SCI论文（www.lunwensci.com）
摘要 ：老挝爬奔金矿目前已回采至 687m 标高，为保证矿山 687m 标高以下生产的顺利开展，防范矿山水害威胁，在开展矿 区水文地质详查的基础上，深入分析前期已取得地质和水文地 质资料，研究 487-687m 以上矿床水文地质条件及运动规律，提 出矿山防治水措施和建议， 为深部矿产开采建设服务。
关键词 ：老挝爬奔,含水层,运动规律
随着全球经济化发展趋势和我国对外开放的进一步扩大。 天津华北地质勘查局以“一带一路”为契机，进行矿业走出去的 海外战略布局， 于2016 年在老挝建成爬奔金矿， 并投入生产。老 挝爬奔金矿的建立一方面有利于加强中老合作、深化友谊，另 一方面为华北地质勘查局在今后东南亚的矿业发展提供了有利 的根据地。目前老挝爬奔金矿矿山已投入正式生产， 为了防范矿 山深部开采中的水害威胁。笔者本次结合以往的水文地质资料， 对矿山水文地质特征和运动规律进行了分析总结，并提出 矿山 防治水措施和建议， 为深部矿产开采建设服务。
1 含水层组分布及特征
爬奔金矿矿床主要赋存于二叠系灰岩地层中，主要含水层 包括碳酸盐岩岩溶裂隙含水层、砂岩和泥岩风化裂隙和构造裂 隙含水层，及少量沿主要沟谷带状分布的第四系松散岩类孔隙 水含水层。各含水层水文地质特征阐述如下 ：
1.1 第四系松散岩类孔隙含水层
矿区沿山坡及坡麓沟谷地段均分布有 3 ~ 5m 厚的残坡积 物，岩性主要为碎石及少量红色粘土，为透水不含水地层，仅在 暴雨时，见少量季节性泉点，流量小于 0.1L/s，由于坡度大，雨 季过后，大部分泉点消失。在矿区东侧、西沟和北侧主沟中下段 沟谷分布有一定面积的冲洪积，岩性以漂石、碎石为主，且含有 大量的强风化粘土及亚砂土成分， 使得该含水层透水性变弱， 地下水位埋深为 1.55 ~ 2.25m， 与矿区地下水关系不大。
1.2 基岩裂隙含水层(组)
基岩裂隙含水层组分为基岩风化裂隙含水层和基岩构造裂 隙含水(带)，各含水层水文地质特征如下 ：
1.2.1 基岩风化裂隙含水层
矿区西部和东部矿床以外出露大面积的二叠系中统的粉砂 岩和泥岩，岩石孔隙和风化裂隙发育，岩石破碎，有一定的透水 性强，降水下渗迅速，常保持疏干状态，风化带发育深度一般在 10 ~ 30m 左右。基岩风化裂隙含水层受地形地貌及构造影响， 大面积分散存在，接受降水补给后，水位迅速抬升，形成大小不一的季节性泉流，但基本不构成统一的潜水面，就地排泄，部分 渗入基岩构造裂隙中，部分排入沟谷中，形成地表水的一部分。 其动态变化大，丰水期水位较高，枯水期持续下降，部分小的泉 水点枯期干枯。
基岩风化裂隙尽管富水性和透水性弱，但面积广大，且有一 定厚度，多数地段受雨水淋滤作用，裂隙呈张开状态，增强了其 透水性。为渗入下部基岩构造裂隙水和灰岩岩溶裂隙水提供的 物质条件。
1.2.2 基岩构造裂隙含水带
