滇西红牛铜矿区巷道水文地质特征浅析

陈思颖，张 颖

(云南黄金矿业集团股份有限公司，云南昆明 650299)

红牛铜矿位于云南省香格里拉市约45km，大地构造位置处于甘孜-理塘结合带西侧，德格-中甸陆块东缘，印支期义敦-中甸岛弧带南段，总体近北北西向展布，矿体主要赋存于上三叠统曲嘎寺组二段(T3q2)矽卡岩与角岩化带内，为与燕山晚期石英二长斑岩岩浆活动有关的矽卡岩型矿床。

矿区地处滇西云岭支脉，次级分水岭斜坡地带，属区域水文地质单元的补给-径流区。矿床以碎屑岩类裂隙含水层和碳酸盐岩类溶蚀裂隙含水层直接充水为主，水文地质类型属以角岩裂隙含水层和大理岩岩溶含水层直接充水为主的中等偏复杂类型。

1 矿区地形地貌、气候及地表水特征

矿区总体地形南高北低，西高东低。地形切割强烈，高差悬殊较大，属构造侵蚀-剥蚀中高山地貌。地形坡度多大于42°，山脊部位为几十米高的陡崖、断崖，其下方有冻融作用形成的松散堆积物呈裙状、条带状分布。最高点为南部红山牛场山峰，标高约4496.48m，最低侵蚀基准面点为北西角的边缘红山大沟，标高约3920.48m，最大相对高差约576m，地形有利于地表水汇集及自然排泄。矿体分布标高3441.50m～4271.50m，大部分位于矿区最低侵蚀基准面之下，地形不利于平硐开拓和矿坑水的自流排放。

矿区地处亚热带青藏高原垂直温度带附近高原峡谷亚区，属山地寒冷温带高原季风气候。5至10月气候较温和，11月至次年4月初为积雪期，多年平均降雨量656.42mm，雨季(6～10月)降雨量占全年的77.9%。多年平均蒸发量1152.06mm。

矿区地处金沙江东侧，属长江流域金沙江水系。地表水系较发育，呈树枝状发育溪沟，排泄区内大气降水和地下水，流量季节性变化较大，具有山区水系特点。主要地表水为季曼佩河，发源于区域北西部，由多个冰斗湖补给，树枝状支流发育，总体流向北东-南西径流，矿区附近流量878.10L/s～2419.00L/s，向西流经格咱河、翁水河，于香格里拉市与德钦县交界处注入金沙江。其南侧支流红山大沟自南东向北西从矿区东侧边缘流过，在矿区北部边缘汇入季曼佩河，雨季上游流量65.49L/s～75.60L/s，下游流量586.68L/s，冬季结冰断流。图1。

图1 矿区水文地质简图

2 矿区水文地质特征

2.1 矿区含、隔水层

矿区出露地层为第四系全新统松散堆积层(Q4)，三叠系上统图姆沟组(T3t)、曲嘎寺组(T3q)。根据岩性组合特征、富水性特征、水力联系等，将矿区出露地层划分为3个含水层和1个隔水层(表1)，各地层含、隔水性及水文地质特征分述如下：

表1 矿区含隔水层划分

2.1.1 第四系(Q)松散孔隙含(透)水层

由第四系(Q)冲洪积、残坡积、冰雪冻融堆积物组成，整体结构松散，孔隙发育，一般厚度1m～3m，最大厚度约10m。雨季及冰雪融化时期，含孔隙潜水，以泉水形式沿沟谷、地形低洼处排泄，单泉流量小于1L/s，旱季干枯无水。为大气降水转换为地下水的过渡层，雨季和冰雪融化期大气降水和冰雪冻融水很快沿该层下渗补给矿坑，增加矿坑涌水量，对矿坑充水有较大影响。

2.1.2 碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层

三叠系上统曲嘎寺组三段(T3q3)：分布于矿区南西侧，岩性为浅灰、灰色中厚层状大理岩、大理岩化灰岩，厚度大于2041.46m。地表出露岩溶下降泉9个，出露高程3912m～4273m，流量0.203L/s～41.600L/s，平均10.187L/s。钻孔平均单位涌水量0.074 L/s·m，平均渗透系数0.031m/d。水化学类型为HCO3·SO4-Ca型或HCO3-Ca型。富水性极不均匀，总体富水性中等-强，局部富水性弱。含水层构成含矿岩系顶板，为矿体顶板间接充水含水层。

