江城勐野井钾盐矿矿区水文地质条件分析

江城勐野井钾盐矿矿区水文地质条件分析
[摘要]勐野井钾盐矿区是中国目前唯一的可溶性固体钾石盐矿床。属于复杂矿床类型。因钾盐开采方式采用矿井法开采,故充分认识矿区水文地质条件,可以极大地防患开采过程中水患的发生,确保人身安全,对开发类似钾盐矿资源可以起到积极的示范作用。
[关键词]勐野井钾盐矿 含水岩组 水力联系 涌水 隔水
勐野钾盐矿区位于普洱市江城哈尼族彝族自治县宝藏乡境内,其矿体位于当地侵蚀基准面以下,地形不利于矿井水的自然排泄;第四系松散层分布较广,底部砾石层与地表水水力联系密切。盐层顶板总体相对隔水,局部渗水,使上部水体与盐层发生一定的水力联系,在盐层与顶板间形成透镜状卤水体。盐层岩溶不发育,仅裂隙部位含水,极易溶陷。底板为相对隔水层,厚度稳定,隔水性好。上覆松散层底部孔隙含水层是矿井间接充水含水层和主要充水含水层,与地表水力联系密切,通过采动裂隙、钻孔等对矿井产生间接充水或矿井突水。水患区老窿多,水文地质条件复杂。
1历史上曾发生的采矿突水事故
1.1事故经过
历史上在采矿过程中,曾经发生过两次重大突水事故:
119717月,04硐发生突水事故淹没大部分坑道,迫使钾肥厂停产,地面产生了塌陷,造成地表水、地下水不断渗入。
21980613日补泥河南岸,发现有一块田灌不满水,经观察,见近河边田里有裂隙,而河边则下沉形成凹陷。补泥河水由此灌入井下,虽进行拦挡但河床沉陷速度较快,无法堵住河水,井下涌水量猛增,部分硐全部坑道被淹没。
1.2事故原因分析
1.2.1老硐水
矿区由于年深日久,硐口塌陷被埋,但老硐充水的事实是存在的。据《云南省江城县勐野井钾盐矿区详细勘探地质报告》资料显示,老硐水溃入坑道是有根据的。当时地面沉陷裂隙较多,沉陷速度等值线密集区长轴方向指向突水点,说明落洞很可能是老硐位置,这是老硐水补给坑道的又一依据。
1.2.2地表水
第四系砂砾石含水层,覆盖于泥砾岩之上,当地面塌陷后,第四系含水层中地下水,沿塌陷裂隙渗入盐镜面卤水层中。补泥河床为砂砾石层,透水性好,是第四系含水层主要水源。河床离T1号塌陷最近12m,周围有不少塌陷裂隙,因此补泥河水渗入坑道是无疑的。
1.2.3大气降雨
矿区20年平均降雨量为2083mm。大部分集中于510月降雨,在地表未塌陷时,对矿坑涌水影响不大。当地面塌陷裂隙增多,塌陷落洞也增加,塌陷成为大气降雨渗入矿坑的良好通道。
1.2.4地表水与卤水层的水力联系
矿区地表水发育,主要有两条河流:第一条勐野江,流量较大,流经矿区边缘;第二条补泥河,常年有水,流量次之。该河纵贯矿区,位于矿体顶板之上,对矿床充水有一定影响。其次勐野井坝区,全部被农田复盖,地表水的渗入量,主要取决于盐体上部泥砾岩和盐上卤水层的隔水性。
1.2.5地表水、卤水层、老硐水、坑道水相互水力连系
老硐是地下水、地表水的良好通道。老硐与老硐之间开始时不一定连通,但是由于本矿区盐层品位高,易溶,盐的侧溶速度很快,促使老硐之间盐溶裂隙相互勾通。生产井掘揭露老硐的溶蚀裂隙时,发生突然涌水,造成第一次淹井事故,这样地表水老硐水坑道水就相互串通了(图1
2水文地质条件
矿区盐矿体主要分布在补泥河的中下游;北东以勐野江为界,南西止于良马河,北西不到南垦河。盐体埋深一般在标高755.7651.59m,当地最低侵蚀基准面为勐野江水面775.8m。矿区地表水系发育,北东边缘勐野江,流量较大。补泥河长6km,流域面积约11km2,自南西向北东穿越矿区,最后汇入勐野江。矿区外围北面有南垦河、南面有良马河。盐体埋深一般在标高755. 76 51. 59m,较勐野江水面(775. 8m,即当地最低侵蚀基准面)低20807m。矿体全部处在侵蚀基准面以下,地形不利于自然排水,矿区附近有地表水体,地下水与地表水有一定联系,矿体顶底板岩层稳定,具有隔水性,局部顶板含卤水,涌水量较大,水压较小,在开采区疏干过程中,引起盐矿溶化,地面塌陷,促使
地表水与地下水发生水力联系。