基岩构造裂隙含水带主要分布于断层和构造破碎带内，矿区 内北北东向和北西 -南东断裂极其发育，该组断裂具多期活动特 征。主要有F1、F2、F3、F4 断裂和北北西断裂和及北西西断裂。 这些断裂和衍生的次一级断裂构成了基岩构造裂隙水的赋存场 所和运移通道。巷道南沿脉外巷F1 砂岩灰岩断层接触带，涌水 量 8.20m3/h。流量相对稳定。巷道中部F3 断层，根据多个地质勘 查孔控制，其岩石破碎，多含大量的片状泥质，据水文地质编录 和简易水文地质观测，孔内基本不漏水，也无明显返水，仅在F3 断层南侧，ZKN3-8 钻孔有少量涌水，它的返水，使得其旁边的 一个处水点流量迅速减少。通过巷道水文地质调查，F3 断层本身 为隔水断层，破碎带宽度 5-10m，最后可达45m，其间也有明显 的构造裂隙，有少量的淋水和出水特征，但F3 断层两翼构造裂 隙发育，出水点多，出水量非常明显，出水量总达25m3/h。巷道 北沿脉外巷F4砂断层接触带， 岩石破碎， 构造破碎带宽度 5-8m， 最厚处达 30m，溶洞和构造发育，且有裂隙紧密相连，淋水十分 明显，出水量为 58m3/h，雨季可达 80 m3/h，水质表观清澈，构 造通道畅通。
总之，矿区构造破碎带和断层破碎带富水性、透水性较强， 为沟通外围地下水和地表水的良好通道和储存场所。
1.2.3 碳酸盐岩溶裂隙含水层
二叠系中统(P22) 灰岩含水层为矿区主要含水层，地表出露 于矿区中部，西部和北部一带，其主体岩性为结晶灰岩、泥质灰 岩、白云质灰岩，厚度大于 550m。因上覆砂岩和泥岩等相对透 水性弱的地层的阻挡， 加之深部灰岩岩溶裂隙欠发育的特点， 使 矿床灰岩岩溶地下水具承压性质， 此外， 近矿体的灰岩由于蚀变 结果，其透水性、富水性弱，具有相对隔水作用。矿山分水岭一 带，揭露灰岩地下水位埋深较大，在埋深大于 300m。根据地表 调查和钻孔资料(含地表钻孔) 矿区灰岩水位标高 650 ~ 690m， 最高水位位于矿区北部分水岭一带，最低水位位于东侧沟谷南部下段。根据钻孔资料，二叠系灰岩含水层含水形态以裂隙为 主，溶洞、溶孔次之，两种含水介质结构相互连通，构成了具有 统一地下水面的含水体。矿区内未见灰岩地下水露头， 但矿区外 围东西主沟下游灰岩切割地带及断裂带处， 可见岩溶泉点出露。
平面上，中部、西部和北部灰岩出露段，地势陡峻，溶洞和 落水洞发育，风化强烈，部分地段覆盖一定厚度的残坡积物，大 气降水入渗条件良好，但溶洞和落水洞、岩溶漏斗连贯性较差， 其内富集较多的泥质和砂质物， 雨水入渗后， 部分缓慢沿溶洞或 裂隙往下传递， 部分在地形切割处就地溢出， 排泄到沟谷中。
由于F3 断层和两侧F1 和F4 断层的影响，灰岩的岩性组成、 包含物、结构和强度在平面上也有较明显的差别，依据地质勘 查孔资料和巷道水文地质调查，F3 断层以北灰岩岩石相对破碎， 充填大量泥质，多数地段存在塌落。从 687m 中段北侧地质孔岩 心看，岩心多呈块状、短柱状和泥质状，有岩溶裂隙发育，但多 充填泥质和砂质，如 ZKN3-8 钻孔，施工深度290m，岩心特征基 本如此。
F3 断层以南，不论从巷道水文地质调查，还是从地质钻孔 岩心看，灰岩岩体较为完整，岩石强度较强，有少量泥质充填， 多有方解石岩脉，充填完整。如 687m 中段钻孔 ZKN3-3.施工 深度 330m，岩心多为长柱状，短柱状和少量块状，岩溶裂隙稍 发育，但从多个南侧钻孔看，其在深部有一定的连通性。如施工 ZKN3-3 时，冲洗液在东侧 ZKN2-4 钻孔的涌水中溢出，可见其 深部的岩溶裂隙是关联的。
