云南省宜良县毛坪铅锌矿Ⅰ、Ⅱ矿带矿床水文地质报告

2023年12月6日发(作者：宝宝不喝奶粉)

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第一章 自然地理地质条件

彝良县毛坪铅锌矿矿区位于云南省东北部，属昭通市彝良县管辖。地理坐标为东经从103°59＇至104°04＇，北纬从27°28＇至27°32＇。矿区面积约45平方公里，矿区分布面积0.4平方公里。北距彝良县城17公里，宜宾市248公里。南到昭通市60公里，东到滇黔线水城站240公里。水城经彝良，到宜宾的公路经过矿区，矿区距龙潭车站10公里，交通甚是方便如图（图1—1）。

图1—1

第一节 地势地貌

矿区处于滇东北高原长期抬升，河溪强烈切割破坏的高原峡谷地带。不利于河床上、下水平岩溶带的形成。属乌蒙山北延余脉。山川走向受地质构造线的制约，呈北北东向展布。金沙江水系的洛泽河自南而西，绕过矿区，河宽200米—300米，两岸羽状短小溪沟密布。

矿区地势东高西低，高差900余米。东南部岩头最高，海拔1818米。洛泽河自矿区西部北流，经过矿体西缘长发硐处河床降低113.9米，于海拔879米的铜厂沟口流出矿区（为矿区最低侵蚀基准面），平均纵坡1.3%。

该区分布有三种地貌类型:岩溶侵蚀中山峡谷、溶蚀高原残丘和剥蚀中山。

一、岩溶侵蚀中山峡谷

主要分布与洛泽河两岸，是岩溶水的排泄带，宽不过1500米，西岸斜坡稍缓，横坡35— 45°，局部壁立，东岸陡峻，见有3—5级台阶，台面向洛泽河方向倾斜，是村庄、粮田积聚地。Ⅰ级台阶为侵蚀阶地，台面宽0—100米、高出河床7—10米。Ⅱ级台阶海拔1100—1200米，台面宽100—200米，个别地段达到400米。此台阶尚可分为次级台阶1—2级，台面为粘土岩，阶坎为碳酸盐岩组成。Ⅲ级台阶海拔1400—1500米，宽百余米，为卸荷裂隙发育的石灰岩沿软弱碎屑岩界面崩落形成

二、溶蚀高原残丘

分布于矿体东部的献鸡、老官寨一带。海拔1700米—1800米，地势起伏在50米左右，是残留的溶蚀高原面。洼地、漏斗、落水洞、溶洞等岩溶形态发育齐全，是岩溶水的补给带。残丘多呈圆形、椭圆形，顶部较平整呈馒头形，直迳50—100米，高出洼地30—70米不等。

三、剥蚀中山

1 分布于矿区东北部，由二迭系峨眉山玄武岩、三迭系砂页岩组成。山体呈北东方向延伸，山顶平缓齐整，多为古高原峰顶面海拔1500米—1700米，沟头“V”型谷发育，反映大气降水汇流地表水体的特点。

第二节 气象水文

矿区属亚热带高原季风季候，垂直分带明显。矿区东北部献鸡一带，海拔1500米以上，属山地寒冷气候带，夏温秋凉，冬严寒，11月到次年3月有降雪，山顶积雪期半年之久。洛泽河沿岸系河谷温暖湿润气候带，海拔900—1300米，冬春温暖不积雪，夏秋酷热。年平均气温16.9°C—17.2°C，最低气温—3°C，出现于1—2月，高温在每年的5—9月，一般为35—39°C。1990年蒸发量1662.8毫米。雨季出现于6—9月，多暴雨，不利于地下水补给。1990年前32年平均年降雨量774.4毫米，最大年降雨量为1981年，达1008.3毫米。月最大降雨量多出现于8月，最高为299.3毫米。最大日降雨量见于1981年9月3日，达147.2毫米。22年中有九年积雪，最大积雪深度14厘米。日照率32%，年日照时数1401.9小时。

洛泽河源于贵州省威宁县草海，属过境河流，于西北隅铜厂沟口流出矿区外。矿区西端3铁索桥处测得最大流量162.45米/秒（表1—1）。两岸支流分布不对称。左岸支溪常年水流有龙潭河、魏家小河、锈水沟等；右岸无常年流水溪沟，干沟极多，长发硐至冯家湾平均140米即发育一条，常年无水流，降雨即有水流，雨停即停。矿区北缘尚有季节性水溪铜厂沟，枯季断流。

矿区河溪流量表 表1—1

河溪名称

洛泽河

龙潭河

魏家小河

锈水沟

最大流量

3（米/秒）

162.45

17.79

0.89

0.072

最小流量

3（米/秒）

15.38

2.11

0.07

0.00033

最大流速

m/s

3.66

3.22

1.83

1.32

最小流速

m/s

0.41

0.62

0.69

0.32

第三节 矿区地层构造、矿床地质

毛坪铅锌矿矿区地处扬子准地台滇东北拗褶带昭通—镇雄拗褶区的毛坪—石门坎背斜（长发硐背斜）倾没端。构造线呈北北东向，该区经历了多旋回的构造运动，以燕山皱褶运动为强烈，形成了现今的构造格局。喜马拉雅山运动的抬升活动造就了矿区的侵蚀峡谷地貌特征。区内以海相碳酸盐岩地层为主，在泥盆纪海侵后，地壳间断上升，沉积了海陆交互相的煤系和海相碳酸盐岩地层。峨眉山玄武岩喷发后，出现了内陆河湖相沉积。铅锌矿床产于碳酸盐岩地层中，受控于北东、北西向继承性活动的断层组。

一、地层

矿区晚古生代地层发育，早中生代地层仅见于矿区北部边缘，新生代沉积零星分布于洛泽河沿岸和残留的高原面上。上泥盆统到下二迭统以碳酸盐岩为主，缺失上石炭统。上二迭统仅见玄武岩，下三迭统为河湖相碎屑岩，第四系为残破积和冲洪积物。

（一）泥盆系一打得统（D3）：分布于洛泽河两岸。下部中粗晶质白云岩夹多层炭质页岩，未见底；中部粗晶质白云岩夹页岩，含铅锌矿层；上部深灰色中粗晶质白云岩夹灰岩及多层炭质页岩。总厚度大于300米。

（二）石炭系丰宁组（C1）：分布于龙潭河口、林家坪、水泥厂等地，假整合于泥盆系之上，自老而信分三层：

11、C1(丰宁煤系)灰绿色粉砂岩、页岩、黑色炭质页岩夹灰白色石英砂岩及无烟煤3—5层。厚2.9—152.68米。

2、C12黑色燧石灰岩，厚34.33米。

2 3、C13灰绿色中厚层生物灰岩、泥质灰岩夹多层0.2—5米厚的杂色页岩、细砂岩，厚62.5米。

（三）石炭系威宁组（C2）：环形带状分布于新街到锅圈岩、嗄甲、官寨、咪耳沟的陡坡地带，与下伏地层整合接触。

（四）二迭系阳新统（P1）：分布于矿区东部和西北部，分为两层。

11、矿山组（P1）：又称矿山煤系或栖霞底煤系，为杂色砂页岩夹灰绿色薄层泥灰岩和煤层，北薄南厚，27.44—98.6米。

2、栖霞茅口组（P12）：上部青灰色细晶灰岩、虎斑状生物灰岩；下部浅灰色灰岩、生物碎屑岩，厚350.76—410.81米。

（五）二迭系峨眉山玄武岩（P2β）：灰绿色块状致密玄武岩，厚大于300米。

（六）第四系全新统（Q4）：零星分布于洛泽河河岸溪流沟口及献鸡一带。据CK108—1揭露，冲积层厚23米；残破积层厚度变化大。

二、矿床地质

毛坪铅锌矿Ⅰ、Ⅱ矿带，属于沉积改造—侧分泌层控矿床。即晚泥盆世及早石炭世具封闭海湾泻湖环境形成的贫矿或矿源层，经地下热卤水的循环作用，使铅锌元素进一步富集于纵向断层带和层面虚脱孔隙中。矿床具中型规模，有三个矿带沿层平行分布，矿体长20—180米，延伸540米，矿层厚2—16米，品位7.34—35.34%，已探明总储量222373吨（金属量）。

Ⅰ矿带产于泥盆系一打得统顶部，岩层倒转，底板为深灰色灰岩、白云岩夹页岩，顶板为中细晶质白云岩夹少量页岩。受纵向断层F7控制，矿体长144米，由标高896米中段倾向下延110米仍为尖灭，矿层厚16米，平均品位Pb4.52%，Zn10.13%，探明铅锌金属量102936吨，占矿区总储量的46.3%。Ⅱ号矿带赋存于中石炭统灰白色厚层粗晶质石灰岩中，矿层顶、底板为白云岩夹层。矿体受纵向断层F3制约，矿体长20—180米，埋深540米，矿层厚2.21米，平均品位为Pb5.75%，Zn15.8%。探明铅金属储量23451吨，锌金属储量79773吨，银20.317吨，锗14.38吨，硫60290吨，镉180吨，镓5.981吨，锑192吨。此外，尚探明Ⅲ号矿带铅锌金属量16213吨。

