探討甕福磷礦礦區(qū)水文地質(zhì)及開采后的變化

曹操

（貴州煤田黔中地質(zhì)咨詢有限公司，貴州金陽 550001）

0 引言

現(xiàn)階段，礦山開采行業(yè)進(jìn)行礦山的水文地質(zhì)特征勘查時(shí)，往往會(huì)將工作精力集中在地震前后、巷道抽水（長(zhǎng)期）、地?zé)崽锏任恢玫乃奶卣鞣治龇矫?。雖然現(xiàn)有的研究成果已經(jīng)很好的為礦山開采提供了相應(yīng)的技術(shù)支持。但是，在實(shí)際的開采中，礦山在開采前和開采后的水文地質(zhì)條件也會(huì)出現(xiàn)變化，卻很少有專家學(xué)者將精力投放在該角度加以分析，很大程度上影響了礦區(qū)開采效率的同時(shí)，對(duì)于開采后的生態(tài)保護(hù)工作開展也會(huì)形成負(fù)面影響。鑒于此，本次選擇甕福磷礦作為研究重點(diǎn)，圍繞“礦區(qū)水文地質(zhì)及開采后的變化”這一內(nèi)容進(jìn)行深入分析具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 甕福磷礦礦區(qū)簡(jiǎn)介

甕福磷礦礦區(qū)所在位置為貴州福泉市道坪鎮(zhèn)，距離貴陽鐵路的里程達(dá)到了114km，與湖南株洲鐵路的里程相隔為902km，交通十分便利。甕福磷礦礦區(qū)的的采礦權(quán)面積已經(jīng)達(dá)到了2.7595km2，生產(chǎn)規(guī)模上，每年達(dá)到了出礦250萬噸。

2 甕福磷礦礦區(qū)水文地質(zhì)條件分析

本次研究中，針對(duì)甕福磷礦礦區(qū)的水文地質(zhì)條件調(diào)查分析可得出如下結(jié)果：

（1）白巖——高坪背斜兩翼巖溶裂隙潛水區(qū)（Ⅲ），與礦體有關(guān)的部分是承壓水，區(qū)域最低侵蝕基準(zhǔn)面約+1120—+1340m 之間，礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面約+1107m左右。

（2）礦區(qū)內(nèi)以淺切割侵蝕剝蝕低中山區(qū)，地形切割相對(duì)較小，一般相對(duì)高差在200～300m 左右[1]。海拔標(biāo)高一般為+1200～+1464m，南部較高處可達(dá)+1500 余m。阿羅河于丁家院附近構(gòu)成礦段內(nèi)的最低侵蝕基準(zhǔn)面。

（3）按照我國所頒布的《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB12719—91）要求，甕福磷礦區(qū)的水文地質(zhì)主要類型以溶蝕裂隙為主，部分區(qū)域的水文地質(zhì)情況以頂?shù)装逯苯舆M(jìn)水的溶隙-裂隙充水礦床類型為主，綜合來講，其水文地質(zhì)條件從屬于中等[2]。

3 甕福磷礦礦區(qū)開采前水文地質(zhì)概況

根據(jù)原勘查結(jié)果，大部分露天采場(chǎng)底界標(biāo)高較地下水位標(biāo)高，目前只有少部地下水沿開采的礦層出露匯集形成泉點(diǎn)，英坪礦段4 線與7 線2 號(hào)露天采場(chǎng)所成泉點(diǎn)流量相對(duì)較大，2 號(hào)露天采場(chǎng)枯水期為17.429L/s，但受大氣降水影響較為明顯，在降雨后水量明顯增大。在無大氣降水時(shí)地下水的泉點(diǎn)流量隨無降雨天的增長(zhǎng)而逐步減少[3]。

當(dāng)?shù)V體處在橫向斷裂較發(fā)育的地段，是地表水滲入補(bǔ)給地下水的有利條件，況且加上人工爆破作業(yè)因素的影響，以及采空區(qū)裂隙帶波及到地表，都將在一定程度上密切了地下水與地表水的水力聯(lián)系。局部地段的河水將通過滲入補(bǔ)給地下水再以泉點(diǎn)的形式在礦坑中排泄。

4 甕福磷礦礦區(qū)開采后的水文地質(zhì)變化

甕福磷礦山20 余年的露天開采，形成露天采礦場(chǎng)5 個(gè)，它們沿磷礦露頭區(qū)呈北東——南西向展部，開采深度位于地表以下60～120m，海拔高程+1180m 左右，位于地下水位以下10～30m。到目前為止，本次僅見英坪礦段4線與7線1、2號(hào)露天采場(chǎng)所成泉點(diǎn)流量相對(duì)較大，1 號(hào)露采坑涌水量在7000—20000m3/d之間。2 號(hào)露天采場(chǎng)為17.429l/s，且雨后流量增大，說明原勘查時(shí)對(duì)露采場(chǎng)涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果偏大。

