萌特礦坑湖成庫巖溶水文地質條件分析

楊 野，景 隨 心

(重慶市水利電力建筑勘測設計研究院,重慶 江北 400020)

1 概 述

萌特礦坑湖是利用原灰巖開采形成的礦坑蓄水，初擬總庫容約300萬m3。萌特礦坑位于地表分水嶺附近，其巖溶水文地質條件復雜。筆者介紹了采用地表測繪、鉆探、物探、孔內電視、現場試驗及室內試驗等方法對其進行的勘察過程，并分析了成庫的可能性。

該礦坑為南北向分布，坑底長約1.2 km，寬140～160 m(東西向)，其中北側分水嶺高程為500～505 m，距礦坑最近的距離為1.25 km，坑底最低高程為423 m，北高南低，北側坑底高程為430 m，南側高程在426 m附近。礦坑集雨面積為2.66 km2,集雨面積內為溶蝕槽谷、槽坡地貌及剝蝕中低山地貌。

礦坑范圍主要分布三疊系下統嘉陵江組和飛仙關組地層，巖性主要為灰巖、白云巖、巖溶角礫巖等，厚度約500 m，其中礦坑主要分布三疊系下統嘉陵江組一段(Tlj1)灰色薄層狀灰巖，層間夾泥質灰巖條帶,厚220 m，東側坑壁為三疊系下統飛仙關組四段(T1f4)紫紅色含粉砂質泥巖、泥巖夾薄層狀泥晶灰巖、泥質灰巖、泥灰巖層，厚35～40 m。礦坑位于觀音峽背斜中梁山南段西翼近軸部，巖層產狀：走向177°～183°，傾向267°～273°，傾角65°～71°，主要發育三組裂隙。

2 巖溶水文地質條件

(1)巖 溶。據地表測繪、物探、鉆探揭示：礦坑底及坑壁分布8個溶洞，2個漏斗；集雨面積內見1個溶洞、1個漏斗、1個泉點，礦坑南側下游槽谷分布6個泉點。

礦坑巖溶發育分帶：北側在479～475 m高程向南側變化為450 m高程以上為強巖溶；北側460～465 m至南側430～435 m高程以上為中等巖溶發育帶；以下高程巖溶呈弱發育。坑底受反傾裂隙及巖層陡傾發育有溶洞。

沿礦坑主要發育兩條巖溶管道，第一條：Ld3(470 m長水平溶洞)→Rd3(465 m)→S4(原始高程441.05 m，現漏水至430 m高程左右)，管道通過部分切層連通，管道最低高程約在428 m以上；第二條：Rd1→Rd2→Rd6→h1，為順層發育的巖溶管道，位于可溶巖與非可溶巖附近，目前Rd2尚未完全挖除。根據對ZK16號孔沖溝斷面進行的觀察，未見明顯的管道。

(2)巖體透水性。通常坑底10 m以下一般巖溶不發育，巖體透水性為0～3 Lu。北側坑壁在458 m高程以下透水率多小于3 Lu，為隔水層；西側從北側至南側高程454.5～432.5 m以下透水率小于3 Lu； 南側坑壁 430～4 256 m高程以下透水率多小于3 Lu；東側坑壁除埡口外，445 m高程以下透水率多小于3 Lu。

(3)地下水位。目前的地下水位位于坑底，且北側高于初擬正常水位高程445 m，南側水位位于坑壁附近最低水位423 m高程附近；總體而言，礦坑為一降落漏斗，由四周的地下水補給礦坑，南側及西側偏南的地下水位低于445 m高程。

(4)地下水的補給、徑流與排泄。礦坑形成之前，分為T1f3、T1f4、T1j+ T2l三套各自的巖溶管道系統；礦坑形成后，礦坑降低了地下水位，目前的礦坑為一降落漏斗，其地下水位位于礦坑坑底426 m高程附近。東側T1f3層的地下水受T1f4隔水層的阻擋，沿接觸帶往南側滲漏，不能排至礦坑內；T1f4層地下水位較礦坑底板高，其地下水呈陡降補給礦坑；北側、西側礦坑壁外的地下水成陡降補給礦坑；南側礦坑的地下水位在430 m高程左右，補給南側礦坑，因礦坑的底板高程為426 m，補給礦坑的坡度不大。

