毛坪鉛鋅礦對地下水含水系統的影響范文

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《采礦技術雜志》2016年第4期

摘要:

毛坪鉛鋅礦是一座大水金屬礦山，受區域大地構造和地震的影響，礦區褶皺和斷裂構造極為發育，主要褶皺和斷層控制著礦區地下水含水系統的空間展布和富水性、透水性等。分別從褶皺和斷裂構造兩方面研究了各主要構造的水文地質特征，分析了構造對毛坪鉛鋅礦地下水含水層系統的影響。

關鍵詞:

毛坪鉛鋅礦;褶皺;斷層構造;地下水含水系統

1概述

毛坪鉛鋅礦位于云南省昭通市境內，是我國西南地區少見的大水金屬礦山，水文地質條件極為復雜。礦區地處康滇地軸東側、揚子板塊西南緣的滇東北褶皺凹陷帶內的小江深斷裂、昭通－曲靖隱伏斷裂及埡都－紫云斷裂的構造復合部位，見圖1。毛坪壓扭性斷裂和石門坎倒轉背斜是小江斷裂左行走滑在礦區作用表現的結果，為礦區的主要控水構造。由此而派生出呈NE和NW向展布的兩組次級斷裂構造。此外，在石門坎背斜西翼深部還發育著一些由北西、南東向的外力擠壓形成的層間隱伏斷裂和層間擠壓滑動剝離構造帶。查明這些構造的水文地質特征對研究礦區地下水含水系統具有決定性的作用，可以指明將來礦區治水方向。

2礦區主要構造及其對地下水含水系統的影響

礦區斷裂構造發育，地表出露斷裂多達46條(見圖2)，礦床范圍內30條，多以壓扭性斷裂為主。斷層傾角較大，一般為40°～75°，局部可達85°。此外，各期構造應力在基巖內部還產生一系列緩傾斜的隱伏斷層或破碎帶。斷層及其破碎帶中的構造裂隙不僅為礦區地下水提供了儲存空間，而且不同程度地溝通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強含水層和地表水(洛澤河)，局部形成導水通道，為影響礦床充水重要因素。通過地面調查和生產礦井調查，結合鉆探成果，對礦區主要控水構造的水文地質特征的影響分述如下。

2．1褶皺構造水文地質特征及其對含水系統的影響

礦區內發育NE向褶皺，主要為石門坎背斜及其派生的次級褶皺或撓曲，其中，次級褶曲發育于石門坎背斜NW向倒轉翼的石炭系地層中。石門坎背斜位于礦區中部，呈NNE向貫穿礦區，向南至馮家灣呈NEE向，向北東方向延至礦區東北部傾沒，在礦區內總長約2．3km。背斜軸部地層為白云巖夾薄層頁巖和炭質頁巖互層，地層陡傾，層間裂隙的水力聯系弱，核部向兩翼地層依次為泥盆系上統宰格組上段第三亞段灰巖白云巖(D33－3)，石炭系下統砂、頁巖夾煤層及灰巖(C11)，石炭系中統威寧組灰巖(C2w)，二疊系下統梁山組砂頁巖(P1l)、棲霞茅口組灰巖(P1q+m)。在背斜形成的過程中，軸部應力集中，淺部為張應力，深部為壓應力，兩翼應力逐漸減弱。因此，背斜軸部地層在水平向上透水性強于兩翼;在垂向上淺部地層透水性強，深部地層透水性差，并有轉化為相對隔水層之趨勢。受應力的持續作用，背斜北西翼地層發生倒轉，西翼地層受北西、南東方向外應力擠壓形變強烈，巖石為適應強烈的變形，在北西翼發育一系列NE向的層間斷裂和次級褶皺或撓曲，西翼層間擠壓滑動、剝離構造、節理、裂隙發育以及地層厚度變化懸殊，層間擠壓滑動、剝離、剪切裂隙發育空間以及地層發生彎曲轉折的突出部位形成了規模較大的蓄水空間。在基巖淺部，構造裂隙在石門坎背斜軸部最為發育，沿背斜軸部形成北東向展布的張性裂隙帶，疊加風化裂隙，并經地下水長期溶蝕、開拓，形成富水性中等至強的巖溶裂隙含水系統，其富水性向背斜兩翼和深部逐步減弱。背斜軸部ZK1、ZK2鉆孔揭露地層多呈碎塊狀、塊狀，巖蝕裂隙發育，并伴隨小溶孔發育。ZK1孔在標高845．446～895．73m段鉆孔單位涌水量1．334L/s•m，標高794．17～835．21m段鉆孔單位涌水量減少為0．096L/s•m;ZK2孔在標高846．91～898．38m段鉆孔單位涌水量0．500L/s•m，標高814．05～846．91m混合抽水單位涌水量沒明顯增加，為0．642L/s•m，反應深部有變弱趨勢。在基巖深部，背斜軸部隨著深度增加，軸部地層壓應力作用強烈，以壓性裂隙為主，巖石破碎成鱗片狀或揉皺狀，粘土巖化、糜棱巖化及浸水軟化現象明顯，巖溶作用減弱，透水性弱。如背斜軸部DK03號孔巖芯受擠壓呈碎屑狀，局部餅狀，手捍即碎，在141．44m以下壓水試驗，呂容值0．09～0．64Lu，透水性、富水性極弱，又如760中段施工的CK02號鉆孔，孔深700m進行了3次分段抽水試驗，鉆孔單位涌水量0．01～0．05L/s•m，滲透系數0．01～0．07m/d，透水性、富水性弱。石門坎背斜控制著礦區地下水含水系統的空間分布，基巖淺部表現為背斜東西兩翼構成統一含水體，背斜核部地層富水性強于兩翼;背斜深部地層，東、西兩翼間高承壓水水力聯系較弱。

