鴨公塘區(qū)鉛鋅礦開采簡報

鴨公塘區(qū)鉛鋅礦開采簡報

1礦物資源量特征水口山鉛鋅礦池塘區(qū)自1972年正式建成以來，共收集了132.2萬噸鉛含鉛含鉛含鉛含鉛含鉛含鉛含鉛含鉛含礦量?，F(xiàn)有錫錫磷礦床量為132.2萬噸，錫錫磷量為67428噸，銅粉末量為6045噸，黃鐵礦礦石量為35.9萬噸。截至1996年底,保有鉛鋅工業(yè)礦量23.3萬t,鉛金屬量3067t,鋅金屬量13729t,銅金屬量1685t。保有鉛鋅遠(yuǎn)景礦量1.6萬t,鉛金屬量149t,鋅金屬量1089t,銅金屬量97t,保有工業(yè)和遠(yuǎn)景黃鐵礦石量113.7萬t?，F(xiàn)在的保有儲量中,1#鉛鋅黃鐵礦與鈾共生,W401采場有自暴危險,鉛鋅地質(zhì)品位下降,Pb地質(zhì)品位1.32%,Zn地質(zhì)品位5.92%。在開采條件不斷劣化的情況下達(dá)不到效益品位要求。鴨公塘區(qū)礦坑涌水量占礦坑總涌水量90%左右。1987年到1996年礦坑平均排水量1119m3/h,年排水費500萬元以上。由于長期疏干排水,地面塌陷加劇,雨季洪水淹沒塌陷區(qū)灌入井下,不僅增加了礦坑排水量,而且對礦井生產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。綜上所述,鴨公塘區(qū)鉛鋅資源已近枯竭,地質(zhì)品位下降,水害嚴(yán)重,井下采礦經(jīng)濟(jì)效益差,已暫停開采鴨公塘區(qū)資源。2鴨公湖地區(qū)的水文特征2.1含水層的劃分鴨公塘區(qū)由于構(gòu)造斷裂和火成巖活動劇烈,接觸破碎、斷裂破碎及層間接觸破碎非常發(fā)育,成為地下水活動的良好通道。根據(jù)不同地層時代、埋藏條件、富水性、地下水位和隔水層的空間位置,劃分為兩個含水層,即上部含水組和下部含水帶。上部含水組組成層位較多,巖性復(fù)雜。下部含水帶主要為層間破碎帶和接觸破碎帶,層位穩(wěn)定,按其產(chǎn)狀又可分為緩傾斜和陡傾斜兩部分。隔水層主要為二迭系當(dāng)沖組、斗嶺組砂頁巖、白堊系紅色泥質(zhì)砂頁巖和火成巖體。2.1.1鴨公塘表面地下水流場分布緩傾斜含水層主要由下迭系棲霞灰?guī)r與上覆的當(dāng)沖組層間破碎帶組成,其產(chǎn)狀呈平緩褶曲構(gòu)造,由W、NW向火成巖體傾斜,傾角0°～10°。張性裂隙及巖溶發(fā)育,空隙直線率13%。陡傾斜部分分布于鴨公塘接觸蝕變帶和某些斷裂帶,范圍狹窄,自-100m標(biāo)高以下沿火成巖的東北兩端連續(xù)分布。已知在-500m標(biāo)高仍然存在,傾角45°～90°,裂隙發(fā)育,含水性好。下部含水帶屬溶洞裂隙承壓水,地下水流向由S往N或由SW向NE,坡度平緩。含水帶厚度較小,變化不大,緩傾斜部分厚度8～16m,陡傾斜部分厚度2～10m。單位涌水量0.7～2.46L/(s·m),局部地段0.16～0.33L/(s·m),平均滲透系數(shù)35.32m/晝夜。水質(zhì)類型為HCO3—Ca或HCO3—Ca—Mg型水。水溫21～27℃,動態(tài)變化不大,水量穩(wěn)定。2.1.2水水水質(zhì)類型上部含水組由白堊系底礫巖,二迭系斗嶺組底部砂巖與下伏的二迭系當(dāng)沖組灰?guī)r層間含水及二迭系棲霞灰?guī)r組成,含裂隙溶洞水,巖溶直線率8.67%。含水層厚度變化大,富水性不均一。水質(zhì)類型為HCO3—Ca—Mg型水,水溫18～22℃。動態(tài)隨季節(jié)變化,水量不穩(wěn)定。下部含水帶與上部含水組在礦區(qū)南部及外圍的西北部有明顯的水力聯(lián)系,在老鴉巢區(qū)無水力聯(lián)系。