三、构造

矿区构造由一个背斜和一个向斜控制全区。断层不甚发育，大体可分为纵向成矿前断层组和横向成矿后断层组，组距均不甚大，唯洛泽河、铜厂沟两个断层规模稍大。前者控制矿床水文地质西部边界，后者与矿床水文地质条件没有直接关系。

（一）皱褶

1、长发硐倒转背斜：是一向北东倾没的短轴倒转背斜，长约20公里，宽约9公里。区内为背斜北段，轴向10°，近倾没端偏转为40°，平面上呈“S”形，转折处为铅锌矿富集带。核部为泥盆系一打得统白云岩，两翼不对称，二迭系阳新统灰岩与中石炭统灰岩组成东翼；西翼为阳新统、威宁统、丰宁统，岩层倒转，倾角75—85°。

2、献鸡船形向斜：位于倒转背斜东南翼的外侧，地面高程1500—1800米。轴向330°，长7公里，宽约4公里，面积27.89平方公里。核部为阳新灰岩，倾角极缓，一般10—20°。地势起伏不大，为高原残丘。翼部为中、上石炭统灰岩，倾角稍陡，一般15—35°，地貌上常构成悬崖绝壁。

（二）、断层

1、纵向断层组：大小10余条（表1—2），主要有F7、F3、F6分别控制Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿体，水平断距30—200米。走向30—60°，倾向南东，倾角65—85°。地表显示较明显，深部由于矿化充填变得较隐蔽，属成矿前断裂，成矿后又有活动。该组多为沿层面滑动，结构面前期多属张性，可能为背斜核部二次纵张断裂，后期转为压扭性，成为阻水断裂。

3 2、横向断层组：走向NNW或NE多倾向西，倾角47—50°。与岩层交切，破坏了岩体的完整性，为成矿后形成。在Ⅱ、Ⅲ矿带发育有7条，阶梯状平行展布，间距25—50米，规模小，垂直断距10—24米，水平断距10—15米。地表不甚明显，多见于海拔910米以上，仅F40、F29延伸到海拔910米以下矿体附近，为充水断裂。

纵向断层统计表 表1—2

编号

F7

F3

F6

F5

F2

F4

F10

F11

走向

32—56°

30—35°

35°

30°

40°

50—60°

50°

58°

倾向

SE

SE

SE

SE

SE

SE

NW

NW

倾角

62—70°

结构面性质

纵张

两盘层位

D3顶部和C1底部出露长185米

C22出露长100米

C22出露长100米

C23

C22出露长75米

C22出露长85米

1备注

控制Ⅰ号矿带

控制Ⅱ号矿带

控制Ⅲ号矿带

见角砾岩

见角砾岩

见角砾岩

见角砾岩

75—85° 先张后压扭

55—65°

80—82°

75°

87°

65—89°

75°

先张后扭

纵张

纵张

纵张

纵张

纵张

3、洛泽河断层（F1）：位于矿体西部边缘，洛泽河东岸向南延伸区外。在二坪子丰宁煤系中见到水平错距200米，树林头新街间断层壁明显，彝良县冶炼厂背后，物探测量显示高阻异常，宽度20米，推断为高角度断面西倾的逆断层。

四、新构造活动及其地震

矿区地处NNW向马边—大关—彝良活动隐伏断裂与NE向昭通—彝良断裂交切处的南部，彝良、昭通、威宁三个布格重力负异常带变换三角的内侧，地壳厚48公里。第四系以来，地壳抬升活动强烈，洛泽河急剧下切，两岸无高漫滩分布，仅见高出洪水位7—10米的小溶洞和残留侵蚀阶地，阶面有冲积砾石散布。峡谷崖壁直立，高达200—300米，悬泉高出河水面百余米。“V”型河谷发育，梯状陡坎高10—30米，雨后形成瀑布、跌水。以上均为地壳急剧抬升的佐证。

地震是新构造运动活动的突出表现，有记载以来，邻区地震10余次，震级5.5级以下，震源深度24—43公里。震中虽然未出现于矿区，但建筑物的破坏，人畜伤亡已波及到猫猫山。矿区邻近的马边—昭通强地震带，据国家地震局统计，1900年以来地震活动相当频繁。矿区地震区划属永善—彝良6—6.5级危险区，建筑物一般应按7—8度地震烈度设防。

第四节 岩溶

矿区95%的面积为碳酸盐岩，以二迭系阳新灰岩分布面积最广，占碳酸盐岩分布面积的51%。石炭系威宁、丰宁统灰岩夹白云岩分布面积次之，为11.88平方公里，占碳酸盐岩分布面积的36%。泥盆系一打得统白云岩分布面积4.15平方公里，占碳酸盐岩分布面积13%。

区内岩溶发育强弱不均，岩溶形态，规模及在地域分布上的不同，是地层岩性构造、地貌、降雨诸因素相互制约的结果。其中构造乃是控制岩溶发育的主导因素。

一、献鸡向斜岩溶发育特征

献鸡向斜位于长发硐背斜东翼，面积26.12平方公里，海拔1600—1800米。属滇东北残留高原面，地势起伏不大，洼地、残丘、台地相间，高差30—50米。厚层状阳新灰岩组成宽缓的船型向斜核部，倾角平缓，灰岩质纯，几乎接受全部大气降水的渗入，地下水交替迅速，溶蚀作用强烈促使岩溶发育。岩溶以垂直形态为主，洼地、漏斗、落水洞、石芽等遍布。溶洞少见，仅见于1300米以上、下发育有二个水平充水溶洞，是岩溶水的排泄通道。

二、长发硐岩溶背斜发育特征

4 长发硐背斜位于洛泽河两岸，由于新构造运动抬升活动，河流强烈下切，地形复杂，高差大，岩溶发育具有垂直分带特征。

（一）、河流两岸斜坡地带：地势陡峭，又处背斜轴部，灰岩露头窄，岩溶水垂直补给条件差，大气降水多构成暂时溪流，汇入洛泽河，形成沿层面裂隙及卸荷裂隙发育的溶沟、溶槽和溶坎。河流洪水位变换带形成与流水一致的水平溶槽和溶坎，深不过一米，宽几厘米到几十厘米不等，多见于易溶成分少的一打得统白云岩中。二易溶成分高的石灰岩地层中，除上述岩溶形态外，在河水位以上7—15米地带，沿层面裂隙发育有垂直洛泽河的七个小溶洞。龙潭河出口处M01溶洞为最大，深69米，宽0.4—4米，高7米，发育在阳新灰岩中，高出洛泽河水位7米。此外，在高出河床100米陡崖地带，尚发育有3个深不过10米的小溶洞，洞口微微向洛泽河倾斜。

（二）深部岩溶发育状况：由于地下水补给条件差，运动迟缓，溶蚀速率低，在七、九坑道内及910米以下的钻孔揭露，岩溶极不发育，仅见一些米粒状溶孔，3—10毫米的豆状晶洞。溶蚀裂隙也不发育，裂隙面上附着白色钙化条带或薄层。据矿区51个孔进尺8137.85米统计，溶孔、溶隙、晶洞发育深度在河水位以下50米以内为多，其下逐渐减少。在白云岩分布地段施工的109—7孔，于181.6米处见0.1米的溶隙，石灰岩分布地段施工的CK28—2于137.75米见0.2米的溶隙。

综上所述，矿区岩溶发育特点为：

1、海拔1500米以上的宽缓向斜岩溶强烈发育，以垂直岩溶形态为主，规模较大；

2、海拔1500米—900米窄轴背斜岩溶发育弱，以小型的岩溶形态溶沟、溶槽、溶孔为多，且沿层面发育；

3、海拔900米以下的深部和山体内，仅见米粒状溶孔和豆晶状溶洞以及裂隙面上的钙化薄膜。此种溶蚀现象随深度减弱，一般可延伸到洛泽河水位以下50米；

4、地表溶洞虽不发育，但仍可显示出海拔900—950米，1050—1150米，1500米以上的三个小溶洞层。

5 第二章 矿区水文地质

第一节 含水层

矿区分布有四种不同的含水层类型，即含孔隙水的第四系冲洪积沙砾石含水层，含裂隙水的三迭系碎屑岩含水层，赋存空洞裂隙水的二迭系玄武岩含水层，含岩溶裂隙水的二迭系—泥盆系碳酸盐岩含水层。前三种类型的含水层分布于溪流沟口，河流漫滩及矿区北缘，对矿床水文地质条件没有直接影响，后者与矿坑水密切相关，是制约矿坑水补给的重要条件。依据富水性的不同，该类型共有三个含水层，并各具独立的水动力条件。

