陳朝穩(wěn)，董學(xué)蘭，王 瑞

(云南黃金礦業(yè)集團股份有限公司，云南昆明 650299)

永善金沙廠礦區(qū)位于云南省永善縣城196°方向平距55km處大興鎮(zhèn)金沙村委會境內(nèi)。地處滇東北鎮(zhèn)雄-巧家-會澤鉛鋅銀鐵稀土鋁磷-煤-煤層氣成礦帶，屬碳酸鹽巖型鉛鋅礦床。礦體劃分為Ⅰ(氧化礦)、Ⅱ(硫化礦)、Ⅲ(陡傾硫化礦)三類，其中Ⅰ類礦體24個、Ⅱ類礦體14個、Ⅲ類礦體6個。開采方式為地下平硐與斜井聯(lián)合開采，根據(jù)礦體產(chǎn)出形態(tài)特征、埋藏條件、賦存部位及礦區(qū)地形地貌，施工了較多相對獨立的地下開采系統(tǒng)，各獨立開采系統(tǒng)已連接為同一開采系統(tǒng)。隨著開采深度及生產(chǎn)規(guī)模的擴大，礦區(qū)水文地質(zhì)條件較前期發(fā)生了較大的改變，礦坑充水因素也隨之改變，開采中多次因礦坑涌水而影響工程施工。本文結(jié)合生產(chǎn)揭露的實際情況，通過地層富水性及地表水發(fā)育特征研究，分析礦坑充水因素，為礦山生產(chǎn)過程中礦坑涌水預(yù)測與防治提供參考依據(jù)。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)位于滇東北喀斯特高原，滇東北中山山地原亞區(qū)北東向巧家-蓮峰大斷裂和北西向金沙逆斷層銳角交匯處近東西向金沙廠短軸背斜部位；地處金沙江東側(cè)山區(qū)區(qū)域水文地質(zhì)單元的徑流-排泄區(qū)，地勢總體顯東高西低，標高1500m～2500m；最高點為南部大坪子附近山脊，標高3204m，最低點為菜園子村東側(cè)牛角灣小河河床，標高685m(礦區(qū)最低侵蝕基準面)，相對高差達2519m，屬強烈侵蝕切割高中山地貌區(qū)。出露地層主要有第四系全新統(tǒng)(Q)松散巖土體堆積物，寒武系下統(tǒng)龍王廟組(∈1l)碳酸鹽巖建造、筇竹寺組(∈1q)和滄浪鋪組(∈1c)碎屑巖建造、梅樹村組(∈1m)碳酸鹽巖建造及震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)碳酸鹽巖建造，礦區(qū)褶皺主體為近東西向展布的金沙廠短軸背斜，斷裂呈近東西向、北西向及近南北向展布，金沙廠背斜和F1逆推斷層、F3、F4、F4-1、F5、F6等斷裂構(gòu)成了礦區(qū)的主體構(gòu)造格架模型。圖1。

1.2 礦區(qū)水文特征

區(qū)內(nèi)降雨量豐富，年降雨量600mm～2000mm，多年平均降雨量平均1840mm，地形利于地表水的自然排泄，地下水除接受本礦區(qū)的補給外，還接受礦區(qū)邊界以外的地表水入滲補給，地表水、地下水匯水面積大。礦區(qū)發(fā)育大廠溝、小廠溝、牛角灣小河等三條山間小河(溝)。其中大廠溝流量10.46 L/s～1600 L/S，礦區(qū)內(nèi)旱季多滲入沖洪積層中形成潛流；小廠溝枯季流量22.09 L/s～3000 L/S；牛角灣小河流量4.12 L/s～6500 L/s。河(溝)水下滲對開采下伏的礦體有充水影響；礦體賦存于寒武系下統(tǒng)梅樹村組大海段(∈1m3)和震旦系上統(tǒng)燈影組中部白巖哨下亞段(Z2dn5-1)層間破碎帶內(nèi)，保有的資源量均分布于礦區(qū)最低侵蝕基準面685m標高以上，大部分位于礦區(qū)地下水位平均標高962.76m以下；礦床主要充水含水層為巖溶裂隙含水層，富水性弱-中等；礦山開采現(xiàn)狀1000m標高以上礦坑已經(jīng)被疏干，水文地質(zhì)條件簡單，1000m標高以下采礦為地下平硐與斜井聯(lián)合開采，多數(shù)礦坑水需機械抽排，且礦區(qū)主要地表水體對礦坑有充水影響，局部存在老采空區(qū)積水威脅，水文地質(zhì)條件中等。