2.2地下水補徑排放系統(tǒng)礦坑充水因素:①下部含水帶是最主要的充水因素;②上部含水組是次要充水因素;③F3,F6導(dǎo)水?dāng)鄬邮侵苯映渌蛩?④地面塌陷是季節(jié)性充水因素,也是對礦井生產(chǎn)安全構(gòu)成重大威脅的重要因素。地下水補給源:礦區(qū)地下水主要來源于大氣降水和地表水體。大氣降水通過鹽湖復(fù)式向斜和斗嶺向斜補給區(qū)流向礦區(qū),曾家溪部分河段流經(jīng)含水層及塌陷區(qū),河水補給地下水。2.3礦屬水文條件復(fù)雜類型礦區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜,礦坑涌水量大。礦體深埋當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下,且含豐富的高壓裂隙溶洞水。礦區(qū)西部的曾家溪與礦坑水存在水力聯(lián)系。礦床疏干引起地面塌陷,洪水淹沒塌洞區(qū)時,洪水直接灌入塌洞進(jìn)入礦坑,不但增加礦坑涌水量,而且對礦山井下生產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。根據(jù)礦山水文地質(zhì)工作規(guī)程分類,該礦屬水文地質(zhì)條件復(fù)雜類型。礦坑涌水量1000m3/h以上。3鴨子公共浴室的封閉研究3.1鴨公塘區(qū)閉坑水口山鉛鋅礦由鴨公塘區(qū)和老鴉巢區(qū)組成,兩區(qū)在三、五、七、九中段有五條運輸巷道相連,共用一個排水系統(tǒng)。鴨公塘區(qū)閉坑僅是關(guān)閉水口山鉛鋅礦的一個礦區(qū),另一個礦區(qū)仍將繼續(xù)生產(chǎn)。鴨公塘區(qū)閉坑需建防水閘五座,其中五中段兩座,三、七、九中段各一座。鴨公塘區(qū)和老鴉巢區(qū)是否存在水力聯(lián)系、聯(lián)系程度、通過什么介質(zhì)進(jìn)行聯(lián)系等問題一直存在爭論。鴨公塘區(qū)閉坑,上述問題顯得尤為重要,它關(guān)系到閉坑工作的成敗。為此水文地質(zhì)技術(shù)人員反復(fù)查閱礦區(qū)水文地質(zhì)歷史資料,結(jié)合鴨公塘近三十年的開采實踐對礦區(qū)水文地質(zhì)條件的認(rèn)識,認(rèn)為鴨公塘與老鴉巢存在水力聯(lián)系,但聯(lián)系程度較差。(1)鴨公塘區(qū)開拓前,老鴉巢區(qū)已開拓至九中段(-300m標(biāo)高),兩區(qū)水位差366m,而老鴉巢區(qū)礦坑涌水量僅50～70m3/h。證明兩區(qū)水力聯(lián)系差。(2)1961年12月在老鴉巢區(qū)九中段施工的164孔,孔深158.39m,遇下部含水帶而終孔,鉆孔涌水量45m3/h,鴨公塘區(qū)疏干后期鉆孔停止涌水,證明兩區(qū)存在水力聯(lián)系。兩區(qū)的水力聯(lián)系主要是通過下部含水帶進(jìn)行的。下部含水帶在鴨公塘區(qū)和老鴉巢區(qū)之間地段延續(xù)性差,造成鴨公塘區(qū)富水性好,老鴉巢區(qū)富水性差。下部含水帶在老鴉巢區(qū)埋藏于-450m標(biāo)高以下。目前老鴉巢區(qū)生產(chǎn)未觸及該含水層,因而產(chǎn)生鴨公塘區(qū)和老鴉巢區(qū)無水力聯(lián)系的假象。3.2次填充均是隔水?dāng)鄬覨2斷層的性質(zhì)在鴨公塘區(qū)閉坑可行性研究及水閘選址過程中爭論頗多,主要是F2斷層是否導(dǎo)水問題上。F2斷層如果導(dǎo)水,70年代所建的五、七、九中段四座臨時防水閘選址錯選,在原址上修建永久性防水閘和按原理論選擇三中段新防水閘位置將導(dǎo)致鴨公塘區(qū)閉坑工作的失敗。