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《采礦技術(shù)雜志》2016年第4期

摘要:

毛坪鉛鋅礦是一座大水金屬礦山，受區(qū)域大地構(gòu)造和地震的影響，礦區(qū)褶皺和斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，主要褶皺和斷層控制著礦區(qū)地下水含水系統(tǒng)的空間展布和富水性、透水性等。分別從褶皺和斷裂構(gòu)造兩方面研究了各主要構(gòu)造的水文地質(zhì)特征，分析了構(gòu)造對毛坪鉛鋅礦地下水含水層系統(tǒng)的影響。

關(guān)鍵詞:

毛坪鉛鋅礦;褶皺;斷層構(gòu)造;地下水含水系統(tǒng)

1概述

毛坪鉛鋅礦位于云南省昭通市境內(nèi)，是我國西南地區(qū)少見的大水金屬礦山，水文地質(zhì)條件極為復(fù)雜。礦區(qū)地處康滇地軸東側(cè)、揚(yáng)子板塊西南緣的滇東北褶皺凹陷帶內(nèi)的小江深斷裂、昭通－曲靖隱伏斷裂及埡都－紫云斷裂的構(gòu)造復(fù)合部位，見圖1。毛坪壓扭性斷裂和石門坎倒轉(zhuǎn)背斜是小江斷裂左行走滑在礦區(qū)作用表現(xiàn)的結(jié)果，為礦區(qū)的主要控水構(gòu)造。由此而派生出呈NE和NW向展布的兩組次級斷裂構(gòu)造。此外，在石門坎背斜西翼深部還發(fā)育著一些由北西、南東向的外力擠壓形成的層間隱伏斷裂和層間擠壓滑動剝離構(gòu)造帶。查明這些構(gòu)造的水文地質(zhì)特征對研究礦區(qū)地下水含水系統(tǒng)具有決定性的作用，可以指明將來礦區(qū)治水方向。

2礦區(qū)主要構(gòu)造及其對地下水含水系統(tǒng)的影響

礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，地表出露斷裂多達(dá)46條(見圖2)，礦床范圍內(nèi)30條，多以壓扭性斷裂為主。斷層傾角較大，一般為40°～75°，局部可達(dá)85°。此外，各期構(gòu)造應(yīng)力在基巖內(nèi)部還產(chǎn)生一系列緩傾斜的隱伏斷層或破碎帶。斷層及其破碎帶中的構(gòu)造裂隙不僅為礦區(qū)地下水提供了儲存空間，而且不同程度地溝通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強(qiáng)含水層和地表水(洛澤河)，局部形成導(dǎo)水通道，為影響礦床充水重要因素。通過地面調(diào)查和生產(chǎn)礦井調(diào)查，結(jié)合鉆探成果，對礦區(qū)主要控水構(gòu)造的水文地質(zhì)特征的影響分述如下。