三叠系上统曲嘎寺组二段一亚段第二层(T3q2-1(2))：分布于矿区东侧，岩性为厚层至中厚层状大理岩，厚层至中厚层状矽卡岩化大理岩化灰岩、矽卡岩化大理岩，厚621.91m。溶蚀裂隙、溶孔发育，未发现规模较大的溶蚀空洞，溶蚀裂隙线密度3～8条/m，宽0.5mm～30mm，由泥质物充填。溶孔一般沿裂隙呈线状发育，一般孔径1mm～10mm，最大可达5cm～8cm，由褐红色泥质物、大理岩碎屑充填。地表出露泉水7个，出露高程3817m～4421m，泉流量0.10L/s～30.90L /s，平均流量9.927 L/s。钻孔平均单位涌水量0.088L/s·m，平均渗透系数0.037m/d，水化学类型为HCO3-Ca型。富水性极不均匀，总体富水性中等。钻孔控制水位标高3785.01m～4106.20m，平均4048.13m，总体地下水水位南高北低。含水层构成含矿岩系底板，为矿体直接充水含水层。

2.1.3 碎屑岩类裂隙含水层

三叠系上统曲嘎寺组二段二亚段(T3q2-2)：分布于矿区北西侧，岩性为角岩、矽卡岩化角岩夹透镜状大理岩，厚度大于321.42m。岩石风化裂隙及构造裂隙发育，含裂隙水。地表出露泉水11个，高程4038m～4367m，流量0.091L/s～28.32L/s，平均4.160L/s。钻孔平均单位涌水量0.100L/s·m，平均渗透系数0.055m/d，水化学类型为HCO3·SO4-Ca型。富水性极不均匀，整体富水性中等，局部富水性弱。主要矿体赋存于含水层大理岩夹层顶、底与角岩内外接触部位及矽卡岩化角岩中，该含水层构成含矿岩系，为矿体直接充水含水层。

三叠系上统曲嘎寺组二段一亚段第一层(T3q2-1(1))：分布于矿区东部，岩性为角岩、角岩化砂质板岩夹大理岩和矽卡岩化角岩，灰绿、棕色矽卡岩，厚度大于659.30m。岩石风化裂隙及构造裂隙发育，出露泉水20个，以季节性泉水为主，出露高程4094m～4377m，泉流量0.14L/s～17.36L/s，平均流量3.626L/s，富水性弱-中等，总体富水性弱。泉水流量变化与大气降水关系尤其明显，6月～8月水量较大，且在降雨结束2～3天后泉水流量明显减弱，10月底后基本断流，该含水层构成含矿层位的间接底板，为矿体底板间接充水含水层。

2.1.4 侵入岩类相对隔水层

以岩脉形式分布于矿区北侧的闪长玢岩(δμ)和分布于矿区东侧地表分水岭部位的石英闪长玢岩(δоμ)，近地表段风化裂隙发育，含裂隙水。石英闪玢岩出露泉水点2个，流量在0.56L/s～6.50L/s，平均流量3.55L/s，富水性弱，局部中等。深部裂隙不发育，岩体完整，裂隙多呈闭合状，含水裂隙极少，富水性极差，可视为相对隔水层。对矿床充水无影响。

2.2 构造特征及控水作用

矿区位于北西-南东向展布的红山复背斜西翼，总体呈单斜构造层，断裂构造发育。根据断裂的空间展布及性质、形成的先后顺序，可分为北西向断裂(F11、F4、F3、F2、F15、F5)、北东向断裂(F12、F9)两组，北西向(近南北向)断层为成矿前期构造，与区内岩浆岩、矿体、蚀变矿化带等关系密切，是本区主要导矿及容矿构造，具多期次活动特征，北东向断层为后期构造。区内断裂特征详见表2，与矿床开采关系较密切的断层有F4、F12。

表2 矿区断裂含水情况表

F4断层：位于矿区KT2-1矿体旁侧，总体呈北西-南东向展布，地表未出露，深部采矿坑道系统在4059.5m、4097m分段揭露。断层产状247°∠83°，性质为逆断层，上、下盘分布地层均为曲嘎寺组二段一亚段第一层。断层破碎带岩性为角岩质构造角砾岩及碎裂状角岩，破碎带宽43m，岩石含水特征明显，富水性好。断层附近见W22、W113两个泉点出露，流量0.186L/s、0.113L/s。该断层位于采探系统内，对矿床充水有一定影响。

F12断层：分布于矿区西部，规摸较小，断面南东倾，倾角70°～80°。北盘地层西移，南盘地层东移，错距约50m～70m，属平移正断层。局部节理、裂隙发育，破碎带宽1m～2m，旁侧岩石具较强的糜棱岩化和碎裂岩化。北东向断裂从断层的力学性质和具较强的岩溶化现象分析，具有导水及蓄水作用。该断层处于探采巷道揭露范围内，对矿坑充水有一定影响。