3 礦坑湖成庫條件評價

(1)庫底滲漏：庫區北側底板高程為430 m；南側最低底板高程為426 m，為斜坡庫底，平均坡度約為0.3%。因坑底巖溶主要沿南北向順走向發育，亦存在沿陡傾裂隙垂直發育的情況。坑底除發育溶洞外，其他可見坑底未見裂隙性溶蝕，但見有開挖爆破導致的局部層面微張。勘察期間，坑底北側的地下水位位于430 m高程附近，南側位于423～425 m高程。總體而言，地下水由北向南徑流，由四周向坑底匯集，現狀坑底除沿溶洞滲漏、漏斗、淺表爆破裂隙滲漏外，其他巖體完整帶多不滲漏；當水庫蓄至445 m高程時可能存在沿庫底溶洞、淺表爆破裂隙和少量構造裂隙向下滲漏的可能性，封堵坑底巖溶管道后將不存在滲漏問題。

(2)北側滲漏：北側地表槽谷分水嶺高程為500～505 m，465 m高程以下坑壁完整；鉆孔至相對不透水層的底界高程為458.83 m，地下水位高程為471.52 m，水位較高，水庫蓄水后不存在向北側滲漏的問題。

(3)東側滲漏：東側坑壁灰巖料完全開挖后顯示為T1f4頁巖坑壁，頁巖坑壁厚約35 m，山脊頂高程達485～495 m，最大高差為55 m左右。因東側T1f3地層中存在獨立的地下水系統，在礦坑側段可見S1泉點流出且高于正常蓄水位，因此，不存在通過裂隙向東側T1f3滲漏的問題。

(4)西側滲漏：西側坑底高程為430～426 m，坑頂高程為478～453 m，最大高差達48 m，坑頂內側為溶槽低位，位于高程445 m附近。槽谷基巖面經推測定在440 m高程左右，正常蓄水位445 m高程時南段存在沿土層滲漏的問題；該段鉆孔壓水試驗成果表明：430 m高程以下透水率小于3 Lu，表明在該高程至正常蓄水位間的庫水會通過裂隙向槽谷滲漏，坑壁也存在正常蓄水位時庫水沿坑壁裂隙滲漏或沿第一條管道向右側槽谷滲漏，再沿槽谷向南流的情況。因此存在沿坑壁裂隙滲漏、再沿槽谷向南流的問題，亦存在局部段產生管道型滲漏的可能性[2～4]。

(5)南側滲漏：南側剖面線最低高程為445 m，槽谷覆蓋層厚度為5～6 m，基巖面頂高程最低為439 m，因此存在沿覆蓋層滲漏的問題。上述三條巖溶管道全部通過南側向南延伸，相對不透水層底高程位于430～404 m之間，地下水位最低高程為432.89 m，但因巖溶管道水位可能低而形成一個地下水位低槽，故存在沿該管道集中滲漏和裂隙性滲漏問題[5]。

4 防滲方案建議

筆者根據對礦坑實施的勘察結果進行分析后提出了礦坑成湖處理建議，供同類工程勘察分析時借鑒。

(1)坑底全防滲方案：坑底在蓄水位高于430 m高程時可能存在緩慢滲漏，南、西側存在溶洞集中滲漏或裂隙性滲漏。建議將坑底殘渣全部清除，對坑底及坑壁發現的溶洞進行封堵，對坑底其他部位采用適宜的防滲方式進行全面防滲；對于東側坑壁(將灰巖全部清除后)，結合邊坡穩定支護型式進行噴護；北側坑壁不做坑壁防滲處理；西側及南側坑壁根據溶蝕發育程度建議分段考慮混凝土貼坡防滲和噴護防滲。

(2)垂直防滲方案：①南側東西向防滲：對坑壁溶洞、漏斗及坑底溶洞需要進行封堵，在南側進行垂直防滲，按相對不透水層q<3 Lu進行控制，左岸接入T1f4頁巖內10 m，右岸接地下水位并適當延長 至T1j3段，防滲線長390 m左右，對其下部的溶洞采用其他有效的防滲方案。②西側與南側結合防滲方案：西側對右0+987—右1+180段進行垂直防滲，長度約200 m，按相對不透水層q<3 Lu進行控制；南側接至T1f4段泥巖中10 m，長約223 m。

(3)防滲方案比較：采用鋪蓋防滲方案穩定性高，邊界明確，難度低；而垂直防滲方案遇溶洞時采用灌漿封堵難度大，不可預見因素多。建議設計單位應根據投資進行比較并根據設計深度、精度要求下階段進行必要的勘察工作。

5 結 語

在該項目勘察過程中，采用了物探、鉆探及水文地質試驗與觀測等措施，基本查明了工程區水文地質條件，對于西南巖溶發育區勘察具有代表性意義，特別是近期國家要求補短板項目中的水庫建設條件普遍較差，而現實情況是農民生活缺水嚴重，因此，在類似項目勘察過程中，筆者建議：以水文地質為基礎，提出合理的建議，為老百姓提供穩定的水源、為國家減少投資做出貢獻。