為此水文地質(zhì)技術(shù)人員反復(fù)查閱資料,現(xiàn)場考證F2斷層性質(zhì)及充填情況,認(rèn)為F2斷層沿大理巖與砂頁巖接觸帶分布,斷層破碎帶膠結(jié)充填良好,系隔水?dāng)鄬?。利用原建臨時防水閘加固成永久性防水閘,可達(dá)到鴨公塘區(qū)閉坑之目的,而且可節(jié)約近百萬元的防水閘構(gòu)筑費用。3.3地下水位下降,工地利導(dǎo)水應(yīng)保未破鴨公塘區(qū)閉坑后,地下水可從三個途徑進(jìn)入老鴉巢區(qū):①老鴉巢區(qū)九中段的164孔揭露下部含水帶,預(yù)測涌水量45m3/h,最大可能涌水量62m3/h。②兩區(qū)間的大理巖和砂頁巖相對隔水層的裂隙導(dǎo)水,根據(jù)鴨公塘區(qū)開拓前老鴉巢區(qū)水量預(yù)測為50m3/h。③水閘漏水,根據(jù)設(shè)計,水閘允許滲水量很小,可忽略不計。前二項合計預(yù)測漏水量為95～112m3/h。鴨公塘區(qū)閉坑后地下水位將大幅度上升,最終將達(dá)到或接近原靜止水位標(biāo)高66.50m。地下水位回升,原被疏干的巖層空隙及采空區(qū)被水充填,巖土應(yīng)力重新分布。一方面水對巖層的浮托力使應(yīng)力分散,地下水位恢復(fù)到原靜止水位后達(dá)到新的應(yīng)力平衡,地面塌陷及采空區(qū)冒落趨于停止。另一方面地下水浸泡巖層,使巖層軟化,加速產(chǎn)生新的塌洞并使部分老塌洞復(fù)活及采空區(qū)坍塌。4防水門的設(shè)計和施工4.1閘體厚重設(shè)計防水閘設(shè)計安全等級為Ⅰ級,采用多級楔形鋸齒狀結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同中段閘體所承受的水頭壓力,分別計算各中段防水閘體抗壓厚度、抗剪厚度、抗?jié)B厚度,取最大值作為閘體厚度。九中段設(shè)計水頭壓力為4MPa,閘體厚度17m,七中段設(shè)計水頭壓力為2.9MPa,閘體厚度12m,五中段設(shè)計水頭壓力為2.1MPa,閘體厚度9m,三中段設(shè)計水頭壓力為1.2MPa,閘體厚度5m。閘體楔形鋸齒施工,采用淺孔少藥量多次爆破成型,謹(jǐn)防藥量過大,破壞圍巖。根據(jù)防水閘施工的特定環(huán)境,采用連續(xù)整體澆筑存在較大困難。設(shè)計時曾考慮采用頂板天井加附層平巷方法澆筑閘體混凝土,但因該方法會破壞閘體圍巖,增加炮震裂縫,影響閘體穩(wěn)定而被擱置。施工中采用分段澆筑施工法,段長以一個楔形齒長為準(zhǔn)。分段結(jié)合面需徹底清洗并作打毛處理,以保證閘體整體性。4.2管暢管,保證防滲效果防滲注漿是閘體施工的重要組成部分,注漿質(zhì)量的優(yōu)劣,直接關(guān)系到閘體穩(wěn)定與安全。為此制定了閘體防滲分段注漿實施方案,段長為一個楔形齒長,每個注漿段預(yù)埋兩根注漿管,注漿管埋于閘體楔形齒尖最高處。每個注漿段注漿三次。第一次注漿至埋設(shè)最高處注漿管漏漿為止。24小時后第二次注漿,注漿壓力達(dá)到設(shè)計水頭壓力而停注,2小時后將注漿管內(nèi)漿液放掉,保證注漿管通暢。最后一次注漿要求注漿壓力達(dá)到或超過設(shè)計水頭壓力的1.5倍,確保閘體防滲效果。閘體防滲注漿選用穩(wěn)定性好的水泥作注漿材料,并根據(jù)水泥漿液固結(jié)析水率隨漿液濃度增大而減少的特點,盡量選用濃度大,析水率低的高濃度漿液。采用多次注漿和提高注漿壓力方法減少水泥漿固結(jié)析水而產(chǎn)生的空隙,從而達(dá)到防滲目的。實踐證明該方法用于閘體防滲注漿效果良好。