2．1褶皺構(gòu)造水文地質(zhì)特征及其對含水系統(tǒng)的影響

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育NE向褶皺，主要為石門坎背斜及其派生的次級褶皺或撓曲，其中，次級褶曲發(fā)育于石門坎背斜NW向倒轉(zhuǎn)翼的石炭系地層中。石門坎背斜位于礦區(qū)中部，呈NNE向貫穿礦區(qū)，向南至馮家灣呈NEE向，向北東方向延至礦區(qū)東北部傾沒，在礦區(qū)內(nèi)總長約2．3km。背斜軸部地層為白云巖夾薄層頁巖和炭質(zhì)頁巖互層，地層陡傾，層間裂隙的水力聯(lián)系弱，核部向兩翼地層依次為泥盆系上統(tǒng)宰格組上段第三亞段灰?guī)r白云巖(D33－3)，石炭系下統(tǒng)砂、頁巖夾煤層及灰?guī)r(C11)，石炭系中統(tǒng)威寧組灰?guī)r(C2w)，二疊系下統(tǒng)梁山組砂頁巖(P1l)、棲霞茅口組灰?guī)r(P1q+m)。在背斜形成的過程中，軸部應(yīng)力集中，淺部為張應(yīng)力，深部為壓應(yīng)力，兩翼應(yīng)力逐漸減弱。因此，背斜軸部地層在水平向上透水性強(qiáng)于兩翼;在垂向上淺部地層透水性強(qiáng)，深部地層透水性差，并有轉(zhuǎn)化為相對隔水層之趨勢。受應(yīng)力的持續(xù)作用，背斜北西翼地層發(fā)生倒轉(zhuǎn)，西翼地層受北西、南東方向外應(yīng)力擠壓形變強(qiáng)烈，巖石為適應(yīng)強(qiáng)烈的變形，在北西翼發(fā)育一系列NE向的層間斷裂和次級褶皺或撓曲，西翼層間擠壓滑動、剝離構(gòu)造、節(jié)理、裂隙發(fā)育以及地層厚度變化懸殊，層間擠壓滑動、剝離、剪切裂隙發(fā)育空間以及地層發(fā)生彎曲轉(zhuǎn)折的突出部位形成了規(guī)模較大的蓄水空間。在基巖淺部，構(gòu)造裂隙在石門坎背斜軸部最為發(fā)育，沿背斜軸部形成北東向展布的張性裂隙帶，疊加風(fēng)化裂隙，并經(jīng)地下水長期溶蝕、開拓，形成富水性中等至強(qiáng)的巖溶裂隙含水系統(tǒng)，其富水性向背斜兩翼和深部逐步減弱。背斜軸部ZK1、ZK2鉆孔揭露地層多呈碎塊狀、塊狀，巖蝕裂隙發(fā)育，并伴隨小溶孔發(fā)育。ZK1孔在標(biāo)高845．446～895．73m段鉆孔單位涌水量1．334L/s•m，標(biāo)高794．17～835．21m段鉆孔單位涌水量減少為0．096L/s•m;ZK2孔在標(biāo)高846．91～898．38m段鉆孔單位涌水量0．500L/s•m，標(biāo)高814．05～846．91m混合抽水單位涌水量沒明顯增加，為0．642L/s•m，反應(yīng)深部有變?nèi)踮厔荨Ｔ诨鶐r深部，背斜軸部隨著深度增加，軸部地層壓應(yīng)力作用強(qiáng)烈，以壓性裂隙為主，巖石破碎成鱗片狀或揉皺狀，粘土巖化、糜棱巖化及浸水軟化現(xiàn)象明顯，巖溶作用減弱，透水性弱。如背斜軸部DK03號孔巖芯受擠壓呈碎屑狀，局部餅狀，手捍即碎，在141．44m以下壓水試驗，呂容值0．09～0．64Lu，透水性、富水性極弱，又如760中段施工的CK02號鉆孔，孔深700m進(jìn)行了3次分段抽水試驗，鉆孔單位涌水量0．01～0．05L/s•m，滲透系數(shù)0．01～0．07m/d，透水性、富水性弱。石門坎背斜控制著礦區(qū)地下水含水系統(tǒng)的空間分布，基巖淺部表現(xiàn)為背斜東西兩翼構(gòu)成統(tǒng)一含水體，背斜核部地層富水性強(qiáng)于兩翼;背斜深部地層，東、西兩翼間高承壓水水力聯(lián)系較弱。

2．2斷裂構(gòu)造水文地質(zhì)特征及其對含水系統(tǒng)的影響

2．2．1西部斷層

礦區(qū)西部斷裂構(gòu)造主要有F1、F34兩條斷層，其中F34斷層分布于礦床內(nèi)部，規(guī)模較小，且遠(yuǎn)離洛澤河，屬弱富水性斷層，對礦床充水影響較小。F1斷層規(guī)模大，沿洛澤河分布，其透水性強(qiáng)弱決定了洛澤河河水向礦井的滲漏量，為影響河?xùn)|區(qū)礦床西部充水的重要斷層。F1斷層沿洛澤河呈近SN向延伸，傾向東，傾角63°～82°，為左行壓扭性斷裂，橫跨泥盆系宰格組、石炭系、二疊系地層，3個分布地段工程控制顯示，F(xiàn)1斷層富水性中等偏弱，富水性空間分布不均一(見表1)。在平面上，F(xiàn)1斷層在北部二迭系棲霞茅口組灰?guī)r段與泥盆系宰格組白云巖段富水性強(qiáng)于石炭系威寧豐寧統(tǒng)灰?guī)r段;垂向上，F(xiàn)1富水性體現(xiàn)為上強(qiáng)下弱的特征。