一、富水性强的阳新会岩溶洞含水层

阳新灰岩呈厚层状，岩石致密，灰岩质纯，分布于献鸡向斜中部和长发硐背斜西北翼倾没端。

献鸡向斜：含水层出露于该向斜四面翘起的宽缓向斜的轴部。岩层倾角平缓10—25°。地形高，位于海拔1300米—1800米。1500米以上为起伏不大的高原面，岩溶发育，溶蚀洼地、漏斗、落水洞遍布，无地表水迳流，大气降水几乎全部渗入含水层内，是含水层的补给带，水位埋藏深，一般大于50米。该地段缺水严重，特别是每年10月以后人畜无水饮用。海拔1300—1400米为含水层地下水的富集带岩溶水由东西两面向向斜核部汇集储集，并于南北两端的龙洞村和塘房两地以溶洞泉的形式进行排泄。南端龙洞泉流量37.3升/秒。北端九股水（S91）流量36.6升/秒。该地段宽缓的向斜构造和含水层底板矿山煤系的隔水作用，为岩溶水的富集储存创造了有利的条件，构成了一个完好的封闭向斜储水构造，也是一个具备补给、迳流、排泄水动力条件的完整水文地质单元。

长发硐背斜西北翼倾没端：岩层近于直立，略显倒转，地势陡峻，河东阳新灰岩含水层出露窄，汇水面积小，大气降水多为地面流汇入洛泽河。岩溶形态多以溶蚀裂隙、溶沟、溶槽为主，未见溶洞、溶斗，含水层补给条件差，未见地下水露头。河西沿层面有水平溶洞发育，且有地下水排泄。

阳新灰岩含水层唯受大气降水补给，垂直渗入。献鸡向斜地下水由两翼向轴部迳流，折转分流南北，以溶洞悬泉形式分南北排泄于洛泽河的支流；长发硐背斜北西倒转翼，地下水由东向西顺层排泄于洛泽河。地下水动态不甚稳定，不均衡系数0.33。据龙洞泉1965年动态观测最大迳流量为112.41升/秒，最小迳流量为37.15升/秒。地下水类型为HCO3—Ca型，矿化度小于0.2克/升。

二、中等富水的一打得统白云岩溶隙裂隙含水层

分布于长发硐到小法路煤矿长3000米，宽200—400米的沿河地带内。地形陡峻，坡度50°左右，横沟发育浅而多，据统计，在1700米距离内发育有12条干沟。大气降水多转换为地表迳流通过干沟排于洛泽河。

一打得统为中晶质白云岩夹0.2—1.2米的灰绿色页岩。白云岩以白云石为主，方解石含量仅占5%，岩石坚硬而脆，浅部裂隙较发育，以短细为其特征。炸药库长71米地段内测得裂隙率为0.73—1.85%，平均1.09%，而九坑道测得11个裂隙率平均为0.66%。裂隙发育深度一般在海拔850米以上，在26个钻孔总进尺3984米中，见0.1—0.3米裂隙21条，断层破碎带17处。断层带宽1—2米，最宽的106—1孔自孔深24.55米—42.47米。其中钙铁质胶结的角砾岩带宽0.2—0.5米，断层泥厚0.05—0.15米。含水层岩溶不发育，仅于洛泽河水位以上10米处，沿裂隙发育有两个扁形溶洞，向洛泽河倾斜，深不过5米，钻孔和坑道中亦仅见溶隙和米粒状溶孔。钻孔单位涌水量0.085—0.988升/秒.米，渗透系数0.22—2，55米/昼夜，富水性中等。长发硐地段含水层富水性具垂直分带特征。侵蚀基准面以上或海拔900米以上，富水性较弱，121—2孔200米水平钻孔涌水量仅0.033—0.046升/秒。九坑深700余米，枯季坑道总排水量0.303升/秒。而900米水平以下60—80米，富水性较强，钻孔涌水量可达8—11升/秒。其下含水层富水性又减弱，钻孔单位涌水量仅为上

6 段的十二分之一。

长发硐地段含水层富水性垂向变化数据表 表2—1

孔号

109—11

121—2

ZK1

ZK1

试段深度（m）

水平200

水平200

4.73—55

65.25—106.29

标高（m）

900米以上

900米以上

895.72—845.45

835.20—794.16

降深（m）

11.34

24.58

流量单位流量

（l/s） （l/s.m）

0.005

0.046

11.209

2.10

0.988

0.085

备注

孔位距ZK14.5米

孔位距ZK1125米

K=2.55米/昼夜

K=0.22米/昼夜

含水层接受大气降水补给。钻孔水位南高北低，东高西低，表明地下水由南而北，由东而西迳流，向洛泽河方向排泄。地下水动态较稳定，矿化度较高，达0.597—2，543克/升，水化学类型属S04—Ca·Mg和S04·HC03—Ca·Mg型。

Ⅰ号矿带钻孔水位表 表2—2

孔号

ZK1

ZK5

109—8

老硐

孔深（m）

0—55.0

0—53.1

钻孔相对位置

ZK1西325米

ZK1南52米

ZK1北40米

至洛泽河距离（m） 水位标高（m）

345

25

345

350

895.72

890.28

895.88

895.38

三、富水性弱的威宁、丰宁统灰岩白云岩溶隙裂隙含水层

长条状分布于洛泽河河谷及两岸斜坡地带，面积11.88平方公里。洛泽河东西两岸含水层富水性差异较大。河西岸属邻区另一水文地质单元的排泄带，岩溶水补给面积广（区外），比补给条件差、迳流途迳长的东岸富水性为强，泉流量0.01—3升/秒，断层泉可达74.6升/秒（S04）；洛泽河东岸灰岩含水层分布宽度不过300米，面积9.27平方公里，地层倾角平缓，地势陡立，而且上覆矿山煤系不透水层，补给条件差，富水性弱，10个泉最大单泉流量0.166升/秒（S13），一般小于0.01升/秒。三号坑道排水量只有0.16升/秒。目前生产的七坑总长1500米，采空面积约400平方米，最大排水量也仅1.953升/秒。坑内钻孔50米孔段抽水单位涌水量0.00422—0.0331升/秒·米。ZK4100米孔段抽水降深22.87米，流量1.736升/秒，单位流量0.076升/秒·米。该孔抽水时，沿走向方向121.6米的Ⅶ7—2观测孔水位下降0.93米，未影响到相距233.7米的上部坑道出水点；沿倾向方向相距ZK426.7米的Ⅶ1—2观测孔，水位下降15.1米。这些说明七坑以下，含水层溶蚀裂隙的连通性虽好，但富水性却弱。

钻孔水位及泉水出露标高反映了洛泽河以东，含水层地下水由南而北顺层补给迳流，于背斜倾没端转折由东而西向洛泽河排泄（表2—3）。由于背斜轴部应力作用强烈，岩石破碎成鳞片状或揉皱状，粘土岩化、糜棱岩化及浸水软化现象明显，岩石透水性弱，使背斜东西两翼水力联系减弱。ZK3、ZK4抽水证明含水层富水性西强东弱。地下水动态稳定，钻孔水位变幅在1—2米内，浅井最大变幅3.37米。水质类型为HC03·S04—Ca·Mg型，矿化度小于0.5克/升。氯离子含量2.84毫克/升，钠离子0.85毫克/升，硝酸根离子2.79毫克/升，含量较高，反映地下水迳流迟缓的特征。

Ⅱ号矿带钻孔水位表 表2—3

孔号

ZK4

到ZK4的距离（米）

水位埋深（米）

3.09

水位标高（米）

908.22

7 ZK3

Ⅶ7—2

Ⅶ5—3

Ⅶ3—2

Ⅶ1—2

ZK4南东170.5

ZK4南东124.4

ZK4南东94.9

ZK4南东61.4

ZK4南东36.4

+1.48

0.65

1.88

2.11

3.71

913．77

912.48

911.99

910.12

908.21

第二节 隔水层

矿区阳新灰岩溶洞含水层，一打得统白云岩溶隙裂隙含水层及威宁、丰宁统灰岩白云岩溶隙裂隙含水层之间，分布有两个稳定的隔水层，阻隔了三个含水层间的水力联系。

一、丰宁煤系砂页岩夹煤层隔水层

带状分布于一打得统白云岩溶隙裂隙含水层及威宁、丰宁统灰岩白云岩溶隙裂隙含水层之间。据南到小发路煤矿，北至马鹿长450米距离内，实测七条地质剖满，隔水层南厚北薄，最薄52.9米，以页岩炭质页岩为主，透水性差，使上下两个含水层地下水位差达17.94米（ZK5水位标高890.28米，ZK4水位标高908.22米）。且下含水层ZK5抽水，降深13.18米，35小时后，高于下含水层31.52米的Ⅶ1—2孔水位没有下降，说明丰宁煤系是一个良好的隔水层。