鴨公塘區(qū)閉坑已兩年有余,地下水位已由閉坑前的-300m上升到+63.5m標(biāo)高(2001年8月22日),離疏干前靜水66.5m僅差3m,水頭壓力高達(dá)3.6MPa,所建的五座防水閘基本無滲水,其質(zhì)量優(yōu)于設(shè)計要求。防水閘混凝土體施工過程中,大量礦坑水需設(shè)置臨時過水管引出。礦坑水與黃鐵礦作用生成pH值3.5～4的稀酸,腐蝕過水管道及原生活用水管道。為保證閘體安全,防水閘混凝土體施工結(jié)束后采用雙液注漿方法封堵過水管道。其方法是首先預(yù)注1.5倍過水管空隙體積的純水泥漿,然后再注雙液漿,雙液漿的凝結(jié)時間采用過水管空隙體積除以注漿泵流量確定,雙液漿流至預(yù)定位置終凝,以保證過水管空隙全部被水泥結(jié)石充填。注漿壓力仍采用設(shè)計水頭壓力的1.5倍確定。5鴨子公共浴室的封閉效果評估5.1鴨公塘區(qū)閉坑目的檢測1999年8月24日采用雙液注漿方法封堵九中段防水閘臨時過水管成功,8月26日注漿封堵九中段生活用水管結(jié)束,標(biāo)志鴨公塘區(qū)正式閉坑。閉坑后地下水位由快到慢逐步回升,2001年8月22日地下水位已恢復(fù)到63.5m,接近疏干前靜水位66.5m,至此鴨公塘區(qū)閉坑目的已經(jīng)達(dá)到。鴨公塘區(qū)閉坑后地下水位恢復(fù)歷時曲線見圖1。5.2鴨公塘閉坑效果鴨公塘區(qū)閉坑前礦坑總涌水量,1987～1996年(剔除康礦水量后)平均礦坑涌水量1119m3/h,閉坑后的2000年礦坑總涌水量(同樣剔除康礦水量后)平均為188m3/h,閉坑后較閉坑前減少礦坑涌水量931m3/h,每年可節(jié)約排水費394萬元。鴨公塘區(qū)閉坑可行性研究,預(yù)測鴨公塘閉坑后鴨公塘流入老鴉巢水量:164孔45～62m3/h,裂隙導(dǎo)水50m3/h,合計95～112m3/h。鴨公塘閉坑后鴨公塘流入老鴉巢實際水量:164孔45m3/h,裂隙導(dǎo)水45～50m3/h。鴨公塘閉坑后實際漏水量與閉坑前可行性研究預(yù)測漏水量完全吻合。5.3礦區(qū)西部塌洞鴨公塘區(qū)閉坑初期,地下水位快速回升,1999年12月27日八坑旁因采空區(qū)崩落,首先產(chǎn)生塌洞,礦區(qū)西部的曾家橋、橋頭、香花坪塌陷區(qū)也陸續(xù)發(fā)生零星塌洞。隨著地下水位升高,塌洞頻率趨緩,地下水位接近疏干前靜水位時,地面塌陷趨于穩(wěn)定。2001年后未產(chǎn)生新的塌洞。6礦區(qū)水文地質(zhì)條件及施工技術(shù)研究鴨公塘區(qū)閉坑工程是一項難度高、風(fēng)險大的復(fù)雜工程,其難點在于:一是安全等級要求高,需要確保同一開拓系統(tǒng)的相鄰礦區(qū)及康礦的生產(chǎn)安全;二是鴨公塘區(qū)水文地質(zhì)條件復(fù)雜,涌水量大,水位高,與相鄰生產(chǎn)區(qū)及康礦有多條開拓巷道相連,且水壓大,水質(zhì)呈酸性,腐蝕性強,堵水技術(shù)難度大。三是采空區(qū)體積大,形態(tài)復(fù)雜。為此組織工程技術(shù)人員聯(lián)合攻關(guān),開展礦區(qū)水文地質(zhì)條件研究;采空區(qū)穩(wěn)定性及地面塌陷研究;防水閘設(shè)計與施工技術(shù)研究。(1)通過對礦區(qū)水文地質(zhì)條件研究,闡明了鴨公塘區(qū)水文地質(zhì)條件,鴨公塘區(qū)與老鴉巢區(qū)的水力聯(lián)系機理及閉坑后地下水對采空區(qū)及塌陷區(qū)穩(wěn)定性影響。對閉坑后地下水恢復(fù)水位、漏水量進(jìn)行預(yù)測,為閘體設(shè)計、閘體位置選擇提供