云南省官房鉛鋅鎢礦區(qū)團(tuán)山礦段水文地質(zhì)特征與礦區(qū)涌水量預(yù)測(cè)

方 娜，張世濤，程先鋒，劉 偉

昆明理工大學(xué)國(guó)土資源學(xué)院，云南昆明650093

云南省官房鉛鋅鎢礦區(qū)團(tuán)山礦段水文地質(zhì)特征與礦區(qū)涌水量預(yù)測(cè)

方 娜，張世濤，程先鋒，劉 偉

昆明理工大學(xué)國(guó)土資源學(xué)院，云南昆明650093

官房鉛鋅鎢礦區(qū)團(tuán)山礦段位于云南省文山州文山縣內(nèi)，鎢礦礦體規(guī)模中等，礦區(qū)水文地質(zhì)條件中等偏復(fù)雜，包含有3個(gè)含水層組.礦坑充水的主要來(lái)源是礦體頂?shù)装鍑鷰r巖溶裂隙水中的地下水.利用大井法對(duì)礦區(qū)的涌水量進(jìn)行預(yù)測(cè)，結(jié)果表明1200、1300和1400 m水平段正常涌水量分別為21587、9997和4484 m3/d，最大涌水量分別為64761、29991和13452 m3/d.

水文地質(zhì)特征；礦區(qū)涌水量；鉛鋅鎢礦區(qū)；大井法；文山州；云南省

1 研究區(qū)概況

官房鉛鋅鎢礦區(qū)團(tuán)山鎢礦段位于文山縣城240°方向36 km處，屬文山州文山縣小街鄉(xiāng)所轄.該區(qū)范圍由4個(gè)拐點(diǎn)圈定，其地理坐標(biāo)：東經(jīng)103°55′33″～103°56′07″，北緯23°14′15″～23°17′45″，面積約0.873 km2（圖1）.

研究區(qū)區(qū)域上地勢(shì)較陡，地形坡度一般10～20°，局部可達(dá)30°，總體北高南低.最高峰位于中部的營(yíng)盤(pán)山山頂，海拔2030.7 m，最低點(diǎn)位于西南隅腰店河河床，海拔1415 m，相對(duì)高差逾600 m，地貌類型屬?gòu)?qiáng)烈侵蝕切割中山地貌.

2 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

2.1 礦體特征

團(tuán)山鎢礦段已控制的礦體有5個(gè)，其中KT1為主礦體，其余礦體規(guī)模較小.KT1礦體走向NNE，總體傾向SEE，傾角20～35°，分布標(biāo)高在1190～1540 m間.礦體長(zhǎng)約619 m，傾斜延深215～335 m，平均260 m.礦體厚度0.87～42.83 m，平均厚16.93 m，工業(yè)礦體品位WO3為0.12%～2.35%，平均0.63%.礦石類型為夕卡巖型白鎢礦.寒武系中統(tǒng)大丫口組為含礦層位，巖性為中—厚層狀灰?guī)r，夾少量粉砂質(zhì)泥巖，具不同程度的大理巖化和角巖化現(xiàn)象.礦體頂?shù)装逡韵◣r、大理巖為主，少部分為角巖，局部底板為花崗巖.

圖1 研究區(qū)位置及鉆孔分布圖Fig.1 Location of the study area and distribution of boreholes1—洪積層（diluvium）；2—沖積層（alluvium）；3—下三疊系（Lower Triassic）；4—下寒武統(tǒng)沖莊組（Lower Cambrian Chongzhuang fm.）；5—中寒武統(tǒng)大丫口組第二段（2nd mem.of Dayakou fm.,Middle Cambrian）；6—大丫口組第三段（3rd mem.of Dayakou fm.）；7—黑云二長(zhǎng)花崗巖（biotite monzogranite）；8—地層產(chǎn)狀、圖切剖面位置（stratum attitude and profile position）；9—實(shí)測(cè)逆斷層（surveyed reverse fault）；10—平移斷層（strike-slip fault）；11—見(jiàn)礦鉆孔/未見(jiàn)礦鉆孔（borehole with/without ore）；12—研究區(qū)范圍拐點(diǎn)及編號(hào)（corner point and number of the study area）

團(tuán)山鎢礦段鉆孔靜止水位1440.11～1499.62 m，地下水位埋深1.60～60.0 m，基本受地形及風(fēng)化帶控制，地下水向腰店河及其下游方向徑流，水力坡度2～8°.礦段最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高1415 m.已控制的礦體大多位于地下水位標(biāo)高以下，部分位于地下水位以上.

