贊比亞銅帶省謙比希銅礦主—西礦體地下水疏干排水方案對比研究

丁敏瑞

（中國有色集團非洲礦業公司，湖北 黃石 435000）

贊比亞銅帶省作為世界聞名的銅礦產地，一直以來都是中國重視的海外礦產資源，而謙比西銅礦作為中國第一批海外礦山之一，其重要地位更是不言而喻。作為地質的一大組成部分，水文地質占據著非常重要的地位。特別是在謙比西銅礦的主—西礦區正面臨治水問題的現在，更顯得有價值。對于謙比西銅礦主—西礦區的水文地質研究不僅可以為礦山的開采提供便利，也可以為銅帶省其他礦山解決水文地質方面的問題提供了先導依據。

1 礦區水文地質概況

1.1 礦區地層及含水層情況

謙比希礦區地層由基底和蓋層（加丹加超群）組成。基底為盧富布群，主要在礦區的東北部出露。

加丹加超群自下而上劃分為下羅恩亞群、上羅恩亞群、穆瓦夏亞群和孔德龍古群。

其中，含水層可以分基底地層、下羅恩亞群、上羅恩亞群、穆瓦夏亞群、孔德龍古群以及第四系進行論述。

基底地層主要為褶皺的片巖、石英巖以及花崗巖。基底地層出露地表時，一般風化帶厚度在30m～100m，形成風化帶含水層。該含水層在礦區分布面積較廣，但其富水性不強。地下水水質通常較好。

含礦的下羅恩亞群沉積主要為硅質碎屑巖，其間夾有少量互層的碳酸鹽巖。礦層為主要含水層之一，其富水性多數較弱，少數強含水。

上羅恩亞群巖性為白云巖為主，夾泥巖、含碳泥巖等。其下部以白云巖為主，夾泥質巖。白云巖層為最主要的含水層，分布廣泛，其中下部普遍含有石膏。

穆瓦夏亞群分布于礦區南部地表。頁巖通常為炭質頁巖，具黃鐵礦化。中部的白云巖或白云質泥巖厚30m～55m，可見白云巖溶蝕孔洞、溶蝕裂隙。局部出現強富水段，為區域的主要含水層之一。

孔德龍古群主要分布于沉積盆地的中部，為各種粒級的碎屑巖，以及柯康特韋（Kakontwe）灰巖。厚度很大的碎屑巖可作為相對隔水層。當其較薄時（厚度小于100m），因風化作用可形成風化裂隙含水層。柯康特韋（Kakontwe）灰巖也構成含水層。

1.2 地下水的補給、徑流

礦區地下水補給條件較好。以前文獻資料估計礦區地下水的補給面積為67km2～83km2，降雨入滲系數為0.1～0.15。大氣降雨和區域含水層的側向補給為主-西礦體充水的主要補給來源。

礦區主要河流為穆瓦巴希河（Mwambashi），自西向東匯入卡富埃河。穆瓦巴希河北側發育有三條北西流南東的分支溪流，分別為Chambishi溪、Lusala溪和Luela溪。南側發育兩條分支，Fikonda溪在上游匯入，Ichimpe溪在下游匯入。

2 下一階段疏干排水方案及意義

2.1 下一階段疏干排水方案

鑒于現行疏干排水方案存在的漏洞，提出下一階段在主西礦體的疏干排水方案。

2.1.1 鉆孔的系統布置

（1）為確保探礦網度的要求，按照勘探線位置系統布置探礦工程，鉆窩位置與勘探線位置相互對應，在確保探礦工作順利進行的同時延伸鉆孔深度使其到達上部石英巖，實現疏水作用。

（2）對于礦體變化較大的區域，采用“扇形孔”設計方式，盡可能確保礦體模型的準確性，同時利用扇形孔布置緊密的特點，依照鉆進過程中鉆孔的涌水情況對部分鉆孔進行加深以解決疏水問題。

