張莉萍,李雪蕊,蘇成銳,秦正雄,楊 智
(云南省有色地質(zhì)局三〇六隊,云南 昆明 650000)
云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)作為重要的金屬礦區(qū)之一,承擔(dān)著重要的責(zé)任,所以要求礦區(qū)的負責(zé)人員加強對礦區(qū)的重視,保證其作業(yè)的順利進行。而在實際的礦產(chǎn)開采環(huán)節(jié),除人員因素之外,自然環(huán)境的限制就成為影響礦區(qū)開采的重要因素。尤其是水文地質(zhì)特征,這些因素直接貫穿礦區(qū)開采的始終,對礦產(chǎn)開采具有很強的影響。所以礦區(qū)的工作人員就需要加強對礦區(qū)水文地質(zhì)特征的調(diào)查研究,盡量規(guī)避其對礦產(chǎn)開采造成的影響。云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)屬于蒙自礦冶有限責(zé)任公司,是云南省“百強企業(yè)”、“蒙自市第一納稅大戶”。實際作業(yè)中,為了保證該礦區(qū)的產(chǎn)量,該企業(yè)就和中南大學(xué)聯(lián)合申報多個項目,實現(xiàn)了找礦、地質(zhì)考察以及環(huán)境分析等多種作業(yè),很大程度上促進了云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)的礦產(chǎn)開采。但是在實際作業(yè)中,由于相關(guān)礦區(qū)的規(guī)模較大,所以就還存在礦產(chǎn)勘查周期長、找礦成果控制程度不高等問題,就需要工作人員加強對礦區(qū)水文地質(zhì)特征的調(diào)查研究,將收集到的資料應(yīng)用在礦區(qū)的開采過程中。
水文地質(zhì)是指自然界中地下水的各種變化和運動的現(xiàn)象。是研究地下水的科學(xué)作業(yè),它主要是研究地下水的分布和形成規(guī)律,地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分,地下水資源及其合理利用,地下水對工程建設(shè)和礦山開采的不利影響及其防治等。水文地質(zhì)特征就表示相關(guān)地域內(nèi)水流的特點,主要包括徑流量大小和徑流量的季節(jié)、年際變化、河流的含沙量、有無汛期/凌汛、有無結(jié)冰期、流速以及水位等方面[1]。而針對地下水來說,其特征就更加多樣化。所以在實際的地質(zhì)勘察中,水位地質(zhì)特征就十分復(fù)雜,需要專業(yè)的調(diào)查人員加強對其的重視。
圖1 影響因素分析
礦區(qū)范圍位于蒙自市城區(qū)74°方向,直距40km處。地處紅河州蒙自市老寨鄉(xiāng)白牛廠行政村境內(nèi),整個礦區(qū)呈北西向南東分布,北西自放羊坡起,南東至阿尾村,長達8.2km,北起蘆槎沖,南止母雞白,寬4.9km,呈帶狀分布。而且由于礦區(qū)的面積較大,所以礦區(qū)就涉及多種地形地質(zhì),在實際作業(yè)中就在一定程度上制約著礦區(qū)開采的進行。
云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)由于地理位置較為特殊,且面積較大,所以該礦區(qū)的地形也就較為崎嶇。礦區(qū)地處云貴高原,滇東喀斯特高原-滇東南巖溶山原亞區(qū)西部,區(qū)內(nèi)河谷侵蝕地貌發(fā)育,山坡陡峻,屬構(gòu)造溶蝕侵蝕高中山地貌,總體地勢中部高,南高兩側(cè)低,最高點位于礦區(qū)南東側(cè)老寨大黑山,海拔標高2568m,最低點位于北東角的雙龍?zhí)洞甯浇庸龋瑯烁?421m,為區(qū)域最低侵蝕基準面,相對高差1147m。落差較高的問題也在很大程度上制約著礦產(chǎn)開采的順利進行,并對當(dāng)?shù)氐乃患暗刭|(zhì)造成很大影響。該地域一般地形坡度10°~30°,最大達85°,地形有利于地表、地下水的排泄。