二、矿山煤系隔水层

处于阳新灰岩与威宁、丰宁统灰岩白云岩两含水层之间。该隔水层在长发硐背斜为阳新灰岩白云岩含水层底板，由于其隔水作用，形成了封闭的献鸡向斜储水构造；在长发硐背斜倾没端的西翼，底层倒装构成阳新灰岩含水层的顶板，阻隔了与上覆丰宁、威宁统灰岩白云岩含水层的水力联系。矿山煤系以页岩为主，次为粉细砂岩夹薄层泥灰岩，分布完整，受构造破坏，实测八条剖面，岩相稳定，厚度27.44—98.6米。泉水常沿该层顶板出流，上、下灰岩含水层泉流量相差千余倍，说明矿山煤系隔水层稳定。

第三节 水文地质单元

矿区三个碳酸盐岩含水层和两个隔水层相间分布的结构，形成了矿床附近三个各具独立的补给、赋存、迳流、排泄水动力条件的水文地质单元。彼此见虽属迭置分布，但含水层之间没有水力联系。

一、献鸡向斜水文地质单元（Ⅰ）

是出露最高的一个水文地质单元，以阳新灰岩为储水体，溶洞、溶隙为主要储水空间，缓倾斜船形构造为蓄水构造。该单元所处海拔最高，洼地漏斗负地形岩溶发育，像一口大锅掩盖于矿床之上，接收了矿床63%的大气降水。由于矿山煤系隔水层的存在，阻隔了大气降水对下伏威宁、丰宁统灰岩白云岩含水层和一打得统白云岩含水层的下渗补给。

二、林家坪单斜水文地质单元（Ⅱ）

改单元位居三个水文地质单元之间，由威宁、丰宁统灰岩、白云岩组成储水空间，不对称马鞍形单斜为蓄水构造。在上覆矿山煤系与下伏丰宁煤系隔水层的夹持帷幕作用下，地下水由海拔高的南部补给，顺层向海拔低的北部迳流，而与上、下两个含水层无越流互补关系。值得说明的是，马鹿地段背斜轴部倾没端，丰宁煤系露头标高大部分高于背斜西翼含水层露头，以及背斜轴部应力所致糜棱岩化、粘土岩化灰岩和白云岩的阻水作用，使背斜东西两翼含水层间水力联系大为减弱。

二、长发硐背斜轴部水文地质单元（Ⅲ）

位于三个水文地质单元最下部，由一打得统白云岩为储水层，丰宁煤系为不透水的盖层，背斜轴部组成储水构造。由于矿床处于背斜倾没端倒转的西翼，丰宁煤系隔水层由含水层的顶板转换为底板，使南部白云岩含水层露头区补给的地下水，北流受阻，折返回流或富集。矿带钻孔抽水单位流量0，343—0.988升/秒·米，地下水矿化度接近3克/升。说明该水文地质单元地下水较丰富，但迳流较迟缓，而不同于上述两个水文地质单元。

8 第四节 地下水的补给、迳流、排泄条件及动态特征

一、地下水补给、迳流、排泄条件

由于矿区含水层间有隔水层存在，且洛泽河西岸又属于不同的水文地质单元，因此矿区各地段水动力条件有不同的特点。

北部碎屑岩、玄武岩含水层，以风化裂隙为地下水的主要赋存空间，地下水存储条件差，大气降水就地补给，就近沿沟渗流排泄，迳流途迳短。东北部山王坪地带，石炭系灰岩含水层接收降雨补给，向区外排泄。中部唐家营—新营一带，大气降水是阳新灰岩含水层唯一的补给源，以1876.8高地为地下水局部分水岭，向南北分流，通过溶洞进行排泄。洛泽河东岸斜坡地带为上泥盆统白云岩和中上石炭统白云岩含水层，除接受大气降水补给，向洛泽河迳流排泄外，尚因含水层平行沿河分布，向山内微斜，致使上游河水顺层面裂隙补给下游含水层，这由地区电厂北边沿河岸渗流的小泉可以说明。

洛泽河西岸是区外水文地质单元的排泄带，地下水汇流于公路上下以泉的形式排泄于洛泽河内。

矿体分布带，岩层近于直立，含水层与洛泽河直交，地下水由东而西沿层面裂隙向洛泽河迳流。海拔910米以上矿体大部分采空，大气降水多由矿山开采平坑排泄。

二、地下水动态特征

矿区地下水动态较稳定，不均衡系数在0.6—0.8间，钻孔水位变幅1—2米，最大3.37米。1986年以来，坑道排水量略有减少之势。七坑道1986年12月14日排水量为1.899升/秒，五年后的1991年12月15日测得排水量为0.974升/秒。七坑内出水点1986年12月14日流量为0.966升/秒，而1991年12月15日下降为0.680升/秒。109—7孔水化学成分，在经历了11年的时间后，矿化度减少0.841克/升，离子含量一般下降20%，个别离子达到50%（表2—4）。泉流量变化略大，龙洞泉3—5月份流量为37.34—61.99升/秒，12月到次年1月为98.751—112.098升/秒。七号坑排水量变化在0.318—1.743升/间。七号坑内断层出水点变幅最大，最大流量是最小流量的20倍。反映了含水层浅部地下水动态受降水影响较大。深部含水层在月降雨量小于100毫米时，水位几乎不受影响；当月降雨量大于100毫米，特别是连续降水5天以上，其中日降雨量大于10毫米时，水位变化明显，但时间上要滞后降雨2个月（表2—5），如1991年最大降雨量出现于7—8两个月，而地下水位回升始于9月。

109—7孔11年前后水质对比表 表2—4

含量 矿化度年月 （g/l）

K+、Na+

1991.7

1970.1

2.359

3.2

13.32

37.6

离子含量（mg/l）

Ca+

529.02

597

Mg+

127

156

HCO3+

336.45

294.73

S04—

1500

1875

Cl—

5.0

9.85

水化学类型

S04—Ca·Mg

S04·HC03—Ca·Mg

最小值

1.07米

3.0米

4.10米

4.80米

0.08升/秒

0.318升/秒

37.339升/秒

9

地下水动态特征统计表 表2—5

编号

721口钻孔

Ⅶ5—3孔

Ⅶ1—2孔

竖井

七坑出水点

七坑

龙洞泉（缺2—5月、

水位回升月份

9

9

9

9

6

7

6

最大值

涌出孔口

1.97米

3.30米

1.43米

1.638升/秒

1.743升/秒

112.098升/水位始降月份

2

2

5

2

2

2

3 8—11月资料）

8泉

洛泽河

7

6

秒

0.0833升/秒

4.03米

11

12

0.0215升/秒

1.47米

地下水受洛泽河水位变化影响不明显，两种水位相关性较差。其原因：一是洛泽河属山间河流，水位变化持续时间短，洪峰多在数小时内消失；二是属上游河段，水位变幅不大，一般在2米之内，偶尔才达到4—5米。

10 第三章 矿床水文地质

第一节 矿带水文地质特征

产于长发硐背斜倾没端北西倒转翼的铅锌矿体Ⅰ、Ⅱ矿带，虽有相似的形态和同属碳酸盐岩矿床，但由于所处地层层位富水性的不同，及丰宁煤系隔水层对两矿带地下水的阻隔，形成了两个既有相似水文地质条件，又具不同水文地质特征的矿带水文地质模型。

一、Ⅰ矿带水文地质特征

矿体沿地层走向赋存于一打得统顶部白云岩岩层中，东到109勘探线，西到100勘探线，分布长150米，西距洛泽河最近处230米，侵蚀基准面标高887.31米，矿带近似长住状顺地层倾向延伸到海拔796米以下。

矿体充水含水层为一打得统中等富水的厚层块状白云岩溶隙裂隙含水层。地处长发硐背。斜倾没端的北西倒转翼，倾向南东，倾角70-85。岩溶极不发育，尤其是900米水平以下，坑道及钻孔岩芯中仅见米粒状溶孔和层面裂隙方解石晶面。据26个钻孔统计，仅有宽0.1~0.3米的裂隙21条（斜孔），坑道裂隙率0.66％，为地面的二分之一。

矿带未见泉水，仅九坑内有一流量为0.033~0.303升/秒的出水点，排出矿体分布段。矿带含水层各向渗透性能差异明显，ZK1孔东西走向方向渗透系数2.90米/昼夜，南北倾向方向为2.38米/昼夜；且垂向变化较大，ZK1上段走向和倾向方向平均渗透系数2.55米/昼夜，下段平均0.22米/昼夜，ZK2孔1.08~1.54米/昼夜（上段与全空抽水），ZK5孔为1.38米/昼夜，含水层富水性中等。

