云南地區(qū)礦山水文地質(zhì)條件分類(lèi)及勘探方法研究

秦龍華

（云南省有色地質(zhì)局三〇六隊(duì)，云南 昆明 650217）

在礦山生產(chǎn)和建設(shè)的過(guò)程中，為了能夠減少水害的發(fā)生，避免更加嚴(yán)重的安全事故，需要對(duì)覆蓋區(qū)域范圍內(nèi)的水文地質(zhì)進(jìn)行勘探，在充分了解地下水水位、水壓和水量的條件下，才能夠開(kāi)展后續(xù)生產(chǎn)和建設(shè)工作。其次，針對(duì)礦山水文地質(zhì)的勘探，得出的勘探結(jié)果對(duì)于礦山治理和生態(tài)防治都有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義[1]。因此，相關(guān)領(lǐng)域的研究人員，針對(duì)礦山地區(qū)的水文地質(zhì)勘探方法進(jìn)行了深入的研究，并逐步找出了符合礦山建設(shè)和發(fā)展的勘探手段。但當(dāng)前由于大部分簡(jiǎn)單構(gòu)造區(qū)域內(nèi)的礦產(chǎn)資源已經(jīng)開(kāi)發(fā)殆盡，并逐漸轉(zhuǎn)向地質(zhì)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的礦山區(qū)域，仍然采用傳統(tǒng)勘探手段，不僅會(huì)出現(xiàn)得出的勘探結(jié)果不準(zhǔn)確，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)水害威脅區(qū)域的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)問(wèn)題，還會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的勘探行為引發(fā)安全事故的發(fā)生。因此，針對(duì)上述問(wèn)題，本文以云南地區(qū)礦山為例，針對(duì)其當(dāng)前存在的水文地質(zhì)條件進(jìn)行分類(lèi)分析，并針對(duì)其勘探方法進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。

1 云南地區(qū)礦山水文地質(zhì)勘探方法設(shè)計(jì)

1.1 云南地區(qū)礦山水文地質(zhì)條件分類(lèi)

本文選擇以云南地區(qū)具有典型特征的礦山作為研究對(duì)象，對(duì)其水文地質(zhì)條件進(jìn)行分類(lèi)分析。通過(guò)研究得出云南地區(qū)的礦山水文地質(zhì)主要包括：在滇中砂巖類(lèi)型金屬礦當(dāng)中形成的砂巖裂隙水水文地質(zhì)條件；在東川和易門(mén)銅礦當(dāng)中形成的白云巖裂隙水水分地質(zhì)條件；在中統(tǒng)個(gè)舊組錫礦當(dāng)中形成的石灰?guī)r巖溶裂隙水地質(zhì)條件。分別對(duì)上述三種不同水文地質(zhì)條件類(lèi)型進(jìn)行分析，第一種水文地質(zhì)條件整體呈現(xiàn)出水量小、水壓大的特點(diǎn)，通常情況下，地下水會(huì)從各個(gè)砂巖含水層當(dāng)中產(chǎn)出，并呈現(xiàn)出帶狀分布結(jié)構(gòu)，含水層的厚度在45m～80m范圍內(nèi)不等。由于這一部分含水層區(qū)域接收大氣降水滲入的面積相對(duì)較小，因此表現(xiàn)在地表上的流量通常小于0.45L/s。但由于部分地下水是復(fù)存在砂巖當(dāng)中，而巖層整體呈現(xiàn)出單斜產(chǎn)狀，因此形成了承壓水結(jié)構(gòu)，具備初期水量大，靜水壓力大，但延續(xù)時(shí)間較短的特點(diǎn)。

第二種水文地質(zhì)條件呈現(xiàn)出水量大，地勢(shì)高，條件簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在白云巖層當(dāng)中，其富水性會(huì)隨著埋藏深度的增加而呈現(xiàn)出逐漸減弱的趨勢(shì)，這一特征從不同標(biāo)高的坑道裂隙率調(diào)查得以驗(yàn)證。在落雪組的白云巖是該區(qū)域范圍內(nèi)主要的含水層，并且以裂隙水為主。同時(shí)，在部分板巖當(dāng)中存在大量斷層涌水現(xiàn)象，并且分布與上一類(lèi)型相比更加廣泛，并且厚度更大，具有豐富的地下水靜儲(chǔ)量，斷層多為導(dǎo)水。