从垂向上看，受风化剥蚀和水流侵蚀作用影响，地表灰岩岩 溶裂隙十分发育， 但随着地层深度的增加， 灰岩岩溶裂隙发育越 来越弱，根据不同水平段巷道水文地质调查和地质勘查孔资料， 上部中段岩石相对破碎，溶孔和溶洞也较下部发育。从 687m 中 段钻孔 ZKN7-12 和 ZKN3-3 岩心看， 330m 钻孔深度内， 岩溶裂 隙多发育在上部或中部， 且发育厚度从上到下也变薄， 通透性也 变差。
由此可见，矿区浅部岩溶发育，透水性强，深部岩溶裂隙欠 发育，透水性和富水性弱。完整段灰岩渗透性较差，接触带及构 造发育带岩溶发育，渗透性较好，在局部地段形成囊状承压水 体，储存一定量的地下水，但补给不充沛，囊状地下水体揭露排 泄后逐渐干涸。
2 矿区地下水运动规律
2.1 天然条件下地下水运动规律
爬奔矿区地处地表分水岭地带，地势中部高，西北和东南略 低，地形陡峻，沟谷深切，矿区三条主沟，东侧主沟自北向南运 动，西侧主沟自南向北偏西运动，北侧主沟自东向西北运动，最 终在区域西部汇入巴格捷河， 再汇入西部的南乌江。三条主沟构 成各自的最低侵蚀基准面， 将其汇水范围内的地下水、地表水集 纳和汇流，并且在不同时期和不同地段使得地下水和地表水相 互转化。
本区降水丰富，天然条件下，降水形成表流，向沟谷汇集， 部分渗入基岩风化裂隙和岩溶裂隙中，一部分渗入松散岩表层 的孔隙， 一部分继续下渗补给基岩构造裂隙带， 一部分受地形地 貌条件控制， 沿着山峦斜坡向两侧山谷或低洼地带运移， 并以泉 的形式分散排泄。
灰岩地下水位形态基本与矿区地形走势一致。参照矿区水 文地质流场图， 矿区灰岩地下水分两个方向运移， 一是从矿区北 侧分水岭一带向北西运动，流动方向主要顺北沟和西沟向北西 缓慢运动，最终汇入巴格捷河 ;二是灰岩地下水沿矿区北部分 水岭向南运动，主要沿东侧主沟运移，运动面覆盖矿床矿体，运 移通道主要为灰岩薄层岩溶裂隙。总体看，岩溶裂隙含水层薄， 地下水运动和释放迟滞， 使得地下水的水力梯度略大。
砂岩和泥页岩裂隙水的径流受地形及地质构造控制，不构 成统一的潜水面， 一般在沟谷边缘以季节性泉点出露， 向低洼处 排泄，汇流成溪 ;部分赋存于构造断裂、层间破碎带、裂隙密集 带内形成相对孤立和分散的囊状水体，基岩裂隙水和沟谷地表 水通过构造裂隙和破碎带与矿区主要富水带 F1 和 F4 断层破碎 带发生水力联系和物质交换，降水条件下补充到深部的灰岩岩 溶裂隙水中， 旱季灰岩岩溶裂隙水由于消耗小， 可能会反补少量 水量于构造含水带， 维持水力关系的动态平衡。故矿区范围灰岩 岩溶地下水为统一的地下水系统，主要接受F1 和F4 断层带裂隙 水补给和大气降水、地表水渗漏补给， 从分水岭南北两侧向沿地 形向南北西运移， 最终汇入巴格捷河内， 流出区外。
2.2 开采条件下地下水运动规律
未来矿区进行深部开采(开采最低标高拟为 487m)，由于矿 床灰岩地下水位在 687-689m，上部矿床基本被疏干，只是雨季 降水通过渗流和渗漏形成矿坑排水，未来矿坑深部长期排水条 件下， 地下水运动将发生改变， 形成新的地下水流场。
矿山目前形成的 888 m、838m、787m、737m、687m 等多个 水平中段矿道，矿坑排水基本汇至 687 m 主平硐东口，流入矿区 东侧主沟内， 矿坑排水量在 3360-8400m3/d，矿坑出水主要集中 于 687m 南侧和北侧的F1 和F4 断层破碎出水带，F3 断层两翼的 构造裂隙内， 雨季表水渗入加大了矿坑出水量。