矿带以北40米分布有丰宁煤系隔水层，对矿带白云岩含水层起着帷幕作用，阻隔了北部其他含水层和大气降水对矿带地下水的补给。矿带西部洛泽河河床东岸多为砖石砌护，隔阻了浅部白云岩含水层与洛泽河的接触。矿带西部含水层化学组分与洛泽河水化学组分含量有明显差异。前者矿化度高达2.715克/升，为SO4－Ca·Mg型水，后者矿化度仅0.181克/升，水化学类型为HCO3－Ca·Mg型。矿带南部洛泽河上游炸药库一带，河水位上下，白云岩裂隙较发育，在71米长地段中发育27条裂隙，测的裂隙率0.73％~1,85％，比其他地段高一倍。且河水位变动带发现宽0.1~0.3米“V”型卸荷裂隙数条，虽延深较小，但利于河水顺构造裂隙向河流下流含水层内渗入补给。此外洛泽河镇彝良县冶炼厂河段长达700米白云岩裸露于洛泽河洪水位以下，亦是河水渗入补给下游白云岩含水层的地段。

据钻孔分段抽水、简易水文和坑道观测资料，Ⅰ矿带白云岩含水层富水性在垂向上具由弱到强，由强到弱的变化特征，可分三个富水性不同的含水段。

（1）海拔900米以上，也就是九坑道底板以上，为弱富水段。坑道中溶岩不发育，仅见有米粒状溶孔，溶隙少见，裂隙率为0.66％。枯水季节坑道中几乎不见滴水现象，约1000平方米的采空区，坑道排水量仅0.303升/秒，109－11水平孔，孔深202.73米流量仅0.005升/秒。

（2）海拔896－829米为较强富水段。该段裂隙较发育，且有老窿穿联，据26个钻孔3984米进尺统计，6个钻孔11次碰到老窿。并见0.1－0.3米宽的裂隙9条，占钻孔所见裂隙的43％。ZK155米孔深抽水降深11.34米，流量11.209升/秒，比海拔800－840米孔段水量大12倍。

（3）平均海拔829米以下，为弱富水段。深部裂隙发育减弱，在26个钻孔中仅见宽0.12－0.07米的裂隙3条，占14％。海拔800－845米孔段ZK1抽水降深24.58米，流量2.10升/秒。

矿带白云岩含水层受大气降水垂直补给的面积较小，在矿带地段仅0.126平方公里（南到九号坑南第一个冲沟）。地下水顺层由东北向南西迳流，ZK1水位标高895.72米，ZK5890.28米，洛泽河水位889.81米。由于海拔900米以上，矿体基本采空，目前地下水多通过坑道排泄。地下水动态较稳定，矿化度0.596－2.715克/升，水化学类型为SO4－Ca·Mg和

11 HCO3·SO4－Ca·Mg型。

二、Ⅱ矿带水文地质特征

矿体赋存于富水性弱的中、下石炭统灰岩、白云岩含水层中，东西长150米，南北宽30米，矿带水平截面近似棱形，顺层面延深至海拔710米。矿带西距洛泽河420米，北到底板矿山煤系隔水层140米，南到顶板隔水层200米。含矿地段的中、下石炭统灰岩白云岩含水层，溶蚀现象少见，钻孔及坑道中仅见米粒状溶孔。裂隙不发育，且多为矿化和方解石充填。坑道中测得裂隙769条，其中闭合裂隙661条，占86％，张开裂隙仅占14％。裂隙随着深度的增加有减弱之势。如海拔1249.54米，1197.79米、1137.80米的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ坑道测得裂隙率分别为1.141％、1.031％、0.899％。含水层富水性弱，ZK4单位涌水量0.033－0.076升/秒·米，渗透系数0.13－0.17米/昼夜。仍具上段富水性略强，下段富水性弱的特点。ZK4860米标高以上50米孔段抽水，降深7.04米，流量0.32升/秒；860－810米孔段抽水，降深7.56米，钻孔涌水量0.208升/秒。地下水矿化度0.308克/升，水化学类型为HCO3·SO4－Ca·Mg型。

断层带富水性同正常矿带含水层富水性相近，无明量增强之势。F29断层组标高913.26米七坑道内断层带出水点处，总流量0.17－1.638升/秒（1991年测得），而标高910－860米孔段钻孔涌水量为0.001升/秒。断层下盘810米标高以上，钻孔单位流量为0.00364升/秒·米；渗透系数0.0034米/昼夜。

矿带地下水受降雨补给，由北东顺层向南西迳流，水位标高由ZK3的914.15米到ZK4的908.96米，高出洛泽河水位近34米。矿带未见泉水出流，地下水由矿坑系统进行排泄。1991年一个水文年的观测，坑道总流量为0.318－2.031升/秒。浅部受降雨影响明显，地下水动态变化略大。

第二节 坑道水与洛泽河水的关系

洛泽河位于Ⅰ、Ⅱ矿带的西部，矿带的分布与洛泽河近于直交。Ⅰ矿带西端距洛泽河最近为230米，Ⅱ矿带距洛泽河较远，为420米。洛泽河镇以北，洛泽河以1.25％的水利坡度流经矿带白云岩含水层达3000米，在河水与白云岩裂隙含水层接触地段，河水通过裂隙与地下水发生水力联系。反映在ZK5水位（据洛泽河25米）与洛泽河水位比较接近，仅差1.07米。且河水位的升降对ZK5水位有一定的影响，只是地下水位变化要滞后河水位15－32小时。ZK5抽水降深低于洛泽河水位13米时，东距137米的ZK2水位下降0.07米，实测影响半径已超过ZK5到洛泽河距离的5倍。抽水前后水质对比，抽水后较抽水前离子含量有系统的淡化现象。

上述资料说明，洛泽河对矿带地下水有一定的相关作用。未来铅锌矿的深度开发，洛泽河水通过白云岩岩层裂隙，对矿坑水会有渗入补给。

但是，据洛泽河230米以远的矿带地下水与洛泽河水的相关性，并不十分密切，河水对矿坑水的补给也是不强的，其依据：

1、河岸矿带含水层除卸荷裂隙发育外，未见大的横切斜切河流的裂隙与溶岩管道。河流东岸未有较大的泉水出现，说明矿带地下水没有形成向洛泽河集中排泄的通道。

2、据北起龙潭河口玄武岩，南到新街子2600米沿河物探测量剖面曲线。除铅锌矿炸药库显示高阻异常外，碳酸盐岩含水层内物探曲线均较平缓，未出现明显的异常。亦说明横穿河岸无大的岩溶通道或充水断裂与洛泽河水贯通。

3、ZK5抽水降深13.18米时流量7.10升/秒，而远离洛泽河的ZK2抽水同等降深下流量为6.415升/秒，说明ZK5抽水在降深到河水位以下12.11米时，其激发补给强度不大。

4、ZK5抽水前后，水化学淡化作用不强，抽水后化学组分含量，水化学类型与洛泽河水仍有明显不同。

综上所述：矿带地下水与洛泽河水虽有一定的水力联系。但是，由于含水层岩溶不发育，

12 没有发现岩溶管道和充水断裂与河水连通，且岸边钻孔抽水同等降深条件下，受河水激发补给的钻孔涌水量，比无河水激发补给的钻孔涌水量仅增大9.7％。预测未来矿产开采，洛泽河水对矿坑水的补给是不强的。

第三节 矿坑水来源及矿坑的补给途径

依据矿体的空间分布，未来铅锌矿开拓后的矿坑形态类似矩形。Ⅰ、Ⅱ矿带形体相似，开拓后的矿坑大体类同。Ⅰ矿带西部邻近洛泽河，矿产开拓中的矿坑水源为大气降水的垂直补给洛泽河水水平补给。Ⅱ矿带距洛泽河较远，而且矿带很水层富水弱性，在海拔846米水平以下开采时，矿坑排水影响半径才可能到达洛泽河岸，河水需通过420米的渗透途径补给矿坑。由于矿体上、下隔水层分布稳定，矿坑水不致受其它含水层的越流补给。

Ⅰ矿带设计开采深度1000，海拔796米，在洛泽河水位以下93米。据ＺK1、ZK2钻探水文地质资料反映Ⅰ矿带主要含水段平均在海拔829米以上，后60－80米。因此，洛泽河水对矿坑补给，主要是坑道掘进在70米内进行。其下，由于含水层富水性微弱，河水补给递增量相应减少。矿带北距丰宁煤系隔水层40米，当矿体开采第一个水平时，矿带北部地下水已被疏干。故在矿产开采过程中，矿带北部不存在地下水对矿坑的侧向补给。

