金坡矿床开采技术条件.docx

1、金坡矿床开采技术条件4 矿床开采技术条件金坡铅锌矿区是开采多年老矿区，2008年7月，普定县德荣矿业有限公司获得金坡铅锌矿采矿权后，首先将金坡老井进行系统改造，然后在矿区中部建成了坡度角为-2655的斜井开拓巷道，主斜井长2150m，前矿区已形成1390、1372、1336、1320等五个运输中段。巷道的开挖掘进使地下“四通八达”，因此在设计水工环施工方案时，考虑到布置抽水孔的意义及施工难度，就没有设计抽水孔。矿山多年的抽排水资料能满足矿山涌水量预测评价。4.1 水文地质条件4.1.1 区域水文地质概况 矿区位于贵州省普定县鸡场坡乡，区域上属长江流域乌江水系,乌江支流三岔河由西向东从矿区南边流

2、过（直距约6.2公里）,然后转向北东注入乌江（见区域水文地质图）。矿区地处亚热带至暖温带湿润季风气候区，冬无严寒，夏无酷暑，气候温和，降水丰沛，雨热同期，有明显的旱季和雨季之分。在这样的气候条件下，碳酸盐岩（可溶岩）出露、分布广范的地区，容易形成以溶蚀构造成因为主的岩溶地貌特征。在碎屑岩出露分布相对广范的地区则形成以侵蚀构造成因为主的地貌特征。在碳酸盐岩与碎屑岩相间分布的地区则形成以侵蚀溶蚀构造成因为主的地貌特征。根据区域水文地质资料，无论从剖面上或是从平面上看，其出露与分布的地层岩性都以碳酸盐岩为主，因而形成了黔西地区所特有的岩溶地貌特征。区域构造上，矿区位于扬子准地台次级构造单元黔北台隆，

3、遵义断拱贵阳复杂构造变形区。区域为一套海陆交替互相的碎屑岩、碳酸岩,出露地层有第四系、三叠系、二迭系、石炭系、寒武系、震旦系,各地层的含（隔）水性见表41。在岩性、构造及地形地貌等因素的制约下，形成了以碳酸盐岩类岩溶水为主、碎屑岩类基岩裂隙水次之、松散岩类孔隙水零星分布的地下水格局。岩溶水分为碳酸盐岩裂隙溶洞水与碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙溶洞水两个亚类。区域内，碳酸盐岩裂隙溶洞水主要分布于茅口组（P2m）、栖霞组（P2q）、娄山关组2-3ls）、高台组（2g）、清虚洞组（1q）、灯影组（Zbdn）中，其地下暗河发育强烈，地下水以管道流为主。碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙溶洞水主要分布于嘉陵江组（T1j）、大冶

4、组（T1d），其岩溶作用中等强烈，地下水以岩溶裂隙水为主，富水性中等，碎屑岩类基岩裂隙水富水性弱。表4-1 区域地层含（隔）水性一览表地层名称地层代号厚度（m）岩性水文地质概述类型茅口组P2m224687灰岩、燧石灰岩、底部稍见页岩溶洞、地下河强烈发育，含裂隙溶洞水。水点一般流量177.8-262.9 l/s；地下迳流模数31.44 l/skm2。水化学类型HCO3Ca水。富水性强。碳酸盐岩裂隙溶洞水栖霞组P2q119179娄山关组2-3ls0508以白云岩为主、仅清虚洞组为灰岩，高台组为薄层泥质白云岩溶洞、地下河强烈发育，含裂隙溶洞水。泉一般流量4.6867l/s；地下迳流模数2.5 l/s

5、km2。水化学类型HCO3CaMg水，。富水性弱。高台组2g0306清虚洞组1q0206灯影组Zbdn91250细晶含磷白云岩含岩溶液裂隙水，泉一般流量1.815 l/s；地下迳流模数2 l/skm2；钻孔涌水量46吨/日。水化学类型HCO3CaMg水，矿化度0.040.36g/l。富水性弱。嘉陵江组T1j78552上部为砂页岩，下部为灰岩溶洞暗河不太发育，含裂隙岩溶水，暗河流量23.8 l/s，泉一般流量53135l/s；地下迳流模数4.46l/skm2；钻孔涌水量78.8183.2/日。富水性中等。碳酸盐岩夹碎屑岩裂隙、溶洞水大冶组T1d465567泥灰岩、灰岩、砂质泥岩灰岩中溶洞、暗河发

