樊曉敏,劉小亮*,代昌龍

（六盤水師范學院,貴州 六盤水 553000）

溶蝕型白云巖含水層對礦井充水影響

樊曉敏,劉小亮*,代昌龍

（六盤水師范學院,貴州 六盤水 553000）

對貴州豐源磷礦燈影組白云巖含水層進行了水文地質分析，結果表明燈影組白云巖為具有強烈溶蝕性、溶蝕裂隙發(fā)育、富水性中等的充水含水層。處于該地層中的礦井水主要賦存及運移于溶蝕裂隙或小型巖溶管道中。裂隙的大小以及巖溶管道的聯(lián)通程度決定了礦井涌水量的多寡。同時構造運動造成地層的不均一性以及地形地貌的復雜性，也使得地表水對礦井涌水產(chǎn)生了相當重要的影響。

豐源磷礦;水文地質;充水因素;防治水

1　概況

豐源磷礦位于貴州省開陽縣境內(nèi)，為一整合礦山，生產(chǎn)規(guī)模為85萬噸/年，設計采用平硐-斜坡道開拓，井下無軌運輸。礦區(qū)位于揚子準地臺鄂湘黔凹陷帶黔中隆起北部的洋水背斜南傾伏端近軸部，出露有第四系、寒武系和震旦系地層，地層巖性主要為灰?guī)r與粉砂質頁巖互層、粉砂質頁巖和白云巖。其中對磷礦區(qū)礦井防治水影響最大的是含礦層震旦系燈影組的中厚～厚層系晶白云巖、硅質白云巖地層。礦區(qū)屬低中山侵蝕、溶蝕型地貌。地表河流發(fā)育，一般為季節(jié)性溪溝，地表水最終匯入烏江水系[1]。

2　水文地質特征

2.1 地層的含水性特征

對礦井涌水造成主要影響的是燈影組溶蝕裂隙含水層。燈影組白云巖為磷礦層直接頂板，是對礦床充水有直接的充水含水層，地表出露于礦區(qū)東部，厚度237～251m。燈影組白云巖溶蝕裂隙較發(fā)育，巖溶發(fā)育具有不均一性，地下水主要賦存及運移于溶蝕裂隙及小型巖溶管道中，含水層富水性弱至中等，由于巖溶發(fā)育的不均一性，導致地下水的埋藏，水力特征及富水性等亦有差。

2.2 地下水補、徑、排條件

研究區(qū)燈影組含水層地下水補給來源主要是大氣降水，補給通道主要是溶蝕裂隙。同時寒武系清虛洞組的溶蝕性灰?guī)r地層和地表出露河流井泉等在流經(jīng)燈影組白云巖地層時，通過裂隙入滲進入燈影組含水層，流入水量甚微。在徑流及排泄方式上，獲得大氣降水補給的白云巖地層，這些補給水量主要運移于白云巖溶蝕裂隙孔洞中，要么賦存于細小的巖溶管道中，在長久的溶蝕作用下，這些溶蝕裂隙和巖溶管道最終聯(lián)通，便構成了地下水的富集。并且由于地表地形地貌的差異，區(qū)內(nèi)地下水經(jīng)洋水背斜兩翼由南向北流動，至北傾伏端錳汞廠地段排入洋水河，也有小部分地下水流經(jīng)地表低洼溪溝處而最終匯入洋水河。但由于礦區(qū)采掘作業(yè)混亂頻繁，導致開采巷道已低于該區(qū)地下水位標高，受磷礦開采影響，區(qū)內(nèi)沿礦層露頭附近的泉點已干枯，區(qū)內(nèi)地下水排泄條件受到破壞，燈影組地下水大部分均向采礦巷道排泄。