因此，Ⅰ矿带开拓矿坑的补给段主要为平均海拔829米以上的南面、820米以上的西面和海拔840米以上的东面边壁进水。

Ⅱ矿带距洛泽河420米，开采深度在河水位以下78米，即海拔810米。该矿带富水性弱，矿坑排水影响范围相应为小，其南北矿坑边壁为隔水层夹持，矿体深部开采将被疏干，仅东西两端地下水具顺层补给。据计算当矿坑开采到846米水平以下时，矿坑排水影响半径方能达到洛泽河边。

第四节 老窿分布及其充水简况

据深部钻孔和沿九坑、七坑物探测量剖面反映，900米水平以下老窿又集中分布于Ⅰ矿带，而Ⅱ矿带七坑内未发现老窿。Ⅰ矿带老窿又集中与九坑平面位置以北，100勘探线到109勘探线间。从物探曲线和钻孔所遇到老窿投影显示，九坑以北50米，109勘探线到100勘探线间，东西向长达120米范围内，断续均有老窿分布。109穿脉坑道40米处，可见下部老窿拱顶，可测水深3.6米。109-6斜孔垂深54.69-59.91米取出腐朽箱木，其下尚遇三处2米以上 的空硐。109-5-1孔41-49.04米记录有旧硐。此外，109-3孔、100-1孔、100-4孔、100-8孔、109-5-2孔，在孔深50米内均有老窿的记述，所遇老窿深度不一，最深可达60余米，在海拔850米左右，低于洛泽河约40余米。

老窿的存在对矿产深部开采，有不利的影响。老窿充满了地下水，它将作为矿产开采坑道排水的组成部分。它虽然是有限的固定水量，但由于老窿整个的空间分布，体积大小难查明，坑道积储水量也不清，这不仅会造成矿体开采疏干时间预测的困难，还会在坑道掘进过程中产生“突水”可能，给矿山深部开采带来不同程度的影响，增加采掘的难度。

13 第四章 矿坑涌水量计算与评价

第一节 矿坑涌水量计算方案

一、矿坑涌水量计算方法的选择

Ⅰ、Ⅱ矿带总体呈长条状展布，其开采矿坑的长宽比介于2.7:1—4.8:1间，可近似视作圆形大井。故选择“大井法”计算矿坑涌水量。另以“分段法”和“数值法”比较评价。

二、矿坑涌水量计算水平的划分

目前，Ⅰ矿带没有具体开采方案，仅提出按海拔846米和796米两个水平进行开采；Ⅱ矿带原设计开采水平为海拔860米和810米，后将Ⅱ矿带涌水量计算水平与Ⅰ矿带开采水平取一致。据此，分别计算Ⅰ、Ⅱ矿带海拔846米和796米开采水平的总涌水量。

三、矿坑涌水量计算边界的确定

Ⅰ矿带含水层北部紧邻下石炭统丰宁煤系隔水层；西部有地表水体洛泽河迳流；东部和南部侧向无界延伸。在开采条件下，矿带疏干漏斗形态，将受到其北部丰宁煤系隔水边界和西部洛泽河补给边界的共同制约。为此，将Ⅰ矿带矿坑涌水量计算边界概化成两直线隔、供水边界相互垂直的类型。

Ⅱ矿带含水层向东无界延伸，西为洛泽河切割，北部、南部为下二迭统矿山煤系、下石炭统丰宁煤系隔水层所限。鉴于矿坑疏干影响范围，随矿坑深度不同而变化，在796米开采水平以下，其影响范围方能抵达洛泽河。故将Ⅱ矿带846米开采水平涌水量计算边界概化为两平行直线隔水边界；796米水平边界为一直线供水边界垂直两平行直线隔水边界的类型。

第二节 矿坑涌水量计算

一、“大井法”计算

（一）计算公式

据Ⅰ、Ⅱ矿带含水层边界类型和渗流映射叠加原理，选择如下矿坑涌水量计算公式。

Ⅰ矿带：

Ⅱ矿带846米水平：

Ⅱ矿带796米水平：

Q—矿坑涌水量（米3/昼夜） k、k’—含水层渗透系数（米/昼夜）

H、H’—含水层厚度（米） S、S’—开采矿坑水位降深（米）

R0—“大井”引用影响半径 r0—“大井”引用半径（米）

θ1—洛泽河定水头边界补给地段占“大井”进水断面的弧度百分数

θ2—Ⅰ矿体东南侧含水层侧向无界地段占“大井”进水断面的弧度百分数

b2—Ⅰ矿体至洛泽河定水头补给边界的距离（米）

a—Ⅱ矿体中心至 C11隔水边界的距离（米）

b—Ⅱ矿体中心至 C11隔水边界的距离（米）

c—Ⅱ矿体中心至洛泽河定水头补给边界的距离（米）

（二）计算参数

14 1、Ⅰ矿带计算参数

（1）r0：由r0=34米。按矿体分布及开采矿体可能触及的范围，在1：500九坑地质图上（相当于896米高程水平切面图），用求积仪求得“F”为3702平方米。

（2）H、H’：开采846米水平时，由扎马林公式计算得含水层有效带厚度已深逾强含水段底板（海拔829米）。故H分别取洛泽河雨季平均水位（海拔889米）和近30年最高洪水位（海拔894米）到强含水段底板的距离，各为60米和65米；H’分别取含水层平均和最高地下水位（海拔896米和899米）到含水层强含水段底板的距离为67和70米。

开采796米水平时，H、H’分别取前述各水位高程到该开采水平的距离。即H为93和98米；H’为100和103米。

（3）S、S’：分别取前述各水位高程至相应开采水平的距离。846米水平，S为43和48米，S’为50米和53米；796米水平，S为93和98米，S’为100米和103米。

（4）k、k’：846米水平，k采用ZK1上试段走向渗透系数与ZK2上试段第二降次所求得之渗透系数的算术平均值2.22米/昼夜，k’采用ZK1上试段平均渗透系数2.55米/昼夜；796米水平，k采用ZK1上下试段加权平均渗透系数与ZK2全试段渗透系数的算术平均值1.30米/昼夜，k’采用ZK1上下试段的加权平均渗透系数1.51米/昼夜。

（5）R0：由公式可求得846米和796米开采水平的R0值分别为1307、1416和2458、2569米。

（6）b2：在1：2000Ⅰ矿带纵向投影图上量得矿坑至洛泽河补给边界的距离b2为230米。

（7）θ1、θ2：在1：10000矿区水文地质图上，以矿体中心为圆心，矿体中心至洛泽河距离的2倍长度（610米）为半径画圆。θ1、θ2分别为矿体西侧或东侧供、隔水边界与圆弧交线间的夹角占整个圆周的弧度百分数。其中为0.108，为0.411。

2、Ⅱ矿带计算参数

（1）r0：在1：500的910米、860米和810米水平切面图上，量得矿体分布面积及采矿可能出及范围的平均周长P为297米。由公式求得r0为47米。

（2）a、b、d：从1：2000的910米水平切面图上量的矿坑至矿山、丰宁煤系隔水边界和洛泽河补给边界的距离分别为140米、200米和510米。

（3）H：846米水平，取矿带含水层平均水位（海拔911米）和最高水位（海拔914米）至该水平的距离65米和68米；同理，796米水平分别为115米和118米。

（4）S：由于属井下开采，水位需降深至开采水平底板，故两个开采水平的降深与H值相当。即846米水平为65米和68米；796米水平为115米和118米。

（5）k：846米水平采用ZK4上试段渗透系数值0.13米/昼夜；796米水平采用ZK4全试段渗透系数值0.17米/昼夜。

（6）R0：由公式计算得846米水平常值与最大值为425米、451米；796米水平为1064米和1104米（用于确定“大井”对两隔水边界的映射系数）。

（三）矿坑涌水量计算结果

根据公式（1）、（2）和（3）及前述参数，计算得Ⅰ、Ⅱ矿带海拔846米和796米两个开采水平的矿坑渗水量如表（4—1）。表内所列涌水量和最大涌水量，对Ⅰ矿带而言，系指依据洛泽河1991年雨季平均水位和其近30年来的最高洪水位及含水层平均和最高地下水位计算的矿坑涌水量。对Ⅱ矿带，则系依据1991年含水层的平均或最高地下水位计算而得的矿坑涌水量。

Ⅰ、Ⅱ矿带矿坑涌水量计算结果

表4—1

15 矿带名称

计算水平标高（米）

a

计算渗透系数 矿坑涌水量（米3/昼夜）

S S’ R0 涌水量

最大涌水量

5210

6409

b b2 d r0 k/k‘ H H’