2.1.2 新增疏水鉆孔的設計

在系統布置的鉆孔基礎之上，地質技術人員會根據正在施工或終孔時間不長的鉆孔處測得的涌水量數據進行綜合分析，對仍需加大疏水力度的區域新增疏水鉆孔，并在設計上采用疏水與補充探礦并行的方式，實現補充疏水和礦體模型二次確定兩個目的。

2.1.3 主礦體的堵水方案

根據表3內數據可以了解到主礦體的涌水量依舊很大，而主礦體正在進行開采的區段相對較少，且短期內不會在878ml中段以下進行開采，故可在主礦體878ml中段位置實施封堵，擬將主礦體水位提升至700ml分段位置。一方面可以使西礦體在500ml～700ml位置的疏水工作享受到主礦體疏水帶來的“紅利”，另一方面，集中處理排水的分段由948ml以及878ml中段上升至700ml也可以降低抽水的成本。

但考慮到未來可能會對878ml中段以下展開地質工作，故對878ml位置鉆孔采取“涌水小則注漿封堵，涌水大則加裝孔口裝置”的方式，在未來需要降低水位線的時候開啟孔口裝置。

2.2 下階段疏干排水方案的意義

（1）這一方案采取了將疏排水方案和探礦工作相互結合，通過加深孔深使鉆孔兼具探礦和疏干排水功能，最大程度的降低疏干排水工程所帶來的的成本問題。

（2）對各個探礦硐室內水文數據的監測以及疏干排水鉆孔的加增工作可以根據水文數據的變化來靈活進行工程量的控制，與此同時還可以配合探礦工作的進一步細致化。對局部區域含水層位的細微構造的應對更加靈活

（3）主礦體采取堵水方案可以在現階段在不影響西礦體疏水難度的同時降低疏排水成本，且預留的孔口裝置也可以為將來對于主礦體深部的開采以及地質工作創造相應的條件。

3 現行疏干方案及下階段疏干方案的對比研究

現階段主西礦體的探礦疏水主要由以下幾點因素制約：

（1）為滿足采礦工作的有序進行，需要提前對礦體進行疏干以確保開采的順利進行。

（2）主礦體開采的采場數量逐步減少，西礦體的開采和地質工作逐步走向深部。

（3）主西礦體的含水巖層主要為白云巖層，但局部的裂隙構造也會對疏水工作產生影響。

降深漏斗的疏水方案可以利用漏斗降低對應區域的疏水成本，在前期開采中可以極大的控制成本。但覆蓋的工作區域不完善且在深部開采過程中會存在漏斗的開拓所造成的二次成本問題。

系統疏水方案利用了探礦工作的系統性以及與采礦工作的適配性實現了疏水工作的及時性和有效性。對于地質探礦工程的利用率較高，主礦體的堵水方案也可以在現階段節省成本，但超前中段疏干也會產生對應的巷道，硐室的開拓成本。

考慮到深部開采時對于工程的利用率，疏水工程的靈活性等因素，建議在未來的疏水工作中采用第二種方案。

4 結論

（1）大氣降雨和區域含水層的側向補給為主-西礦體充水的主要補給來源。

礦床疏干排水對該區域的地表水流量產生了明顯影響。

（2）地下水排泄主要經由萬噸水池溢流出水口、西礦體地表排水口（300mL泵站排水口）、主礦體露天坑坑底積水幾個部分組成。

（3）降深漏斗在主西礦體的整體疏水作用中起到了至關重要的作用，在其影響之下，主礦體的400ml及以上中段和主礦體600ml及以上中段的涌水量有了很大程度的減少。而處于降深漏斗的外側的西礦體500ml西沿和主礦體700ml以下涌水量依舊很大。

（4）未來的疏干方案采用系統布設探礦疏干工程，靈活增減局部疏水鉆孔數量，系統進行疏干排水工作。

在此基礎上，主西礦體可以從提前分段疏干和注漿堵水區域的閥門管控上入手進行疏水方案的進一步優化。