溶蚀型白云岩含水层对矿井充水影响

樊晓敏,刘小亮*,代昌龙

（六盘水师范学院,贵州 六盘水 553000）

溶蚀型白云岩含水层对矿井充水影响

樊晓敏,刘小亮*,代昌龙

（六盘水师范学院,贵州 六盘水 553000）

对贵州丰源磷矿灯影组白云岩含水层进行了水文地质分析，结果表明灯影组白云岩为具有强烈溶蚀性、溶蚀裂隙发育、富水性中等的充水含水层。处于该地层中的矿井水主要赋存及运移于溶蚀裂隙或小型岩溶管道中。裂隙的大小以及岩溶管道的联通程度决定了矿井涌水量的多寡。同时构造运动造成地层的不均一性以及地形地貌的复杂性，也使得地表水对矿井涌水产生了相当重要的影响。

丰源磷矿;水文地质;充水因素;防治水

1　概况

丰源磷矿位于贵州省开阳县境内，为一整合矿山，生产规模为85万吨/年，设计采用平硐-斜坡道开拓，井下无轨运输。矿区位于扬子准地台鄂湘黔凹陷带黔中隆起北部的洋水背斜南倾伏端近轴部，出露有第四系、寒武系和震旦系地层，地层岩性主要为灰岩与粉砂质页岩互层、粉砂质页岩和白云岩。其中对磷矿区矿井防治水影响最大的是含矿层震旦系灯影组的中厚～厚层系晶白云岩、硅质白云岩地层。矿区属低中山侵蚀、溶蚀型地貌。地表河流发育，一般为季节性溪沟，地表水最终汇入乌江水系[1]。

2　水文地质特征

2.1 地层的含水性特征

对矿井涌水造成主要影响的是灯影组溶蚀裂隙含水层。灯影组白云岩为磷矿层直接顶板，是对矿床充水有直接的充水含水层，地表出露于矿区东部，厚度237～251m。灯影组白云岩溶蚀裂隙较发育，岩溶发育具有不均一性，地下水主要赋存及运移于溶蚀裂隙及小型岩溶管道中，含水层富水性弱至中等，由于岩溶发育的不均一性，导致地下水的埋藏，水力特征及富水性等亦有差。

2.2 地下水补、径、排条件

研究区灯影组含水层地下水补给来源主要是大气降水，补给通道主要是溶蚀裂隙。同时寒武系清虚洞组的溶蚀性灰岩地层和地表出露河流井泉等在流经灯影组白云岩地层时，通过裂隙入渗进入灯影组含水层，流入水量甚微。在径流及排泄方式上，获得大气降水补给的白云岩地层，这些补给水量主要运移于白云岩溶蚀裂隙孔洞中，要么赋存于细小的岩溶管道中，在长久的溶蚀作用下，这些溶蚀裂隙和岩溶管道最终联通，便构成了地下水的富集。并且由于地表地形地貌的差异，区内地下水经洋水背斜两翼由南向北流动，至北倾伏端锰汞厂地段排入洋水河，也有小部分地下水流经地表低洼溪沟处而最终汇入洋水河。但由于矿区采掘作业混乱频繁，导致开采巷道已低于该区地下水位标高，受磷矿开采影响，区内沿矿层露头附近的泉点已干枯，区内地下水排泄条件受到破坏，灯影组地下水大部分均向采矿巷道排泄。

2.3 地下水对矿井充水的影响

区内灯影组含水层之上和陡山沱组磷矿层之下均为巨厚隔水层，隔水性能良好，南倾伏端为补给边界，北倾伏端为排泄边界，这样隔绝了区域地下水和矿区地下水的水力联系，使矿区成为一个相对完整、封闭、独立的水文地质单元。

涌水量方面，由于常年累月的采掘活动，不仅使得矿井上覆原生岩层受到破坏，而且使得地面潜水的径流和排泄条件发生了改变。在正常降雨情况下，雨水经地表疏松土层、裂隙发育的岩层渗流进入含水层，在地下不同类型含水层中的各类空隙，包括裂隙、孔隙、溶蚀空洞等，这些空隙又成为地下水进一步渗流入矿井的直接通道。但是在暴雨季节，矿井的涌水并没有跟降雨成比例的增加，只是在井口位置造成了雨水集中排入矿井的现象。经实测丰源磷矿全矿井雨季最大涌水量为：1820m3/d，正常涌水量为1400m3/d，变化系数为1.3。可见地下水对矿井的主要影响应该是矿层顶板岩溶性含水层，而受地表雨水补给的作用不显著。除此之外由于矿井周边老窑多且杂乱，对采空区的调查也不清楚，也有可能使得地表雨水集中汇入老窑采空区，而由采空区瞬时涌入矿井造成严重后果。

3　矿井充水因素分析

丰源磷矿区矿井充水的因素主要受水文地质条件控制，同时矿井的开拓和采掘方式对其也有影响。

3.1 充水水源

地下水方面，灯影组白云岩中的地下水和富含地下水的断层破碎带是区内的直接充水水源，因区内主要断层富水性弱，故以灯影组含水层为主；地表水方面，研究区属于低中山侵蚀、溶蚀型地貌。这种溶蚀性山地地貌在雨季接受大气降水时会沿山脚地带形成大量冲沟，而这些冲沟也多处于各类含水层的露头地带，这就为含水层的水量补给提供了可能，导致矿井涌水量增大。因此，大气降水、地表水为矿井间接充水水源。

3.2 充水途径

区内断裂构造发育，且灯影组充水含水层溶蚀裂隙较发育，矿层在开采时，因疏干排水，地下水将会源源不断地沿构造裂隙和基岩溶蚀裂隙涌入巷道，形成矿坑涌水。成为区内矿床充水的天然主要途径之一。矿区东部在一采区和二采区之间，有很大面积的采空区存在，其废弃采面或巷道内有积水，由于采空区与各巷道相连，本次调查采空区内水大多已由巷道中排水管路排出井口。但也不排除未局部积水量的存在，对矿井造成影响，渗入矿井而成为矿井直接充水水源。

4　结论

丰源磷矿含矿层浅，矿区最低侵蚀基准面标高为+1406m，磷矿床位于最低侵蚀基准面以下。震旦系灯影组溶蚀裂隙型白云岩含水层为主要的充水含水层，地下水埋藏形式为溶蚀裂隙潜水～承压水。由于白云岩原有溶蚀裂隙的发育以及复杂分布，地下水主要赋存及运移于溶蚀裂隙或小型岩溶管道中。加之采动形成新的裂隙，使地下水通过裂隙连通各含水层导致矿井大规模涌水的可能性是存在的。

[1]袁飞.贵州省开阳县双流镇丰源磷矿资源储量核实报告[R].贵阳:中化地质矿山总局贵州地质勘查院,2010.

*为通讯作者

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.21.097

六盘水师范学院大学生创新创业训练计划项目，项目编号：201502

樊晓敏（1994-）,女,在读本科。