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        貴州甕安磷礦區(qū)水文地質(zhì)特征研究

        2016-03-13 07:03:39劉小亮
        工程技術(shù)研究 2016年12期
        關(guān)鍵詞:甕安磷礦白云巖

        施 建,劉小亮

        (六盤(pán)水師范學(xué)院,貴州 六盤(pán)水 553000)

        貴州甕安磷礦區(qū)水文地質(zhì)特征研究

        施 建,劉小亮

        (六盤(pán)水師范學(xué)院,貴州 六盤(pán)水 553000)

        文章深入分析甕安磷礦區(qū)水文地質(zhì)特征。礦井水文地質(zhì)條件復(fù)雜,充水因素較多,但影響礦井涌水的主控因素是溶蝕性孔洞發(fā)育的上震旦統(tǒng)燈影組白云巖直接含水層。在未來(lái)的礦井水防治過(guò)程中,除了確定孔隙性白云巖含水層對(duì)礦井涌水造成的危害程度外,還應(yīng)綜合考慮地表水、采空區(qū)老窯水以及構(gòu)造裂隙水等的影響。

        白云巖;水文地質(zhì);溶蝕作用

        水文地質(zhì)特征研究是保證該礦區(qū)安全生產(chǎn)的一項(xiàng)重要工作,貴州地層復(fù)雜,地下水對(duì)礦區(qū)開(kāi)采的影響。為了減小地下水對(duì)礦區(qū)開(kāi)采的影響,保證開(kāi)采的質(zhì)量及開(kāi)采時(shí)的安全問(wèn)題,作出了該礦區(qū)的詳細(xì)調(diào)查。

        1 地質(zhì)概況

        1.1 礦區(qū)地層

        甕安磷礦區(qū)位于貴州省中東部甕安縣境內(nèi),區(qū)內(nèi)出露地層依次由老至新為:前震旦系板溪群、震旦系下統(tǒng)南沱組、上統(tǒng)陡山沱組和燈影組;寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組和明心寺組以及第四系。

        1.2 礦區(qū)構(gòu)造

        礦區(qū)位于白巖背斜南傾沒(méi)端,白巖背斜是一個(gè)西緩東陡的斜歪梭形傾伏背斜。軸向北東20~25度,軸脊自北而南經(jīng)轉(zhuǎn)背巖、馬鞍山、玉華、上大塘西、南堡、穿巖洞、林場(chǎng)、新橋-線。南北傾伏角分別是6~8度及23~25度。軸面傾向北西,傾角55~65度。巖層傾角西翼一般25~35度,近軸地段寬緩,略具波狀起伏。越背斜軸面往東,巖層產(chǎn)狀急劇變陡,一般傾角60~75度,局部直立甚而略向北西倒轉(zhuǎn)。

        地層產(chǎn)狀受背斜構(gòu)造控制。斷裂構(gòu)造主要發(fā)育北北東向的逆沖斷層,系白巖背斜形成初期之次一級(jí)逆沖斷裂,因后期新華夏構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的疊加,而略顯左形扭動(dòng),其共同特點(diǎn)是走向北北東,傾角陡。

        2 水文地質(zhì)特征

        2.1 水文地質(zhì)概況

        甕安磷礦區(qū)所處構(gòu)造部位為川黔南北構(gòu)造帶。區(qū)內(nèi)構(gòu)造線呈北北東向展布,東部為甕安向斜,西部為平寨向斜及翁初~王卡褶斷帶,兩者間為白巖~高坪背斜。甕安磷礦地處巖坑河流域。區(qū)內(nèi)總體地形為東高西低,為一向北西傾斜的斜坡,最高點(diǎn)為北東部的白斗山山頂,海拔標(biāo)高+1514.2m,最低點(diǎn)為巖坑河面,為本區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面,海拔標(biāo)高+1045m,相對(duì)最大高差469.2m。