2 礦區(qū)地表水特征

礦區(qū)地表水系較發(fā)育，多隨地勢由南東、東向北西、西徑流，最終匯入金沙江，屬長江流域金沙江水系。最大的地表水體為牛角灣小河及其支流大廠溝、小廠溝。其中牛角灣小河由南東向北西流經(jīng)礦區(qū)北部邊緣，貫穿整個礦區(qū)，礦界內(nèi)長約3600m，河床標高1020m～685m，河床較開闊，堆積大量沖洪積碎塊石、砂礫石及廢礦渣，坡降9%，旱季部分河段河水滲入松散沖洪積層中，河水干枯斷流，雨季經(jīng)常發(fā)生山洪、泥石流災(zāi)害；枯季一般流量10.83 L/S～48.71L/S，最小流量4.123 L/S；雨季一般流量239.85 L/S～512.71 L/S，暴雨后最大洪峰流量6500 L/S，流量季節(jié)變化大，動態(tài)變化系數(shù)21.11；大廠溝由南東向北西流經(jīng)礦區(qū)東部，礦界內(nèi)長約1800m，河床標高1110m～940m，河床寬2m～6m，堆積沖洪積碎塊石、砂礫石及廢礦渣，坡降9%。枯季流量10.462L/S～30.560L/S，雨季一般流量149.74L/S～399.97L/S，暴雨后最大洪峰流量1600 L/S，流量季節(jié)變化大，動態(tài)變化系數(shù)14.25；小廠溝由南向北流經(jīng)礦區(qū)中部，為常年流水，礦界內(nèi)長約1300m，河床標高1073m～790m，河床寬2m～4m，堆積大量沖洪積碎塊石、砂礫石及廢礦渣，坡降22%。枯季流量22.09L/S～84.01L/S，雨季一般流量105.75L/S～288.97L/S，暴雨后最大洪峰流量3000 L/S，流量季節(jié)變化大，動態(tài)變化系數(shù)6.70。

3 地層巖性及富水性

根據(jù)礦區(qū)內(nèi)出露地層的巖性組合特征、富水性、水力聯(lián)系等，將礦區(qū)地層劃分為4個含水層和2個相對隔水層，由新至老分述如下：

3.1 第四系(Q)松散巖類孔隙含(透)水層

主要由殘坡積物和沖洪積物組成。殘坡積層零星分布于官房、豆坡、半坡等山坡平緩地帶，厚度0m～20m；主要由風(fēng)化形成的砂土、粘土與風(fēng)化殘余碎塊石混雜組成。結(jié)構(gòu)松散，孔隙發(fā)育，多為透水層，為大氣降水與下伏基巖地下水的轉(zhuǎn)換層位，局部面積和厚度較大的地段含季節(jié)性孔隙水，泉水流量0.014L/S～0.791L/S，富水性弱。沖洪積物分布于礦區(qū)牛角灣小河和大廠溝、小廠溝河谷平緩開闊地段及河床階地平臺上，厚度0m～20m；由松散砂礫石及采礦廢渣組成，局部混有崩塌滾石，泥質(zhì)含量較少；結(jié)構(gòu)松散，孔隙發(fā)育，受上方泉水和臨近河水補給，富水性不均，總體富水性弱，局部中等，與河水具有相互補給關(guān)系。