由于矿床灰岩岩溶裂隙水水位在 687m-690m 左右，并且呈 现明显的承压性，其水源主要来自南北两测F1 和F4 断层破碎含 水带的补给， 其联系通道为矿床深部灰岩岩溶裂隙薄层， 在地下 水位上部各水平采掘矿体，揭露和疏干降水渗入、地表水渗入 和F1 和F4 断层上部运动的地下水量，而矿床深部的灰岩岩溶地 下水的运动性质没有受到明显改变， 但由于巷道掘进， 疏干和减 少了上部的基岩裂隙水，补给到灰岩岩溶地下水的量有所减少。 矿区自不同水平地下平硐开拓以来， 巷道长度逐渐增大， 揭露的 破碎带，构造裂隙越来越多，揭露的地下出水点也渐次增多，矿 坑涌水量逐渐增大。矿坑目前开采最低标高 687m，位于灰岩岩 溶裂隙水位之上， 矿坑涌水来源主要为基岩裂隙水， 这些储水构造，相对孤立和分散，通过风化、构造裂隙和岩溶裂隙接受降水 和地表水渗入，于溶洞、破碎带或节理裂隙带充水形成囊状水 体。就本矿区而言，由于南北两侧F1 和F4 断层破碎带裂隙和溶 洞发育， 并且有持续和广泛的外围基岩裂隙水的补给， 降水和地 表水渗漏补给， 在矿床两侧形成了较为稳定的水源， 这两处水源 通过构造裂隙和矿床深部岩溶裂隙与矿体联系，形成矿坑水的 主要来源。
687m、737m 及以上各中段的长期排水截住了疏干地段地表 水和降水向下缓慢渗入补给灰岩岩溶裂隙水的下渗量，使得这 些地段的灰岩岩溶地下水位有所下降。未来矿床深部(487m 以 上) 开采，必然要疏干和排泄深部灰岩岩溶裂隙水，而水源主要 来自于南北两侧F1 和F4 断层破碎带含水层地下水，由于地下采 场的不断扩大， 排水量也随之增加， 使得灰岩地下水疏干漏斗沿 岩溶裂隙不断向周围扩展，使得F1 和F4 断层含水带地下水持续 向沿裂隙向漏斗中心汇集，由于F1 和F4 断层破碎带地下水位降 低，引发周围基岩裂隙水、地表水和沟谷水渗漏补给量也增大， 以维持整个灰岩岩溶地下水开采流场的平衡。由于矿床中部F3 断层相对隔水， 使得南北两侧深部矿床的联系性有所减弱， 由于 北侧灰岩地层含片状泥质较多，岩溶裂隙地下水运移速度减慢， 水力坡度有所抬高， 矿床开采疏干地下水主要来自北侧F4 断层， 而 F3 断层南侧灰岩岩石相对完整，岩溶裂隙通融性相对较好， 其地下水运移速度要快一些， 水力坡度也相对平缓。南侧矿床开 采疏干水量主要来自于F1 断层破碎带。
3 矿坑充水因素分析
矿区位于分水岭一带，为地下水补给区。矿体赋存于二叠 系中统灰岩中灰岩与砂岩层间破碎带中，赋存标高最高 888m， 矿体呈北北东走向，倾角在 55-75°，主要矿体集中于 687m 左 右及以下。矿区主要含水层为二叠系中统灰岩岩溶裂隙含水 层，灰岩地下水位埋深大，水位埋深在 300 ~ 350m，水位标高 687.32 ~ 690.50m，灰岩岩溶地下水具有明显的承压性，主要通 过岩溶裂隙通道接受南北两侧 F1 和 F4 断层破碎带含水层的补 给，其次接受上部降水的缓慢的入渗补给和地表水的渗漏的补 给。主要水源F1 和F4 断层含水带的水源来自于外围基岩风化裂 隙水和构造裂隙的补给， 沟谷地表水和降水的入渗补给， 使得灰 岩岩溶裂隙水、F1 和F4 断层含水带水和外围地下水维持在基本 的平衡状态。灰岩水位以上厚大岩体由于溶洞、落水洞和岩溶漏 斗发育的不均匀，在大气降水入渗补给深部灰岩地下水过程中， 形成局部上层滞水，呈相互独立的囊状水体，不构成统一潜水 面，灰岩岩溶裂隙地下水接受补给后， 依地势顺岩溶裂隙南北两 翼的东侧主沟、北侧主沟和西侧主沟径流运动， 在河谷下游的切 割地带溢出成泉， 部分潜流流入到下部河流中。
