云南鎮康蘆子園鉛鋅礦區礦坑涌水預測

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

（昆明理工大學國土資源工程學院，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，礦區屬鎮康縣鳳尾鎮管轄，地理位置位于云南省鎮康縣鳳尾鎮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-鎮康褶皺帶的接合地帶，南汀河大斷裂北西側、鎮康復背斜的核部[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，巖性主要為粘質粉土、粉砂質粘土和粉砂質粘土夾礫石。上部粘質粉土、粉砂質粘土厚度為2-10m。下部粉砂質粘土夾礫石厚度10-20m。志留系隱伏于第四系之下，主要為灰、深灰色陸屑結晶灰巖夾粉砂質泥巖，厚度20-30m。

1 礦區水文地質概況

蘆子園鉛鋅礦礦區屬剝蝕、切割山地貌，礦界內南東邊最高標高為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。以礦區東南部呈近北東延伸的山脊為礦區地表分水嶺。總體地勢南東高，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。礦區內河流（溝）多為季節性河流，無大地表水體，發育有兩條溪流：其一是礦區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；其二為礦區中部季節性溪流蘆子園溝，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 預測礦坑涌水量

2.1 水文地質邊界的證實 ①F1、F4斷裂為礦區北東向展布的斷裂，其中F1東側、F4西側為保山第一段灰、灰黃、灰紫色粉砂質粘板巖，夾粘板巖和泥質條紋結晶灰巖透鏡體隔水層，兩斷裂間呈層狀分布的灰巖、大理巖，富水性弱-強，兩斷裂為巖溶斷塊的隔水邊界。②F6白墳寨斷裂為礦區近北西向展布的斷裂，其間呈層狀分布的粉砂質泥巖、泥質粉砂巖為南側一完整隔水邊界。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巖層一致。

2.2 預算原則及預算范圍 蘆子園鉛鋅礦、鐵礦及銅礦賦礦巖石以大理巖為主，頂底板巖石主要為大理巖、板巖、片巖，其充水因素為大氣降雨，受季節變化影響大，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，礦體出露區自然地形坡度平均30°，礦區水文地質條件為中等偏復雜類型，本此在工作PD1238坑道內做專門的水文地質抽水試驗，坑道涌水量的預測，依據分析礦床充水因素，結合專門的水文地質抽水試驗及礦區的資源量及礦界范圍等確定礦井涌水量預算方案。礦山多年的開采活動一直對含礦層巖溶含水層進行疏干，隨礦山開拓系統的開拓面積增大、開拓水平的下降，礦坑涌水量發生變化，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 預算坑道涌水量方法

2.3.1 水文地質比擬法 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特征及各充水因素，對整個礦區已有一定的可比性，因此本次礦井涌水量預算以蘆子園鉛鋅礦、鐵礦及銅礦主井作為比擬依據，可采用富水系數法進行預算。富水系數不僅取決于礦區的自然條件，而且與開采條件有關，為排除生產條件的影響，采用面積富水系數法，計算公式：K=；Q=K×PB1B1

KB—富水系數；Q—生產礦井排水量（米3/天）；P—礦井的開采礦石量（噸/天）；Q1—設計礦井預計涌水量（米3/天）；P1—設計礦井的開采礦石量（噸/天）。富水系數法進行預算結果見表1。

表1 蘆子園鉛鋅礦礦區采礦權內礦坑涌水量預算成果表

2.3.2 水動力學法 蘆子園鉛鋅礦、鐵礦及銅礦已開采多年，本次勘察為準確預算坑道涌水量，在1238m中等做專門抽水試驗，根據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測可用水動力學法經行預算[6]，預測公式采用《礦坑涌水量預測方法》（地質部礦區水文地質干部進修班編著，1963年發行）199式。預算參數如表2。

表2 抽水試驗數據表

式中：

Q——坑道平均涌水量（m3/d）；B——預設坑道的長度（m），以1146m中段礦體的最大寬度412m為計算值；C——坑道寬度（m），同現有坑道規格，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（m/d），引抽水試驗結果，取1.2m/d為計算值；R——為影響半徑（m），引抽水試驗結果，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——坑道內水柱高度（m），以抽水試驗鉆孔收集到該值為11m。

預設坑道的涌水量為：

2.4 涌水量計算結果評述 通過水文地質比擬法—富水系數法和水動力法計算的結果差別較小，其兩種預算結果礦區平均狀態的反映，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算值。

3 結論

用水文地質比擬法和水動力學法對礦坑涌水量進行了預測，并進行了相互驗證，計算結果比較可靠，符合蘆子園鉛鋅礦區水文地質條件，為礦山以后的生產設計，安裝足夠能力的機械排水設備提供了較準確的估算坑道的涌水量。

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