连通试验在归来庄金矿矿坑帷幕注浆勘查工程中的应用.pdf

第6 5 卷第3 期有 色金属 矿山部分 2 0 I3 年5 月 d o i l O ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 6 7 1 - 4 1 7 2 ．2 0 1 3 ．0 3 ．0 2 1 连通试验在归来庄金矿矿坑帷幕 注浆勘查工程中的应用 龚甲桂，宋德东，常成操，李成习，任成彦 中国冶金地质总局山东正元地质勘查院，济南2 5 0 1 0 1 摘要归来庄金矿属于大水矿山，水文地质条件复杂。为了查明矿坑充水水源的途径和范围，以食盐作为示 踪剂进行了连通试验。根据检测结果基本明确了矿区充水水源的连通关系、补给来源和范围，为归来庄矿区帷幕 注浆勘查的布孔及施工方案的选择提供依据。 关键词连通试验；食盐；示踪剂；帷幕勘查 中图分类号P 6 4 1文献标志码A文章编号1 6 7 1 - 4 1 7 2 2 0 1 3 0 3 0 0 8 3 0 4 A p p l i c a t i o no f c o n n e c t i o nt e s ti nt h ee x p l o r a t i o ne n g i n e e r i n go f c u r t a i ng r o u t i n gi nG u i l a i z h u a n gG o l dM i n e G O N GJ i a g u i 。S O N GD e d o n g ，C H A N GC h e n g c a o ，L IC h e n g x i ，R E NC h e n g y a n S h a n d o n gZ h e n g y u a nG e o l o g i c a lE x p l o r a t i o nI n s t i t u t e ，M e t a l l u r g i c a la n d G e o l o g i c a lB u r e a uo fC h i n a ，J i n a n2 5 0 i 0 1 ，C h i n a A b s t r a c t G u i l a i z h u a n gG o l dM i n ei sar i c hw a t e rm i n ew i t hc o m p l e xh y d r o g e 0 1 0 9 i c a lc o n d i t i o n s ． I no r d e rt O i d e n t i f yt h ew a y sa n ds c o p eo fw a t e rf i l l i n gs o u r c e s ，s a l ti sa p p l i e da sat r a c e ri nt h ec o n n e c t i o nt e s t ．A c c o r d i n gt O t h ei n s p e c t i o nr e s u l t s ，t h ec o n n e c t i v i t yr e l a t i o n sa sw e l la ss u p p l ys o u r c e sa n ds c o p eo fw a t e rf i l l i n gs o u r c e sa r eb a s i c a l l yi d e n t i f i e d ，w h i c hp r o v i d eab a s i sf o rc u r t a i ng r o u t i n gi nt h ee x p l o r a t i o nh o l e sl a y o u ta n dt h es e l e c t i o no fc o n s t r u c t i o np l a ni nG u i l a i z h u a n gM i n i n gA r e a ． K e yw o r d s c o n n e c t i o nt e s t ；s a l t ；t r a c e r ；c u r t a i ne x p l o r a t i o n 归来庄金矿多年以露天和地下开采为主，该矿 床位于当地侵蚀基准面以下，距地表水体较近且接 受地表水体的渗漏补给。