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        露天轉(zhuǎn)深部礦床水文地質(zhì)特征及其水害防治對(duì)策
        ——以貴州英坪深部磷礦區(qū)為例

        2021-11-10 12:44:54曾凡祥曾道國(guó)宋小軍
        地下水 2021年5期
        關(guān)鍵詞:燈影磷礦含水層

        曾凡祥,趙 磊,曾道國(guó),宋小軍,鞏 鑫

        (貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院,貴州 貴陽(yáng) 550005)

        露天轉(zhuǎn)深部,礦床充水受相鄰礦山水影響顯著。平枯水期,相鄰礦山水補(bǔ)給為礦井充水的重要補(bǔ)給來(lái)源;豐水期,相鄰礦山中儲(chǔ)積大量地下水,相鄰礦山水徑流補(bǔ)給為礦井充水的主要補(bǔ)給來(lái)源。該補(bǔ)給充水條件決定了此類(lèi)礦床水文地質(zhì)條件的特殊性,使其可作為一類(lèi)獨(dú)特的礦床進(jìn)行研究[1]。

        英坪深部磷礦區(qū)位于甕福礦田高坪礦區(qū)英坪礦段內(nèi),為現(xiàn)有英坪露天礦的深部延伸部分。毗鄰礦區(qū)西側(cè)、北東側(cè)為英坪露天礦Ⅰ號(hào)坑、Ⅱ號(hào)坑、攔馬拗采坑、福泉市磷礦小壩露采坑及小壩磷礦山3號(hào)井、1號(hào)井(圖1)。英坪礦段先期采用露天開(kāi)采方式,現(xiàn)淺部資源枯竭,礦山規(guī)劃向深部開(kāi)采,相鄰礦山水向礦井突水成了礦山企業(yè)高度重視的水害問(wèn)題[2]。

        1-英坪露天礦Ⅰ號(hào)坑;2-英坪露天礦Ⅱ號(hào)坑;3-英坪露天礦攔馬拗采坑; 4-福泉市磷礦小壩露采坑;5-福泉市磷礦小壩1號(hào)井;6-福泉市磷礦小壩3號(hào)井

        區(qū)內(nèi)各類(lèi)水文資料較為齊全豐富,水文地質(zhì)勘查程度相對(duì)較高。本文根據(jù)前人基礎(chǔ)地質(zhì)工作成果,通過(guò)綜合研究礦區(qū)水文地質(zhì)特征,分析預(yù)測(cè)相鄰礦山水未來(lái)對(duì)其地下開(kāi)采的影響及危害,據(jù)此,提出礦井水害防治對(duì)策具有理論和現(xiàn)實(shí)的雙重意義。

        1 概述

        礦區(qū)位于貴州省福泉市350°方向約30 km。區(qū)內(nèi)位于NNE~SSW向高坪背斜E翼南部單斜構(gòu)造內(nèi),礦區(qū)地層總體走向自南而北由北東東~北東~南北~北東變化;傾向?yàn)槟蠔|,傾角呈西緩東陡,南緩北陡變化。

        礦區(qū)內(nèi)僅b礦層有工業(yè)價(jià)值,b礦層礦體主要賦存于震旦系下統(tǒng)陡山沱組頂部第四段(Pt33d4)之中,以膠磷礦為主的海相沉積磷塊巖礦床,礦體呈層狀、似層狀產(chǎn)出,產(chǎn)狀與地層產(chǎn)狀一致。2018年,貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院探明英坪深部磷礦區(qū),磷塊巖礦體資源量超億噸,為大型磷礦床。

        2 水文地質(zhì)特征

        2.1 露天轉(zhuǎn)深部礦床及水文地質(zhì)特征

        根據(jù)礦床與相鄰礦山的空間位置關(guān)系,接觸充水含水層的發(fā)育、分布情況及對(duì)礦井充水來(lái)源的組成,總結(jié)出這類(lèi)礦床的水文地質(zhì)特征和充水因素的規(guī)律性特征,將這類(lèi)接受相鄰礦山水補(bǔ)給能力強(qiáng)的充水礦床劃分為一類(lèi)獨(dú)特的礦床。