        區(qū)內(nèi)地貌類型屬構(gòu)造剝蝕溶蝕低中山,地形東部較高西部較低,橫溝較發(fā)育,所屬水系屬于烏江水系、烏江支流高洞河的次級(jí)支流巖坑河流域。巖坑河位于礦區(qū)北西面,為礦區(qū)內(nèi)最低侵蝕基準(zhǔn)面,標(biāo)高+1045~+998m。巖坑河匯水面積99×106m2,洪水期流量24.75m3/min,枯水期流量14.22m3/min,平水期流量59.8m3/min,歷年最大洪流量約9600m3/min,洪水位高出現(xiàn)在河水位1.5~2m,兩岸淹沒(méi)寬度10~200m。

        2.2 含(隔)水層

        區(qū)內(nèi)出露地層由老至新主要有前震旦系板溪群、震旦系下統(tǒng)南沱組及上統(tǒng)陡山沱組和燈影組、寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組和明心寺組以及第四系。根據(jù)出露地層巖性與含水介質(zhì)特征,可劃分為三類地下水類型:

        (1)松散巖類孔隙水。地下水主要賦存于由結(jié)構(gòu)松散的第四系人工填土、殘坡積層、重力堆積層、坡洪積層和沖積層孔隙中,含水性弱。主要接受大氣降水的補(bǔ)給,沿基巖面逕流并在較低處以分散流或泉的形式排泄,流量嚴(yán)格受降水量的控制,流量較小,常干枯。

        (2)碎屑巖裂隙水。地下水主要賦存于斜坡中部的板溪群、震旦系下統(tǒng)南沱組、寒武系下統(tǒng)牛蹄塘組及明心寺組,為強(qiáng)、中風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖、粉砂巖及粘土巖。由于其間的構(gòu)造裂隙,風(fēng)化裂隙較為發(fā)育,貫通性好,淺部基巖具有易貯水、導(dǎo)水通暢的特點(diǎn),但總體上而言,含水性導(dǎo)水性較差,具有一定的隔水性能,為相對(duì)隔水層。

        (3)碳酸鹽巖巖溶裂隙水。主要賦存于震旦系上統(tǒng)燈影組白云巖中,因巖石硬脆,時(shí)代古老,位于背斜近軸部,受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,節(jié)理裂隙發(fā)育,經(jīng)后期溶蝕作用裂隙擴(kuò)大,含巖溶孔洞裂隙水,富水性中等,為礦床主要充水層。礦層上覆巖層為上統(tǒng)陡山沱組和燈影組,含巖溶孔洞裂隙水,富水性中等,為礦床主要充水層,開(kāi)采時(shí)要加強(qiáng)防治水工作。礦層下覆巖層為前震旦系板溪群,含水性導(dǎo)水性較差,具有一定的隔水性能,為相對(duì)隔水層。

        2.3 地下水補(bǔ)、徑、排條件

        地下水補(bǔ)給來(lái)源主要有大氣降水、其次為寒武系下統(tǒng)風(fēng)化帶裂隙水及第四系孔隙水??傮w而言,礦山地下水補(bǔ)給條件較差。地下水運(yùn)動(dòng)方向受地形、地層巖性及構(gòu)造控制,區(qū)內(nèi)地形強(qiáng)烈切割,地形陡峻,沖溝較發(fā)育,地表逕流條件良好,有利于地下(表)水的逕流和排泄。根據(jù)以往礦區(qū)勘探鉆孔揭露,區(qū)內(nèi)地下水埋深一般在50~150m,潛水面標(biāo)高在+1200m左右。但隨著多年的地下采礦,地下水位已發(fā)生明顯下降,原有地表泉點(diǎn)大多已干枯。地下水總體流向由南東至北西,排泄區(qū)在巖坑河?xùn)|岸坡上寨附近,地下水位標(biāo)高+1055m。

        2.4 斷層導(dǎo)水性及影響

        該礦斷層較多,在未進(jìn)行開(kāi)采前,斷層可作為一個(gè)含水層,含水巖組的補(bǔ)給、逕流和排泄都相對(duì)獨(dú)立。由于區(qū)內(nèi)的F19斷層橫穿礦區(qū),在礦區(qū)局部進(jìn)行開(kāi)采后,破壞了原來(lái)的平衡性,局部地下水的逕流和排泄方向同時(shí)也發(fā)生變化。地下水的流向向著薄弱應(yīng)力場(chǎng)(采空區(qū))逕流。因此斷層水對(duì)井下開(kāi)采威脅可能有一定的影響,在開(kāi)采時(shí)要嚴(yán)加防范。