3.2 寒武系下統(tǒng)龍王廟組(∈1l)碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層

主要分布于礦區(qū)南西部外圍，礦區(qū)內(nèi)多已被剝蝕，僅出露于礦區(qū)西南角地形最高處，厚度151.80m。巖性為深灰色厚層狀白云巖、砂礫狀內(nèi)碎屑白云巖和中厚層狀泥質(zhì)白云巖，裂隙線密度2條/米～5條/米，受大氣降水補給，含巖溶裂隙潛水，泉水流量一般0.022L/S～3.68L/S，最大流量5.916 L/S，總體富水性屬弱-中等。

3.3 寒武系下統(tǒng)滄浪鋪組(∈1c)碎屑巖類相對隔水層

礦區(qū)范圍內(nèi)主要分布于西部，北部、東部及南部均有小面積出露，厚度206.90m。上部巖性為灰綠色絹云母頁巖夾薄層狀生物灰?guī)r；中上部為灰色厚層狀鈣質(zhì)細砂巖與灰色云母細砂巖互層；中下部為灰綠色粉砂質(zhì)頁巖與灰綠色薄層狀粉砂巖互層，夾少量紫紅色薄層狀白云巖質(zhì)粉砂巖；下部為灰綠色中厚層狀鈣質(zhì)粉砂巖與灰綠色薄層泥質(zhì)白云巖互層，底部8m為灰色厚層狀細砂巖。地表風(fēng)化強烈，以小型網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙為主，裂隙線密度10條/米～15條/米，局部含季節(jié)性風(fēng)化裂隙潛水，泉流量小于0.1L/S，多以沿溝滲流的形式排泄，深部新鮮巖石致密，裂隙不發(fā)育，透水性差，富水性極弱，可視為相對隔水層。

3.4 寒武系下統(tǒng)筇竹寺組(∈1q)碎屑巖類相對隔水層

礦區(qū)內(nèi)大面積出露，厚210.86m。巖性為深灰色、灰黑色、灰綠色薄層狀石英粉砂巖、絹云母粉砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖夾粉砂質(zhì)、碳質(zhì)頁巖；地表淺部風(fēng)化強烈，局部含季節(jié)性風(fēng)化裂隙潛水，礦區(qū)內(nèi)無泉水出露。該層單位滲水量0.001999L/s·m，滲透系數(shù)0.004779m/d，透水性弱；深部新鮮巖石致密，裂隙不發(fā)育，透水性差，富水性極弱，可視為相對隔水層。

3.5 寒武系下統(tǒng)梅樹村組(∈1m)碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層

主要分布于礦區(qū)中部和北部，呈條帶狀出露，總厚度39.25m～41.25m?？傮w巖性以含磷白云巖為主，其次為硅質(zhì)白云巖、磷塊巖、構(gòu)造角礫巖，夾少量泥質(zhì)白云巖。地表淺部風(fēng)化強烈，以小型網(wǎng)狀風(fēng)化裂隙為主，多大于5條/米，且隨深度增加，裂隙發(fā)育程度減弱，含巖溶裂隙水。由于地形切割強烈，加之受多年采礦疏干排水影響，地下水位埋藏深，礦區(qū)范圍未見泉水出露，掘進于該巖組中的坑道旱季均較干燥，雨季有零星滴水，推測富水性弱。

3.6 震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)碳酸鹽巖類巖溶含水層

呈帶狀大面積出露于礦區(qū)中部，組成金沙短軸背斜核部，厚度大于341.57m。由白巖哨段(Z2dn5)和舊城段(Z2dn4)組成，巖性為淺灰色厚層狀含藻白云巖、粉晶白云巖、泥質(zhì)白云巖，下部夾紫色粉砂質(zhì)頁巖、黑色炭質(zhì)頁巖，零星溶孔、溶隙發(fā)育，溶蝕裂隙多垂直層面發(fā)育，溶孔分布極不均勻，呈蜂窩狀、星點狀，含巖溶裂隙水，富水性極不均勻。由于礦區(qū)地形切割深，地下水排泄通暢，水位埋藏深，出露泉水極少，僅出露一個溫泉流量4.48L/S，水溫40℃，坑道單點涌水量0.02L/S～5.747L/S，鉆孔單孔涌水量0.03L/S～0.31L/S，富水性弱-中等。