6、育，含裂隙溶洞液水，地下河流量一般10-100 l/s泉一般流量1080 l/s；地下迳流模数45 l/skm2；钻孔涌水量157382.8/日。水化学类型HCO3Ca水，局部SO4Ca水，矿化度0.100.61g/l。富水性中等。长兴+大隆组P3c+d1048砂岩、泥岩、页岩夹泥灰岩含基岩裂隙水，泉一般流量1.7-2.14 l/s；地下迳流模数1.54l/skm2水化学类型以SO4HCO3Ca水。富水性中等，为岩溶含水层之间的相对隔水层。碎屑岩裂隙水龙潭组P3l300500砂岩、泥岩、页岩夹泥灰岩及煤层泥盆系火烘组D2h0150砂岩、页岩夹少量灰岩及泥灰岩含裂隙水，泉一般流量0.1-0.2l

7、/s；含水性弱，为岩溶含水层之间的相对隔水层。金顶山牛蹄塘组1j-1n0262砂岩、页岩及炭质页岩泉一般流量0.050.2l/s；地下迳流模数0.11 l/skm2。水化学类型为HCO3Ca。HCO3CaMg水，矿化度0.21-0.26g/l。富水性弱，为岩溶含水层之间的相对隔水层。第四系Q018粘土夹碎石分布零星，含水微弱。调查泉水10个，最大流量为0.49 l/s。孔隙水据区域水文地质资料及实地调查，矿区位于分水岭南侧，其北面为分水岭，地表地下水总体向南运移，向低洼的沟谷排泄，汇入矿区南面何家寨小沟，注入三岔河。因此，本区的最低侵蚀基准面为何家寨小沟，标高为1280米。矿区可采铅锌矿层3层

8、，分布标高为12491473米，均位于最低侵蚀基准面之上。4.1.2 矿区水文地质条件及开采后的变化 矿区靠近海拨相对较高的地表水分水岭地带，出露地层多为碳酸盐岩类岩石，从而形成以溶蚀构造成因为主的丘峰洼地与峰丛谷地地貌。区内地势为北边高，南边低，地势较陡，地形高差较大，最高点为矿区北部山峰，标高1640m，最低点为矿区南部的洼地，标高1425m，相对高差达215m。矿区内及周边发育溶洞、溶斗等岩溶微地貌形态，大气降水多经落水洞、漏斗、洼地等岩溶负地形灌入地下，补给强度大，其径流按照“最佳途径的原则”顺层或切层径流，径流方式主要为管道流辅以隙流。地下水流经岩溶谷地时，一部分在谷地边缘、地层分界

9、处或断裂构造带附近以岩溶泉形式排泄于地表（如发育于矿区北东、南东部岩溶泉），以明流形式向沟谷汇流（汇集于矿区南东面何家寨小沟），径流方向大致由北向南（见附图贵州省普定县金坡铅锌矿储量核查水工环地质图）。矿区内的地层岩性决定了矿区地下水主要有松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水及碳酸盐岩岩溶裂隙水3类。松散岩类孔隙水赋存于第四系残坡积层中，富水性弱；碎屑岩类裂隙水赋存于P3l碎屑岩的节理裂隙和风化裂隙中，富水性中等至弱；碳酸盐岩岩溶水赋存于1q白云岩中，富水性强，为区内主要含水层，而P3l、1j因含水性弱又为各岩溶含水层之间的相对隔水层。在施工过程中所有钻孔均出现漏水现象，主要由于区内岩溶发育。因此矿

10、区地下水主要为碳酸盐岩类岩溶水，碎屑岩类基岩裂隙水所占的比例极少，以后，也将以岩溶水为主来评价矿床充水因素及预测矿井涌水量。按地下水埋藏类型分，矿区内地下水属潜水岩溶裂隙及岩溶管道水。地下水的埋深一般是随地形变化而变化。由于各岩层的岩性、含水性、富水性、埋藏条件等不一样，因而在施工以出现各钻孔内的静水位标高不一样详见下表(见表4-2)表4-2 钻孔静位统计表（部分）钻孔编号钻孔深度（m）孔口标高（m）静水位（m）静水位标高（m）备注ZK0004201.151530.8282001330.828ZK12264.36154586.21458.8ZK14260.0714911361355ZK3525

11、9.921540.071371403.07ZK0041251.061559.22435.21524.024ZK51263.06150761.81445.2ZK52260.31507.061131394.06ZK61230.51458.425.51432.9ZK62161.51452.44801372.44ZK63181.51440.481221318.48ZK762801441.5955.81385.79ZK91272.61500701430ZK973001442.6894.61348.08ZK0201239.51477.387861391.387ZK0206264.41464.1214513