2．2．2北部斷層

礦區(qū)北部斷裂構(gòu)造主要有F16、F46、F50等斷層，這些斷層將北部二迭系梁山組砂頁巖破壞，斷層及其構(gòu)造裂隙帶溝通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強(qiáng)含水層與礦坑水之間的水力聯(lián)系，為影響礦床充水重要因素之一。如F46斷層屬張性正斷層，錯斷北部二迭系梁山組砂頁巖11m，670，760中段巷道揭露該斷層帶為潮濕區(qū)，在靠近二迭系梁山組砂頁巖一帶，巷道滲水、滴水增強(qiáng)，為中等至強(qiáng)滴水區(qū)。F50斷層錯斷北東部二迭系梁山組砂頁巖達(dá)25m，760中段巷道揭露該斷層時，滴水、滲水增強(qiáng)，斷層附近的CK03鉆孔于153．9m時出現(xiàn)涌水，涌水量130m3/h，井口水頭壓力1．3MPa，推測該斷層在基巖深部將二迭系梁山組砂頁巖錯斷，導(dǎo)通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強(qiáng)含水層所致。總之，礦區(qū)北部處于毛坪斷裂與石門坎背斜交匯處，應(yīng)力集中，構(gòu)造發(fā)育，地表F16、F46、F50等斷層和深部隱伏斷層構(gòu)造裂隙發(fā)育，以及背斜西翼層間構(gòu)造形成的張性裂隙帶，溝通了外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強(qiáng)含水層與礦坑水之間的水力聯(lián)系，為影響礦床充水的主要因素。

2．2．3南部斷層

礦區(qū)南部斷裂構(gòu)造較發(fā)育，比較大的有F25、F26、F27、F33、F35等，其中F25、F26、F27、F33為一組走向東西的弱富水性壓性斷層，這幾組東西向的弱透水?dāng)鄬泳憩F(xiàn)為壓性，斷層帶糜棱巖化、粘土化嚴(yán)重，斷層富水性較差，具一定阻水性質(zhì)。F35斷層為一條南北走向的順層張性斷裂，帷幕試驗段SK－5、SK－4號鉆孔分別在581，505m標(biāo)高處揭露該斷層，斷層破碎帶壓水試驗透水率分別為5．21，3．14Lu，相比上下段地層透水率有明顯增大，推測該斷層富水性中等偏弱，為礦床南部主要充水通道之一。南部斷層大多屬弱富水性斷層，但F25、F26、F27、F35等多條斷層交匯于90～92線一帶，巖石破碎，構(gòu)造裂隙發(fā)育，形成一個垂向發(fā)育很深的透水性、富水性較強(qiáng)的復(fù)合影響帶。如670中段92線巷道強(qiáng)滴水，局部呈線狀出水，巷道出水量達(dá)到300～400m3/h，占670中段總出水量的40%以上，為目前礦區(qū)地下水自然排泄主要通道。

3結(jié)論

綜上所述，石門坎背斜對礦區(qū)地下水含水系統(tǒng)的空間展布和含水層富水性、透水性影響較大。基巖淺部表現(xiàn)為背斜東西兩翼構(gòu)成統(tǒng)一含水體，背斜核部地層富水性強(qiáng)于兩翼;基巖深部由于應(yīng)力以壓應(yīng)力為主，地層以壓性裂隙為主，透水性弱，軸部成為阻水帶，加之背斜東翼地層平緩，在基巖深部，背斜東、西兩翼間水力聯(lián)系較弱。礦區(qū)南、西、北方向斷裂構(gòu)造均以壓扭性為主，富水性都不強(qiáng)，斷層破碎帶本身對礦床充水強(qiáng)度不大，但礦區(qū)北部二迭系梁山組砂頁巖被F13、F16、F46、F48、F50、深部隱伏斷層等破壞，其隔水性能喪失或減弱，在這些部位形成局部導(dǎo)水通道，礦床與外圍二迭系棲霞茅口組巖溶裂隙強(qiáng)含水層直接發(fā)生水力聯(lián)系，因此，礦區(qū)各個含水層通過構(gòu)造裂隙形成統(tǒng)一地下水含水系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn):

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作者:楊昌松 李東立 李敬潔 單位:彝良馳宏礦業(yè)有限公司