4 構(gòu)造特征及控水作用

礦區(qū)位于蓮峰大斷裂南西端之南東側(cè)，由金沙逆斷層(F1)及其一系列次級斷層(F3、F4、F4-1、F5、F6)組成。斷層破碎帶發(fā)育，一般寬0.5m～2m，最寬10m，由碎裂巖、角礫巖、糜棱巖組成，泥質(zhì)膠結(jié)，靠近斷層上下盤兩側(cè)有厚0.80m～1.20m可塑狀斷層泥。地表沿斷層破碎帶無泉水出露，開采坑道揭露斷層破碎帶僅見潮濕，局部偶有斷續(xù)滴水，未見涌水、淋水現(xiàn)象，斷層兩側(cè)影響帶(10m左右)多見滴水，僅局部地段淋水，含構(gòu)造裂隙水。根據(jù)鉆孔簡易水文觀測，鉆進至斷層破碎帶無異常反映，斷層破碎帶富水性與兩側(cè)地層基本相當，不單獨構(gòu)成含水層，與寒武系下統(tǒng)梅樹村組(∈1m)-震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)構(gòu)成統(tǒng)一含水層，富水性弱-中等。

5 現(xiàn)有生產(chǎn)坑道水文地質(zhì)特征

礦區(qū)開采歷史悠久，探采坑道、老硐較多，經(jīng)調(diào)查礦區(qū)已經(jīng)開拓的生產(chǎn)、探礦坑道主要掘進于震旦系上統(tǒng)燈影組白巖哨段下亞段(Z2dn5-1)：以粉晶白云巖、碎裂狀粉晶白云巖、含藻白云巖為主，局部夾構(gòu)造角礫巖。巖石網(wǎng)狀細微裂隙極發(fā)育，含巖溶裂隙水，富水性極不均勻，總體富水性弱，局部中等。溶蝕弱發(fā)育，零星見溶孔、溶隙發(fā)育，未見規(guī)模較大的溶洞，溶孔分布極不均勻，多呈星點狀，局部呈蜂窩狀。一般標高1000m以上的坑道地下水大部分已經(jīng)疏干，多數(shù)較干燥，僅2個局部地段出現(xiàn)涌水，PD1260坑道中向上施工的KZK95-2坑內(nèi)鉆孔揭露寒武系下統(tǒng)竹寺組(∈1q)黑色碳質(zhì)粉砂巖時出現(xiàn)涌水，初始涌水量較大(3.33L/S)，隨著時間推移，涌水量逐漸減小至0.28L/S；PD107坑道穿過大廠溝地段頂板發(fā)生淋水、沿裂隙呈股狀涌水，為大廠溝水沿裂隙滲入礦坑，坑口總流量21.19L/S～86.90L/S。標高1000m以下坑道，多數(shù)地段潮濕，滴水、淋水地段多分布于斷層破碎帶兩側(cè)影響帶及礦體兩側(cè)與圍巖接觸部位，均有不同程度的涌水，如PD908坑道單點涌水量0.02L/S～5.75L/S，坑口總流量8.98L/S～18.82L/S；PD833坑道揭露破碎帶單點涌水量3L/S～4L/S(大部分流入PD831)，坑口總流量0.30L/S；PD831單點涌水量0.08L/S～0.45L/S，坑口總流量6.25L/S～12.50L/S；PD1單點涌水量0.006L/S～1.350L/S，坑口總流量2.059L/S～14.782L/S；XJ101單點涌水量0.07L/S～1.29L/S，坑口總抽水流量20.68L/S～24.17L/S，PD840XPD單點涌水量3L/S～6 L/S，坑口總抽水流量10L/S～14L/S，詳見表1。