第三種水文地質(zhì)條件主要受到地下花崗巖的起伏形態(tài)影響，以此對(duì)地下水的活動(dòng)方向、存儲(chǔ)以及運(yùn)移條件等都會(huì)產(chǎn)生一定的影響。地下水位深度在老廠區(qū)為150m～660m，在卡房區(qū)為25m～450m，部分地方地下水位深度可達(dá)1000m。在地表下距離350m～550m范圍內(nèi)的石灰?guī)r上進(jìn)行掘進(jìn)，除雨季降水天氣有少量的裂隙水產(chǎn)生以外，在干季基本沒(méi)有地下水流動(dòng)。同時(shí)，在該區(qū)域范圍內(nèi)，厚度較大的個(gè)舊含水巖層由于含水介質(zhì)的巖性、結(jié)構(gòu)都是非均質(zhì)性，因此造成了巖溶發(fā)育程度存在較大差異。

1.2 水文地質(zhì)測(cè)繪

礦山水文地質(zhì)勘探的主要目的是為地下水的開(kāi)發(fā)和利用提供依據(jù)，預(yù)測(cè)地下水在其運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中可能引發(fā)的不良影響，從而避免安全事故的發(fā)生。在對(duì)云南地區(qū)礦山水文地質(zhì)進(jìn)行勘探時(shí)，首先需要對(duì)其水文地質(zhì)進(jìn)行測(cè)繪。針對(duì)礦山區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)測(cè)繪范圍應(yīng)當(dāng)選擇一個(gè)完整的地質(zhì)單元，采用1：2000的測(cè)繪比例尺，可在地質(zhì)勘探的基礎(chǔ)上完成對(duì)水文地質(zhì)的測(cè)繪，針對(duì)勘探區(qū)域內(nèi)的航片解釋、區(qū)域水文地質(zhì)普查等相關(guān)資料進(jìn)行收集[2]。圖1為水文地質(zhì)測(cè)繪流程示意圖。

圖1 水文地質(zhì)測(cè)繪流程示意圖

根據(jù)圖1中流程完成對(duì)水文地質(zhì)的測(cè)繪，并在實(shí)際勘探過(guò)程中，可結(jié)合GIS技術(shù)，對(duì)被勘探區(qū)域的水文地質(zhì)進(jìn)行初步預(yù)判，并將地面、地下測(cè)量得到的數(shù)據(jù)以數(shù)字信號(hào)的形式發(fā)送到礦山文本編輯上位機(jī)當(dāng)中，再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行存儲(chǔ)，最后通過(guò)可視化處理對(duì)獲取到的各類(lèi)文字資料、計(jì)算成果信息進(jìn)行展現(xiàn)，以此完成對(duì)礦山水文地質(zhì)的測(cè)繪。

1.3 勘探區(qū)域鉆探

將水文地質(zhì)測(cè)繪結(jié)果作為依據(jù)，針對(duì)部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無(wú)法實(shí)現(xiàn)測(cè)繪的需要還需要進(jìn)行鉆探。采用清水鉆進(jìn)的方式，當(dāng)?shù)貙悠扑椴荒芡ㄟ^(guò)清水鉆進(jìn)時(shí)，則需要在主要含水層上進(jìn)行清水鉆進(jìn)。在通過(guò)鉆孔對(duì)多個(gè)含水層進(jìn)行揭露時(shí)，應(yīng)當(dāng)對(duì)其水層穩(wěn)定水位進(jìn)行測(cè)定。在對(duì)鉆探區(qū)域進(jìn)行采樣時(shí)，可通過(guò)對(duì)巖心采取率測(cè)量的方式，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型進(jìn)行判斷。不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型的巖心采取率不同，根據(jù)測(cè)量得出的結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型的判斷，表1為不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型巖心采取率對(duì)照表。

表1 不同地質(zhì)結(jié)構(gòu)類(lèi)型巖心采取率對(duì)照表

結(jié)合表1當(dāng)中的內(nèi)容，根據(jù)測(cè)定得出的巖心采取率對(duì)水文地質(zhì)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型進(jìn)行確定，在實(shí)際勘探過(guò)程中可根據(jù)實(shí)際礦山情況，對(duì)取芯數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。

