云南廣南縣老寨灣金礦露天開采礦坑水量預(yù)測(cè)

陳思穎 ，付文超，張 穎

(云南黃金礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司，云南 昆明 650299)

老寨灣金礦位于廣南縣城202°，平距20km。屬?gòu)V南縣舊莫鄉(xiāng)老寨灣村管轄。為與構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)的沉積、中-低溫?zé)嵋函B加改造型金礦床，礦石類型為微細(xì)粒浸染型。共圈定礦體13個(gè)，其中主要礦體6個(gè)，礦體主要產(chǎn)于加里東不整合面(D1ps/O1s)之上的泥盆系下統(tǒng)坡松沖組(D1ps1)第一段硅化砂巖中。礦山已開采多年，礦床水文地質(zhì)條件屬大氣降雨匯入礦坑的簡(jiǎn)單類型。旱季多數(shù)坑底干燥，雨季采場(chǎng)匯集的大氣降水快速向下滲漏，坑底無(wú)積水，露天采場(chǎng)處于主要充水含水層水位之上。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)概況

廣南老寨灣金礦區(qū)位于珠江水系西版河支流珠街河與舊莫河次級(jí)分水嶺地帶，屬區(qū)域水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給區(qū)。總體地形東高西低，南高北低。南西部對(duì)門山最高標(biāo)高1920.22m，北西角滴水巖溝谷最低標(biāo)高1534m，最大相對(duì)高差386.22m，屬構(gòu)造侵蝕-溶蝕低中山地貌。地表水系不發(fā)育，無(wú)規(guī)模大的地表水體，溪溝多為季節(jié)性溪流。

礦區(qū)主要含水層有第四系(Q)松散堆積碎石土孔隙含(透)水層，泥盆系下統(tǒng)坡腳組(D1p)泥巖相對(duì)隔水層、坡松沖組(D1ps)石英砂巖裂隙弱含水層、奧陶系下統(tǒng)閃片山組(O1s)白云質(zhì)灰?guī)r巖溶-裂隙含水層及侵入巖裂隙含水層。構(gòu)造含水為F1阻水正斷層，F(xiàn)2、F4、F7富水性弱的導(dǎo)水性差逆斷層。斷層破碎帶水文地質(zhì)特征與兩盤地層基本相似，一般展布于碎屑巖內(nèi)的斷層破碎帶與兩側(cè)巖體滲透性無(wú)較大差異，展布于碳酸鹽巖體內(nèi)的斷層破碎帶在一定程度上形成地下水的相對(duì)強(qiáng)徑流帶。

礦體賦存于泥盆系下統(tǒng)坡松沖組第一段硅化褐鐵礦化石英砂巖、褐鐵礦化石英砂質(zhì)粘土巖中，坡松沖組裂隙含水層構(gòu)成礦體直接充水含水層，礦區(qū)內(nèi)以透水為主，局部賦存上層滯水或?qū)娱g裂隙水，富水性弱，對(duì)開采影響不大；下伏奧陶系下統(tǒng)閃片山組碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層構(gòu)成礦體底板間接充水含水層，淺部富水性強(qiáng)，深部富水性中等，水位埋藏深，推測(cè)地下水位標(biāo)高1500m。采礦權(quán)最低開采標(biāo)高1580m，礦坑水自流排泄標(biāo)高1534m。采礦權(quán)保有資源儲(chǔ)量在礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面1534m標(biāo)高(礦坑水自流排泄標(biāo)高)和地下水位之上，含水層對(duì)采礦權(quán)內(nèi)礦體充水無(wú)影響。礦區(qū)未來(lái)仍然采用山坡露天開采，礦坑水可以自流排泄，直接充水含水層富水性弱，礦坑主要充水水源是大氣降水(圖1)。

圖1 老寨灣金礦采場(chǎng)水文地質(zhì)圖Fig 1.Stope Hydrgeologic Map of Laozhaiwan Au Deposit

2 礦山地下水補(bǔ)給及徑流特點(diǎn)

老寨灣金礦已采用露天開采28年，據(jù)礦體產(chǎn)出形態(tài)，結(jié)合礦區(qū)地形條件和已有開采系統(tǒng)分析，礦區(qū)未來(lái)仍采用露天開采剩余資源量，以山坡露天開采為主，礦坑水可自流排放。其中碎屑巖分布區(qū)接受大氣降水補(bǔ)給后，大部分沿裂隙下滲補(bǔ)給下伏碳酸鹽巖巖溶含水層，少部分沿孔隙、裂隙徑流，徑流方向受地形控制，分水嶺北西側(cè)由南東向北西徑流，南東側(cè)由北西向南東徑流，在地形低洼處或溝谷以沿溝滲流的形式分散排泄，具有徑流距離短，循環(huán)深度淺，就近補(bǔ)給，就近排泄的特點(diǎn)。碳酸鹽巖分布區(qū)接受大氣降水補(bǔ)給后，快速沿溶蝕裂隙、溶蝕孔洞下滲，到達(dá)潛水面后，沿裂隙、溶蝕孔洞呈水平徑流，主要徑流方向?yàn)槟衔?北東，徑流途徑受溝谷切割后，以巖溶大泉或暗河出口的形式集中排泄成為地表水，沿地表徑流一段距離后，再沿溶洞、落水洞轉(zhuǎn)為地下徑流，總體向礦區(qū)北東的西版河排泄，具有入滲補(bǔ)給快，徑流距離遠(yuǎn)，循環(huán)深度大，分散補(bǔ)給，集中排泄，流量動(dòng)態(tài)變化大的管道流特征。