        決定水文地質(zhì)特征特殊性的首要因素是礦床與相鄰礦山的空間位置關(guān)系。由露天轉(zhuǎn)向深部,礦床埋藏層位在相鄰礦山側(cè)向或垂向補(bǔ)給能夠?qū)ΦV床充水產(chǎn)生影響的范圍內(nèi),礦床與賦水、導(dǎo)水性能良好的含水層接觸,易受礦山水補(bǔ)給影響。除埋藏層位與接觸含水層影響作用外,礦床頂板中的冒落導(dǎo)水裂隙帶最大高度決定著相鄰礦山水能否涌入礦井,礦床冒落導(dǎo)水裂隙帶為礦井突水提供了通道。

        2.2 礦區(qū)水文地質(zhì)特征

        礦區(qū)位于高坪背斜軸部東翼南段背斜蓄水構(gòu)造內(nèi),屬長(zhǎng)江流域?yàn)踅狄患?jí)支流清水江次級(jí)支流巖坑河末級(jí)支流阿羅河上游補(bǔ)給區(qū)和清水江次級(jí)支流冷水河末級(jí)支流高坪河上游補(bǔ)給區(qū)(圖2)。礦區(qū)地勢(shì)總體東高西低,屬中等切割低中山侵蝕巖溶地貌,水系發(fā)育,流經(jīng)礦區(qū)有英坪溪、阿羅河左支流等兩條小溪溝。

        1-寒武系芙蓉統(tǒng)婁山關(guān)組巖溶裂隙溶洞含水層;2-寒武系第三統(tǒng)石冷水組、高臺(tái)組巖溶含水層;3-寒武系第二統(tǒng)清虛洞組巖溶含水層;4-寒武系第二統(tǒng)金頂山組隔水層;5-寒武系第二統(tǒng)明心寺組隔水層;6-寒武系紐芬蘭統(tǒng)-第二統(tǒng)牛蹄塘組隔水層;7-震旦系上統(tǒng)-寒武系系紐芬蘭統(tǒng)燈影組巖溶孔洞裂隙含水層;8-青白口系下江時(shí)期清水江組隔水層;9-地下分水嶺;10-地下水流向;11-河流、溪溝;12-地質(zhì)界線;13-背斜軸;14-逆斷層;15-平移斷層;16-礦區(qū)范圍

        2.2.1 礦區(qū)透、含、隔水層巖組特征

        1)透水層巖組

        第四系(Q):分布廣泛而零散,厚0~28.72 m。含少量孔隙水,為孔隙弱透水層。人工回填區(qū)域,孔隙度大,透水性強(qiáng)。

        2)含水層巖組

        (1)燈影組(Pt33b∈1dy1-3)

        分布于礦區(qū)西側(cè)及礦區(qū)內(nèi)10~12線,厚150~320 m,由一套灰色中厚層~厚層白云巖組成,與下伏陡山沱組呈假整合接觸,根據(jù)巖石組合特征分為三段。在鉆孔中,見(jiàn)該層內(nèi)第一段(Pt33b∈1dy3)、第三段(Pt33b∈1dy1)裂隙狀溶洞、溶孔等極發(fā)育,而在礦區(qū)內(nèi)10線向南,巖溶發(fā)育變?nèi)酢?/p>

        (2)陡山沱組(Pt33d1-4)

        分布于礦區(qū)西側(cè),厚37~88 m,為礦區(qū)磷礦賦礦層位,與下伏南沱組呈假整合接觸,共細(xì)分為四個(gè)巖性段。頂部為第四段(Pt33d4),俗稱“b” 礦層,由薄層至厚層白云質(zhì)磷塊巖、致密狀、團(tuán)塊狀、條帶狀及砂礫狀磷塊巖組成,巖溶發(fā)育較弱;中下部為第一、二、三段(Pt33d1-3),由淺灰~肉紅色中厚層泥~細(xì)晶白云巖、乳白色厚層塊狀硅質(zhì)巖組成。在鉆孔中,見(jiàn)該層內(nèi)第三段(Pt33d3)裂隙狀溶洞、溶孔發(fā)育較強(qiáng),而在礦區(qū)內(nèi)10線向南,巖溶發(fā)育變?nèi)酢?/p>

        上述燈影組、陡山沱組含水層之間,未有相對(duì)隔水層發(fā)育,將其合并為一個(gè)含水層巖組。該巖組是唯一影響礦床充水的含水層,其在區(qū)內(nèi)分布面積較大,地下裂隙狀溶洞、溶孔發(fā)育,為富水中等至強(qiáng)的巖溶孔洞裂隙含水層(表1)。