2．2斷裂構造水文地質特征及其對含水系統的影響

2．2．1西部斷層

礦區西部斷裂構造主要有F1、F34兩條斷層，其中F34斷層分布于礦床內部，規模較小，且遠離洛澤河，屬弱富水性斷層，對礦床充水影響較小。F1斷層規模大，沿洛澤河分布，其透水性強弱決定了洛澤河河水向礦井的滲漏量，為影響河東區礦床西部充水的重要斷層。F1斷層沿洛澤河呈近SN向延伸，傾向東，傾角63°～82°，為左行壓扭性斷裂，橫跨泥盆系宰格組、石炭系、二疊系地層，3個分布地段工程控制顯示，F1斷層富水性中等偏弱，富水性空間分布不均一(見表1)。在平面上，F1斷層在北部二迭系棲霞茅口組灰巖段與泥盆系宰格組白云巖段富水性強于石炭系威寧豐寧統灰巖段;垂向上，F1富水性體現為上強下弱的特征。

2．2．2北部斷層

礦區北部斷裂構造主要有F16、F46、F50等斷層，這些斷層將北部二迭系梁山組砂頁巖破壞，斷層及其構造裂隙帶溝通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強含水層與礦坑水之間的水力聯系，為影響礦床充水重要因素之一。如F46斷層屬張性正斷層，錯斷北部二迭系梁山組砂頁巖11m，670，760中段巷道揭露該斷層帶為潮濕區，在靠近二迭系梁山組砂頁巖一帶，巷道滲水、滴水增強，為中等至強滴水區。F50斷層錯斷北東部二迭系梁山組砂頁巖達25m，760中段巷道揭露該斷層時，滴水、滲水增強，斷層附近的CK03鉆孔于153．9m時出現涌水，涌水量130m3/h，井口水頭壓力1．3MPa，推測該斷層在基巖深部將二迭系梁山組砂頁巖錯斷，導通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強含水層所致?？傊?，礦區北部處于毛坪斷裂與石門坎背斜交匯處，應力集中，構造發育，地表F16、F46、F50等斷層和深部隱伏斷層構造裂隙發育，以及背斜西翼層間構造形成的張性裂隙帶，溝通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強含水層與礦坑水之間的水力聯系，為影響礦床充水的主要因素。

2．2．3南部斷層

礦區南部斷裂構造較發育，比較大的有F25、F26、F27、F33、F35等，其中F25、F26、F27、F33為一組走向東西的弱富水性壓性斷層，這幾組東西向的弱透水斷層均表現為壓性，斷層帶糜棱巖化、粘土化嚴重，斷層富水性較差，具一定阻水性質。F35斷層為一條南北走向的順層張性斷裂，帷幕試驗段SK－5、SK－4號鉆孔分別在581，505m標高處揭露該斷層，斷層破碎帶壓水試驗透水率分別為5．21，3．14Lu，相比上下段地層透水率有明顯增大，推測該斷層富水性中等偏弱，為礦床南部主要充水通道之一。南部斷層大多屬弱富水性斷層，但F25、F26、F27、F35等多條斷層交匯于90～92線一帶，巖石破碎，構造裂隙發育，形成一個垂向發育很深的透水性、富水性較強的復合影響帶。如670中段92線巷道強滴水，局部呈線狀出水，巷道出水量達到300～400m3/h，占670中段總出水量的40%以上，為目前礦區地下水自然排泄主要通道。

3結論

綜上所述，石門坎背斜對礦區地下水含水系統的空間展布和含水層富水性、透水性影響較大?；鶐r淺部表現為背斜東西兩翼構成統一含水體，背斜核部地層富水性強于兩翼;基巖深部由于應力以壓應力為主，地層以壓性裂隙為主，透水性弱，軸部成為阻水帶，加之背斜東翼地層平緩，在基巖深部，背斜東、西兩翼間水力聯系較弱。礦區南、西、北方向斷裂構造均以壓扭性為主，富水性都不強，斷層破碎帶本身對礦床充水強度不大，但礦區北部二迭系梁山組砂頁巖被F13、F16、F46、F48、F50、深部隱伏斷層等破壞，其隔水性能喪失或減弱，在這些部位形成局部導水通道，礦床與外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強含水層直接發生水力聯系，因此，礦區各個含水層通過構造裂隙形成統一地下水含水系統。

參考文獻:

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作者:楊昌松 李東立 李敬潔 單位:彝良馳宏礦業有限公司