12、19.12ZK0281230.851437.42758.631378.797ZK0311270.051534.1341801354.134ZK04031811442.44380.11362.343ZK0461260.361546.753108.71438.053ZK501207.651461.6495.161366.48ZK0612180.521491.855.81486.05ZK0711255.651539.12103.51435.62ZK1105265.11474.1221051369.122ZK1106270.31456.319103.51352.819ZK11072901439.344

13、98.41340.944ZK1149200.31505.72429.51476.224ZK1549160.81521.49430.51490.994ZK1329278.21541.37353.91487.473ZK1369209.31509.74978.81430.949ZK0212259.41466.4121011365.412ZK0812175.91437.1480.41356.741、地层的含（隔）水性（1）第四系（Q）零星分布，主要分布在地形较平缓的低洼地带，大部分为农田，岩性主要为灰黄色、土黄色、褐黄色粘土夹少量碎石的砂土等残坡积物、冲积物。钻孔揭露厚度为0-18m，平均9m。地下水

14、属孔隙水类型，富水性较弱，对将来矿山的开采影响较小。（2）石炭系下统大浦组(C1d)出露于矿区东南角，分布局限，为为浅灰至灰白色中至厚状粗晶白云岩夹白云质灰岩，底部见有黄绿色页岩及泥质粉砂岩。在矿区内出露不全，据地质填图和区域资料显示，地下径流模数为2.824.46 L/s.km2厚度34-473m，富水性中等，为中等含水岩组。（3）石炭系下统祥摆组(C1x)出露于矿区南部，岩性为灰、灰绿色薄层铝土质泥岩、铁质粘土、泥质粉砂岩夹石英砂岩、劣质煤线。厚度0-10m，富水性弱，为区内相对隔水层。（4）寒武系下统清虚洞组(1q)寒武系下统清虚洞组第三段出露于矿区南、北面山峰，为灰色薄层砂泥质细晶白云

15、岩，厚度40-80m，富水性弱，为弱含水岩组。寒武系下统清虚洞组第二段出露与矿区中部，以灰色厚层状中细晶白云岩为主，厚130-170m，富水性弱，为弱含水层。寒武系下统清虚洞组第一段，主要出露于矿区北东侧，岩性主要为灰色厚层状中粗晶白云岩，脆性，黄铁矿发育，白云石化强烈，厚90120m。为、矿体（层）产出层位。富水性弱，为弱含水层。本次调查泉点有三处出露于清虚洞组(1q) ，流量约为0.25L/s。（5）寒武系下统金顶山组（1j）寒武系下统金顶山组，为深灰、灰绿色薄层泥质粉砂岩、泥岩,富含银灰色片状白云母发,黄铁矿较发育。富水性弱，为区内相对隔水层。2、断层的富、导水性矿区主体构造为五指山背斜

16、南东翼，发育有北东向、南西向及近南北向的多条断层。各构造情况叙述如下：主体构造，倾向150至300，一般倾角45至75。倾向及倾角变化的原因为断层、次级构造的影响。主断层2条 (详见普定县鸡场坡乡金坡铅锌矿区水工环地形地质图)，即F13、F7，其中F7为阻水性断层，F13为导水断层，与矿床直接发生水力联系；除此尚有次级小构造发育，多为逆断层、阻水断层。矿区的构造复杂程度为简单至中等。3、地表水及地下水动态变化本次在工作区建立动态水文地质观测点2个，其观测记录见表4-2。编号类别层位地点流量（最小-最大）l/s观测日期（年、月、日）变幅SW6地表水P3l何家寨小溪8.2-15.110.7.3-1

17、1.7.201.84SW8地下水1q2五号硐口9.904-12.79310.7.3-11.7.201.29表4-3地下水、地表水动态观测成果表 (1)地表水：矿区内岩溶沟谷及洼地发育，在雨季，这些沟谷溪流水汇入矿区东面何家寨小溪，因此，何家寨小溪为矿区内地表水的主要排泄场所，其流量一般在暴雨后短时间内暴涨，雨后水位迅速下降，枯水期流量明显变小，流量变幅较大。地表水的变化与降水量的变化趋于一致性，随降水量变化而变化，水温随气温变化而变化。对何家寨小溪取样作水质分析，详情见贵州黔水科研试验测试检测工程有限公司检测报告。(2)地下水：矿区内地下水主要以裂隙溶洞水的形式存在，受水文地质条件的所限，流量