4 矿山防治水及面临问题
4.1 矿山防治水现状
矿山地下开采均为平硐开采， 目前 888m 、838m、787m、 737m、687m 等中段，上部各中段排水主要通过泄水井流至 687m 中段，由 687m 东侧矿坑口流出，自然流入矿区东侧主沟中，排 水量约为 3216-5280m3/d，雨季最大可达 8328 m3/d。
4.2 面临的问题
(1) 矿坑排水系统不完善，各中段巷道内沉积了较多的矿坑 水和大量的矿泥， 如 687m 中段西侧和西南多条分巷， 积水严重， 最大积水深度可达 25cm， 其中 687m、737m、787m 和 838m 各中 段沉积矿泥明显。
(2) 由于矿坑内破碎带较多，各中段存在多处塌方、冒顶， 存在安全隐患， 积水严重影响通行和生产。
(3) 各平硐口口未设防洪水倒灌设施，暴雨期容易引起洪 水倒灌，引发井内安全问题。另外，矿区边坡和道路不稳，雨季 洪水冲涮，容易形成泥石流和道路积水，矿区道路两侧防洪沟 不合理， 大部分阻塞， 雨季极易形成道路积水， 引发道路交通安 全问题。
(4) 矿区东侧各矿坑口大量堆放矿石和矿渣、阻塞了沟谷地 表水通道， 不仅加剧了地表水的渗漏， 而且在雨季极易造成渣堆 垮塌， 形成安全隐患。
5 结论及建议
(1) 爬奔金矿位于地表分水岭一带，主要矿体位于当地最低 侵蚀面之上，矿区附近无地表水体，地形有利于排水 ;矿区很 少有第四系覆盖，687m 上部各中段灰岩岩溶裂隙水呈囊状体， 相对孤立，未形成统一潜水面 ;二叠系中统灰岩岩溶裂隙含水 层为矿区主要含水层，687m 以下深部矿床位于灰岩岩溶水位以 下，矿区 487m标高以上深部矿床地下水主要通过岩溶裂隙接受 F1 和F4 断层破碎带水的补给，灰岩岩溶地下水主要沿西北和东 南沟谷一带排泄。深部矿床为水文地质条件中等的灰岩岩溶裂 隙直接充水矿床。
(2) 由于地质学科复杂性、隐蔽性和地质信息的多解性，区 内断裂构造发育，深部构造有待进一步查明。未来矿山开采至 487m 标高以下，部分中段已低于当地最低侵蚀基准面，建议未 来深部开拓继续加强水文地质研究工作。
(3) 建议及时疏通巷道积水、清理积泥，防止生产过程中，因 积水和积泥造成安全隐患。此外，掘进时应注意对易存在溶洞的 地段， 提前打泄水孔对溶洞积水和积泥进行处理， 防止意外发生。
(4) 矿区水文地质工作有阶段性要求，水文地质研究工作应 贯穿整个矿山生产过程中，因此，在矿山生产过程中，必须继续 加强矿坑排水量、水位观测，对已取得的水文资料进行科学化、 系统化管理， 为将来研究工作提供不可再现的基础资料。
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/ligonglunwen/55766.html
