布谷马西钾盐勘探区南部矿段矿坑涌水量预测研究.docx

??

?

??

布谷马西钾盐勘探区南部矿段矿坑涌水量预测研究

?

??

?

?

?

?

?

?

?

???

?

?

?

?

?

摘要：布谷马西钾盐勘探区为一特大型钾盐、光卤石矿床，矿床深埋于地表以下，水文地质条件复杂。通过勘探查明了矿区水文地质条件，分析了矿坑充水因素，采用解析法中大井法和水文地质比拟法预测了矿坑涌水量，为矿山下一步勘探指明了方向。

关键词：矿区水文地质条件；矿坑突涌水；涌水量预测；大井法；比拟法

引言

矿区开采过程中，地表水体和地下水体以各种算途径向矿坑涌入，当涌水量超过矿山排水能力时，就可能出现突透水事故，造成人员伤亡和财产损失[1]。因此，矿坑涌水量预测是矿区水文地质调查的主要任务之一，也是制定安全开采方案的主要依据之一[2]。刚果共和国奎卢省布谷马西钾盐勘探区位于非洲西海岸，其地下埋藏着丰富的钾盐资源。勘探发现矿区水文地质条件复杂，矿坑涌突水已成为矿山开发建设的主要制约因素之一。矿山开发建设前，查明矿区水文地质条件，准确预测矿坑涌水量并合理制定矿区疏排水方案是保证矿区安全开采的前提条件。

本文深入分析研究了布谷马西钾盐勘探区水文地质条件并进行了合理概化，运用解析法中的大井法和水文地质比拟法对矿坑涌水量进行了预测评价，为矿山合理开发与建设提供了较可靠的基础数据。

1矿区地质及水文地质条件

1.1矿区自然地理概况

布谷马西钾盐矿区位于刚果（布）奎卢省西南部黑角市北部，毗邻大西洋。地理极值坐标为东经11°49′22″-11°56′46.9″，南纬4°24′36.68″-4°31′43″，面积102.98km2。区内属热带草原气候，植被发育，一年分雨季和旱季两个季节。多年平均气温在19.6℃，年平均降水量为1285.6mm，最大降水量为2290.5mm（2007年），但降水量年分配极不均匀，多集中在雨季，而6、7、8等月份降水量很小。区内地表水系发育，主要河流为奎卢河及其支流，自北东流向西南从矿区中部横穿而过，河流两侧多形成沼泽，是区域地表水和地下水的主要排泄通道。

矿区位于非洲大陆西侧，刚果沉积盆地的中部，自东向西整体呈一单斜构造盆地。新生代松散沉积物广泛分布于盆地内，其东部为马永背（MAYOMBE）山脉，出露元古界沉积变质岩。矿区处于刚果沿海盐化沉积盆地地貌单元的中北部，为沿海微倾斜平地，与刚果西部造山运动形成的马永背山脉山前坡积地貌相接。区域上属冲-洪积平原地貌，地势总体北东高，南西低。区内发肓有低丘、洼地、湖泊、河间沼泽等微地貌。相对高差小于228m，最高点海拔230m左右；最低点海拔高度2m左右。地面平均坡度0.77°。奎卢河河床为当地最低侵蚀基准面，标高2米左右，本矿床矿层埋深位于当地最低侵蚀基准面之下。

通过勘探资料可知矿床赋存于白垩系中部盐类沉积中，盐类沉积为石盐岩和光卤石岩呈互层状韵律分布，钾盐矿层赋存于光卤石岩层中。空间上矿层延伸较大，在10勘探线至24勘探线之间连续稳定分布，被施工的钻孔分别控制，平面上（控制）南北长8.9km，东西宽12km。矿层厚度2.55m-27.90m。矿层产状总体呈近水平层状，倾角小于3°，局部略有凸起（ZK143、ZK182-3），整体略有自东北向西南倾的趋势。

1.2矿区水文地质条件

1.2.1含水岩层及地下水类型

矿区地层主要为白垩系、新近系和第四系，依据含水岩层特点、含水层介质结构特征以及水动力条件划分，矿区地下水类型主要有松散岩类孔隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水和碳酸盐岩岩溶裂隙水三种类型（见图1）。此外还存在盐岩晶间卤水。

图1矿区水文地质图

松散岩类孔隙水区内普遍分布，厚度0～170m。浅部含水层岩性为粉细砂，与地表水联系也较为密切、富水性强。主要接受大气降水入渗补给，此外在现代河流、海滨和沼泽等地附近，旱季地下水还接受河流、沼泽等地表水侧渗补给。区域地下水总体流向由东向西流入大西洋。深部孔隙水含水层主要为第四系下部粉细砂、砂砾石孔隙和新近系上部胶结较差的粉砂岩、粉细砂岩碎屑岩类孔隙裂隙水共同组成，厚度一般小于100m，富水性弱至中等。与第四系浅层孔隙含水层之间，局部存在粘土隔水层，与下伏白垩纪白云岩岩溶裂隙含水层间夹有多层固结程度相对较好砂岩、粘土岩相隔，两者之间水力联系弱。松散岩类孔隙水区内分布广泛且与地表水体联系密切，如果断裂构造沟通上下含水层，将成为矿坑突涌水的一大安全隐患。

碎屑岩类孔隙裂隙水主要赋存于新近系下部和白垩系上部粉砂岩、粉细砂岩等碎屑岩类孔隙裂隙中，岩石结构致密，孔隙裂隙不发育。因此，岩层富水性弱，可作为矿区顶部隔水边界。

岩溶裂隙水主要赋存于白垩纪白云岩岩层中，白云岩地表未出露，隐伏于第四系和新近系之下。受自身岩性特点、岩层组合特征以及地质构造等条件控制，富水程度不一。局部裂隙岩溶发育，富水性强，特别是在地