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摘 要 ：铜街曼家寨露天矿山位于云南省文山州都龙镇，矿区是以锌、锡为主的多金属共生矿体，其中，稀贵金属铟资源丰富， 锡是我国继云南个旧之后的第三大锡资源基地，锌是云南省第三大锌资源基地，具有很高的开发利用价值。随着采矿扩建工程 的推进，目前矿区面临一系列的工程地质、水文地质问题，以采区西帮、东帮边坡稳定性问题尤为突出，对矿山安全生产造成严 重影响。影响边坡稳定性的因素复杂多样，其中，地下水在边坡破坏过程中起着多重作用，是边坡失稳的关键性因素之一。本文 通过生产数据，利用 3DMine 软件建立矿区地下水位模型，结合以往的科研资料，进一步分析矿区地下水分布特征，进而预测地 下水动态演变规律，以及分析地下水对边坡岩体的影响等，为后期边坡治理、矿山生产提供科学参考依据，确保露天矿山正常 安全运行 [1]。
关键词 ：露天矿山 ；边坡稳定 ；地下水 ；地下水位模型
1 矿区概况
铜街曼家寨露天矿区地处滇东南岩溶高原南部边缘，属六 诏山系南缘。地貌的形成和发展受岩性、构造影响十分明显，尤 其主干断裂对地形的控制作用更为重要， 主要山脉、河流的延展 受构造线控制。矿区以构造侵蚀地貌为主， 高原面受到强烈破坏 残存无几。区内峰峦起伏，沟谷纵横，水系发育，地势北东高、 南西低。北东端最高峰老君山，标高2579m ；南西端的南加河河 床最低处，标高 534m，相对高差为2045m，属深切割区。河谷呈 “V”字型峡谷， 地形坡度最陡37°，最缓 12°，属中山高原地貌。
矿区属中亚热带潮湿气候类型，据近期气象资料，马关县 城年平均气温 16.8 ℃， 年平均 降水量1329.4mm， 每年 4-10 月 的雨季降水量（1175.6mm）约占全年的 88%。一日最大降水量 124.1mm， 矿区降水丰富。
铜街－曼家寨矿段采场主要分布在南加河左岸斜坡地带， 呈南北向展布，地势北高南低。矿床东侧、北边为F0 隔水断层， 其下盘为富水性弱的∈ 2t1 片麻岩，故F0 断层为隔水边界，西侧 分布∈ 2t5 隔水层，为西侧隔水边界，东西宽约2000m 左右，铜 街 - 曼家寨矿段为一南北向展布、向南撒开的独立水文地质单 元。与隔水边界位置近一致，地表东、西各有一条呈南北向展布 分水岭环绕， 中间有多条东西向次级分水岭 [2]。
2 地下水对露天边坡的影响
结合生产，露天边坡的破坏并不是瞬间完成的，它是一个缓 慢的变形过程。影响边坡失稳的因素错综复杂， 其主要因素有边 坡岩体性质、构造、生产爆破震动、采剥活动、地下水位变化等 五个方面。通过以往地质科研资料表明， 地下水以多种方式对边 坡稳定性产生不利的影响，它是评价边坡稳定时需要重点考虑 的因素。
从边坡稳定性分析，地下水的作用最终通过两种方式降低 边坡稳定性 ：
（1）等效的增加滑坡体的重量， 使下滑力增大。
（2）润滑潜在滑面， 降低滑面的物理力学参数， 减小抗滑力。
从边坡围岩稳定性影响分析，地下水对岩体的影响分为 ： 物理的、化学的和力学的影响 [3]。
2.1 物理作用
地下水对岩体有润滑作用，在裂隙面上，水使裂隙面之间的 摩擦系数减小，增加滑坡体下移趋势 ；地下水具有软化和泥化 岩体作用， 岩体结构面内某些物质与水结合后会变软成泥， 减小 了结构面之间的粘聚力和摩擦力， 降低岩体间抵抗滑动的阻力。
2.2 化学作用
地下水与边坡接触产生的化学作用主要有溶蚀作用、水 化作用等， 会不断改变岩土体的性质和强度特性， 影响边坡稳 定性。
溶蚀作用 ：铜曼矿区西帮边坡岩性主要以大理岩为主，地 下水中的酸性物质对岩石中的碳酸盐等成分产生溶蚀作用，使 岩体产生裂隙和溶洞， 增加了岩体的渗透性能。
水化作用 ：水渗透到岩体的矿物结晶格架中，使岩体的结 构发生微观及宏观的改变，减小了岩体的内聚 力，膨胀岩体与 水结合，使起岩体内部产生膨胀力。进一步改变岩体构造，影响 边坡稳定性。
2.3 力学作用
地下水会使边坡岩土体结构面上受到静水压力的作用，会降 低滑体重量产生的反向应力，降低抗滑阻力。如果地下水在边坡 中排泄受到阻碍， 会使岩土体的重量变大， 增加坡体的下滑力。