18、随季节性变化幅度较小。对五号硐坑道取样作水质分析，pH值为8.07偏碱性，总硬度321.85 Mg/l，固溶物330.17Mg/l,氟化物0.083Mg/l，详情见贵州黔水科研试验测试检测工程有限公司检测报告。4、水文地质勘查类型综上所述，矿区位于五指山背斜南东翼，铅锌矿体多埋深较浅，地表水系不发育，地下水以碳酸盐岩类岩溶水为主。清虚洞组铅锌矿含矿地层本身所含岩溶水为矿区直接充水含水层。综上所述，矿区水文地质勘探类型属第三类第一亚，即以溶蚀裂隙为主的岩溶直接充水矿床，复杂程度为复杂。4.1.3 充水因素分析（1）充水来源本区的主要充水水源为清虚洞组（1q）本身所含的裂隙溶洞水，是矿床的直接充水

19、水源，这些水源将会成为矿坑的直接充水水源。据调查，矿区发育两个大型的封闭型岩溶洼地，在暴雨期间将汇集地表径流直接“灌入”地下，对矿井造成“突水淹井”灾害，相当于大气降水流入矿井的通道。矿区内出露的大部分老窑所处地势较高，且掘进深度有限，积水量有限，老窑积水对将来矿井充水可能性不大，对矿区将来的开采存在的影响较小。（2）充水通道矿区内断层较发育，矿坑充水通道主要为断层、构造裂隙、冒落裂隙、底板突水裂隙及岩溶通道。断层：矿区内断裂构造较发育，铅锌矿开采期间将会起到主要的导水作用。构造裂隙：对铅锌矿充水有明显影响的构造裂隙主要发育在清虚洞组（1q），受风化程度的影响，其导水性随深度的加大而变弱，因此

20、为浅部铅锌矿矿床充水的直接通道。冒落裂隙：开采铅锌矿期间产生的冒落裂隙将会起到主要的导水作用，其作用是使铅锌矿巷道与上覆风化带含水层、老窑积水体沟通，从而使上述各类充水水源渗入或涌入矿井。4.1.4 矿井涌水量预测（1）涌水量预测的原则、范围及边界条件根据业主对该铅锌矿提供的开采数据，深部以+900m标高为界，浅部以矿区边界为开采边界。矿区面积均为0.869km2，结合钻探反映的实际铅锌矿分布情况，本次采用+1200m标高以上号铅锌矿层的开采面积（资源估算范围390743 m2）来计算未来铅锌矿的矿井涌水量。（2）预测方法及预测结果利用生产井资料,采用“水文地质比拟法”预测先期开采水平矿坑涌水

21、量,具体如下。矿坑涌水量与开采面积、开采标高及开采深度均成曲线相关关系，因此用比拟法预测矿坑涌水量时采用如下公式。Q一般 = Q0 （S/S0）1/2 （F/F0）1/4；Q最大 =Q一般式中符号代表的意义及参数的确定：Q一般+1200m开采水平时预算的矿井正常涌水量(m3 /d)。Q最大+1200m开采水平时预算的矿井雨季最大涌水量(m3 /d)。Q0金坡铅锌矿一般涌水量为666.8 m3 /d。 F+1200m开采水平时的矿井开采面积，F390743m2。F0目前开采控制的疏干排水面积为0.0212 km2。S+1200m开采水平时的地下水位降升，S=1400-1200=200 m。S0金

22、坡铅锌矿目前开采水平水位降升， S0=1400-1236=164 m。金坡铅锌矿最大涌水量与一般涌水量比值，为985/666.8=1.48。将各参数代入上述公式得出：Q一般=666.8（200/164）1/2（0.39/0.0212）1/41518.3 m3 /d;Q最大=1.481518.3=2247.084 m3 /d。预算结果表明：水文地质比拟法预算+1200标高开采水平时，矿坑正常涌水量平均为1518.3 m3/d，雨季最大涌水量平均为2247.084 m3/d。3、涌水量预测结果及评述“比拟法”建立在水文地质条件相似的生产矿井的实际生产数据基础上。涌水量数据来源于生产实践，应予以足够