對于礦區(qū)來說,交通作為保證礦產(chǎn)資源能夠順利運行的重要保證,就具有重要的作用。在云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū),由于地形地質(zhì)的影響,其交通主要由兩方面組成。首先是礦區(qū)至老寨鄉(xiāng)為鄉(xiāng)村柏油公路,公路里程約12km,主要承擔(dān)礦區(qū)的運輸?shù)娜蝿?wù)。然后是礦區(qū)南東部有蒙(自)-文(山)高速公路通過,礦區(qū)至蒙自市城區(qū)公路里程65km,其中高速公路為56km;礦區(qū)向東經(jīng)平遠街到昆明,公路里程295km,向西經(jīng)蒙自到昆明,公路里程320km,全程為高速公路。昆明-玉溪-蒙自-河口鐵路在蒙自市有城際列車客運站及貨運站。昆明-彌勒-蒙自高鐵即將開通,交通便利。所以在實際的發(fā)展過程中,云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)的交通就較為便利,可以滿足其交通運輸?shù)男枰?/p>
云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,年平均氣溫15.4℃,氣溫最高是5-7月,最低是12月至次年的2月。每年降雨量多集中在雨季的6~10月,占全年降雨量的66%~82%,年降雨量832.5mm~1362.6mm,平均降雨量1184.4mm,年蒸發(fā)量1111.3mm,冬季偶有降雪。風(fēng)向多為北東或南西,風(fēng)速一般5m/s~10 m/s,最大風(fēng)速達16.6m/s。礦區(qū)位于南盤江流域(Ⅰ級)與紅河流域(Ⅰ級)的分水嶺地帶,靠紅河流域一側(cè),德厚河水文單元(Ⅱ級)牛作底河補給區(qū)(Ⅲ級)[2]。牛作底河發(fā)源于蘆槎沖-茅山洞山澗地帶,自西向東流,匯入德厚河,牛作底河中游枯水期流量38.25L/s,豐水期流量90.92L/s。礦區(qū)地形示意圖如圖2所示。
圖2 礦區(qū)地形示意圖
水文特征作為影響礦區(qū)的主要因素之一,就需要相關(guān)人員加強對其的研究,但是水文地質(zhì)特征的構(gòu)成較為復(fù)雜,要想對其進行深入的研究,就需要從地質(zhì)地形以及氣候兩個方面入手。
上文已經(jīng)提到,云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)的地形較為崎嶇,而且在實際發(fā)展過程中具有很大的落差,所以其就會對地表水造成很大的影響。一方面,該礦區(qū)位于Ⅰ級剝夷面至河谷的斜坡地帶,屬于打龍河的北側(cè)岸坡??傮w地勢北高南低,地勢較陡,一般坡度20°~30°,局部60°以上。所以該地區(qū)的水文地質(zhì)特征較為平緩,并且呈現(xiàn)出由北向南流動的特點。另一方面,礦區(qū)東北側(cè)的山頂高程約2500m,南側(cè)的打龍河床高程約1100m,切割深度達1300m。礦區(qū)范圍內(nèi)北部山脊最高海拔2200m,向南山勢降低,最低點在礦區(qū)的東南角沖溝處,海拔1300m;礦區(qū)內(nèi)切割深度即達900m。這種非常大的落差就加劇了該地域的水流速度,造成該地域的水流較為湍急,而且狹長的地形以及較深的切割深度也有利于水資源的流通。
云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)地處云南高原山區(qū),屬低緯度亞熱帶氣候區(qū),受喜山運動和新構(gòu)造運動的影響,地殼強隆與下陷幅度大,溝谷切割深,地勢高差懸殊,這也就造成該地域的氣候在垂直方向上差異較大,而且由于位置的影響,礦區(qū)的降水干濕季節(jié)分明。實際表現(xiàn)出降雨量隨海拔標高增加而增大,蒸發(fā)量減小的特點。根據(jù)相關(guān)人員多年的研究,在標高1400m~1550m左右的平緩山區(qū),平均氣溫16.6℃,平均降雨量987.2mm,蒸發(fā)量1200mm左右;而在標高在1800m以上的高原山區(qū),多年平均氣溫15.8℃,多年平均降雨量1408.8mm,蒸發(fā)量1012mm,降雨量多在1307mm~1551mm;而在最高點附近,其降水量可以達到1600mm以上。降水呈現(xiàn)出亞熱帶低緯山地季風(fēng)氣候的特點,而且部分地域還受孟加拉灣暖濕氣流影響,雨季較長。這也就導(dǎo)致相關(guān)其地域的降水較為豐富,并且河道呈現(xiàn)出以打攏河為主的樹枝狀溪流,地表水系較發(fā)育,但流量均不大,大多數(shù)為季節(jié)性河流。
