贵州省遵义锰矿铜锣井矿段大型群孔抽水试验及其实用意义

赵翠 曾继富 覃红亮

（贵州省地矿局一0二地质大队 贵州遵义 563003）

1 矿区地质、水文条件简介

贵州省遵义锰矿铜锣井矿段地处黔中隆起北缘与黔北凹陷交接地带，区内沉积岩发育，区域地层除泥盆系、石炭系及白垩系缺失外，其余自震旦系至第四系均有出露。铜锣井矿段位于铜锣井背斜的南西倾没端，在此常形成复式背、向斜，并伴有一系列走向逆断层，为矿区构造最复杂地段[2]。

从区域上看，锰矿层在铜锣井背斜两翼呈北东-南西向展布，两翼均以长条状向北东延伸甚远，含水层两侧各有隔水边界限制，南西端于南湘江一带由于隔水顶板向下倾伏，地下水运移受阻[3]。因此在南、北湘江之间构成了一个比较完整的水文地质单元（见图1主要含水层区域水文地质及工程布置图）。

为查明上述主要含水层的水文地质特征，进行了一次以大口径单主孔配以强有力的深井泵的大型群孔抽水试验，下面即对该群孔抽水试验进行详细的叙述分析。

2 抽水试验情况

2.1 试验概况

本次群孔抽水试验以ZK2305孔位1020米处实施一大口径钻孔（DZK2305）作为抽水主孔，ZK2305作为中心观测孔，区内布设了15个观测孔（包括中心观测孔），泉水观测点2个，矿井观测点3个，河流观测点1个，观测孔（点）共计21个。主要观测点分布于W47至40号泉之间，沿走向控制长度2392米，宽度100-290米，外围最远的观测点距主孔8247米，相邻矿段784-1突水点距主孔2690米。试验过程历时35天，共进行了两次降低，一次恢复的稳定群孔抽水试验。

2.2 试验过程分析

本次试验按稳定抽水试验要求进行，作两次降低，一次恢复，分四个阶段进行：抽水前测静止水位阶段、S2抽水阶段、S1抽水阶段和恢复水位阶段。在正式试验前的静止水位阶段，在24小时的试抽时间内，中心观测孔（ZK2305）水位降低值达4.45米，最后5小时仍以0.11米/小时的幅度下降。经过6小时45分钟的试抽，抽出的水明显由浑变清，绝大部分观测孔内情况良好。试抽前后主孔（DZK2305）和中心观测孔（ZK2305）的水位完全一致，进一步证明两孔连通情况很好，40号泉和784-1突水点均明显受到影响。主孔（DZK2305）孔内出水正常，最大水位降低值可以接近或超过规范的指标，各孔水位在24小时内达到稳定，稳定时间均在4小时以上，误差多在0.01-0.04米。

抽水前测水位阶段结束后转入S2抽水阶段，S2抽水阶段历时334小时50分钟，此次抽水取得了最大降低值。开始抽水后，主孔（DZK2305）出水量达65升/秒，随着降深逐渐加大，其出水量也逐渐减少，最后在19小时的稳定段内，主孔（DZK2305）水位误差为0.89%，流量误差为0.74%，各观测孔稳定时间为4-8小时不等，误差为0.01-0.05米。

由S2转入S1抽水阶段，该试验采用自流回灌方法。S1抽水历时228小时30分钟，主孔（DZK2305）流量稳定时间为190小时，误差为2.55%，水位稳定时间为18小时，误差为0.77%，各观测孔稳定时间为5-18小时不等，误差为0.02-0.05米。

水位恢复阶段历时235小时，各孔稳定时间为4-88小时不等。误差为0-0.05米(恢复水位)。

3 试验结果的整理与分析

3.1 检验和丰富了对贵州省遵义锰矿铜锣井矿区水文地质条件的认识

根据群孔抽水试验之前进行的区域水文地质调查及相邻矿段矿井水文地质调查，矿段南西边界的40号泉和相邻矿段784-1突水点，在表面上虽出露于二叠系中统茅口组第二段（P2m2），而实际上这两个点的出露都是由于构造因素和地形的切割或巷道的下掘造成的，地下水来自于二叠系中统茅口组和栖霞组第一段(P2q1+m)含水层，铜锣井背斜两翼含水层补给条件好，40号泉是该含水层最主要的排泄点。

3.2 为贵州省遵义锰矿铜锣井矿段矿坑涌水量预测提供了可靠依据

通过本次大型群孔抽水试验，可以看出当主孔（DZK2305）抽水时，各主要观测孔水位几乎是同步整体大幅度下降，这种情况类似于一次矿山排水疏干试验。由此可以设想将来开采井巷工程涉及到该含水层的这些部位时，在矿山排水作用下必然也要形成一个群孔抽水试验相似的水位整体下降现象，因此可以利用群孔抽水试验所得水位降低值及相应的涌水量为基础，采用相应的涌水量曲线方程来预测未来矿坑涌水量，这样既可以避开涌水量理论方程计算中的许多难以确定的参数，又不受复杂边界条件的限制，简单又准确。

3.3 为贵州省遵义铜锣井地区正在开采的相邻矿段的地下水防治提供了依据

贵州省遵义沙坝矿段目前正在开采，它与铜锣井矿段属同一构造单元且紧密相连，因之前未对二叠系中统茅口组和栖霞组第一段（P2q1+m）含水层进行勘探，加之其他原因，给建井和开采工作带来了严重后果，该矿主井之前发生突水事故后，多年封井未能下掘，近几年曾采用帷幕注浆工程治理，至今尚未完成。目前矿井突水仍是该矿山存在的主要水文地质问题。可以预料，该矿在将来长期的开采过程中，二叠系中统茅口组和栖霞组第一段（P2q1+m）含水层地下水仍是开采工作的主要威胁。

3.4 为贵州省遵义铜锣井地区的矿山供水提供了新的水源和供水方向

二十余年来，贵州省遵义铜锣井地区的矿山生活用水均依靠打渔洞（40号泉）地下水作为唯一供水水源，后因发生几次天然断流。所以又使用矿坑水（784-1）作为补充水源，本次群孔抽水试验结束后，应生产单位要求，将试验主孔（DZK2305）提供给生产单位使用，其降深18.41米时的稳定涌水量为4553.28m3/天，这样不但可以完全满足生产单位一段时间的生活用水要求，同时还可以解决部分生产用水。然而通过本次群孔抽水试验，又可以确切的指出，在将来的建井及开采过程中，随着采深加大和主要含水系统被揭露，地下水将向矿井排水中心汇流，此时，40号泉亦即随之断流，784-1突水点随之消失，试验主孔（DZK2305）水位随之大幅度下降，生活水源无法保证。根据本区水文地质条件和矿坑涌水量预测成果来看，从长远考虑，贵州省遵义铜锣井地区的矿山供水方向立足于二叠系中统茅口组和栖霞组第一段（P2q1+m）含水层并采用排供结合的方案是最切实可行的。

4 结语

通过贵州省遵义锰矿铜锣井矿段群孔抽水试验，加深了对该矿段水文地质条件的认识，查明了矿源主要含水层及各层的富水性和导水性。取得了单孔抽水试验无法取得的水文地质参数，同时，为矿山提供了新的水源地。

[1]钱家忠，吴剑锋，朱学愚徐州市张集水源地裂隙岩溶水群孔抽水试验研究[J].水科学进展，2003（5）

[2]林贵生，李贇遵义锰矿地质特征及找矿潜力分析[J].中国锰业，2006（3）

[3]王安则铜锣井锰矿矿区水文地质勘探与防治水实践[J].中国锰业，1984（1）