        表1 透、含、隔水巖層富水性分級(jí)統(tǒng)計(jì)表

        3)隔水層巖組

        (1)上覆隔水層

        金頂山組(∈2j)碎屑巖,以粉砂巖及粘土巖為主,與下伏明心寺組整合接觸,厚 >150 m。表層風(fēng)化裂隙發(fā)育,含基巖裂隙水,含水性、富水性均較弱,整體視為相對(duì)隔水層。

        (2)頂板隔水層

        明心寺組(∈2m)、牛蹄塘組(∈1~2n)碎屑巖,由黑色薄層高炭質(zhì)泥巖、灰綠色薄層、中厚層狀泥質(zhì)粉砂巖組成,厚 >200 m,與下伏燈影組呈假整合接觸。風(fēng)化裂隙發(fā)育,裂隙集中發(fā)育帶含裂隙水,泉點(diǎn)出露多,但流量較小,含水性、富水性均較弱,為礦區(qū)頂板良好的隔水層。

        (3)底板隔水層

        南華系南沱組(Pt32cn)、青白口系下江時(shí)期~清水江組(Pt3ldq),由一套碎屑巖和淺變質(zhì)板巖組成,其巖性為褐灰色、灰色中厚層狀凝灰質(zhì)板巖、灰綠色冰磧礫巖,厚>100 m,與上覆地層陡山沱組呈假整合接觸。區(qū)內(nèi)泉水出露較少,含水性、富水性均較弱,是礦區(qū)底板良好的隔水層。

        2.2.2 構(gòu)造破碎帶的水文地質(zhì)特征

        礦區(qū)位于揚(yáng)子陸塊黔北隆起區(qū)之鳳岡南北向隔槽式褶皺變形區(qū)與黔南凹陷區(qū)之都勻南北向隔槽式褶皺變形區(qū)交匯部位[4],斷層構(gòu)造發(fā)育,與礦床水文地質(zhì)條件相關(guān)的斷層主要有以下。

        F1逆沖斷裂:斷層整體走向NNW,傾向NE,傾角70°~75°,為破礦斷裂。斷層帶為白云質(zhì)膠結(jié)的角礫巖,膠結(jié)緊密,未見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象。ZKCS1鉆孔穿過(guò)此斷層時(shí),抽水結(jié)果:q=0.031 7 L/s·m,K =0.046 6 m/d,斷層破碎帶含水微弱,對(duì)礦床充水無(wú)特殊影響。

        F102逆沖斷裂:斷層整體走向SN向,傾向E至SEE,傾角60°~70°,為破礦斷裂。斷層破碎帶寬約5~20 m,大部分為糜棱巖,斷層帶膠結(jié)緊密,未見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象。ZKCS2鉆孔穿過(guò)此斷層時(shí),抽水結(jié)果:q=0.012 4 L/s·m,K =0.011 7 m/d,斷層破碎帶含水微弱,對(duì)礦床充水無(wú)特殊影響。沿F102斷層兩側(cè)裂隙、溶孔發(fā)育,裂隙、溶孔發(fā)育帶寬10.12~42.2 m,局部寬3.28~24.4 m,斷層帶兩側(cè)的裂隙、溶孔密集發(fā)育帶含水性和導(dǎo)水性均比較強(qiáng),對(duì)礦床充水影響較大。

        F104逆斷裂:斷層整體走向NEE向,傾向E至SEE,傾角60°,為破礦斷裂。斷層破碎帶寬約3 m,斷層角礫由磷塊巖與白云巖組成,膠結(jié)良好,未見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象。ZK208鉆孔穿過(guò)此斷層,抽水結(jié)果:q=0.032 L/s·m,K =0.091 m/d,斷層破碎帶含水微弱,對(duì)礦床充水無(wú)特殊影響。

        F351逆斷裂:斷層整體走向NWW~SN~NEE~NNW~SN,傾向近E,傾角70°~76°;斷層破碎帶寬約16 m,斷層角礫由硅質(zhì)巖、白云巖、磷質(zhì)團(tuán)塊組成,膠結(jié)良好。該斷層在礦區(qū)內(nèi)局部破壞b礦層,對(duì)礦床充水的影響程度較小。