2.2 研究區(qū)含水層及其特征

根據(jù)含水層巖性、地下水賦存條件、水力性質(zhì)及特征，將區(qū)內(nèi)對(duì)礦區(qū)有直接充水影響的含水層劃分為以下3組.

1）第四系松散巖類孔隙弱含水層：主要分布于河谷地帶，第四系松散巖類厚6～50 m，由沖積、洪積的礫石、碎石、砂礫及砂質(zhì)黏土等組成，大小混雜，成分復(fù)雜，漂石、卵石的成分主要是花崗巖.巖性松散，孔隙度較大，透水性較好，腰店河兩側(cè)水位埋深一般在1.6～5.1 m，含孔隙水，無(wú)泉點(diǎn)出露，局部見(jiàn)滲水，富水性弱.該含水層覆蓋在礦體之上，與含礦層直接接觸，可溝通地表水與含礦層的水力聯(lián)系，對(duì)礦床有充水影響.

2）碳酸鹽巖碎屑巖巖溶裂隙含水層：分布于探礦權(quán)區(qū)北西部和南東角，在詳查區(qū)出露最廣.可分3段，主要巖性均是灰、淺灰色中—厚層狀灰?guī)r，只是所夾粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖的含量以及蝕變程度不同.第三段中灰?guī)r具不同程度大理巖化，第二段已形成多層夕卡巖，第一段除形成多層夕卡巖外，粉砂質(zhì)泥巖、粉砂巖還常被變質(zhì)成角巖.第二段和第一段是詳查區(qū)內(nèi)鎢礦的主要賦礦層位，因此該含水層構(gòu)成礦層的直接頂?shù)装澹瑢?duì)礦床充水有直接充水影響.從鉆孔巖心來(lái)看，巖溶發(fā)育很不均一，第三段和第一段巖溶和裂隙一般均不發(fā)育，第二段局部溶孔發(fā)育，溶孔呈橢圓狀至不規(guī)則狀，大小一般在2～10 mm之間，連通性較好.根據(jù)ZK11鉆孔抽水資料，降深10.18 m，單位涌水量0.03 L/s·m，富水性弱—中等，且顯示不均勻性.

3）花崗巖風(fēng)化裂隙含水層：分布于探礦權(quán)區(qū)北部、東部和詳查區(qū)北部.巖性主要為似斑狀中細(xì)粒黑云二長(zhǎng)花崗巖.巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育，含網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙水.該巖組中溪溝發(fā)育，溝溝有流水，泉點(diǎn)出露多，流量0.11～3.66 L/s.水質(zhì)為HCO3-K·Na·Ca型，pH值6.2，礦化度0.36 g/L，富水性弱，局部中等.該含水層構(gòu)成礦床的基底，對(duì)礦床開(kāi)采影響較大.

2.3 構(gòu)造水文地質(zhì)特征

探礦權(quán)區(qū)內(nèi)斷裂及褶皺較發(fā)育，以斷裂構(gòu)造為主.北東向斷裂多為壓扭性斷層，具有隔水性質(zhì).如穿過(guò)詳查區(qū)的F3斷層，斷層帶巖體呈劈理化破碎，泥質(zhì)充填，為隔水?dāng)鄬?近東西向斷裂多為張扭性斷層，在官房以東一帶有鉛鋅礦體充填于其中.在官房鉛鋅礦PD4坑道中見(jiàn)斷裂帶有滴水現(xiàn)象，為導(dǎo)水?dāng)鄬?北西向斷裂為平移斷層，斷裂帶巖性破碎，含水性較強(qiáng)，應(yīng)為導(dǎo)水?dāng)鄬樱鏔4.

2.4 地下水的補(bǔ)徑排條件

研究區(qū)內(nèi)的地下水以大氣降雨補(bǔ)給的方式為主，地形和風(fēng)化帶基本上控制了地下水位的變化，總體上都是由北向南徑流排泄入那母果河，其補(bǔ)給、徑流、排泄條件與降雨量、地形、地貌及巖性等因素有關(guān).

