广西某铅锌矿矿坑涌水量预测

翁 莉， 李小明

(广西壮族自治区桂林水文工程地质勘察院，广西 桂林 541002)

广西某铅锌矿位于广西融安县，矿区面积0.995 km2。矿区范围内资源量估算结果：硫化铅锌矿石资源量(332)+(333)21.72万吨，其中控制的经济基础储量(332)矿石量10.11万吨，推断的内蕴经济资源量(333)矿石量11.61万吨。本矿山为已开采矿山，采用地下开采方式，开采标高为+350.15～+550.15 m，生产规模为3万吨/年。

1 矿坑充水主要来源

综合矿坑涌水情况，其坑道充水的主要来源为降雨入渗。

降雨入渗与灌入：矿区开采的矿层位于矿区西侧的山腰以下东岗岭阶c段的灰岩中，第四系土层很薄，并具有一定的渗透性，降雨直接通过土层渗入到矿坑的井巷系统中。山腰以上为裸露的融县组灰岩，裂隙发育，岩石破碎，岩溶中等发育，降雨由溶蚀或风化裂隙直接入渗成为岩溶水，并通过层间裂隙或构造裂隙渗入到矿坑的井巷系统中。

伏流入口S13的标高约为460 m，伏流出口S12位于山腰处标高约为420 m，离开采矿层的最小距离约为500 m，伏流赋存于融县组灰岩岩溶管道中。乾旺溪自伏流出口进入矿区，沿途切割了融县组(D3r)、东岗岭阶c段(D2dc2)两个灰岩弱～中等岩溶含水层、东岗岭阶b段(D2db2)泥岩相对隔水层及东岗岭阶a段(D2da2)白云质灰岩弱岩溶含水层。雨季洪水淹没乾旺溪两岸的洼地，矿区最高洪水位约为380～400 m，低于矿区最低窿口+402 m，洼地第四系土层下为东岗岭阶b段(D2db2)泥岩，泥岩下伏东岗岭阶a段(D2da2)弱岩溶化白云质灰岩。矿层赋存于东岗岭阶c段弱岩溶化灰岩中，矿区最低开采标高为+380 m，但矿区断裂构造不发育，东岗岭阶灰岩、白云质灰岩岩溶弱发育，泥岩隔水，基本排除伏流河水通过岩溶管道、溶蚀裂隙带、构造裂隙直接或间接补给矿坑疏干区，导致矿坑涌水量增大可能性。

上述的矿坑充水来源中，岩溶水是基本来源，降雨渗入是补给来源，它们主要通过充水含水层转化成矿坑的充水来源，对矿坑充水影响强度取决于充水含水层自身的特征，即含水层岩溶发育强度和贯通特征。

2 矿坑涌水量预测

在进行矿坑涌水量预测计算时，仍要采用通常的参数均化和条件概化的方法对其进行描述，并且尽可能选用多种方法进行计算比较，最后综合分析得出结论。

通过对多种方法的分析比较，最终选定采用大井法和水文地质比拟法，作为本次矿坑涌水量预测计算的评价方法。

2.1 大井法

综合开采设计和矿区水文地质条件，设计开采区按水文地质特征分为一个区段。矿坑疏干过程中，当矿坑的涌水量包括其周围的水位降低呈现相对稳定的状态时，可认为以矿坑为中心形成的地下水辐射流场，基本满足稳定井流的条件。矿坑的形状不规则，尤其是坑道系统，分布范围大，边界复杂，将它理想化后在理论上可将形状复杂的坑道系统看成是一个大井在工作，而把不规则的坑道系统圈定的面积，相当于大井的面积，整个坑道系统的涌水量，就相当于大井的涌水量，从而可以近似应用裘布依的稳定流基本方程。因本矿区各矿体开拓系统独立，处于无限含水层中，边界形状不规则，未来矿坑地下水涌水量选用大井法预测计算，即：

(1)

各区段参数代入上式得各区段未来矿坑涌水量Q，具体结果见表1。因设计开采矿体位于侵蚀基准面以上，且矿体底部有相对隔水泥岩层，本报告不考虑地表河水对矿坑充水的影响。

表1 各区段矿井涌水量计算结果表

2.2 水文地质比拟法

水文地质比拟法是根据地质、水文地质条件相似性，利用已知区段、开采水平的矿坑涌水量、降深和开采矿石量等资料，建立起比拟公式，进行未知区域水量计算的一种常用地下水资源评价方法。它广泛用于地下水资源预测计算，也用于矿山涌水量预测。现利用该方法进行矿坑涌水量计算，计算方法与步骤如下：

首先，选择计算公式。本次设计开采①～④矿体。根据水文地质条件分析，可选择矿山实际观测资料作为已知数值，进行比拟计算。根据《广西壮族自治区矿山地质环境恢复治理水文地质详查规程》(试行)附录B，可利用下式作为比拟法计算公式。

(2)

Q=FKp

(3)

式中：Kp为富水系数；Q为预测涌水量，t/d；Q0为实测涌水量，t/d；F为设计有水采空区面积，m2。F0为有水采空区面积，m2。

根据矿山提供测量数据，矿区有水采空区面积为2 489 m2，设计有水采空区面积为8 152 m2。根据上述计算公式和参数，预测地下开采坑道涌水量的计算结果见表2。

表2 矿区水文地质比拟法计算矿坑涌水量结果表

2.3 矿坑涌水量计算结果评价

根据上述计算2种方法的计算结果，汇总得矿坑涌水量如表3。从表中可以看出，上述两种方法计算预测的矿坑涌水量都比较相近，涌水量在1 265.4～3 026 t/d之间。大井法计算的是各开采矿体达到设计最低开采标高的矿坑涌水量。水文地质比拟法计算的是达到设计最终采空区面积的矿坑涌水量，根据钻探反映的含水层裂隙发育和矿坑实际涌水量情况，矿区涌水量可能偏大，主要是把矿区含水层水文地质参数视为与浅部一致所引起。矿山开采是4个矿体同时进行的，矿坑地下水降落漏斗中心水位最低标高将保持在+380 m左右，为此，建议矿山建设设计总涌水量推荐使用大井法的计算值，即正常涌水量为1 104.6 t/d、最大涌水量2 641.4 t/d。

表3 矿坑涌水量计算结果汇总表