        F106正斷裂:在礦區(qū)內(nèi)為隱伏斷層,在走向上與F1近似平行,在礦區(qū)內(nèi)不破壞b礦層,斷層破碎帶為凝灰質(zhì)板巖。ZKCS1鉆孔穿過(guò)此斷層,抽水結(jié)果:q=0.099 4 L/s·m,K =0.049 4 m/d,斷層破碎帶含水微弱,因該斷層在礦區(qū)內(nèi)不破壞b礦層,對(duì)礦床充水影響程度較小。

        2.2.3 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件

        礦區(qū)地下水的補(bǔ)給主要為大氣降水,其次為河水。大氣降水主要通過(guò)落水洞、巖溶漏斗、巖溶裂隙、構(gòu)造裂隙及第四系等入滲,進(jìn)入地下循環(huán)。流經(jīng)本區(qū)的阿羅河左支流、英坪溪,主要通過(guò)巖溶裂隙、基巖裂隙、構(gòu)造裂隙等入滲形成地下水。

        礦區(qū)內(nèi)地下水主要以巖溶孔洞裂隙水的形式存在,地下水主要沿溶蝕裂隙、溶孔分散徑流,局部地段沿集中裂隙帶、溶蝕裂隙、溶孔集中發(fā)育帶、構(gòu)造裂隙帶運(yùn)動(dòng)。礦區(qū)內(nèi)地下分水嶺在10線至小壩后寨地表分水嶺附近,使得10線附近地下水位向北東及南西兩個(gè)方向逐漸遞減,地下水由10線附近向北東和南西方向徑流。

        礦區(qū)西側(cè),白云巖順坡向分布,由于淺部磷礦露天開(kāi)采,形成大面積順層采剝面及采坑,原生地形地貌特征已改變[5],大氣降水及時(shí)形成坡面流,匯聚于采坑,采坑內(nèi)回填的松散物孔隙度大,大氣降水對(duì)地下的入滲強(qiáng)度遠(yuǎn)大于原生地質(zhì)條件,地下水補(bǔ)給條件較好。地下水在接受補(bǔ)給后,地下水在重力作用下,沿巖溶裂隙、溶蝕小孔洞分散徑流,在地勢(shì)較低的陡崖腳或阿羅河、高坪河附近一帶通過(guò)泉分散排泄。

        2.3 礦床充水條件

        2.3.1 礦層頂?shù)装鍩粲敖M、陡山沱組含水層直接充水

        燈影組、陡山沱組含水層,厚度大,主要含巖溶孔洞裂隙水。礦山開(kāi)采時(shí),燈影組、陡山沱組巖溶含水層中所含的地下水通過(guò)溶蝕孔洞、裂隙、冒落導(dǎo)水裂隙帶直接對(duì)礦床充水,是礦坑充水的直接水源。

        2.3.2 大氣降水

        礦區(qū)處于斜坡位置,白云巖分布區(qū)地形坡度大,大氣降水部分沿坡流走,部分通過(guò)巖溶裂隙、構(gòu)造裂隙、導(dǎo)水裂隙等對(duì)礦床進(jìn)行充水,為間接充水水源。由于區(qū)內(nèi)淺部磷礦露采,形成大面積的順層采剝面及采坑,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[6]。

        2.3.3 地表水體

        礦區(qū)內(nèi)英坪溪和阿羅河左支流兩條小溪溝,通過(guò)巖溶裂隙、構(gòu)造裂隙、導(dǎo)水裂隙等對(duì)礦床間接充水,因其水量較小,對(duì)地下水補(bǔ)給量不大。

        2.3.4 相鄰礦山水

        區(qū)內(nèi)工礦活動(dòng)強(qiáng)烈,形成一定的封閉露采坑,豐水期,這些采坑內(nèi)蓄有大量地下水,天然條件下形成地下水庫(kù)。露采坑內(nèi),由于打眼放炮采礦,在燈影組、陡山沱組含水層四周形成許多大大小小裂隙,采坑中的地下水,由于靜水壓力,通過(guò)這些裂隙對(duì)礦床間接充水。

        綜上,根據(jù)含水層發(fā)育及接觸關(guān)系分析,燈影組、陡山沱組為英坪深部磷礦與相鄰礦山唯一接觸含水層,其賦水、導(dǎo)水性能較好。英坪深部磷礦床以燈影組、陡山沱組巖溶孔洞裂隙水為直接充水來(lái)源,相鄰礦山水通過(guò)燈影組、陡山沱組溶蝕孔洞、裂隙、導(dǎo)水裂隙對(duì)英坪深部磷礦床順層徑流補(bǔ)給。