1.4 地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)

除上述勘探內(nèi)容以外，還需要通過(guò)對(duì)地下水動(dòng)態(tài)觀測(cè)的方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)水文地質(zhì)變化的實(shí)時(shí)記錄。在進(jìn)入詳細(xì)勘探階段時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇具有代表性的井、泉、鉆孔等進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測(cè)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)勘探的進(jìn)一步完善。在觀測(cè)過(guò)程中，設(shè)置觀測(cè)周期為6d～10d以此，在雨季或地下水運(yùn)動(dòng)劇烈時(shí)期可增加觀測(cè)密度。由于云南地區(qū)大部分礦山中地下水位的日變幅度較大，因此應(yīng)當(dāng)針對(duì)這一區(qū)域進(jìn)行微動(dòng)態(tài)觀測(cè)。同時(shí)，針對(duì)規(guī)模較小，勘探周期不足1年的礦山，則可根據(jù)礦區(qū)實(shí)際條件，對(duì)觀測(cè)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。

2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

通過(guò)本文上述論述，在明確云南地區(qū)礦山水文地質(zhì)條件類(lèi)型的基礎(chǔ)上，從理論論述角度實(shí)現(xiàn)了對(duì)水文地質(zhì)勘探方法的設(shè)計(jì)。為進(jìn)一步驗(yàn)證上述勘探方法在實(shí)際應(yīng)用中是否能夠滿足云南地區(qū)礦山水文地質(zhì)勘探需要，選擇將傳統(tǒng)勘探方法作為對(duì)照。將兩種勘探方法同時(shí)應(yīng)用于云南地區(qū)某一礦山中，針對(duì)其實(shí)際水文地質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)查。已知該礦山區(qū)域內(nèi)包含了五個(gè)面積不等的采空區(qū)，采空區(qū)的形成在一定程度上是受到地下水運(yùn)行的影響。通過(guò)兩種勘探方法對(duì)五個(gè)不同采空區(qū)的面積進(jìn)行勘探，并將結(jié)果與實(shí)際采空區(qū)面積進(jìn)行對(duì)比，以此驗(yàn)證兩種勘探方法的勘探精度。分別對(duì)五個(gè)采空區(qū)進(jìn)行編號(hào)，分為區(qū)域I、區(qū)域II、區(qū)域III、區(qū)域IV和區(qū)域V，將兩種勘探方法得出的結(jié)果記錄如表2所示，并將其分別與實(shí)際采空區(qū)浴場(chǎng)區(qū)域面積進(jìn)行對(duì)比。

表2 兩種勘探方法實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

根據(jù)表2中得出的數(shù)據(jù)可以看出，本文方法得出的勘探結(jié)果與實(shí)際采空區(qū)異常區(qū)域面積之間相差范圍為0.1m2～0.3m2，勘探結(jié)果精度滿足勘探標(biāo)準(zhǔn)要求。而傳統(tǒng)方法得出的勘探結(jié)果與實(shí)際采空區(qū)異常區(qū)域面積之間相差最小為19.51m2，勘探結(jié)果的精度嚴(yán)重不符合勘探標(biāo)準(zhǔn)要求。因此，通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的云南地區(qū)礦山水文地質(zhì)勘探方法在實(shí)際應(yīng)用中，更適合云南地區(qū)礦山勘探精度要求，得到更加準(zhǔn)確的勘探結(jié)果，為礦山生產(chǎn)和建設(shè)的安全提供保障。

3 結(jié)語(yǔ)

礦山水位地質(zhì)勘探對(duì)于礦山生產(chǎn)和建設(shè)而言具有十分重要的意義，本文在理清云南地區(qū)礦山水文地質(zhì)條件類(lèi)型的基礎(chǔ)上，提出了一種根據(jù)針對(duì)性的勘探方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的在云南地區(qū)礦山勘探中的有效性。在后續(xù)的研究當(dāng)中，還將針對(duì)本文勘探方法進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，從而使其能夠適應(yīng)更多地區(qū)的水文地質(zhì)勘探，進(jìn)一步提高該方法的適應(yīng)性。