云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)的水位地質(zhì)特征由于受到地形以及氣候等方面的影響,就呈現(xiàn)出季節(jié)性的變化特征,且降水較為豐富。在其地表水的研究方面,礦區(qū)位于南盤江流域與紅河流域的分水嶺地帶,靠紅河流域一側(cè),德厚河水文單元牛作底河補給區(qū)內(nèi)。紅河流域控制面積80%左右,南盤江流域控制面積20%左右。再加上礦區(qū)內(nèi)部河谷縱橫,在實際的發(fā)展過程中,其地表水就分為常年性河流以及季節(jié)性河流兩種。主要河流有牛作底河和楊柳河流,為長年性河流。其中,牛作底河中游最大流量90.92L/s,最小流量38.25L/s;楊柳河最大流量18.2m3/s,最小流量0.02m3/s。季節(jié)性河流主要有打攏河,總體呈北東、南西流向流入西南部的南捧河,隨后向南匯入南汀河,由南汀河入緬甸后再匯入怒江。打龍河臨近礦區(qū)的河段旱季流量約1.50m3/s,水質(zhì)清澈;雨季流量可達5.20m3/s[3]。打龍河支流眾多,但規(guī)模相對較小,主要溝谷常年流水,水量大小雖有明顯的季節(jié)性,但可滿足礦產(chǎn)開發(fā)生產(chǎn)、生活用水之需。
云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)內(nèi)部無大的地下水體通過,但外圍發(fā)育有暗河、巖溶大泉,在位于咪尾村北東約10km處得五鳳村附近,而且地下水受雨季影響較大。再加上礦區(qū)主要位于紅河流域與南盤江流域分水嶺地帶,根據(jù)相關(guān)人員的實地考察以及專業(yè)的調(diào)查之后,檢測出地下水分水嶺界線分別在于獅子山-放羊坡-大紅地一線的Ⅰ級分水嶺以及放羊坡-魚塘一線的Ⅱ級分水嶺
(1)補給形式。云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)位于云南的高原地區(qū),所以在實際的發(fā)展過程中,該礦區(qū)的地下水補給形式主要為大氣降雨。由于礦區(qū)內(nèi)部巖溶發(fā)育,就呈現(xiàn)出大量的漏斗形、落水洞、洼地以及溶洞,也就為大氣降水提供了良好的滲透通道。所以在補給方式方面,地下水的不及一般是垂直方向補給為主。但是在部分地域也存在巖溶湖,集水洼地、充水漏斗以及河流滲漏造成的側(cè)向補給。但是由于當(dāng)?shù)氐牡匦斡绊懀叵滤难a給也存在一些制約因素,主要因素是地形地貌及裂隙的發(fā)育程度[4]。礦區(qū)位于高原地區(qū),再加上氣候等方面的影響,就呈現(xiàn)出侵蝕中山峽谷地形,該地形切割強烈、山坡陡峻。在此背景下,礦區(qū)內(nèi)的地表徑流流速較快,經(jīng)常在下落的第一時間就流出,不利于垂向補給。在側(cè)向補給方面,主要補給方式是地表水沿裂隙狀落水洞集中貫入補給暗河或伏流,比較普遍,但是由于地形等方面的影響,其補給量比垂向補給量小。
(2)徑流的特點。由于礦區(qū)在總體上呈現(xiàn)出中部高,南北兩側(cè)低的特點,所以地下水的總體流量就呈現(xiàn)出中心發(fā)散的特點,而且補給、徑流區(qū)無明顯分界。而且在部分地域,由于地形地貌受到侵蝕等方面的影響,地下水流向則沿構(gòu)造、巖溶發(fā)育方向流動,沿地層走向的縱向流。再加上礦區(qū)內(nèi)部的暗道較多,所以在一些地形較為崎嶇的位置,礦區(qū)的水文地質(zhì)就較為復(fù)雜。地下水系經(jīng)由季節(jié)性暗河、溶洞大量排出之后,在經(jīng)過平緩處又重新落入落水洞,就成為地下水的補給,轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵聫搅?。而且受斷裂阻隔,地下水徑流方式轉(zhuǎn)為溶隙流、管道流。所以云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)的地下水文地質(zhì)特征就呈現(xiàn)出循環(huán)性以及多層補給的特點。并且由于礦區(qū)內(nèi)無泉水分布,地下水主要為開采中流出的坑道水,水質(zhì)一般較好,適于飲用及農(nóng)業(yè)灌溉。