矿区断层主要有三条,F1F2逆断层,位于矿区边缘,离矿体较远,对矿床充水无影响。F3逆断层规模较大,延深到矿体边缘,对矿床充水有一定的影响。除此而外,飞来峰构造位于矿区中部矿体之上,对矿床充水有一定的威胁。
2.1矿床水文地质条件分析
2.2.1矿床顶板水文地质条件
勐野井矿区的矿床类型为易溶解盐类矿床类型,矿床直接顶板为古新统勐野井组上段上碎屑岩层(K1me3-3),为碎屑岩类隔水层组(K1me3-3),富水性弱。勐野井坝子矿床顶板,局部淋滤带含卤水层呈透镜体,富水性弱;主要接受松散岩类孔隙含水层组(Q)和地表水的补给。
2.2.2矿床底板水文地质条件
矿床直接底板属古新统勐野井组上段上泥砾岩层(K1me3-1)地层,为一套碎屑岩类泥质
物隔水层组(K1me3-1),富水性贫乏。厚度12.5967.37 m,平均35.18m,对矿床起保护和不受溶蚀作用,对矿床开采无影响。矿床间接底板为碎屑岩类隔水层组(K1me2K1me1),富水性弱。矿床基底为碎屑岩类裂隙含水层组(K1p),在勐野井坝子呈隐覆层,出露于赌咒山一带,稳定,厚度37187m。涌水量Q=0.04730.206l/sq=0.001050.0361 l/s.m,水位H=-6.1736.74m,(在ZK39钻孔附近,水位(高出地面)-9.19m,标高821.37m声波测井,水质类型为Ca-CO3型,对矿床开采有间接影响,富水性中等。2.2.3矿床围岩水文地质条件
钾盐岩围岩为石盐岩,石盐岩的围岩为泥岩,勐野井钾盐矿矿床的围岩为泥岩、泥砾岩,为碎屑岩类隔水层组(K1me3-3),厚度12.5967.37 m,平均35.18m,层位稳定,保护矿床不受溶蚀(溶解)作用。泥岩、泥砾岩围岩在勐野井坝子一带为松散岩类孔隙含水层组(QN),接受降水和地表水补给,富水性中等。在干潭龙山、赶马坡、后火山一带为碎屑岩类裂隙含水层组(K1m阿姆斯特朗),接受降水补给,富水性中等。
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2.2.4矿区主要断层与矿区的水力联系
矿区断层主要有三条,F1F2逆断层,位于矿区边缘,离矿体较远,对矿床充水无影响。
F3逆断层规模较大,延深到矿体边缘,对矿床充水有一定的影响。除此而外,飞来峰构造位于矿区中部矿体之上,对矿床充水有一定的威胁。分析如下:F3逆断层分布于矿区北面,断层走向北东,倾向北西,全长7km左右。南西段含水性较强,泉点成线分布。泉水一般出露于低中山的山坡上,标高一般940960m118号泉流量比较稳定。从泉点排列方向,出露标高较高,流量较大,动态较稳定等特征说明与F3断层有关。ZK70在断层上盘钻进时,钻至孔深98.18307.83m发现涌水,涌水量为4.46 L/s,水位高出地表8.5m。在F3断层下盘钻进中,未发现涌水。在F3断层线附近的钻孔,揭露断层上盘时往往涌水,水量、水压较大。以上资料看出,F3断层上盘,裂隙发育,岩石渗透性能好,含水性强,水压大。断层下盘为泥砾岩,具有可塑性,含水性弱或不含水,能起隔水墙的作用。综合,F 3断层上盘含水性强,水压大,断层带岩石疏松而且容易坍塌。下盘隔水性好。该断层位于矿体边缘,与矿区有水力联系,但对矿床充水影响不大。
3结语
我国周围的临近国家土库曼斯坦、俄罗斯、泰国和老挝钾矿资源条件好,充分认识钾盐矿区的水文地质条件可以对开采类似矿产资源有一定的积极示范作用。
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参考文献
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[2]马俊松,张辉,陈奎等.云南省江城县勐野井钾盐矿矿区补泥河河道改道工程初步设计报告[R].云南润滇节水技术推广咨询有限公司jasmine revolution.2012.
[3]岳维好,高建国,李云灿等.云南省勐野井钾盐矿矿模型及预测[J].地质与勘探.2011(第47卷第5期).

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