毛坪铅锌矿对地下水含水系统的影响范文

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《采矿技术杂志》2016年第4期

摘要:

毛坪铅锌矿是一座大水金属矿山，受区域大地构造和地震的影响，矿区褶皱和断裂构造极为发育，主要褶皱和断层控制着矿区地下水含水系统的空间展布和富水性、透水性等。分别从褶皱和断裂构造两方面研究了各主要构造的水文地质特征，分析了构造对毛坪铅锌矿地下水含水层系统的影响。

关键词:

毛坪铅锌矿;褶皱;断层构造;地下水含水系统

1概述

毛坪铅锌矿位于云南省昭通市境内，是我国西南地区少见的大水金属矿山，水文地质条件极为复杂。矿区地处康滇地轴东侧、扬子板块西南缘的滇东北褶皱凹陷带内的小江深断裂、昭通－曲靖隐伏断裂及垭都－紫云断裂的构造复合部位，见图1。毛坪压扭性断裂和石门坎倒转背斜是小江断裂左行走滑在矿区作用表现的结果，为矿区的主要控水构造。由此而派生出呈NE和NW向展布的两组次级断裂构造。此外，在石门坎背斜西翼深部还发育着一些由北西、南东向的外力挤压形成的层间隐伏断裂和层间挤压滑动剥离构造带。查明这些构造的水文地质特征对研究矿区地下水含水系统具有决定性的作用，可以指明将来矿区治水方向。

2矿区主要构造及其对地下水含水系统的影响

矿区断裂构造发育，地表出露断裂多达46条(见图2)，矿床范围内30条，多以压扭性断裂为主。断层倾角较大，一般为40°～75°，局部可达85°。此外，各期构造应力在基岩内部还产生一系列缓倾斜的隐伏断层或破碎带。断层及其破碎带中的构造裂隙不仅为矿区地下水提供了储存空间，而且不同程度地沟通了外围二迭系栖霞茅口组岩溶裂隙强含水层和地表水(洛泽河)，局部形成导水通道，为影响矿床充水重要因素。通过地面调查和生产矿井调查，结合钻探成果，对矿区主要控水构造的水文地质特征的影响分述如下。

2．1褶皱构造水文地质特征及其对含水系统的影响

矿区内发育NE向褶皱，主要为石门坎背斜及其派生的次级褶皱或挠曲，其中，次级褶曲发育于石门坎背斜NW向倒转翼的石炭系地层中。石门坎背斜位于矿区中部，呈NNE向贯穿矿区，向南至冯家湾呈NEE向，向北东方向延至矿区东北部倾没，在矿区内总长约2．3km。背斜轴部地层为白云岩夹薄层页岩和炭质页岩互层，地层陡倾，层间裂隙的水力联系弱，核部向两翼地层依次为泥盆系上统宰格组上段第三亚段灰岩白云岩(D33－3)，石炭系下统砂、页岩夹煤层及灰岩(C11)，石炭系中统威宁组灰岩(C2w)，二叠系下统梁山组砂页岩(P1l)、栖霞茅口组灰岩(P1q+m)。在背斜形成的过程中，轴部应力集中，浅部为张应力，深部为压应力，两翼应力逐渐减弱。因此，背斜轴部地层在水平向上透水性强于两翼;在垂向上浅部地层透水性强，深部地层透水性差，并有转化为相对隔水层之趋势。受应力的持续作用，背斜北西翼地层发生倒转，西翼地层受北西、南东方向外应力挤压形变强烈，岩石为适应强烈的变形，在北西翼发育一系列NE向的层间断裂和次级褶皱或挠曲，西翼层间挤压滑动、剥离构造、节理、裂隙发育以及地层厚度变化悬殊，层间挤压滑动、剥离、剪切裂隙发育空间以及地层发生弯曲转折的突出部位形成了规模较大的蓄水空间。在基岩浅部，构造裂隙在石门坎背斜轴部最为发育，沿背斜轴部形成北东向展布的张性裂隙带，叠加风化裂隙，并经地下水长期溶蚀、开拓，形成富水性中等至强的岩溶裂隙含水系统，其富水性向背斜两翼和深部逐步减弱。背斜轴部ZK1、ZK2钻孔揭露地层多呈碎块状、块状，岩蚀裂隙发育，并伴随小溶孔发育。ZK1孔在标高845．446～895．73m段钻孔单位涌水量1．334L/s•m，标高794．17～835．21m段钻孔单位涌水量减少为0．096L/s•m;ZK2孔在标高846．91～898．38m段钻孔单位涌水量0．500L/s•m，标高814．05～846．91m混合抽水单位涌水量没明显增加，为0．642L/s•m，反应深部有变弱趋势。在基岩深部，背斜轴部随着深度增加，轴部地层压应力作用强烈，以压性裂隙为主，岩石破碎成鳞片状或揉皱状，粘土岩化、糜棱岩化及浸水软化现象明显，岩溶作用减弱，透水性弱。如背斜轴部DK03号孔岩芯受挤压呈碎屑状，局部饼状，手捍即碎，在141．44m以下压水试验，吕容值0．09～0．64Lu，透水性、富水性极弱，又如760中段施工的CK02号钻孔，孔深700m进行了3次分段抽水试验，钻孔单位涌水量0．01～0．05L/s•m，渗透系数0．01～0．07m/d，透水性、富水性弱。石门坎背斜控制着矿区地下水含水系统的空间分布，基岩浅部表现为背斜东西两翼构成统一含水体，背斜核部地层富水性强于两翼;背斜深部地层，东、西两翼间高承压水水力联系较弱。