第四系孔隙水的補(bǔ)給來(lái)源主要由降雨入滲補(bǔ)給和腰店河滲漏補(bǔ)給.主要排泄方式由北向南徑流排泄.

裂隙巖溶裂隙水、基巖裂隙水補(bǔ)給來(lái)源主要是降雨和地表水入滲間接補(bǔ)給.主要排泄方式由北向南徑流補(bǔ)給.

3.1.2 地表水

腰店河從主礦體上方流過(guò).腰店河流量在64.27～

3 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

3.1 涌水來(lái)源

3.1.1 地下水1147.4 L/s之間，平均流量344.05 L/s.河谷第四系巖性為沖洪積的礫石、角礫、砂礫及砂質(zhì)黏土，厚度不等，松散多孔.砂質(zhì)黏土呈透鏡狀，分布不連續(xù)，構(gòu)不成穩(wěn)定隔水層，因此，具備地表水入滲條件，腰店河對(duì)礦坑有充水影響.

3.1.3 大氣降水

大氣降水是礦區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源.從官房礦區(qū)PD4和PD8的雨季和枯季涌水量對(duì)比來(lái)看，降水對(duì)礦坑充水影響明顯.

3.2 水文地質(zhì)邊界

3.2.1 側(cè)向邊界

礦區(qū)北西方向的F3斷層作為隔水邊界，其長(zhǎng)度大于1.4 km.走向北東，傾向北西，傾角約75°.礦區(qū)北部受花崗巖裂隙水含水層補(bǔ)給.地下分水嶺與地表分水嶺基本一致，從探礦權(quán)區(qū)塊的東、北、西三方向沿薄竹山山脈分布.礦區(qū)水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給-徑流區(qū)距分水嶺帶3～10 km.各含水層接受降雨補(bǔ)給后下滲沿裂隙、溶隙通道徑流，繼續(xù)向礦區(qū)南部溝谷處徑流，最終于距礦區(qū)約8 km的百富一帶的溝谷適宜地段以大泉排泄.礦區(qū)總體傾向南東灰?guī)r碎屑巖巖溶裂隙含水層向南面延伸，所以礦區(qū)地下水的側(cè)向邊界形成開(kāi)放的三向無(wú)限邊界.

3.2.2 底部邊界

礦床產(chǎn)于古生界變質(zhì)巖內(nèi)，最低開(kāi)采標(biāo)高為1200 m，隨著深度的增加，基巖趨于完整，基巖裂隙水富水性減弱.為便于計(jì)算，統(tǒng)一將1200 m標(biāo)高視為底部隔水邊界.

3.2.3 頂部邊界

礦床頂部邊界主要由第四系松散巖類孔隙弱含水層、灰?guī)r巖溶裂隙含水層，寒武系中統(tǒng)田蓬組的碎屑巖裂隙弱含水層、碎屑巖裂隙弱含水層、灰?guī)r巖溶裂隙含水層、碎屑巖裂隙弱含水層、碎屑巖裂隙弱含水層、灰?guī)r巖溶裂隙含水層，大丫口組及下統(tǒng)沖莊組的碳酸鹽巖碎屑巖巖溶裂隙含水層和碎屑巖裂隙弱含水層組成.由于接受降雨補(bǔ)給及地表水補(bǔ)給充分，所以視為頂部透水邊界（補(bǔ)給邊界）.

3.2.4 內(nèi)部邊界

礦體受夕卡巖控制，礦體直接頂?shù)装鍑鷰r夕卡巖與大理巖或夕卡巖與花崗巖巖溶裂隙含水層與風(fēng)化裂隙含水層，是礦床充水的主要來(lái)源.據(jù)孔組抽水試驗(yàn)結(jié)果表明，礦區(qū)地下水動(dòng)態(tài)變化較大，巖溶裂隙含水層具有徑流途徑較長(zhǎng)，泉點(diǎn)排泄相對(duì)較集中，出露泉點(diǎn)流量較大等，說(shuō)明礦體內(nèi)部水力聯(lián)系密切.

3.3 大井法預(yù)測(cè)

根據(jù)礦區(qū)的水文地質(zhì)邊界和礦坑涌水來(lái)源，官房礦區(qū)團(tuán)山礦段含水層主要有巖溶裂隙含水層和孔隙水等.經(jīng)抽水試驗(yàn)測(cè)得各段流量為0.9～3.4 L/s，無(wú)明顯隔水層，為潛水.根據(jù)大井法適用條件，選用淹沒(méi)過(guò)濾器井壁進(jìn)水的潛水井非完整井公式.