        3 相鄰礦山水未來(lái)對(duì)礦區(qū)地下開(kāi)采的影響

        及危害

        3.1 相鄰礦山水文地質(zhì)特征

        3.1.1 英坪露天礦Ⅰ號(hào)坑、Ⅱ號(hào)坑

        位于礦區(qū)西側(cè)燈影組、陡山沱組含水層分布區(qū),距礦區(qū)90~150 m,Ⅰ號(hào)坑已閉坑回填恢復(fù),Ⅱ號(hào)坑為在采礦坑。Ⅰ號(hào)坑內(nèi)建有排水系統(tǒng),其排水量為41.1~422.4 L/s,Ⅱ號(hào)坑中部,為一大蓄水池,其蓄水量為225 000 m3。礦坑充水因素主要為礦層頂板燈影組含水層中的地下水及大氣降水。據(jù)礦區(qū)地下水位特征,采坑底處于地下水面之下(圖3),礦層頂板燈影組含水層中的地下水直接對(duì)礦坑充水,為直接充水因素;大氣降水直接落入或通過(guò)回填松散物孔隙下滲,對(duì)礦坑間接充水,為次要充水因素。

        3.1.2 英坪露天礦攔馬拗采坑

        位于礦區(qū)西側(cè)及礦區(qū)內(nèi)燈影組、陡山沱組含水層分布區(qū)。采坑最北東端原為一大蓄水池,水深20 m,水量為264 000 m3。2014年,采坑北西側(cè)發(fā)生巖質(zhì)順層滑坡,將其掩埋。礦坑充水因素主要為礦層頂板燈影組含水層中的地下水、大氣降水及阿羅河左支流中的河水。據(jù)礦區(qū)地下水位特征,采坑底處于地下水面之下(圖3),礦層頂板燈影組含水層中的地下水直接對(duì)礦坑充水,為直接充水因素;大氣降水直接落入,阿羅河左支流中的河水少量入滲,為次要充水因素。

        1-水位等值線及水位值;2-采坑底板等高線及高程值;3-采坑范圍;4-礦區(qū)范圍

        3.1.3 福泉市磷礦小壩露采坑

        位于礦區(qū)北東側(cè)燈影組、陡山沱組含水層分布區(qū),正在閉坑回填恢復(fù)。采坑中段至南端位于礦區(qū)6~12線之間,距礦區(qū)20~200 m,采坑最北端深處,為一蓄水池,其蓄水量為51 000 m3,水池距礦區(qū)最近處為800 m。據(jù)礦區(qū)地下水位特征,采坑底處于地下水面之上(圖3),礦坑充水因素主要為大氣降水及阿羅河左支流中的河水。大氣降水直接落入或通過(guò)回填松散物孔隙入滲,為直接充水因素;阿羅河左支流中的河水少量入滲,為次要充水因素。

        3.1.4 福泉市小壩磷礦山Ⅰ號(hào)井、3號(hào)井

        為在采礦井,位于礦區(qū)最北端東側(cè)、礦區(qū)4線東礦權(quán)邊界燈影組、陡山沱組含水層分布區(qū)。井內(nèi)建有水倉(cāng),其排水量分別為23.61 L/s、29.72~94.2 L/s。礦井水主要來(lái)源于燈影組、陡山沱組巖溶孔洞裂隙含水層中的地下水,地下水以滴水、線流的形式滲入礦井,其流量不集中、呈分散狀向礦井排泄。

        3.2 相鄰礦山水未來(lái)對(duì)礦區(qū)地下開(kāi)采的影響及危害

        3.2.1 冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶高度分析

        礦層頂板燈影組地層,是半堅(jiān)硬巖組,巖石的抗壓強(qiáng)度Rc=29.8~47.8 MPa,平均39.09 MPa[7],頂板管理考慮全部陷落,冒落帶最大高度和導(dǎo)水裂隙帶采用以下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算:

        Hc=(3~4)M[8]

        (1)

        (2)

        式中:M為累計(jì)采厚(m);n為可采磷礦層數(shù)

        礦區(qū)可采礦層為1層,根據(jù)礦區(qū)b礦層礦體厚度,各靠近相鄰礦山附近礦體冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶最大高度見(jiàn)表2。

        表2 各靠近相鄰礦山附近礦體冒落帶、導(dǎo)水裂隙帶最大高度統(tǒng)計(jì)表

        3.2.2 影響及危害預(yù)測(cè)

