地下開采廢石回填對地下水環境影響模擬

段小衛 張皓東 張 芳

（1銀發環保股份有限公司 云南昆明 650000 2昆明理工大學 云南昆明 650000 3云南新創新交通建設股份有限公司 云南昆明 650000）

1 區域水文地質條件

1.1 含水層特征

區域地層主要有元古界瀾滄群變質巖系，下古生界西盟群淺變質巖系，上古生界奧陶至志留系碎屑巖沉積，上古生界石炭、二疊系海相碳酸鹽沉積，中生界三疊至侏羅系陸相碎屑巖沉積，新生界第三、第四系河湖相陸源碎屑沉積和堆積物。根據區域地層巖性及地下水的賦存形式，水理性質和水力特征，本區存在有松散巖類孔隙水，碎屑巖類裂隙孔隙水，碳酸鹽巖類裂隙溶洞水和基巖裂隙水四類。

1.2 補給、徑流和排泄條件

本區地下水受地形控制，由山脊向溝谷運移，在本區中部排入小河。

基巖中主要分布有裂隙水、孔隙水。地下水主要接受大氣降水補給。巖石的孔隙、風化裂隙為地下水逕流、排泄通道，富水性不均一。地下水與溝谷相伴而行，在適宜部位以泉的形式排泄。致使河流從上游至下游，流量漸增。

評價區基巖裂隙水補給區和徑流區基本一致，徑流途徑多大于1km，水力坡度大，地下水自山脊呈放射狀分散徑流，于地形陡緩突變和溝頭處呈下降泉的形式排泄，補給地表水，地下水均以滲流分散狀匯入滴水坎箐，自上游至下游普遍可見河水逐漸增大。地下水分散排泄是區內基巖裂隙水的重要排泄特征，此外在粗碎屑巖類和泥質巖類互層的地段，地下水在接觸界面上以泉的形式排泄，亦為裂隙水的一種重要排泄形式。

2 流場模擬

2.1 水文地質條件概化

（1）模擬范圍

根據本區域的地質條件和水文地質特征，考慮項目的水環境重點保護目標和環境影響的敏感區域。西邊界、東邊界和北邊界均以山脊分水嶺為界，南側邊界以河流為界。本次地下水評價以項目場區為核心，模擬區面積為17.19km2。

（2）邊界條件

西邊界、東邊界和北邊界均以山脊分水嶺為界，邊界性質為隔水邊界；南側邊界以河流為界，性質為定水頭邊界。

2.2 流場擬合結果

本次校核取礦區在儲量核實階段的鉆孔ZK005、ZK1605靜態觀測水位作為觀測井水位對流場進行校核，校核結果如下：

表1 觀測井水位與模擬水位結果分析

圖1 、2 采礦區域地下水流場預測圖

由圖1、2分析可得，礦山采礦活動將改變采區周邊地下水流場，特別是工作面和巷道附近地下水將形成新的排泄區—以礦井涌水的形式抽出，從而導致采區附近地下水水位明顯下降，形成地下水漏斗。

3 溶質運移模擬結果

圖3 采礦工程采空區銅污染物運移范圍圖

從上述預測圖組可以看出，廢石回填采空區后特征污染物銅在運移100天后整體沿著采空區東南側下游遷移，移動距離較短，影響范圍限制在采空區下游，中心部分最高濃度可達到源強濃度；運移500天后仍朝東南方向一側沿著地下水流方向進一步遷移，污染羽狀物擴散范圍有所增加，由于采礦活動羽狀物向井口抽水方向擴散，同時由于彌散作用羽狀物向四周擴散，但范圍有限；運移3650天后，特征污染物污染羽狀物沿著采空區繼續向東南側和巷道方向擴散，污染羽狀物擴散面積比500天情景有所增加，但增加速度緩慢。大部分廢石回填形成的淋溶水經地下巷道排水設施收集后排出地表，少量水下滲至地下水。

結語

根據模擬，采礦工程廢石回填采空區，由于開采活動形成的礦井涌水經泵抽出地表，在地下水流場工作面附近發生了改變，部分以工作面為中心形成漏斗，大部分廢石回填形成的淋溶水經地下巷道排水設施收集后排出地表，少量水下滲至地下水。