查，同時也要繼續對監測點進行長期的監測;

4)因為目前正處于水量比較豐富的時期，地下水的補給也比較充足，所以建議在枯水季節或者等到東側1300巷道與聯道連通之后再對巷道進行施工。

［1］ 杜德智.貴州省清鎮鋁土礦麥壩礦區補充勘探儲量報告［R］.貴陽:貴州冶金地質五隊，1979.

［2］ 羅迪，胡國林.貴州分公司第二鋁礦麥壩礦區地質災害危險性評估報告［R］.貴陽:貴州地質工程勘察院，2006.

［3］ 昆明有色冶金設計院.中國鋁業股份有限公司貴州分公司第二鋁礦麥壩礦區坑內開采工程初步設計［Z］.昆明:昆明有色冶金設計院，2007.

［4］ 工程地質手冊編委會.工程地質手冊:第四版［K］.北京:中國建筑工業出版社，2007.