        1)福泉市磷礦小壩露采坑、Ⅰ號(hào)井、3號(hào)井

        福泉市磷礦小壩露采坑,采坑內(nèi)雖存有蓄水,但距離礦區(qū)較遠(yuǎn),未來(lái)對(duì)礦區(qū)地下開(kāi)采充水影響較小。

        福泉市小壩磷礦山Ⅰ號(hào)井、3號(hào)井,井內(nèi)有正常疏排水系統(tǒng),對(duì)未來(lái)礦區(qū)地下開(kāi)采不構(gòu)成充水因素,對(duì)未來(lái)礦區(qū)地下開(kāi)采充水影響較小。未來(lái)隨著礦區(qū)地下開(kāi)采的進(jìn)行,地下疏排水降落漏斗將逐漸向四周擴(kuò)散,福泉市小壩磷礦山Ⅰ號(hào)井、3號(hào)井將有可能受到波及,出現(xiàn)礦井內(nèi)無(wú)地下水排泄。

        2)英坪露天礦Ⅰ號(hào)坑、Ⅱ號(hào)坑、攔馬拗采坑

        位于礦區(qū)上部(圖4),其坑底距相鄰的英萍深部磷礦體垂直距離,由南向北分別為190.10~176.24 m、260.10~214.14 m、140~6.01 m(圖5),而上述中,英坪露天礦Ⅰ號(hào)坑、Ⅱ號(hào)坑、攔馬拗采坑附近,英萍深部磷礦體采礦過(guò)程中所產(chǎn)生的冒落導(dǎo)水裂隙帶平均高度為282.56 m、308.89 m、158.06 m,由此可知,采礦過(guò)程中所產(chǎn)生的冒落導(dǎo)水裂隙帶,其高度已延伸至采坑底部,冒落導(dǎo)水裂隙帶將溝通與采坑區(qū)裂隙帶的水力聯(lián)系。另外,露采坑為打眼放炮采礦,在四周及地下深部形成許多裂隙密集帶,由于靜水壓力,這些裂隙密集帶將被疏通淘空逐漸擴(kuò)大形成大裂隙,當(dāng)冒落導(dǎo)水裂隙帶溝通至大裂隙時(shí),英坪露天礦Ⅰ號(hào)坑、Ⅱ號(hào)坑、攔馬拗采坑中的地下水及回填物易呈股狀潰入礦井,造成礦井突水、突泥、涌砂等危害。上已述及,豐水期,Ⅰ號(hào)坑最大排水量達(dá)422.4 L/s(36 495.36 m3/d),由此可知,豐水期,上部相鄰礦山水未來(lái)對(duì)礦區(qū)地下開(kāi)采的影響及危害將大大增加,其危害程度與礦井離采區(qū)之間的距離成反比。

        1-Ⅱ-Ⅱ`水文地質(zhì)剖面圖;2-Ⅲ-Ⅲ`水文地質(zhì)剖面圖;3-寒武系第二統(tǒng)明心寺組;4-寒武系牛蹄塘組;5-寒武系-震旦系燈影組第三段;6-寒武系-震旦系燈影組第二段;7-寒武系-震旦系燈影組第一段;8-震旦系陡山沱組第四段;9-震旦系陡山沱組第三段;10-震旦系陡山沱組第一至二段;11-南華系南沱組;12-青白口系清水江組;13-浮土;14-硅質(zhì)巖;15-炭質(zhì)泥巖;16-粉砂質(zhì)泥巖;17-白云巖;18-硅質(zhì)白云巖;19-角礫狀白云巖;20-b礦層;21-整合地質(zhì)界線;22-不整合地質(zhì)界線;23-斷層及編號(hào); 24-地層產(chǎn)狀;25-鉆孔;26-鉆孔編號(hào);27-地下水位及水位值;28-礦區(qū)范圍

        1-b礦層底板等高線及高程值;2-采坑底板等高線及高程值;3-礦體重合帶;4-破礦斷層;5-采坑范圍;6-礦區(qū)范圍

        綜上,根據(jù)礦床與相鄰礦山的空間位置關(guān)系、各接觸含水層補(bǔ)給關(guān)系,上部相鄰礦山水通過(guò)燈影組、陡山沱組含水層對(duì)礦床未來(lái)地下開(kāi)采的影響及危害較大。英坪深部磷礦屬典型的受上部相鄰礦山水補(bǔ)給能力強(qiáng)的巖溶孔洞裂隙充水礦床。