归来庄金矿水文地质边界 条件复杂，整体水文地质条件复杂程度中等。影响 矿床开采的主要含水层为奥陶系、寒武系碳酸盐岩 裂隙岩溶含水层，该含水层富水程度中等，补给条件 较好。矿床内断裂构造较发育，F 。断裂穿过矿体且 局部导水。 连通试验是确定研究地段地下水流经具体途径 的一种有效方法[ 1 ] 。一方面是确定地下水实际流 速、流向，有助于判断地下水分水岭的位置、补给范 围、水流方向、流速、流量、地下水与地表水间的关系 以及矿坑主要进水途径；另一方面通过确定地下水 流经具体途径，对针对性布置帷幕注浆勘查工程，有 作者简介龚甲桂 1 9 7 9 一 ，男，工程师，采矿与岩土工程专业，主要 研究方向为地质环境和土地复垦。 效地比选矿坑帷幕注浆勘查施工方案，起到事半功 倍之功效，同时节约开支，达到减少矿坑涌水量、降 低矿山开采成本、消除矿体深部开采安全隐患及保 护矿坑周边地质环境的目的[ 2 ] 。 2 0 1 2 年3 月至7 月，在归来庄金矿矿坑帷幕注 浆勘查工程中应用连通试验，经过试验，结合有针对 性的工程地质勘察，验证矿坑充水来源及径流通道， 为帷幕注浆勘查施工方案的钻孑L 位置选择提供依 据，并取得了初步成果。 1归来庄金矿基本概况 1 ．1 矿山概况 归来庄金矿始建于1 9 9 2 年，是“八五”期间建设 和发展起来的集采、选、冶于一体的现代化黄金矿 山，拥有露天和井下两个采矿区，三条选矿生产线， 日处理矿石能力为10 0 0t ，是全国氰化选矿能力较 大的矿山之一。归来庄金矿原为平邑县县属企业， 万方数据 8 4 有 色金 属 矿山部分 第6 5 卷 2 0 0 9 年6 月由山东黄金集团收购，该矿属大水矿 山，矿坑涌水量达30 0 01 T 1 3 ／h 。矿坑的大量涌水，不 仅增加了开采成本，而且对矿山深部开采生产安全 构成了严重威胁。 图1 地下水连通试验位置图 F i g ．1 L o c a t i o nm a po ft h eg r o u n dw a t e rc o n n e c t i o nt e s t 1 ．2 水文地质特征1 ．2 ．2 矿坑充水水源 1 ．2 ．1 矿坑水文地质特征归来庄矿区矿坑充水来源主要为浚河和F 。断 归来庄金矿以露天开采为主。露天坑呈椭圆 形，东西最长约5 5 0m ，南北最宽约3 5 0m ，现开采 至约一3 5m 水平标高。大的出水点主要分布于采 坑东端，F 。断裂下盘大的出水点有2 处，一处位于采 坑东帮距断裂面约5m 处，流量为15 2 0 ．4m 3 ／h ； 另一处位于斜坡道中，流量为5 1 3 ．8r r l 3 ／h 。F 。断裂 上盘大的出水点有3 个一个位于一1 6r n 水平巷道 穿过F 。断裂处，流量为1 5 4 ．0m 3 ／h ；另两个位于采 坑东端南帮F 。断裂的次级断裂上，流量分别为 6 0 0 ．6m 3 ／h 和7 8 ．8m 3 ／h 。露天坑岩溶发育区主要 位于露天坑东端F ，断裂的上盘，地表多发育溶槽。 归来庄金矿一3 0m 、一7 0m 、一1 1 0m 、一1 5 0r n 水 平中段总涌水量仅为1 6 8m 3 ／h ，矿坑水主要来自露 天坑，约占总涌水量的9 0 ％以上。 裂上游地下水的径流补给。 1 浚河河水的渗漏补给 浚河是区内最大的河流，历年最大洪峰流量 21 0 01 T 1 3 ／s ，最枯流量0 ．