贵州省兴仁县太平洞金矿水文地质特征及矿坑涌水量预测

贵州省兴仁县太平洞金矿水文地质特征及矿坑涌水量预测

1灰家堡背斜区太平洞金矿位于贵州省兴仁县东北部，距兴仁县娄市。矿区处于扬子准地台与华南褶皱系两个Ⅰ级构造单元的交汇部位。灰家堡背斜是矿区的主干构造。矿区属云贵高原丘陵地形,最高点海拨高程1726.21m,最低点海拨高程1353m,高差373.0m,区内切割较深,一般相对高差20～120m,为中低剥蚀山。区域主要地貌为剥蚀残丘或溶丘坡(洼)地。2地表水、二级径流波秧河草地太平洞金矿位于区域水文地质单元的补给区,处于北盘江与其一级支流麻沙河、二级支流波秧河地表分水岭地带,地势较高。区域地表水系不发育,水文网密度小于0.1km/km2。矿区外围的地表河床(区域性性侵蚀面)标高在900m以下,均低于矿体埋藏标高,对矿山开采无影响。3矿区的水文特征3.1矿区地下水类型及含水层3.1.1地下水开矿带(1)中二叠统茅口组(P2m):岩性为浅灰-灰白色厚层状细晶生物屑灰岩,厚度大于432m,隐伏于矿区深部。本层岩溶发育,枯季地下水径流模数大于6L/s·km2,富含岩溶管道水且富水性极不均匀,地下水化学类型为HCO3-Ca型。(2)下三叠统夜郎组第二段(T1y2):岩性以灰色中至厚层状鲕粒灰岩及灰色灰岩为主,厚115.58～136.02m。钻孔单位涌水量3.65L/s·m,渗透系数1.139～8.909m/d,富水性极不均匀,地下水化学类型为HCO3-Ca型。3.1.2地下水地质类型(1)上二叠统龙潭组(P3l):岩性以灰色粉砂质粘土岩、粘土质粉砂岩、深灰色粘土岩为主,厚217.80～360.09m,是主要的容矿地层。枯季地下水径流模数0.8L/s·km2,渗透系数0.000694～0.002876m/d,富水性弱,地下水化学类型为SO4-Ca型。(2)上二叠统长兴-大隆组(P3d+c):岩性为灰色中至厚层状细晶生物屑灰岩夹深灰色中层状粘土岩、粉砂质粘土岩,厚49.99～69.48m。钻孔单位涌水量0.0007L/s·m,富水性弱。(3)下三叠统夜郎组第一段(T1y1):岩性以灰色泥质灰岩及灰色灰岩为主,夹深灰色粉砂质粘土岩,厚178.55～226.74m,富水性弱。地下水化学类型为HCO3-Ca型。3.1.3缓慢沉积层岩石组主要是指自然堆积于地表的第四系土层。该类岩土结构松散,含孔隙水,富水性及透水性一般较差。3.2矿区误差导富(1)a1段(2)f6错误(3)a1段(4)6段3.3香巴河流域向北缘集中径流从图1可以看出,矿区浅层地下水主要有三个径流-排泄方向:一是直接向南东方向径流,在香巴河河谷以分散或带状径流的方式泄入香巴河;二是向北东方向径流,在F16断层带汇聚成集中径流,在矿区北东排出地表或沿断层继续向北东径流,向矿区外围排泄;三是向南西-北西方向径流,在F6断层带形成集中径流,成为外围岩溶含水层的补给源。3.4矿区地表水和地下水的动态特征3.4.1平水期生长规律香巴河位于矿区南东方向,为矿区内唯一的一条常年性河流,该河长5km,丰水期流量168L/s,枯水期流量50L/s,最枯流量9L/s,平水期流量70～80L/s,为矿区相对侵蚀基准面。在大气降水较少的11月份至翌年4月份,其流量很小;大气降水较充沛的5～10月份,流量较大,具有洪峰陡峻、洪量集中的特征(见图2)。3.4.2干旱缺失地造林矿区及附近的浅层地下水主要为潜水。矿区地下水的补给、径流、排泄受大气降水量的控制:旱季雨水稀少时,地下水位平稳下降,泉水流量逐渐减少;降雨后地下水位迅速上升,泉水流量增加,波动较大,滞后期1～2d(见图3),地下水近源补给、快速径流和排泄的特征明显。