探討楚雄六苴銅礦深部采礦對水文地質(zhì)條件的影響

歐陽志宏，張 兵，李仕斌

（1.云南省楚雄礦冶股份有限公司，云南 楚雄 657401；2.云南省有色地質(zhì)局物勘院，云南 昆明 650216）

六苴銅礦區(qū)位于云南高原中北部，屬中高山地貌，礦區(qū)侵蝕基準面目前靜止水位在1785m標高，礦體70%位于其以下。礦區(qū)為滇中貧水區(qū)，以侵蝕構(gòu)造地形為主，礦區(qū)地表水系較發(fā)育，排泄條件好，流量受季節(jié)控制，變化極大，地下水補給主要靠大氣降水補。礦區(qū)內(nèi)泥巖分布廣，地形切割大，排泄條件好，地層富水性總體較弱，含水層之間的水力聯(lián)系差，形成了礦區(qū)自流斜地地下水水壓大而水量小的特點。區(qū)內(nèi)泉水流量＜0.1l/s的點占65%，0.1l/s～ 1.0l/s占33%，1.0l/s～ 3.0l/s僅2%[1]。礦體埋深超2000多米，礦化帶較長，受白堊系上統(tǒng)馬頭山組地層嚴格控制。礦山已有四十多年的開采史，隨著開采深度的加深伴隨而來的水文地質(zhì)問題也變得越來越復雜，給礦山生產(chǎn)帶來諸多影響，現(xiàn)對深部采礦中遇到的問題進行探討，希望能給開采過程中遇到的實際問題提供幫助。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

1.1 礦區(qū)含、隔水層特征

礦區(qū)處大雪山背斜傾沒端西—南西翼，含其含、隔水層呈北西向條帶狀相間產(chǎn)出、傾向南西，為一單斜儲水構(gòu)造單元。區(qū)內(nèi)地層含隔水性自上而下依次為：白堊系上統(tǒng)江底河組（K2j）巖性為紫色泥巖，為富水弱的含水層；馬頭山組大村段（K2md）巖性為灰色細—粉砂巖、灰黑色鈣質(zhì)、碳質(zhì)泥巖，底部具復礦礫巖，以孔隙、裂隙潛水含水層為主，為富水中等的含水層；馬頭山組六苴上亞段（K2ml3）巖性為厚層狀泥巖，巖石結(jié)構(gòu)致密，隔水條件好，為隔水層；馬頭山組六苴中亞段（K2ml2）巖性為砂質(zhì)泥巖與紫色細—中粒長石石英砂巖互層，砂巖多呈透鏡體，補給有利時構(gòu)成富水段，以構(gòu)造裂隙承壓含水層為主，富水中等的含水層；馬頭山組六苴下亞段（K2ml1）巖性為：紫色、灰白色細—中粒長石石英砂巖夾粗—含礫砂巖，以構(gòu)造裂隙承壓含水層為主。是苴礦床含礦層位，富水中等的含水層；白堊系下統(tǒng)普昌河組（K1p）巖性紫色泥巖、砂質(zhì)泥巖。以構(gòu)造裂隙承壓含水層為主，就全層而言，總體富水性弱，可視為隔水層，為礦床的隔水底板。

1.2 構(gòu)造對礦床充水影響

礦床位于大雪山背斜傾沒端西—南西翼，含水層的空間位置、展布方向及水力性質(zhì)均受其嚴格控制，形成一套向南西傾伏的自流斜地。組成自流斜地的地層含、隔水性相間，使得礦床深部地下水具承壓性，礦區(qū)礦體埋藏較深，導致礦床深部靜水壓力較大，由于組成礦床單斜儲水構(gòu)造的主要含水層以構(gòu)造裂隙水為主，總體富水性較弱，從而決定了單斜構(gòu)造地下水靜儲量小，礦坑涌水量不大，且易被疏干。

礦區(qū)發(fā)育NW、NE、近EW和近SN向斷裂構(gòu)造，具多期活動特征，次級構(gòu)造發(fā)育。為地下水提供了活動途徑和儲存場所。從地表及1228m、740m坑道的調(diào)查情況上看，主沿、穿脈所揭露的上述斷裂帶部位，地下水在坑壁上以面狀滲出、形成滴水現(xiàn)象排泄為主，坑道掘進施工期間，局部地段斷裂帶（F801、F901）出現(xiàn)小規(guī)模涌水，涌水量在10m3/h～20m3/h，但在較短的時間內(nèi)涌水量很快減少，沒有影響施工生產(chǎn)，此類涌水屬構(gòu)造帶內(nèi)孔隙率較高的部位聚集裂隙水形成的含水構(gòu)造的涌水，其特點為儲水構(gòu)造規(guī)模較小，聚集水量有限，對開挖揭露后涌水量較小，且涌水量衰減較快，該巖層富水性總體很弱，不會對掘進及開采造成較影響不大。但由于此組斷裂構(gòu)造切割深度及延伸范圍大，切穿了深部的碎屑巖含水層時（六苴下亞段含水層）可形成承壓強導水帶，揭露時會產(chǎn)生突水事故。

1.3 地下水補給、排泄特征及變化

區(qū)內(nèi)為滇中貧水區(qū)，礦區(qū)內(nèi)無大的地表水體，大氣降水是礦區(qū)地下水主要的補給來源。天然狀態(tài)下地下水補給地表水，地下水在構(gòu)造帶或受下部隔水層的阻擋下沿溝谷以滲流或泉的形式排泄補給地表溝谷徑流，流量受控于含水巖層的水文地質(zhì)條件，同時隨季節(jié)性變化大。