2．2断裂构造水文地质特征及其对含水系统的影响

2．2．1西部断层

矿区西部断裂构造主要有F1、F34两条断层，其中F34断层分布于矿床内部，规模较小，且远离洛泽河，属弱富水性断层，对矿床充水影响较小。F1断层规模大，沿洛泽河分布，其透水性强弱决定了洛泽河河水向矿井的渗漏量，为影响河东区矿床西部充水的重要断层。F1断层沿洛泽河呈近SN向延伸，倾向东，倾角63°～82°，为左行压扭性断裂，横跨泥盆系宰格组、石炭系、二叠系地层，3个分布地段工程控制显示，F1断层富水性中等偏弱，富水性空间分布不均一(见表1)。在平面上，F1断层在北部二迭系栖霞茅口组灰岩段与泥盆系宰格组白云岩段富水性强于石炭系威宁丰宁统灰岩段;垂向上，F1富水性体现为上强下弱的特征。

2．2．2北部断层

矿区北部断裂构造主要有F16、F46、F50等断层，这些断层将北部二迭系梁山组砂页岩破坏，断层及其构造裂隙带沟通了外围二迭系栖霞茅口组岩溶裂隙强含水层与矿坑水之间的水力联系，为影响矿床充水重要因素之一。如F46断层属张性正断层，错断北部二迭系梁山组砂页岩11m，670，760中段巷道揭露该断层带为潮湿区，在靠近二迭系梁山组砂页岩一带，巷道渗水、滴水增强，为中等至强滴水区。F50断层错断北东部二迭系梁山组砂页岩达25m，760中段巷道揭露该断层时，滴水、渗水增强，断层附近的CK03钻孔于153．9m时出现涌水，涌水量130m3/h，井口水头压力1．3MPa，推测该断层在基岩深部将二迭系梁山组砂页岩错断，导通了外围二迭系栖霞茅口组岩溶裂隙强含水层所致。总之，矿区北部处于毛坪断裂与石门坎背斜交汇处，应力集中，构造发育，地表F16、F46、F50等断层和深部隐伏断层构造裂隙发育，以及背斜西翼层间构造形成的张性裂隙带，沟通了外围二迭系栖霞茅口组岩溶裂隙强含水层与矿坑水之间的水力联系，为影响矿床充水的主要因素。

2．2．3南部断层

矿区南部断裂构造较发育，比较大的有F25、F26、F27、F33、F35等，其中F25、F26、F27、F33为一组走向东西的弱富水性压性断层，这几组东西向的弱透水断层均表现为压性，断层带糜棱岩化、粘土化严重，断层富水性较差，具一定阻水性质。F35断层为一条南北走向的顺层张性断裂，帷幕试验段SK－5、SK－4号钻孔分别在581，505m标高处揭露该断层，断层破碎带压水试验透水率分别为5．21，3．14Lu，相比上下段地层透水率有明显增大，推测该断层富水性中等偏弱，为矿床南部主要充水通道之一。南部断层大多属弱富水性断层，但F25、F26、F27、F35等多条断层交汇于90～92线一带，岩石破碎，构造裂隙发育，形成一个垂向发育很深的透水性、富水性较强的复合影响带。如670中段92线巷道强滴水，局部呈线状出水，巷道出水量达到300～400m3/h，占670中段总出水量的40%以上，为目前矿区地下水自然排泄主要通道。

3结论

综上所述，石门坎背斜对矿区地下水含水系统的空间展布和含水层富水性、透水性影响较大。基岩浅部表现为背斜东西两翼构成统一含水体，背斜核部地层富水性强于两翼;基岩深部由于应力以压应力为主，地层以压性裂隙为主，透水性弱，轴部成为阻水带，加之背斜东翼地层平缓，在基岩深部，背斜东、西两翼间水力联系较弱。矿区南、西、北方向断裂构造均以压扭性为主，富水性都不强，断层破碎带本身对矿床充水强度不大，但矿区北部二迭系梁山组砂页岩被F13、F16、F46、F48、F50、深部隐伏断层等破坏，其隔水性能丧失或减弱，在这些部位形成局部导水通道，矿床与外围二迭系栖霞茅口组岩溶裂隙强含水层直接发生水力联系，因此，矿区各个含水层通过构造裂隙形成统一地下水含水系统。

参考文献:

［1］刘大金．云南彝良驰宏矿业有限公司毛坪铅锌矿9．07地震后水文地质研究报告［R］．彝良:驰宏矿业有限公司，2015(06):64-90．

［2］刘大金．云南省彝良驰宏矿业有限公司毛坪铅锌矿河东片区帷幕注浆轴线水文地质工程地质勘察报告［R］．彝良:驰宏矿业有限公司，2015(06)．

［3］胡彬，韩润生．毛坪铅锌矿构造控矿及找矿方向［J］．云南地质，2003，22(3):295-303．

［4］朱泽虎，刘秀娥．临海童矿区水文地质特征与构造控水规律［J］．煤田地质与勘探，1994(03)．

作者:杨昌松 李东立 李敬洁 单位:彝良驰宏矿业有限公司