水文地质观测资料在矿坑涌水量预测中的应用.docx

水文地质观测资料在矿坑涌水量预测中的应用曲伟勋,王旭明,邵明明,陈兵宇(山东黄金集团三山岛金矿,山东莱州市261442)摘要:山东黄金集团三山岛金矿是我国典型的裂隙充水矿床,矿体离海最近部位仅100余米,全部埋藏在海平面以下,矿区构造裂隙较为发育,富含构造裂隙水。根据三山岛金矿深部中段的水文地质编录资料以及涌水点监测数据,确定了深部矿坑的充水条件、充水通道,运用解析大井法,根据实测数据确定了各项参数值,对矿坑深部中段涌水量进行了预测,为矿山深部中段的疏干设计提供了依据。从而保证了矿工的人身安全及矿山的安全生产,为濒海矿山开采提供了宝贵的实践经验,具有重要的现实意义。关键词:三山岛金矿;水文地质;解析大井法;矿坑涌水量预测矿坑涌水量是矿山制定疏干排水设计的主要依据,是评价矿坑充水条件复杂程度的主要标志。做好矿坑涌水量的预测工作,对保证矿工的人身安全及矿山的安全生产十分重要。地下开采一般要求预测各开采水平坑道涌水量及全矿最大涌水量,而正确预测矿坑涌水量,首先要求正确分析矿坑充水条件,合理选用计算参数,在详尽查明矿坑充水因素及获得可靠计算参数的基础上,根据矿床开采设计,选择相应的公式进行计算[1]。不论选用什么计算方法,如果充水条件分析不正确或者选用计算参数原始数据有误,都无法保证涌水量的预测精度,甚至有可能导致严重错误[2]。本文利用原始水文地质观测资料,正确分析矿床深部的水文地质条件,利用实际观测数据确定了大井法预测计算所需的各项参数,较为准确地预测了深部中段的正常最大涌水量。1矿区自然地理概况[3]山东黄金集团三山岛金矿位于山东省莱州市三山岛特别工业区,该区为新建的莱州港所在地,南距莱州市27km,东距招远市区45km。文(登)-三(山岛)公路(304省道)由矿区向东16km与烟(台)-潍(坊)公路(206国道)相接,再向东10km入刚修建的威(海)-乌(海)高速公路;正在建设的黄(骅)—烟(台)铁路从矿区东侧8km处通过,交通极为方便。矿区位于向莱州湾突出的小半岛—三山岛,三面环海,仅南东方向与陆地相连。矿区地表水体有渤海和王河,矿体北部距海约100m,西部距海400～600m,南部伸入王河之下,王河属间歇性河流,矿区南部为王河入海口。2前人工作概况矿区位于区域水文地质单元地下水的径流排泄区。矿区三面濒临渤海,仅南东方向与陆地相连。由于其特殊的地理位置,同时基建时期多次发生突水事故,并导致工期延误,矿山及主管部门高度重视,自1989年1月至2003年底2次同长沙矿山研究院合作,开展防治水科研攻关。第一期科研为国家“八五”重点科技攻关项目。随着矿山深部开拓的进展,深部水文地质条件发生了一定的变化,随后矿山防治水项目又被列入2001年山东省科学技术发展计划。经过2次科研攻关,基本查清了矿床的水文地质条件。三山岛金矿为裂隙充水矿床,除第四系含水层外,矿区主要的裂隙含水层(带)有F3断裂含水带(Ⅰ)、F1上盘裂隙含水岩体(Ⅱ)和F1下盘构造裂隙含水带(Ⅲ)。矿坑充水水源主要是海水和封存卤水,进水通道为F3断裂及其北部的一系列断裂构造,是水文地质条件中等复杂的构造裂隙充水矿床[4]。但是随着矿山深部开拓中段的揭露,加上矿山四期深部开拓方案的改变,疏干范围发生了变化,矿坑涌水量也会相应发生变化,矿区存在涌、突水,甚至海水溃入的潜在危险。因此需对深部矿坑的水文地质条件进行调查,对矿坑深部中段的涌水量进行采矿技术2011,11(1)36预测。落漏斗南东侧最低高程的坑道仍主要排泄矿化度约28g/l的卤水,淡化不明显直至干枯,即南东侧的矿坑充水水源,绝大部分为卤水;(2)降落漏斗北西侧的坑内盐水的水质不随季节变化,南东侧的卤水水质也无趋势性的变化。3.3矿坑充水水源和通道本矿矿坑涌水组成成分主要是海水和封存卤水,此外还有少量的第四系地下水,通过-510m中段和-555m中段的取样分析,水质与海水几乎完全一致,说明这些部位的涌水直接来源于海水(从出露位置看,这些部位处于地下水疏干漏斗的临海一侧)。由此可见,海水是本矿最主要的充水水源。根据原始水文地质编录和构造条件分析,矿区西部和南部的花岗岩体致密完整,是良好的隔水体,矿区东北部有F1隔水断裂的阻挡,海水难以进入下盘岩体,海水进入矿坑的通道只能是F3断裂破碎带和其北部的一系列节理构造。通过编录统计并绘制成节理走向玫瑰花图(见图2～图5),矿区内的导水节理主要为NW及近EW走向的节理,两组节理倾角均大于75°。NW向节理走向300°～330°,是矿区内最发育的一组导水节理;近EW向节理走向50°～80°。这些节理无论纵向上还是横向上都时而张开时而闭合,这就给地下水的存储和运移提供了很好的条件。导水节理发育部位,即是地下水富集部位。在矿坑深部裂隙的发育具有明显的分带性,富水带分为4个区,即:F3断裂以