（1）地表水的水文地質(zhì)變化

磨坊礦段11～13線間為磨坊河下游，水力坡度為1.8%，流量因沿途小溪補(bǔ)給略有增大。月平均流量0.077～0.557m3/s（6652.8～48124.8m3/d）。河水流經(jīng)在I號(hào)礦體中偏北部，于13線附近與阿羅河會(huì)流。在自然條件下淺層基巖裂隙水以泉水形式補(bǔ)給河流。若在坑采的情況下，即改變了地下水的自然狀態(tài)，當(dāng)采空高度平均為11.5m，頂板白云巖的松散系數(shù)K 為1.78，礦層傾角17°時(shí)計(jì)算的陷落帶高度為17.42m，按裂隙帶高度一般為陷落高度的4～7倍推算，其影響厚度為62～108m，與風(fēng)化帶裂隙相銜接，其影響間接地波及到地表，將會(huì)增強(qiáng)地下水與地表水的水力聯(lián)系。在無隔水層存在的地表河床地帶，河水是不可忽視的礦坑充水的間接因素。

綜合分析可知，在自然狀態(tài)下磨坊河與地下水聯(lián)系不密切，但礦區(qū)內(nèi)沖溝均將成為礦坑充水因素之一。

（2）地下水的水文地質(zhì)變化

燈影組含水層為礦層直接頂板，是礦床充水的主要因素，其充水量的大小將隨開采標(biāo)高不同而變化：當(dāng)開采標(biāo)高在+1140m 以上時(shí)，排水不涉及中等富水區(qū)，僅弱富水區(qū)部分地下水補(bǔ)給，涌水量較??；當(dāng)開采標(biāo)高為+1090m 時(shí)，排水將涉及部份中等富水區(qū)，涌水量較大；原來的地下水排泄區(qū)將變?yōu)檠a(bǔ)給區(qū)，地下水對(duì)礦坑的補(bǔ)給量將增大。

（3）礦坑沖水

張扭性裂隙與斷裂：近東西向、南北向構(gòu)造形成期發(fā)生的一對(duì)共軛裂面之一的北西組扭裂面，后期受新華夏系應(yīng)力場(chǎng)的疊加而發(fā)生右行扭張，走向轉(zhuǎn)化為北西西。在本區(qū)表現(xiàn)為張扭性裂隙的發(fā)育，尤以英坪礦段0～7 線間為最，而成條出現(xiàn)的斷裂僅有F109斷層。

英坪礦段0～7 線間張扭性裂隙的發(fā)育強(qiáng)度達(dá)5～20 條/m，裂隙寬者1～30cm，充填粘砂土夾碎石窄者0.1～0.5cm，充填粘土或鐵質(zhì)，在地貌上走向近東西的對(duì)稱沖溝，即是沿張扭性裂隙帶發(fā)育的結(jié)果。據(jù)0線以南施工的鉆孔觀察巖心破碎遇溶洞裂隙較多，線巖溶率0.92～32.05%，大部分鉆孔沖洗液漏失，鉆孔單位涌水量0.175～7.359L/s·m。英坪礦段ZK732 位于F109 附近，抽水結(jié)果單位涌水量1.071L/s·m，滲透系數(shù)3.08m/d。

綜合而言，張扭性裂隙近于垂直巖層走向，是礦坑沖水的主要通道。

（4）地下巖溶

區(qū)內(nèi)共計(jì)有18 個(gè)鉆孔見24 個(gè)溶洞，能見率為10.65%。其中0.10～0.50m 的溶洞有13 個(gè)，占溶洞總數(shù)的54%；0.5～1.50m 的有8 個(gè)，占溶洞總數(shù)的33%；大于1.50m 的溶洞有3 個(gè)，占溶洞總數(shù)的13%。多為黃色粘土充填。其中大部分溶洞分布在燈影組白云巖內(nèi)，少數(shù)部分布在于陡山沱組含白云巖團(tuán)塊的硅質(zhì)巖內(nèi)。僅有部分溶洞分布在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面1107m 標(biāo)高線以下，絕大多數(shù)溶洞發(fā)育在海拔標(biāo)高+1200m以上。

鑒于上述，區(qū)內(nèi)隱伏巖溶溶洞不發(fā)育，而巖溶裂隙特別是3～5mm 的微裂隙的發(fā)育且較為普遍。此外，較普遍發(fā)育的巖溶裂隙是承受大氣降水補(bǔ)給地下水的主要通道，亦是礦坑充水的重要因素。

5 結(jié)束語

通過對(duì)甕福磷礦礦區(qū)的采礦后水文地質(zhì)條件變化進(jìn)行分析能夠發(fā)現(xiàn)，甕福磷礦在20 余年的開采背景下，水文地質(zhì)條件已經(jīng)產(chǎn)生了相當(dāng)大的改變。面對(duì)此種狀況，作為礦山開采工程的管理者，應(yīng)該主動(dòng)做好礦山水文地質(zhì)情況的勘查工作，隨后結(jié)合勘查結(jié)果編制詳細(xì)的專項(xiàng)水文地質(zhì)報(bào)告，要求其中重點(diǎn)闡述礦山當(dāng)前的開采環(huán)境及開采條件，并同步做好礦山的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作，唯有如此才能真正為甕福磷礦未來開采的科學(xué)化、經(jīng)濟(jì)效益最大化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。