0 1 7r r l 3 ／s 。浚河南岸庞家 庄村北、小平安村西北奥陶系灰岩出露地表，岩溶较 发育，成为河水下渗的良好通道。根据断面流量测 量资料，2 0 1 0 年6 月至1 0 月浚河黄城桥至西固村 西北段河水下渗量 渗漏量 为6 0 0 ～1 5 0 01 1 “ 1 3 ／h 。 位于矿山地下水降落漏斗影响范围内的浚河常年有 水，且渗漏量较大，目前已成为矿坑充水的主要补给 来源之一。 2 F 。断裂上游地下水的径流补给 F ，断裂上游地下水的汇水面积约为3 2 ．9k m 2 ， 按年降水量7 5 2 ．5m m ，入渗系数0 ．2 估算，F 。断裂 万方数据 第3 期龚甲桂等连通试验在归来庄金矿矿坑帷幕注浆勘查工程中的应用 8 5 上游汇水面积内的大气降水补给量约为4 9 ．5 万 I T l 3 ／a 。F 。断裂上游大气降水人渗后，地下水顺地势 径流至F 。断裂处，经断裂含水带向露天坑径流。 2连通试验[ 3 _ 5 ] 2 ．1 投放点位置选择 本次连通试验采用食盐作为示踪剂[ 2 ] 。根据水 文地质调查结果，考虑解决问题的目的以及投放所 需的水流条件，选择示踪剂的投放点分别位于 T F 0 1 、T F 0 2 、T F 0 3 见图1 ，接收点位于在铁路北 侧塌陷坑矿山排水沟中。 T F 0 1 投放点位于F 。断裂附近，岩溶发育，与露 天坑最近距离为6 0 0m 。 T F 0 2 投放点是注浆钻孔，位于设计帷幕线上， 与露天坑最近距离约6 0 0I T I 。 T F 0 3 投放点位于浚河庞家村河段的漩涡，与 露天坑最近距离为12 0 0I T I 。 2 ．2 工作方法与步骤 2 ．2 ．1 试验方法选择 本次连通试验采用化学检测法，首先测定在天 然状态下地下水中的C l 一含量 即背景值 ，然后测 定连通试验所采集水样中C l 一的浓度，并绘出C l 一 与时间关系的曲线图，根据C l 一的浓度变化情况，分 析确定两者的水力联系。 2 ．2 ．2 试验方法介绍 C 1 一的检测方法采用铬酸钾指示剂容量法 也 三丑’二i i 五i 磊 o 、”n 、0 r ～0 扣 ．1 5 』L L L 一 称摩尔法 。由于N a C I 是一种强电解质，在水中电 解成N a 和C l 一N a C l N a C 1 一。 向含有C l 的水溶液中加入硝酸银时，白色的 氯化银沉淀会从溶液中定量析出。 N a C I A g N 0 3 - - N a N O s A g C l0 白色 C 1 一被完全沉淀后，过量的A g 可与存在于溶液 中的C r O ；2 形成红褐色的铬酸银沉淀，使溶液从黄带 浅绿的颜色变为淡橘黄色，指示出当量点的到达。 2 ．2 ．3 试验步骤 吸取2 0m L 水样注入锥形瓶中，加入0 ．2l T l L1 0 ％ 铬酸钾溶液，在不断振摇下用硝酸银溶液滴定，直至 呈现不消失的橘黄色为止。按式 1 计算C 1 一含量 C 1 一 m g ／L 坠盟篙攀型塑 1 y 1 式中卜滴定所消耗的硝酸银溶液的毫升数；N 二 硝酸银溶液的当量浓度；Ⅵ一测定所取水样毫升数。 2 ．3 试验结果 2 ．3 ．1 T F 0 1 投放点连通试验结果 2 0 1 2 年3 月7 日2 0 点将10 0 0k g 工业用盐溶 化成盐水后，利用泥浆泵打人孔中。自3 月8 日0 点起至3 月2 1 日1 3 点结束，在铁路北侧塌陷坑矿 山排水沟中取水样2 9 3 瓶。 试验结果显示，3 月1 31 3 上午1 1 点水样中C l 含量开始偏高，于3 月1 9 日下午7 点恢复正常 见 图2 。根据连通试验成果，确定T F 0 1 与矿坑涌水 存在水力联系。 p - C I 一含量变化曲线C I 含量异常段 - ．- ，．．- - ‘k - _ ‘，v ～．～．-。_．。 ；} i w F ～忡∥ 。