23、重视。预测结果作为未来矿山总体建设规划和矿井设计的依据，即是：一般涌水量为1518.3 m3/d，最大涌水量为2247.084 m3/d。需要特别说明的是：预算的矿井涌水量仅为正常情况下含水层的涌水量，不包括周边地下水及地表水体的越流补给。4.1.5 供水水源 如前所述，矿区处于地势较高的径流补给区，地表水系不发育，地下水埋藏深度较大，因而形成地表缺水的局面，区内居民的供水水源主要为清虚洞组出露的泉水及一些靠地表补给的小水井，不下雨时间持续较长，多数泉井就断流，形成当地居民用水较困难的局面。 鉴于矿区内水资源相对缺乏的局面，区内的供水方向为坑道地下岩溶水。既可减少矿井充水量，又可将水量用于矿山

24、生产和生活，以解决矿区由于地下开采所造成的村民水源干枯问题。4.2 工程地质条件4.2.1 工程地质条件现状评价 矿体（层）直接顶底板为泥质白云岩及白云岩，岩性较均一，岩石力学性质较好，抗风化能力强，但岩层受断层破坏影响，井巷内易于垮崩，冒落。1、岩石工程地质特征（1）工程地质岩组矿区内工程地质岩组可划分为硬岩组、软质岩组及松散岩组三类。硬质岩组：主要包括寒武系下统清虚洞组（1q）白云岩，据所取25件岩样测试成果，单轴极限饱和抗压强度为32.6-49.6MPa，平均40.7 MPa。软质岩组：主要是寒武系下统金顶山组（1j）页岩、粉砂岩、含炭质粉砂岩、泥质粉砂岩等碎屑岩。松散岩组：主要包括第四

25、系碳酸盐残积红粘土、碎屑岩残积、坡积土等。上述各岩层物理力学指标详见岩石物理力学性质实验成果表，部分引用相邻芦茅林矿区成果（表4-3）：（2）岩土体工程地质土体工程地质矿区内的土体为第四系残坡积土，主要分布于岩溶洼地、沟谷等地方，分布局限，土层厚度不大，缓坡及沟谷中稍厚，一般35m，土质多为碎石土、砂土、粉质粘土，土体呈松散或半固结状，分选性、胶结性差，透水性较好，压缩性高，力学性质差，受力后土体沉降量大，容易坍塌，稳定性差，属软质地层。由土体构成的边坡容易失稳，不适宜直接做工程建筑地基，只有采取加固措施后才可作为工程建筑地基。岩体工程地质本次对ZK0002、ZK0006号钻孔进行工程地质编录

26、，各类岩石的工程地质特征见表4-4。表4-5 岩石工程地质特征质量等级表层位厚度（m）主要岩性RQD（%）等级岩石质量描 述岩性完整性评 价1q2b85.6109.997.75白云岩828784.5好较完整1q2a72.689.280.9白云岩818382好较完整1q157.699.878.7（不全）白云岩757977好较完整备注：本次主要在1q2a、1q1中采取各可采铅锌矿层的顶底板岩石的物理力学样，各类指标见附表6-6，未在上覆、下伏地层中采取岩石的物理力学样，可用同类岩石的指标为准。表4-4 岩 石 物 理 力 学 性 质 试 验 成 果 表孔号层 位采样深度(m)岩石名称比重(g/cm

27、3)容重 (g/cm3)孔隙率（%）吸水率（%）含水率（%）抗压强度（MPa）抗拉强度（MPa）弹性模量（GPa）泊松比()变角剪(饱和)自然饱和自然饱和自然饱和自然饱和内摩擦角凝聚力（Mpa）ZK0006顶板147.45 156.27白云岩2.852.821.050.190.1351.632.610.119.8210.028.356.336.28试件断裂试件有裂隙试件断裂试件有裂隙35.64.7ZK0006底板232.50241.07白云岩2.932.823.750.250.1065.545.69.708.729.926.195.955.0139.90.2236.244ZK0002顶板108

28、.10111.37白云岩2.822.791.060.240.1062.049.69.9110.569.313.984.657.6141.1试件断裂0.24试件断裂39.44.6ZK0002底板229.45232.60白云岩2.882.822.080.180.0843.94.965.943.922.89试件有裂隙试件有裂隙40.43.4ZK3101顶板80.1282.00白云岩2.822.800.710.200.0868.349.310.759.7111.156.946.9638.230.40.220.2440.34.3ZK3101中间层184.53185.58白云岩2.892.822.420.150.0753.338.210.3911.709.297.056.086.1932.928.00.240.2738.74.4ZK3101底板316.10319.50白云岩2.892.822.420.130.0549.836.69.3410.0710.266.