3 地下水位模型
3.1 地下水位模型的概念
通过收集以往地质勘查资料，或矿山生产中穿孔爆破数据， 利用钻孔或炮孔中水位数据，通过 3DMine软件详细建立矿区地 下水位数据库，并通过各个区域地下水位点建立矿区地下水位 三维模型。通过地下水位三维模型三维空间展布，可直观分析 矿区地下水分布特征，预测地下水动态演变规律。结合矿区岩 性及构造模型，依据《矿区水文地质工程地质勘察规范（GB/T 12719—91）》中的地层富水性划分标准，可进一步对铜曼矿区地 层进行富水性分级。
通过生产勘探钻孔数据、穿孔爆破炮孔水位变化数据，及时 更新地下水位数据以及地下水位模型， 可分析矿区充水水源， 以 及对矿坑涌水量进行预测 [2]。
3.2 地下水位模型的建立
3.2.1 水位数据库建立
地下水位数据库是水位模型建立的基础，也是一个矿区地 下水数据的综合管理台账。数据库由定位表、测斜表、静水位表 组成， 详见下表 1。
定位表 ：反应钻孔或炮孔空间位置信息。
测斜表 ：反应钻孔或炮孔空间的位置变化信息。
静水位表 ：反应钻孔或炮孔的地下水位的空间位置信息。 3.2.2 地下水位模型
通过建立的地下水位数据库，利用 3DMine软件可快速生成 地下水位点， 通过地下水位点， 可生成水位模型。详见下图 1。
通过建立的地下水位模型，可任意分析矿区各区块地下水 位深度 ；进一步查明矿区水文地质条件， 地下水的运动规律， 分 析矿床的充水因素， 并预测矿坑涌水量， 预测矿床开采后水文地 质条件变化的趋势 ；并通过矿区岩性特征，进一步分析地下水 对边坡岩体的作用， 并对岩体质量及其稳固性作出评价， 预测可 能出现的工程地质问题 ；对矿区地质环境现状进行分析评价 [2]。
4 地下水位模型的运用与研究
4.1 地下水位线
通过建立的地下水位模型，能快速圈定地下水位线图，可进 一步分析出矿区有无统一的地下水位 ；水位随地形起伏情况 ； 地下水坡降与地形坡降情况 ；地下水分水岭与地表分水岭情况 ； 地下水流动情况等， 详见图2。
4.2 地下水位剖面
在工程地质研究分析方面，可通过建立的地下水位模型， 快速切割研究区工程地质剖面，通过剖面分析不良工程地质区 地下水分布特征， 赋存空间， 储存条件， 以及预测地下水动态演 变规律，进一步分析地下水对不良工程地质体的影响等，详见 下图 3。
5 结语
铜街曼家寨露天矿山边坡稳定性问题严重制约生产，地下 水的溶蚀、润滑等作用对岩体及边坡稳定造成较大影响。通过日 常生产收集的地下水位数据， 建立的地下水位数据库， 可完善工 程地质管理台账机制 ；通过 3DMine软件建立的地下水位模型， 可任意分析矿区各区块地下水位深度，进一步查明矿区水文地 质条件，地下水的运动规律，分析矿床的充水因素，并通过矿区 岩性特征， 分析地下水对边坡岩体的作用， 预测可能出现的工程 地质问题， 可及时准确做出矿区地质环境现状分析评价。为后期 边坡治理、矿山生产提供科学参考依据， 确保露天矿山正常安全 运行 [1]。
参考文献
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[2]
黄晓燕 , 冯志祥 , 李朗 , 等 . 江苏省地下水超采区划分方法对比研究 [J]. 水文地 质工程地质 .2014．41(6):26 － 31．
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黄晓燕 , 冯志祥 , 李朗 , 等 . 江苏省地下水超采区变化趋势分析 [J]. 地下 水 .2014.36(4):53 － 54．
[4]
施小清 , 冯志祥 , 姚炳奎 , 等 . 江苏省地下水水位控制红线划定研究 [J]. 中国水 利 .2015．2015． 1:46 － 49．
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高永军 . 江辽宁省地下水超采区治理保护措施探析 [J]. 地下水 .2016． 38(2):39 － 40．
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