‘⋯“≯’、 w ∥7 7 y 一 “1 叶黔々{ o 州‰、， 2 ．3 ．2 T F 0 2 投放点连通试验结果 2 0 1 2 年4 月1 1 日1 4 点将10 0 0k g 工业用盐 溶化成盐水后，利用泥浆泵打入孔中。自4 月1 2 日 1 6 点起至4 月2 3 日9 点结束，在铁路北侧矿坑排 水沟中采取水样2 7 2 瓶。 试验结果显示，水样中C l4 月1 4 日1 1 点开始 偏高，于4 月2 0 日1 9 点恢复正常 见图3 。根据 连通试验结果，确定T F 0 2 投放点与矿坑涌水存在 水力联系。 2 ．3 ．3 T F 0 3 投放点连通试验结果 2 0 1 2 年5 月3 0 日1 7 点3 0 分将10 0 0k g 工业 用盐溶化成盐水后，投入浚河的漩涡中。自6 月3 万方数据 8 6 有色金 属 矿山部分第6 5 卷 日1 3 点起至6 月1 1 日7 点结束，在铁路北侧矿坑排水沟处采取水样2 1 3 瓶。 圈c l 一含量变化曲线回c r 含量洲女 、 以M，，。 八八／、 ，、．．，几 ，八 ．．A 。 。 Vh ．一y ’ yyyV1 p【n ．．、．√、，、 气、小- “ 图3T F 0 2 投放点与矿坑水力联系连通试验结果 F i g ．3 T h eh y d r a u l i cc o n n e c t i o nr e s u l t sb e t w e e nm i n ea n ds p o tT F 0 2 试验结果显示，水样中C 16 月3 日1 7 点开始偏验结果，确定该T F 0 3 点与矿坑水存在水力联系。 高，于6 月9E l4 点恢复正常 见图4 。根据连通试 3结论 ∞m C I 含量变化曲线C l 含量异常段 ，2 2 ’ 一 期 i i 霞忑翌霉五≮翌再石墨忑2 霉≤i ；； i 寰麓t 銎三塞兰兰璧三羔竺兰兰三兰兰麓蔓掣 } 1 4 ． ． 鬯1 2 ’ ⋯ L一 。譬吉■} 首≮尹喵等营≮尹≮f 等 一N “e L Q ． c r ∞3 三 誓工誓孓正取 互 口 墨 正誓 C CCoCCC CC CC 时l h J 图4T F 0 3 投放点与矿坑水力联系连通试验结果 F i g ．4 T h eh y d r a u l i cc o n n e c t i o nr e s u l t sb e t w e e nm i n ea n ds p o tT F 0 3 1 连通试验是一种探测方法，通过在地下水流 系统的某个部位施放能随地下水运动的物源，在预 期能到达的部位对其进行接收检测，根据检测结果 来获取系统天然流场的水动力属性。本次通过3 个 投放点的连通试验，直观地反映地下水系统的运动 状态，确定投放点与矿坑水存在水力联系。 2 通过连通试验，基本上查明了矿区连通关系、 补给来源和范围，为矿区帷幕注浆勘查的布孔及施 工方案的选择提供科学依据，为截断矿坑主要进水 通道，减少矿坑涌水量问题提供资料。 3 采用食盐作为示踪剂进行连通试验是一种安 全无毒、经济有效的方法，查明岩溶地下水的运动途 径、速度，地下河系的连通、延展与分布情况，地表水 与地下水转化关系，以及矿坑涌水的水源与通道等 问题，值得推广运用。 参考文献 [ 1 ] 郑文晓，罗长保．浅谈连通试验在水利工程地质勘察中的应用 口] ．江西水利科技，2 0 0 4 ，3 0 增刊 3 7 3 9 ． [ 2 ] 李晓，胡耀飞，贾疏源．锦屏普斯罗沟坝址右岸地下水连通试 验[ J ] ．地质灾害与环境保护，2 0 0 2 ，1 3 4 5 1 5 5 ． I s ] 蒙彦，雷明堂．岩溶区隧道涌水研究现状及建议[ J ] ．中国岩 溶，2 0 0 3 ，2 4 2 8 7 - 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