2.3 地下水补、径、排特征

矿区位于区域分水岭附近，无区域地表水、地下水补给，大气降水是矿区地下水的唯一补给来源。地表广泛分布第四系松散残坡积物及基岩风化残余物，植被较发育，储水条件好；雨期降水量大且分散，在采探工程疏干地下水条件下，不易形成地表径流；基岩多呈陡倾状，顺层节理裂隙极发育，且小型断层构造较发育，不能形成有效隔水层。大气降水在分水岭地带接受补给后，多储存于第四系松散含水层中，缓慢补给基岩裂隙含水层及岩溶裂隙含水层。地质条件有利于大气降水入渗补给地下水。大气降水除少部分消耗于地表蒸发及形成地表径流外，大部分沿风化裂隙、构造裂隙和溶蚀裂隙下渗补给基岩裂隙含水层及岩溶溶蚀裂隙含水层。由高往低处流动，遇沟谷切割或阻水岩体、阻水断层时沿层间裂隙运移至排泄边界。

矿区内从地层出露展布特征，特别是大理岩夹层分布特征表明，地下水总体流向自南东向北西方向运移。流动方向十分复杂，总体上呈条带状运动。因大理岩中地下水潜水面多数低于旁侧碎屑岩地层中地下水潜水面，大理岩成为地层中强透水通道，也是碎屑岩类中地下水的深部排泄场所。

矿区内地下水的补给、径流、排泄无明显分区，大部分泉点出露标高4240.48m～4390.48m左右，距地表分水岭较近，无明显径流区带，也没有较统一的排泄基准面。地下水在接受降水补给后向低洼沟谷、斜坡地带径流，并因隔水岩层及构造影响而呈梯状排泄出地表，形成多级排泄基准面。采探工程大规模施工后，地下形成排泄面，在地下水疏干影响范围内总体向最低巷道开拓中段排泄。

2.4 地下水动态特征

2.4.1 地下水位动态变化特征

据2011-2016年钻孔水位动态长期观测数据，钻孔水位受大气降水补给和矿坑疏干排水双重影响，总体呈逐年下降趋势，钻孔最高水位在雨季中8月～10月，最低水位在旱季末期至雨季初期4月～7月。7WZK1水位年变幅32.35m～34.76m，最高水位下降11.67m，最低水位下降14.08m，年平均水位下降10.13m。3WZK1水位年变幅0.40m～49.91m，2015～2016年水位年变幅较小，基本稳定在4210.48m左右低水位，雨季均不能恢复到往年同期水位。2012～2016年观测期间，年平均水位与初始水位相比，7WZK1下降24.81m，3WZK1下降51.55m(表3)。说明矿区地下水水位动态受大气降水补给和采坑疏干排水双重动态影响。

表3 钻孔水位动态特征值统计表

2.4.2 地下水流量变化特征

据2012～2020年动态观测资料，坑道流量动态受大气降水影响较为明显，坑道年度最大流量一般出现在每年雨季8月，少部分出现在7月和10月，坑道流量峰值滞后于降雨量峰值10～30d，最小流量出现在每年旱季末期5月。坑道流量还受井巷疏干排水影响，分布于4122m中段的3PD1、7PD1坑道开拓初期平均流量分别为10.33L/s、18.99L/s，4047m中段开拓后，涌水量大幅减小，现已断流；4122m主平硐及副竖井初期排水量21.65L/s～235.19L/s，平均108.66L/s，受井巷疏干排水影响，2018年排水量减小为7.39L/s～16.11L/s，现几乎无排水，仅局部少量淋水、滴水。综合反映坑道流量动态主要受降水控制，其次受疏干排水影响，坑道流量变化明显滞后于降水变化的特征。

3 结论

(1)含矿地层富水性中等，三叠系上统曲嘎寺组二段一亚段第二层(T3q2-1(2))碳酸盐岩岩溶含水层、三叠系上统曲嘎寺组二段二亚段(T3q2-2)碎屑岩裂隙含水层为矿床主要充水含水层。

(2)矿区断裂构造发育，与矿床开采关系较密切的断层F4、F12具有导水及蓄水作用，对矿床充水有一定影响。

(3)大气降水是矿区地下水的唯一补给来源，地下水总体流向自南东向北西方向运移，采探工程大规模施工后，在地下形成排泄面，在地下水疏干影响范围内总体向最低巷道开拓中段排泄。

(4)矿区地下水显示受大气降水补给和矿坑疏干排水双重影响的动态变化特征。