2.3 地下水對礦井充水的影響

區(qū)內(nèi)燈影組含水層之上和陡山沱組磷礦層之下均為巨厚隔水層，隔水性能良好，南傾伏端為補給邊界，北傾伏端為排泄邊界，這樣隔絕了區(qū)域地下水和礦區(qū)地下水的水力聯(lián)系，使礦區(qū)成為一個相對完整、封閉、獨立的水文地質單元。

涌水量方面，由于常年累月的采掘活動，不僅使得礦井上覆原生巖層受到破壞，而且使得地面潛水的徑流和排泄條件發(fā)生了改變。在正常降雨情況下，雨水經(jīng)地表疏松土層、裂隙發(fā)育的巖層滲流進入含水層，在地下不同類型含水層中的各類空隙，包括裂隙、孔隙、溶蝕空洞等，這些空隙又成為地下水進一步滲流入礦井的直接通道。但是在暴雨季節(jié)，礦井的涌水并沒有跟降雨成比例的增加，只是在井口位置造成了雨水集中排入礦井的現(xiàn)象。經(jīng)實測豐源磷礦全礦井雨季最大涌水量為：1820m3/d，正常涌水量為1400m3/d，變化系數(shù)為1.3?？梢姷叵滤畬ΦV井的主要影響應該是礦層頂板巖溶性含水層，而受地表雨水補給的作用不顯著。除此之外由于礦井周邊老窯多且雜亂，對采空區(qū)的調查也不清楚，也有可能使得地表雨水集中匯入老窯采空區(qū)，而由采空區(qū)瞬時涌入礦井造成嚴重后果。

3　礦井充水因素分析

豐源磷礦區(qū)礦井充水的因素主要受水文地質條件控制，同時礦井的開拓和采掘方式對其也有影響。

3.1 充水水源

地下水方面，燈影組白云巖中的地下水和富含地下水的斷層破碎帶是區(qū)內(nèi)的直接充水水源，因區(qū)內(nèi)主要斷層富水性弱，故以燈影組含水層為主；地表水方面，研究區(qū)屬于低中山侵蝕、溶蝕型地貌。這種溶蝕性山地地貌在雨季接受大氣降水時會沿山腳地帶形成大量沖溝，而這些沖溝也多處于各類含水層的露頭地帶，這就為含水層的水量補給提供了可能，導致礦井涌水量增大。因此，大氣降水、地表水為礦井間接充水水源。

3.2 充水途徑

區(qū)內(nèi)斷裂構造發(fā)育，且燈影組充水含水層溶蝕裂隙較發(fā)育，礦層在開采時，因疏干排水，地下水將會源源不斷地沿構造裂隙和基巖溶蝕裂隙涌入巷道，形成礦坑涌水。成為區(qū)內(nèi)礦床充水的天然主要途徑之一。礦區(qū)東部在一采區(qū)和二采區(qū)之間，有很大面積的采空區(qū)存在，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，本次調查采空區(qū)內(nèi)水大多已由巷道中排水管路排出井口。但也不排除未局部積水量的存在，對礦井造成影響，滲入礦井而成為礦井直接充水水源。

4　結論

豐源磷礦含礦層淺，礦區(qū)最低侵蝕基準面標高為+1406m，磷礦床位于最低侵蝕基準面以下。震旦系燈影組溶蝕裂隙型白云巖含水層為主要的充水含水層，地下水埋藏形式為溶蝕裂隙潛水～承壓水。由于白云巖原有溶蝕裂隙的發(fā)育以及復雜分布，地下水主要賦存及運移于溶蝕裂隙或小型巖溶管道中。加之采動形成新的裂隙，使地下水通過裂隙連通各含水層導致礦井大規(guī)模涌水的可能性是存在的。

[1]袁飛.貴州省開陽縣雙流鎮(zhèn)豐源磷礦資源儲量核實報告[R].貴陽:中化地質礦山總局貴州地質勘查院,2010.

*為通訊作者

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.097

六盤水師范學院大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，項目編號：201502

樊曉敏（1994-）,女,在讀本科。