3 礦床充水來(lái)源及充水因素分析

(1)礦體賦存于泥盆系下統(tǒng)坡松沖組第一段硅化褐鐵礦化石英砂巖、褐鐵礦化石英砂質(zhì)粘土巖中，坡松沖組裂隙含水層構(gòu)成直接充水含水層，局部上層滯水以片狀滲水方式沿坑底或邊邦直接進(jìn)入采坑，開采境界外入滲的部分大氣降水沿邊邦滲入礦坑，為直接充水因素。

(2)礦體底板下伏奧陶系下統(tǒng)閃片山組碳酸鹽巖巖溶裂隙含水層，富水性強(qiáng)-中等，水位埋藏深，采礦權(quán)保有的資源儲(chǔ)量全部位于該巖溶裂隙含水層地下水位之上，含水層地下水對(duì)礦床充水無(wú)影響。

(3)未來(lái)露天采場(chǎng)境界內(nèi)雨季匯集的大氣降水直接進(jìn)入礦坑，但坑底巖石滲透性好，雨季匯集的大氣降水在坑底形成積水較少，為季節(jié)性充水因素。

4 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

礦山未來(lái)仍采用山坡露天開采，礦坑主要充水來(lái)源于大氣降水，礦坑水可自流排放，礦山露天采場(chǎng)境界外修建了排洪溝。本次僅預(yù)測(cè)估算采礦權(quán)內(nèi)保有的資源儲(chǔ)量分布范圍和現(xiàn)有露天采場(chǎng)匯水范圍內(nèi)匯集大氣降水地表徑流量，估算標(biāo)高至現(xiàn)有采礦權(quán)最低開采標(biāo)高1580m。

大氣降水流入露采礦坑的水量采用“大氣降水地表徑流系數(shù)法”公式計(jì)算，分北東、北西兩個(gè)采坑分別按正常降雨量和設(shè)計(jì)頻率暴雨量計(jì)算，正常降雨量采用歷年日平均降雨量計(jì)算，設(shè)計(jì)頻率暴雨量采用10年一遇，20年一遇暴雨和50年一遇暴雨計(jì)算。計(jì)算公式如下：

正常降雨涌水量：Q正常=F·A雨季日平均·ψ設(shè)計(jì)頻率暴雨涌水量：Q暴雨=F·A暴·ψ

式中各參數(shù)的代表意義和取值如下：

Q正常—正常降雨量時(shí)，大氣降雨流入露采礦坑的水量(m3/日)；

Q暴雨—設(shè)計(jì)頻率暴雨時(shí)，大氣降雨流入露采礦坑的水量(m3/日)；

F—未來(lái)露采礦坑匯水面積(m2)，取采礦權(quán)內(nèi)保有資源儲(chǔ)量分布范圍和現(xiàn)有露天采場(chǎng)匯水范圍平面面積，涌水量計(jì)算圖上求得北東采坑 F北東=542368 m2，北西采坑F北西=480254 m2；

A—雨季日平均為歷年雨季日平均降雨量(m)，歷年雨季日平均降雨量=雨季年降雨量(0.8053m)÷雨季降雨天數(shù)(87.4天)=0.00921m；

A暴—設(shè)計(jì)頻率暴雨量(m)，分別取10年一遇，20年一遇暴雨和50年一遇暴雨量，根據(jù)廣南縣城1954～2017年連續(xù)63年觀測(cè)每年一日最大降雨量資料推求得，10年一遇暴雨為0.09564m，20年一遇暴雨為0.10623m，50年一遇暴雨為0.11928m；

ψ—地表徑流系數(shù)，開采境界內(nèi)主要由泥盆系下統(tǒng)坡松沖組第一段硅化、褐鐵礦化石英砂巖和奧陶系下統(tǒng)閃片山組碳酸鹽巖組成，裂隙發(fā)育，地表徑流系數(shù)ψ取0.3。

將計(jì)算參數(shù)代入計(jì)算公式，礦坑涌水量預(yù)測(cè)估算結(jié)果見表1。

表1 1580米標(biāo)高露采礦坑涌水量估算參數(shù)及估算結(jié)果表Tab 1.Assessment Parameter and Result of Welling Content of Elevation 1580m Opencasting Pit

5 結(jié)論

估算公式基本符合礦區(qū)水文地質(zhì)特征和礦床充水條件，估算參數(shù)來(lái)源于收集資料，參數(shù)選擇基本合理，廣南縣城觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料與礦區(qū)實(shí)地有一定差異，涌水量估算結(jié)果精度不高，屬推斷的礦井涌水量(D級(jí))，可信度0.3，與未來(lái)礦坑實(shí)際涌水量可能會(huì)出現(xiàn)較大偏差。

估算結(jié)果僅作為礦山排水設(shè)計(jì)參考。為保證礦山排水安全，建議下一步加強(qiáng)水工環(huán)工作，取得準(zhǔn)確的礦坑涌水量估算參數(shù)。礦坑涌水時(shí)系統(tǒng)觀測(cè)實(shí)際排水量，逐步校核礦坑涌水量。由于未來(lái)露天采場(chǎng)匯水面積較大，但具偶然性，可考慮暫時(shí)積水淹沒1～2個(gè)臺(tái)階儲(chǔ)存暫時(shí)性洪水，不作為排水設(shè)計(jì)依據(jù)。大氣降水形成的地表徑流匯入采坑，易對(duì)邊坡沖刷破壞，影響露采邊坡穩(wěn)定性，應(yīng)注意在礦山采場(chǎng)境界外及臺(tái)階內(nèi)側(cè)均設(shè)置防洪排水溝，減少大氣降水進(jìn)入采坑的水量，且減輕大氣降水對(duì)邊坡的沖刷破壞。