(3)地下水的排泄特點。在了解云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)地下水文補給以及流向等特點之后,就需要對地下水的排泄特點進行研究,這樣才能在實際的發(fā)展過程中在整體上對地下水的特點進行把握。該礦區(qū)由于地質(zhì)以及地形等方面的影響,礦區(qū)地下水以水平排泄方式為主,垂向排泄極微,呈現(xiàn)出由補給、徑流區(qū)向排泄區(qū)運移,在低洼的河谷、盆地邊緣排泄的特點。而且礦區(qū)由于海拔較高,地下水分布位置高,潛水面坡降大,易于排泄。地下水由地形較高處向附近溝谷徑流、排泄,礦區(qū)地下水流向為由南向北徑流,排泄方式為片狀滲流,地形有利于自然排水,多以泉、散浸或地下暗流的形式向岔河排泄。實際作業(yè)中,礦區(qū)內(nèi)的地下水系排泄也有其規(guī)律存在[5]??紫端性谄骄彽亍⒑影?、階地排泄;裂隙水在溝谷、陡坡、低洼處排泄;巖溶水在盆地、洼地邊緣、谷地及山坡、山腳排泄。這就呈現(xiàn)出規(guī)律性的特點,需要相關(guān)人員加強對其的掌握。
云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)由于地形較為復(fù)雜,再加上礦區(qū)垂直滲水量較大,所以礦區(qū)內(nèi)的巖層也受到水文的影響,呈現(xiàn)出不同的特征。一是松散巖類孔隙弱含水層,這種含水層一般分布于礦區(qū)沖溝、河谷地帶地形低洼部位,但是含水性較差,一般在雨季才會呈現(xiàn)出滲水現(xiàn)象,對礦區(qū)影響較小;二是碎屑巖風(fēng)化裂隙弱含水層,這種巖層含水一般呈現(xiàn)出季節(jié)性的特征,對礦產(chǎn)的影響也較?。蝗撬樾紟r夾碳酸鹽巖溶裂隙弱含水層,巖溶發(fā)育較為微弱,一般有一些細小的溶蝕裂隙。而且?guī)r石富水性較弱,屬巖溶裂隙弱含水層,不過由于其一般位于泥盆系達蓮塘組的層間破碎帶中,所以就成為礦床的主要含水層;四是碳酸鹽巖夾碎屑巖巖溶裂隙中等含水層,其主要分布于礦區(qū)南部地段,厚度在百米以上,存在一些細小的溶蝕裂隙,并且被鈣質(zhì)、泥質(zhì)充填。巖層的富水性較為一般,屬于含水層中的中等含水層;五是碳酸鹽巖巖溶強含水層,一般分布于礦區(qū)中—北部地區(qū),該巖層地表巖洼地、漏斗以及落水洞星羅棋布。而且?guī)r層的富水性較強,為巖溶強含水層;六是火成巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙弱水含層,結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出網(wǎng)狀風(fēng)化特點,地表有泉眼漏出,沿溝浴浸水滲水較多[6]。
礦山開采環(huán)節(jié)之所以要對水文地質(zhì)進行研究,主要就是由于礦區(qū)的水文特征會對采礦作業(yè)產(chǎn)生很大的影響。在云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)的發(fā)展過程中,由于礦區(qū)的地表沒有較大的水系,南側(cè)打攏河河床高程1200m,為礦區(qū)最低侵蝕基準面,遠低于礦體開采最低標高1595m。所以河道一般呈現(xiàn)出排水功能,對礦產(chǎn)的影響較小。而且由于礦區(qū)坡度較大,一般在30°以上,所以就十分適合坡面水流的匯集以及地下水的集中,非常利于排泄,就進一步降低了水文地質(zhì)對礦區(qū)造成的影響[7]。再加上礦區(qū)降水呈現(xiàn)出季節(jié)性的特征,所以平均降水量就較低,也無法造成洪水淹沒的情況。所以現(xiàn)階段云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)受到水文地質(zhì)因素的影響就較小。
在云南省蒙自市白牛廠銀多金屬礦區(qū)的發(fā)展過程中,作為云南省重要的礦產(chǎn)開采場地,其就承擔(dān)著重要的作用,所以為了保證相關(guān)礦區(qū)的礦產(chǎn)開發(fā),就需要相關(guān)人員加強對礦區(qū)水文地質(zhì)的研究,從而規(guī)避其對采礦造成的影響。但是礦山的水位地質(zhì)較為復(fù)雜,相關(guān)人員在進行水文地質(zhì)研究的過程中就需要從地形、氣候、補給、徑流以及排泄等方面針對地下以及地上水系進行深入的研究,這樣才能在整體上了解到礦區(qū)的水文地質(zhì)。