3.5分析矿区充水因素3.5.1变化而变化大气降水是矿区地下水的主要补给源,矿井涌水量将随大气降水强度的变化而变化。一般情况下,雨季时矿井涌水量增大,枯季时涌水量减小;开采形成一定的采空区后,采空塌陷可能影响至地表,充水途径为大气降水通过地面塌陷、地裂缝间接进入矿井,使矿井的涌水量增大。3.5.2地表水现状香巴河流域在太平洞金矿矿区范围内,地形坡度较大,地表水大部分经香巴河汇集,集中排泄至矿区外围。因此在矿山建设和开采初期,地表水对矿区充水影响不大。3.5.3富水性地层从矿区矿体分布情况看,主要矿体均深埋于富水性差的P3l地层中,该地层属基岩裂隙含水层,富水性极弱且不均匀,虽为矿区直接充水源,但充水量较小。3.6采动覆岩导水断层从以往的勘查资料上看,矿区内断层大部分阻水,但具有分段导水的特征,所以不能排除矿山在后期开采过程中,因对断层的扰动使其成为导水断层的可能;另外,P3l地层中的大型节理裂隙也可能成为矿区充水通道。因此,矿山在今后的建设与生产过程中,必须对此引起足够的重视。3.7预测矿区供水3.7.1预测方法根据矿区的水文地质条件,经概化后完全适用于“大井法”预测涌水量的计算公式,因此,本次矿井涌水量的预测方法采用“大井法”。3.7.2计算公共公式和预测结果根据矿山现阶段第一开采水平标高、主要矿体赋存部位地层的渗透系数以及含水层厚度、降深等参数,预测矿井涌水量。预测结果如表1所示。3.7.3预测结果分析由于太平洞金矿的水文地质条件适用于“大井法”的使用要求,并且本次计算所选用的计算参数合理、可信,因此,其矿井正常涌水量预测结果基本可靠。4矿区工程地质条件评价4.1和数值分析方法围岩稳定性分析方法包括:工程地质分析方法、力学计算方法和数值分析方法。由于太平洞金矿现阶段还没有生产矿井,故本次工作采用工程地质分析法,在收集地质勘查资料及相关岩石力学试验成果资料的基础上,对有关影响因素进行评价。4.2评估标准通过矿区岩体基本质量、岩石强度、岩体完整程度三方面的内容对矿区围岩稳定性进行综合评价,评价标准如表2、表3、表4所示。4.2.1岩石的基本质量分类4.2.2岩石强度分类4.2.3岩体完全度分类4.3岩浆岩物理力学试验样本的采集和测试根据矿体的埋藏条件,本次共采集了6个岩性组岩石物理力学试验样61件,其测试结果如表5所示。4.4岩石质量评价4.4.1岩石质量分析采用岩体基本质量定性特征并计算岩石基本质量指标BQ值(见表6)。4.4.2岩石质量评价结果根据上述的评价标准,结合岩石基本质量指标BQ值,得出本矿区岩石质量评价结果(见表7)。4.5岩石岩性类型及岩性结构地层矿体顶、底板岩性复杂,以粉砂质粘土岩、粘土质粉砂岩、粘土岩为主,矿山工程地质条件复杂。从表7可以看出,此类岩石围岩类别属Ⅳ～Ⅴ类,围岩以较软岩为主,岩石总体不稳定,完整性差。因此,在今后开挖采矿的过程中,应及时对围岩体喷筑混凝土,采取打锚杆加钢筋网,浇筑混凝土衬砌等措施,确保围岩体的稳定。5水文地质条件出露于矿区东侧,倾向西,倾角50°～70°,是一条平移正断层,根据地表泉、井的分布、钻探揭露及水文地质试验成果判断,该断层是矿区地下水的主要排泄通道。是一条自北向南穿过矿区的平移正断层,倾向西,倾角60°左右,钙质胶结,胶结紧密。自然条件下导(富)水性弱。正断层,倾向北西,倾角60°左右,断层破碎带岩性为角砾岩,钙质胶结,胶结紧密。断层导(富)水性具有分段性特征。为一近东西走向的低角度逆断层,倾向南,倾角0°～30°,为矿区北部边界断层。断层破碎带岩性主要为断层泥及角砾岩,钙质胶结。断层导(富)水性具