Ⅰ 846 230

230

32.224

2.55

31.304

1.51

40.13

7

6

657048531416

4747

6018

796

93100

98103

93100

98103

24582569

Ⅱ 846

796

140

140

200

200

65

685140.17

1150 7

118

65

68115118

425644 661

4511064969 1020

1104

二、“分段法”计算

根据Ⅰ矿带的分布形态及其含水层的边界条件分析，在开采后期，矿坑周围的降落漏斗形状将是不规则的。针对矿坑的具体形状，考虑到矿坑不同方向的补给条件和水流特征，把矿坑周边近似地划分成四个块段。各块段流向矿坑的涌水量之和即为该水平矿坑的总涌水量（块段间的界线视作互不进水边界）。现计算Ⅰ矿带846米水平矿坑涌水量如下：

（一）计算公式

选用单侧和底部进水的非完整水平坑道公式、半圆周进水“大井”公式计算：

（二）计算结果

利用“分段法”计算得到Ⅰ矿带846米水平的总涌水量是4228米3/昼夜。

三、数值法计算

（一）水文地质概念模型

计算区选定长发硐背斜轴部水文地质单元的北端，Ⅰ矿带的846米开采水平。矿带含水层北部、东部为丰宁煤系围限，作为计算区隔水边界；西部为洛泽河切割，构成定水头补给

16 边界；南部在据矿体1220米含水层收敛段，设一人为定水头边界，作为846米水平坑道排水水位漏斗扩展的极限边界。

矿坑水受洛泽河河水的侧向渗入补给和大气降水的渗入补给。但考虑到计算区河溪深切，山势陡峻，大气降水多转化为地表迳流，对含水层的入渗量甚微，计算中未加考虑。由于含水层强含水段（平均厚度67米），在平均海拔829米以上，其下含水层富水性明显减弱，计算中以相对隔水层处理。同时，为计算方便，假定含水层均质各向同性，隔水底板水平，地下水流为二维平面，其水文地质模型得以简化。

（二）数学模型与解算方法

由上述水文地质模型，对描述地下水二维运动的偏微分方程及定解条件进行简化，建立适合计算区地下水运动的数学模型。

对以上数学模型用不规则网格的有限差分法进行求解。基本原理是，在剖分后的渗流区域内，在面元（β）上用水位的线性函数hβ（x、y、t）逼近真是函数h（x、y、t）。

采用三角形剖分法，根据水均衡原理，将数学模型离散为有限差分方程

差分方程的求解是通过编制计算程序在微机上实现的。

（三）数学模型的校正

1、基本数据

（1）将计算区剖分为139个三角形单元，共89个节点。其中，1—52号为内节点，53—75号为二类边界节点，75—89号为一类边界节点。剖分中掌握了近矿带细，远矿带粗的原则。施工钻孔均置于节点上，矿体周边有节点控制。

（2）初始流场是利用1991年7月ZK1、ZK2、ZK5、109—8孔和洛泽河水位进行内插、推算确定的。

（3）汇源项只含ZK1抽水试验时的涌水量，大气降水的入渗部分未纳入计算。

（4）根据抽水资料和水文地质条件，将计算区分为两个参数区：即以矿体分布区为主体的Ⅰ类参数区和外围的Ⅱ类参数区。模拟中以解析法求得的参数作为参数初值。

17 2、模型校正

用1991年7月抽水试验资料对模型进行校正。抽水试验以ZK1为抽水孔，ZK2和109—8孔为观测孔，抽水延续93小时。

利用上述资料，用潜水二维运动的有限差分程序在IBM—386—30机上进行调试计算，使模拟值不断接近观测值，当两值最为接近时，获得最优模型参数为K1=3.0（米/昼夜），μ1=0.40，K2=1.2（米/昼夜），μ2=0.10，其与解析法求得结果接近。

模拟结果表明，除第五时段前的抽水初期拟合稍差外，其后直至抽水结束，109-8孔模拟水位下降了1.33米，实际观测下降1.19米，相对误差11.8%；ZK2模拟水位下降1.54米，实际观测下降1.46米，相对误差5%。时段内水位误差在5厘米以内。

由此可见，计算区水文地质模型概化合理，数学模型正确。虽109-8孔水位下降模拟值略为偏大，但对于水文地质条件复杂，地形切割强烈的石灰岩山区来说，已能满足要求。

（四）矿坑涌水量预测

1、一类边界水位的确定：仍利用模型校正时的洛泽河水位。此水位相当于丰水期的平均水位，在计算中作为不变量处理。

2、控制性节点的设置：为确定矿体分布范围内水位是否降到846米水平以下，在单元剖分时特在矿体周边设置了七个节点，以控制周边水位的降落，各节点编号是1、2、3、4、11、71和72号。

3、降水孔布置方案：根据矿体分布位置、水文地质条件和已有勘探孔的分布状况，拟定以ZK1孔、19号、72号节点作为降水孔的方案。

据此，用校正的数学模型及相应参数计算出846米水平矿坑涌水量为3980吨/昼夜。各降水孔（点）上的水量分配是：ZK1孔500米3/昼夜；19和72号节点各1680米3/昼夜和1800米3/昼夜。这时矿体周边节点水位低于846米水平0.10—1.45米不等，且随抽水时间的延续而趋于稳定（表4—2）。

矿体周围节点后几时段水位一览表 表4—2

节点号

时段

15

16

17

18

1

845.37

845.10

844.99

844.97

2

845.41

845.16

845.05

845.04

3

845.29

845.02

844.88

844.85

4

845.00

844.71

844.58

844.55

11

846.09

845.87

845.78

845.78

71

845.78

845.56

845.47

845.46

72

846.14

845.95

845.88

845.90

第二节 矿坑涌水量计算评价及疏干方案建议

通过“大井法”、“分段法”和“数值法”三种不同方法的对比计算，求得Ⅰ矿带846米开采水平矿坑涌水量计算结果如表4—3。

Ⅰ矿带846米开采水平矿坑水量计算结果比较 表4—3

计算方法

“大井法”

“分段法”

“数值法”

计算水平标高（米） 矿坑涌水量（米3/昼夜）

846

846

846

4747

4228

3980

误差

绝对值

519

767

%

12.3

19.3

由上表可以看出三种方法计算结果相近，这表明计算中对矿带含水层边界的分析概化合理，计算方法及计算公式选择恰当，采用计算参数符合实际。由此而得的水平矿坑涌水量计算结果应当是可靠和接近实际的。

比较三种计算方法的相对合理性并考虑到矿坑排水的安全因素，将“大井法”计算结果作为矿山开采设计的依据。

18 尚需说明的是，Ⅰ矿带因老窿积水对抽水试验有一定的影响，使得渗透系数及矿坑涌水量计算结果略有偏大。

从表4—1看，Ⅰ、Ⅱ矿带846米796米两个水平涌水量都不大，矿产井下开采抽水不难。由于矿体近于直立，垂向分布深，矿山排水适于分水平建水仓集储地下水，分梯级抽水上排。Ⅰ矿带有充水老窿分布，它既可能引起矿坑突水，增加掘进难度，又具有沟连矿体，增强矿带透水性能的作用。因此，矿山排水还可利用矿带两端的勘探钻孔，于掘进前分不同水平提前疏干。尤其是于矿带中部建排水井抽水，进行采前疏干，并利用矿带的勘探孔，测定水位，了解矿带范围内的疏干深度，可避免矿坑突水的发生，为开采疏干排水的较佳方案。

19 第五章 矿山开采技术条件及矿山保护

第一节 矿山开采工程地质条件

一、坑道岩体工程地质特征

Ⅰ矿体位于上泥盆统粗晶白云岩加薄层页岩内。顶底板为中晶白云岩夹多层页岩及炭质页岩薄层。白云岩为厚层致密块状，镶嵌结构，坚硬性脆，裂隙短细。据区外岩石力学实验资料，干抗压强度58.84－117.68兆帕，软化系数0.5－0.9。岩石风化后呈糖粒状或具粘土化，岩溶不发育，岩体较完整，岩层产状近于直立，有利边帮稳定。历经半个世纪高达2－5米的平坑边帮、坑拱完好尚存。五年前开掘的20余平方米，高9米多的钻探机窝完好无损。说明厚层白云岩岩体较稳固，持久性较好。断层两盘岩体强度有不同程度的减弱，软化系数有较大程度的降低。岩体浸水后，滑动面上盘的岩块易垮塌。特别是净空面积较大时，冒顶现象易生。九坑大明槽口处，由于纵横断层的切割，产生了较大面积的塌顶现象。夹层页岩（尤其是炭质页岩）松软，且易风化。区外干抗压强度4.903－9.807兆帕，软化系数0.2－0.5，遇水易软化，坑道边帮稳定性差，坑道中，多为箱木支护。