        4 防治水害對(duì)策建議

        英坪深部磷礦區(qū),水文地質(zhì)特征受多種條件的影響,礦床充水條件主要受頂?shù)装搴畬?、大氣降水及相鄰礦山水等多因素控制。據(jù)此,未來(lái)礦山開(kāi)采過(guò)程中的水害防治,應(yīng)采取地表結(jié)合地下防治措施。

        4.1 地表水防治

        地表防治工作是地下防水的關(guān)鍵。其目標(biāo)是,完善礦區(qū)內(nèi)地表截排水系統(tǒng),將大氣降水最大化截排,減少大氣降水滲入地下,進(jìn)入地下循環(huán);遇強(qiáng)降雨氣象,停止開(kāi)采活動(dòng),疏散井下人員,確保人員和設(shè)備的安全。

        4.2 頂板含水層的防治

        對(duì)礦區(qū)的地下巖溶系統(tǒng),特別是礦體分布范圍內(nèi)的系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)勘探,查明其空間分布狀態(tài),查明巖溶強(qiáng)弱發(fā)育帶的空間位置及厚度;礦坑先探后掘、有疑必探,嚴(yán)格遵循采掘工作程序,防止含水層的地下水、溶洞裂隙水造成礦坑突水[9-10];注意礦體及頂?shù)装鍑鷰r的冒落、地鼓、片幫等;要提前探明斷層兩側(cè)裂隙、溶孔密集發(fā)育帶的導(dǎo)水性及富水情況,對(duì)導(dǎo)水性、富水性強(qiáng)的斷裂帶,必須超前探水,防止接近或直接揭露時(shí)造成突水事故;對(duì)有關(guān)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件進(jìn)行進(jìn)一步的勘查,根據(jù)開(kāi)采過(guò)程出現(xiàn)的新情況對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,特別是礦坑涌水量的預(yù)測(cè),根據(jù)實(shí)際的礦坑涌水量對(duì)相關(guān)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

        4.3 相鄰礦山水防治

        地下開(kāi)采前,對(duì)未有排水系統(tǒng)的采坑,建立排水系統(tǒng),對(duì)采坑中的積水進(jìn)行疏排;對(duì)地表露采坑做好地表水截排,最大化減少大氣降水匯入采坑內(nèi),同時(shí)留足露采與坑采之間的禁采隔離帶;在采坑附近區(qū)采礦時(shí),選擇枯水期施工;對(duì)已經(jīng)探明的積水區(qū),采掘工程接近時(shí),要事先劃定警戒范圍,并安排好應(yīng)急水倉(cāng)、排水設(shè)備等,制定好安全措施后、再進(jìn)行探放,待徹底排空積水后,才允許掘進(jìn)或回采;對(duì)未知積水區(qū),要嚴(yán)格執(zhí)行“有掘必探,先探后掘”的原則,堅(jiān)持探放水制度,絕不能“未探先掘”。嚴(yán)格保護(hù)各類(lèi)礦柱,尤其是邊界防水礦柱、斷層和采空區(qū)防水礦柱。

        5 結(jié)語(yǔ)

        (1)露天轉(zhuǎn)深部礦床水文地質(zhì)特征及充水因素的特殊性,決定了該類(lèi)礦床可作為一類(lèi)獨(dú)特的礦床進(jìn)行研究。通過(guò)分析預(yù)測(cè),受空間位置關(guān)系的影響,地下采掘越靠近上部英坪露天礦Ⅰ號(hào)坑、Ⅱ號(hào)坑、攔馬拗采坑,易發(fā)生礦井突水、突泥、涌砂等危害,豐水期,這些危害將會(huì)更加突出,其危害程度與礦井離采坑之間的距離成反比。

        (2)英坪深部磷礦區(qū)靠近上部英萍露采坑,具備典型相鄰礦山水充水礦床的特征,大氣降水、上部相鄰礦山水是其燈影組、陡山沱組充水的主要補(bǔ)給來(lái)源。在分析礦區(qū)水文地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上,分析預(yù)測(cè)了上部英坪露天礦Ⅰ號(hào)坑、Ⅱ號(hào)坑、攔馬拗采坑礦山水未來(lái)對(duì)礦區(qū)地下開(kāi)采的影響及危害較大,據(jù)此,提出地表結(jié)合地下水害防治措施具有較大可行性。

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