3.3.1 計(jì)算參數(shù)

根據(jù)相關(guān)求參方法的適用條件，確定本次采用的求參方法.單孔抽水試驗(yàn)采用穩(wěn)定流三次降深的求參方法.在選取的孔組抽水試驗(yàn)觀測(cè)孔中，ZK7勘探孔號(hào)做抽水實(shí)驗(yàn)時(shí)，降深較大，可用于求參.

從Q-S關(guān)系曲線上看，抽水曲線正常.滲透系數(shù)計(jì)算選用如下公式.

式中，K：抽水段的滲透系數(shù)（m/d）；Q：抽水段出水量（m3/d）；L：抽水段過(guò)濾器長(zhǎng)度，結(jié)合工作實(shí)際情況，部分抽水段選用孔壁代替；Sw：抽水段水位降深（m）；rw：抽水孔半徑（m）；R：抽水影響半徑（m）；H：含水層厚度（m）.經(jīng)計(jì)算，K=0.29 m/d.

3.3.2 計(jì)算公式

根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)邊界條件和礦坑涌水來(lái)源，確定采用大井法進(jìn)行涌水量預(yù)測(cè).計(jì)算公式采用潛水井公式：

式中：Ro為引用影響半徑（m）；ro為引用半徑（m）.

根據(jù)相關(guān)求參方法的使用條件，確定本次采用的求參方法為穩(wěn)定流三次降深、非穩(wěn)定流水位恢復(fù)法等求參方法.根據(jù)以上方法及公式，求得礦區(qū)礦坑涌水量如下：

1400 m水平段涌水量Q1=4484 m3/d；

1300 m水平段涌水量Q2=9997 m3/d；

1200 m水平段涌水量Q1=21587 m3/d；

1400 m水平段最大涌水量Q1最大=13452 m3/d；

1300 m水平段最大涌水量Q2最大=29991 m3/d；

1200 m水平段最大涌水量Q2最大=64761 m3/d.

4 結(jié)論

1）官房礦區(qū)團(tuán)山礦段礦床主要賦存于古生界變質(zhì)巖中.礦床主要充水來(lái)源為礦體頂?shù)装宓南◣r與大理巖的巖溶裂隙含水層.

2）團(tuán)山鎢礦屬于弱富水—中等富水的碳酸鹽巖碎屑巖巖溶裂隙含水層直接充水、弱富水的第四系孔隙水間接充水的礦床.

3）綜合分析認(rèn)為，團(tuán)山礦段1200 m水平段涌水量21587 m3/d，最大涌水量64761 m3/d；1300 m水平段正常涌水量為9997 m3/d，最大涌水量29991 m3/d；1400 m水平段涌水量為4484 m3/d，最大涌水量13452 m3/d.

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HYDROGEOLOGY AND PREDICTION ON THE WATER INFLOW OF TUANSHAN ORE BLOCK OF THE GUANFANG LEAD-ZINC-TUNGSTEN OREFIELD, YUNNAN PROVINCE

FANG Na,ZHANG Shi-tao,CHENG Xian-feng,LIU Wei
College of Land and Resources Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China

The Tuanshan ore block of Guanfang Pb-Zn-W orefield is located in Wenshan County of Yunnan Province,with medium tungsten orebody scale and medium-complex hydrogeological condition,including 3 aquifer formations.The main water source for pit filling is from the groundwater in the karst fractures within the roof and floor of orebody.The water inflow of the orefield is predicted with the big well method.The result shows that the normal water yields in the levels of 1200 m, 1300 m and 1400 m are 21587 m3/d,9997 m3/d and 4484 m3/d,respectively,with the largest yields of 64761 m3/d,29991 m3/d and 13452 m3/d,respectively.

hydrogeological features;orefield water inflow;Pb-Zn-W orefield;big well method;Yunnan Province

1671-1947（2015）06-0583-04

P641.4

A

2014－03－14；

2014-10-31.編輯：李蘭英．

方娜（1987—），女，碩士，從事水文地質(zhì)與工程地質(zhì)研究，通信地址云南省昆明市昆明理工大學(xué)蓮華校區(qū)，E-mail//zxfangna@163.com