Ⅱ矿带为石炭系灰岩，岩性坚硬，干抗压强度29.42－88.20兆帕，软化系数0.5－0.9，普氏硬度系数5－6°。岩体完整，稳固性好。坑道边壁未见变形，掌子面直立壁高约10米。唯倒转背斜近轴部岩石在强大的应力作用下，岩体碎裂，呈鳞片构造，遇水软化，强度降低，稳固性变差。坑道中边帮下滑，拱顶塌落，易塞堵坑道。

二、矿坑边帮岩石成分物理力学性质

两个矿带四个矿体均属陡倾斜，似层状，矿体产状与围岩一致，倾向南东，倾角75－87°。Ⅰ、Ⅱ矿带矿体赋予存于不同层位，相距200余米，开采系统适于分别进行。Ⅱ矿带，Ⅱ、Ⅱ－１Ⅱ－０矿体相距4－8米，开采系统利于综合一体。

围岩及夹石为中晶灰岩、白云岩，块状、角砾状构造，等粒结构，粒度0.1－0.09毫米，最大1.5毫米，以方解石或白云石为主，占80－90%。

矿石多为方铅矿，闪锌矿、黄铁矿等硫化矿物，致密块状稳固性好。唯浅部氧化矿疏松，有的矿石呈沙土状，松散易碎，边帮维护困难。彝良地质勘探队曾获矿石围岩力学资料。矿石块度松散系数。收集和测量坑道平均裂隙率。

第二节 矿山开采的环境地质问题及矿山保护建议

矿山处在洛泽河峡谷地段，河流两岸崩塌滑坡发育，危岩多处，尤其是洛泽河上游东岸麻窝山地段，由于丰宁煤层采空区冒顶塌陷的影响，牵动上部岩壁陡峭于1986年开始发生地裂缝，且有缓慢扩展之势。1988年陈家以北岩土接触带，出现10条地裂缝。两个月的观测，水平位移1.5－3.6厘米，垂向位移1.8－8厘米，陈家及河边小发路煤矿围墙裂缝1－4.6厘米。1990年7月陈家北约3 00米处又产生宽55厘米和70厘米，深超过1.3米的弧形裂缝两条，前沿陡坎出项多处滑坡和坠石。1991年3月自麻窝山到阎王桥沿山边出现三道弧形地裂缝。前弧时隐时现，后弧（崖角）长达260余米，宽度1米，垂直错动0.5米。该不稳定地质体，一旦在暴雨和地震的诱发下，产生较大的滑坡，引起洛泽河的堵塞、积水，可能影响矿山坑口的安全，是一值得戒备的问题。

此外，坑口上游洛泽河两岸长达2公里的土法炼矿，矿渣倾倒河中，对河床淤积和河水水质都有一定的影响。矿山开采后，日排近5000顿，矿化度1－2克/升的矿坑水亦会加大洛泽河水的污染。

矿山供水水源丰富、除洛泽河水外，对岸海拔946米的岩溶大泉流量74.6升/秒，HCO3－Ca型水，矿化度小于0.4克/升。水质良好，适于饮用和工业用水。

铅锌矿的扩建，将会给洛泽河沿岸带来经济活力，人口增长，辅助行业厂点进入，使环境容量更加饱和，并加速环境的变异。为了矿山开发的安全和矿山开发后不导致地质环境的恶化，生态环境向好的方向发展，提出如下建议：

20 ⒈矿山坑口位于洛泽河陡峻狭窄河床地带，下游毛坪以北逐渐开阔，尤其是彝良城区为一小型河谷盘地，河床纵坡较缓，矿山剥离土石应尽量少倾于河内，以防久而久之使河床淤积、纵坡抬高，雨季洪水给下游河段良田、房产邓带来损失。

⒉1965年到1991年洛泽河水质没有大的改变。但硫酸根离子已由30毫克/升增加到40毫克/升，含量提高了25％，铁离子由微量上升到0.08毫克/升。这说明洛泽河地段的工业发展，已开始影响到洛泽河水水质的改变。因此，矿山配套厂点建设布局，应注意避免对洛泽河水的污染。

⒊海拔900米水平以下矿体开采过程中，应利用现有ZK5、ZK2、ZK4对地下水位及矿山排水量、洛泽河水位的定期动态观测，研究随着矿山开采深度的增加，地下水位的变化和矿山排水量的增减趋势，核算预测不同水平的矿坑排水量。

21 结论

毛坪铅锌矿Ⅰ、Ⅱ矿带新构造运动抬升活动强烈，河溪切割破坏的滇东北高原峡谷地带的洛泽河东岸。矿床充水含水层岩溶不发育，以米粒状溶孔裂隙为主，富水性弱到中等。矿体位于洛泽河水面以下93米，到洛泽河最短距离Ⅰ矿带为230米，Ⅱ矿带为420米，其间没发现岩溶管道，充水断裂与洛泽河或富水性强的含水层相通。矿床充水含水层与洛泽河水力联系微弱。矿坑涌水量计算结果，井深50米，100米两个水平矿坑水量均不大，易于排水疏干。

矿区含水层主要有三个：富水性强的阳新统灰岩溶洞含水层，富水性中等的一打得统白云岩溶隙裂隙含水层和富水性弱的威宁、丰宁统灰岩白云岩溶隙裂隙含水层。含水层间分布着矿山煤系、丰宁煤系两个稳定的砂、页岩组成的隔水层。三个含水层各具独立的补给、迳流、排泄条件，相互间无水力联系。

富水性强的阳新灰岩溶洞含水层，分布在Ⅰ、Ⅱ矿带充水含水层之上，丰富的溶洞水因下伏矿山煤系隔水层的阻水作用，对矿带开采系统无下渗补给关系。

中等富水的一打得统白云岩溶隙裂隙含水层其溶隙裂隙水是Ⅰ矿带开采系统矿坑水的补给来源之一，分布于背斜轴部，受大气降水和洛泽河上游河水的补给，含水层富水性垂直方向变化大，海拔900米—829米段富水性相对为强，Ⅰ矿带开采系统的矿坑水主要来源于该含水段，西面洛泽河水亦主要是通过该含水段渗入补给矿坑。海拔829米以下含水段富水性减弱，矿坑水量随开采深度的增加，将不会明显的增大。北面矿体据丰宁煤系隔水层40米，随着矿体的开采将疏干到隔水边界，北面对矿坑无地下水补给。

威宁、丰宁统灰岩白云岩溶隙裂隙含水层为矿山煤系、丰宁煤系两个隔水层所加持，地形陡峻，岩溶不发育，含水层出露范围小，大气降水补给条件差，富水性弱。Ⅱ矿带未来矿坑水主要来源于大气降水通过富水性弱的含水层垂直渗入补给。矿体南西端距离洛泽河420米，据计算在海拔846米以下，矿山排水影响半径才可能到达洛泽河岸，由于有420米的渗透途径，河水对矿坑水的补给不会有明显增加。

通过计算，Ⅰ矿带开采到海拔846米水平时，矿体开采系统水平涌水量为4747米3/昼夜夜，最高水位条件下，水平涌水量可增加到5210米3/昼夜。矿体开采到海拔796米水平时开采系统水平涌水量为6018米3/昼夜，最大水量可增加到6409米3/昼夜；Ⅱ矿带开采到海拔846米水平时，矿坑涌水量为644米3/昼夜，最高水位的计算的水平涌水量为661米3/昼夜。矿体开采到海拔796米水平时，矿坑涌水量为969米3/昼夜，最大增加到1020米3/昼夜。

据矿坑涌水量计算不大的结果和矿体垂向分布深的特点，矿山排水适于分按水平、分散梯级外排。Ⅰ矿带九坑道以北有老硐分布，深度已达海拔850米，掘进中老硐积水易产生“突水”危及矿坑安全。矿坑开采时，可于矿带中间建井或利用已有的钻孔提前疏干排水，避免“突水”的发生。

矿体围岩为白云岩、灰岩，岩溶不发育，岩体较完整，岩石坚硬抗压强度在49.033兆帕以上，而且岩层近于直立，矿坑便帮一般较稳定，但断层破碎带，风化的矿体抗压强度减弱，易产生坑道边壁变形需以支护。

综上所述，毛坪铅锌矿矿床水文地质类型属水文地质条件复杂程度中等，以岩溶裂隙为主的岩溶充水矿床。通过水文地质的勘察，查明了三个含水层和两个隔水层的特征，以及矿床充水含水层与洛泽河水的关系；计算了水平矿坑涌水量。矿体围岩较完整，工程地质条件较好，矿坑便帮一般较稳定，易于施工。在水文地质勘探中，还发现了F29断层下盘Ⅱ矿带厚而富的新矿体的空间部位，为矿区开展深部找矿提供了极为重要的线索和依据，渴望获得较多的储量，从而扩大了铅锌矿区的远景。

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