        3 地下水對(duì)礦井充水的影響

        翁安磷礦礦井充水通道主要以巖溶裂隙為主,此外巖石原生的和采礦的節(jié)理裂隙,因采掘擾動(dòng),規(guī)模也不是很小。因此礦井主要水害應(yīng)包括頂板巖溶裂隙水、采空區(qū)積水、大氣降水和地表水,其中頂板白云巖巖溶裂隙水和采區(qū)積水將是礦井的主要水患。主要是受以下因素的影響:①大氣降水對(duì)礦床充水影響。礦山處于斜坡位置,地形坡度大,大氣降水部分沿坡流走,部分滲入。由于區(qū)內(nèi)礦體厚度較大,近地表礦體經(jīng)露采形成一定的采坑,有利于降水的匯集及下滲,降水滲入的大小是引起礦床充水的直接因素之一;②頂板含水層對(duì)礦床充水影響。燈影組白云巖為礦床直接充水含水層,為溶蝕裂隙水,富水性中等,是引起礦床充水的直接因素之一;③構(gòu)造、裂隙、破碎帶對(duì)礦床充水的影響。礦區(qū)斷裂破碎帶雖較發(fā)育,但大多膠結(jié)良好,沒(méi)有勾通地表水體和主要巖溶含水層,故其導(dǎo)水性和含水性較弱,對(duì)礦床開(kāi)采影響較??;④鄰近礦坑對(duì)礦床充水影響。因礦山周邊均有采礦坑道分布,鄰近礦坑積水對(duì)礦床充水有一定影響,存在礦坑突水的可能性。礦區(qū)存在一定面積的采空區(qū),其廢棄采面或巷道內(nèi)有積水,由于采空區(qū)與各巷道相連,采空區(qū)內(nèi)水大多已由巷道中排水管路排出井口。但也不排除局部積水量的存在,對(duì)礦井造成影響,滲入礦井而成為礦井直接充水水源。

        4 結(jié)論

        通過(guò)對(duì)甕安磷礦區(qū)范圍進(jìn)行全面深入的水文地質(zhì)特征分析,得出如下結(jié)論:①上震旦統(tǒng)燈影組白云巖為礦區(qū)直接充水含水層,特別是位于背斜近軸部區(qū)域,因受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響,節(jié)理裂隙發(fā)育,后期的溶蝕作用又使裂隙擴(kuò)大,產(chǎn)生大量巖溶孔洞裂隙水,富水性較強(qiáng);②白云巖的空隙發(fā)育程度是影響礦井涌水量的內(nèi)因,巖石的孔隙包括了其節(jié)理裂隙、構(gòu)造裂隙、孔隙等,加之溶蝕作用的廣泛發(fā)育,促使了這些空隙空間增大,最終導(dǎo)致了礦井涌水;③甕安磷礦區(qū)的水文地質(zhì)特征受多種條件的影響,其中包括了構(gòu)造裂隙的發(fā)育、白云巖溶蝕作用的大小、地表水、采空區(qū)以及含、隔水層的組合關(guān)系等等多因素控制,在未來(lái)礦山開(kāi)采過(guò)程中的防治水措施,應(yīng)全面考慮各因素的影響程度,確保開(kāi)采作業(yè)的安全進(jìn)行。

        [1]任明忠.老撾萬(wàn)象平原鉀鎂鹽礦區(qū)開(kāi)采技術(shù)條件研究[J].云南地質(zhì),2004,(2):179-181.

        P331

        A

        2096-2789(2016)12-0200-02

        施建(1993-),男,貴州赤水人,六盤(pán)水師范學(xué)院地質(zhì)工程專業(yè)本科在讀,研究方向:水文地質(zhì)。

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