表1 金沙廠礦區(qū)坑道排水量統(tǒng)計表

6 地下水補、徑、排特征

礦區(qū)位于以碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層及碎屑巖類裂隙含水層為主的不完整的水文地質(zhì)單元，地下水補給、徑流、排泄通道和方向明顯。四周邊緣以富水性較強的碳酸鹽巖為主，中部以碎屑巖相對隔水層為主，靠近礦體附近以富水性中等的巖溶裂隙含水層為主。地表接受降雨和地表溪溝水補給，降雨和地表溪溝水沿溶隙、構(gòu)造裂隙、層間小破碎帶等導(dǎo)水網(wǎng)絡(luò)進入地下，并沿其網(wǎng)絡(luò)通道下滲向深部徑流，地下水以垂直運動為主，到達含水層水位緩變帶后，則以水平運動為主。隨著地下水運動和溶蝕作用，深部逐步形成地下徑流管道流，在礦區(qū)外圍溝谷適宜地段形成排泄區(qū)。地下水除接受本礦區(qū)補給外，還接受礦區(qū)邊界以外地表水入滲補給，地下水具有補給源較遠，徑流途徑長等特點。

7 礦坑沖水因素分析

(1)礦體賦存于寒武系下統(tǒng)梅樹村組大海段(∈1m3)灰色中厚層狀泥質(zhì)白云巖和震旦系上統(tǒng)燈影組中部白巖哨下亞段(Z2dn5-1)淺灰色含藻白云巖、粉晶白云巖層間破碎帶內(nèi)，梅樹村組碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層和燈影組碳酸鹽巖類巖溶含水層間無明顯隔水層，可視為同一含水層，構(gòu)成礦床直接充水含水層，為主要直接充水因素。

(2)流經(jīng)礦體上部的牛角灣小河、大廠溝和小廠溝與燈影組巖溶裂隙含水層有水力聯(lián)系，且礦區(qū)多條坑道穿過其下方，如XJ101穿過牛角灣小河，PD831、PD833穿過小廠溝，PD107、PD908穿過大廠溝；河(溝)水可以通過第四系沖洪積物孔隙含水層、燈影組碳酸鹽巖類巖溶含水層或沿采空冒落導(dǎo)水裂隙、構(gòu)造破碎帶旁側(cè)影響帶補給礦坑，河(溝)水構(gòu)成礦床間接充水因素。

(3)礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，構(gòu)造破碎帶總體富水性弱，導(dǎo)水性差，但構(gòu)造破碎帶旁側(cè)影響帶存在富水性較強的地下水強徑流帶，特別是F1斷層橫穿小廠溝，溝水可能沿斷層兩側(cè)影響帶的導(dǎo)水通道下滲進入礦坑造成較大涌水風(fēng)險，井巷工程揭露較大構(gòu)造破碎帶時存在突涌水的危險，構(gòu)造裂隙水以突涌水的方式直接進入礦坑，構(gòu)成礦坑次要直接充水因素。

(4)礦區(qū)開采鉛鋅礦歷史悠久，老硐及老采空區(qū)較多，部分老硐及老采空區(qū)存在積水，特別PD107坑道由于大廠溝水滲入量較大，估算老采空區(qū)積水大于10000m3，未來采礦工程接近或揭露積水老采空區(qū)時，采空區(qū)積水會以突水的方式潰如礦坑，對礦山開采安全影響極大，為礦床偶然間接充水因素。

8 結(jié)語

1.礦區(qū)水文地質(zhì)條件為以巖溶裂隙含水層直接充水為主的簡單-中等類型；

2.梅樹村組碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層和燈影組碳酸鹽巖類巖溶含水層為礦坑主要直接充水因素；

3.流經(jīng)礦體上部的牛角灣小河、大廠溝和小廠溝河(溝)水通過燈影組碳酸鹽巖類巖溶含水層、采空冒落導(dǎo)水裂隙、構(gòu)造破碎帶旁側(cè)影響帶補給礦坑或沿斷層兩側(cè)影響帶的導(dǎo)水通道下滲進入礦坑，為礦坑次要直接或間接充水因素。