隨著地下開采水平不斷加深、面積不斷增大，地下水位不斷下降，降落漏斗不斷增大，目前，六苴礦床地下水位下降之最低降落漏斗中心與740m水平相當。疏干影響范圍（降落漏斗區(qū)）上部河溝季節(jié)性地表水反過來補給礦區(qū)地下水，成為除大氣降水之外的礦坑涌水的另一補給源，同時，疏干的含水層接受對大氣降水下滲補給的能力增強。大面積采空區(qū)形變產(chǎn)生不同程度的導水裂隙，也有施工的鉆孔較多及人工采掘，造成地表水與下部含水層以及不同空間含水層之間的水力聯(lián)系增強。

1.4 深部工程揭露地下熱水分布特征

在六苴礦床1228m～740m標高探礦坑道中明顯感受到溫度逐漸加大的熱害影響，隨深度增加，溫度由41℃漸增至47℃，主要是因為涌熱水造成。探礦坑道、鉆孔均出現(xiàn)涌熱水現(xiàn)象，地下熱水主要賦存于白堊系馬頭山組砂巖裂隙之中。經(jīng)測定鉆孔涌水初期最大值可達168m3/h，但衰減很快，幾天后為180m3/d。各水點亦基本全部疏干，本次于740m水倉測得水溫29.1℃，氣溫35.4℃。1228m水倉測得水溫33.3℃，氣溫28.5℃。

據(jù)水樣分析結(jié)果，溫熱水化學類型為SO4-Ca·Na型水，總礦化度3.0205g/l～ 7.6421g/l，PH值7.06～ 7.41，總硬度25.90mmd/l～38.0mmd/l。地下熱水的形成機制，初步認為主要是受南北向隱伏構(gòu)造及其伴生的低序次低級別斷裂控制。

2 深部開采對礦坑充水因素的影響

六苴礦床采礦活動主要在馬頭山組（K2m）地層進行，該地層受單斜構(gòu)造控制，含、隔水性相間，含水層的靜儲量和動儲量都是有限的，前期礦山排水以消耗靜儲量為主，由于上下隔水層的作用，一般與外圍含水層的水力聯(lián)系較弱。礦坑主要充水因素以六苴中亞段（K2ml2）、下亞段（K2ml1）直接充水為主。隨著開拓系統(tǒng)及開采面積、開拓深度不斷增大，礦區(qū)礦坑充水因素主要表現(xiàn)在：1228m水平及以上的淺部坑道內(nèi)含水層已疏干，降落漏斗擴大，季節(jié)性地表水下滲，原來的由地下水補給地表水逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈乇硭囱a地下水（通過聯(lián)系上、下含水層的導水斷裂或破碎帶對礦坑進行充水），補給量及補給能力有一定增強。

3 深部開采對涌水量的影響

礦山多年的開采活動一直對裂隙含水層進行疏干，隨礦山開拓系統(tǒng)的開拓面積增大、開拓水平的下降，礦坑涌水逐漸增大，但增大到一定程度后基本趨于穩(wěn)定，礦山目前開采系統(tǒng)已基本開拓完畢，已充分揭露了礦床各類充水因素，其影響范圍基本穩(wěn)定，最低開拓水平（740m）的礦坑涌水量（5376m3/d～7880m3/d）也基本穩(wěn)定。根據(jù)礦山對多年來的礦坑涌水量（抽水水）的長期的動態(tài)觀測資料，礦床充水早期以淺部風化裂隙水為主，中深部為風化裂隙水+構(gòu)造承壓裂隙水。目前，礦坑涌水基本由深循環(huán)的構(gòu)造承壓裂隙溫熱水為主。

4 礦山開采中主要水文地質(zhì)問題及其對應措施

隨著礦山開采水平的不斷下降，礦山水文地質(zhì)條件逐漸發(fā)生變化，礦坑涌水都集中于最下面的探采水平，礦山開采中的水文地質(zhì)問題日益突出，對礦山生產(chǎn)活動帶來一定影響。礦山生產(chǎn)遇到的主要水文地質(zhì)問題如下：

（1）礦山探采過程中，揭露強導水斷裂或破碎帶時產(chǎn)生大量涌水（突水），也是今后礦山開采過程中可能面臨的主要水文地質(zhì)問題，建議進行超前探、放水工程，降低突水的影響。

（2）隨著深度的增加，構(gòu)造裂隙承壓水的壓力增大，地下水溫也增大，隨之而來的地熱害影響也逐漸加大，所帶來的水文地質(zhì)問題將變得更復雜。

5 水文地質(zhì)條件預測評價

現(xiàn)礦山的生產(chǎn)活動已遠遠低于當?shù)刈畹颓治g基準面，隨著礦山進一步開拓面積增大、開拓水平下降，礦山水文地質(zhì)條件逐漸發(fā)生變化，明顯由最初的以風化裂隙潛水—層間裂隙承壓水直接充水為主的簡單類型逐漸向構(gòu)造裂隙承壓溫熱水直接充水為主的中等類型方向發(fā)生變化。地下水降落漏斗隨采空區(qū)及開采深度的增大而擴大。礦山地下水補、徑、排條件也逐漸變化，補給源、途徑、通道增多，涌水量增大，同時，礦坑突水的可能性也增大。當?shù)V山的探采活動集中最低資源量分布標高時，礦山水文地質(zhì)條件將變得更復雜。

因此，礦山探采過程中應一改過去對水文地質(zhì)條件的輕視態(tài)度，加強礦區(qū)地表水、泉水以及礦坑涌水、突水點的動態(tài)觀測（包括流量、水溫、水壓等），完善排水系統(tǒng)設計，建立長效的礦坑突水監(jiān)測預警機制。