贵州省凯里市鱼洞岩溶大泉成因与水质污染研究.pdf

第42 卷第5期2023年10 月水环境贵州省凯里市鱼洞岩溶大泉成因与水质污染研究李仁启，罗康生，陆治斌，罗邦良，付宏学3，张先慧（1.贵州省地质矿产勘查开发局一0 一地质大队，贵州凯里556 0 0 0；2.贵州省地质环境监测院，贵阳550 0 0 0；3.中国煤炭地质总局第三水文地质队，河北邯郸0 56 0 0 1）摘要：为推进凯里市鱼洞河流域酸性矿井水治理，进而改善鱼洞河流域水环境现状，采用资料收集、地质及水文地质测绘、物探、钻探、水质分析、地下水动态长观等工作方法，深入研究了鱼洞河岩溶大泉形成及水质污染成因。研究结果表明鱼洞岩溶大泉出露于平路河断层破碎带中，由泥盆系尧梭组承压水与栖霞茅口组潜水混合而成，受地形切割，在平路河（鱼洞河支流）右岸出露。水质污染主要是因为原高家庄煤矿、州煤矿采矿破坏了顶板二叠系栖霞茅口组岩层中地下水径流管道，顶板含水层中地下水充入采空区中与黄铁矿（FeS,）发生水解反应，致使铁（Fe）、锰（M n）、硫酸盐（SO2-）、p H 等指标严重超标，煤矿关闭后老空区水位上升，老空水再次通过斜井、导水裂缝带等进入岩溶管道，进而污染了鱼洞泉。通过该项研究，夯实了鱼洞河流域煤矿酸性矿井水地学治理的理论基础，进一步完善了鱼洞河流域酸性矿井水治理路径，对类似流域酸性矿井水治理研究更是一个不可或缺的经验参考。关键词：鱼洞河流域；鱼洞岩溶大泉成因；污染现状；污染成因；地学治理中图分类号：X522Study on the Cause of Formation and Water Pollution ofYudong Karst Spring in Kaili City,Guizhou ProvinceLI Ren-qi,LUO Kang-sheng,LU Zhi-bin,LUO Bang-liang,FU Hong-xue,ZHANG Xian-hui(1.No.101 Geological Brigade of Guizhou Provincial Bureau of Geological&Mineral Exploration&Development,Kaili,Guizhou 556000,China;2.Guizhou Geological Environment Monitoring Institute,Guiyang 550000,China;3.The Third Hydrogeological Team of China Coal Geology Administration,Handan,Hebei 056001,China)Abstract:In order to promote the treatment of acid mine water and improve the current water environment of Yudong Riverbasin in Kaili City,the formation of Yudong River Karst Spring and the causes of water pollution were studied in depth by meansof data collection,geological and hydrogeological mapping,geophysical exploration,driling,water quality analysis,and long-termobservation of groundwater dynamics.The results showed that the Yudong Karst Spring is exposed in the fault fracture zone ofPinglu River,which is composed of the pressure water of Devonian Yaosuo Formation and the phreatic water of Qixia MaokouFormation.It is cut by the terrain and emerges on the right bank of Pinglu River(a tributary of Yudong River).The waterpollution is mainly caused by the mining of the original Gaojiazhuang Coal Mine and Zhouzhou Coal Mine,which damaged thegroundwater runoff pipeline in the strata of the Permian Qixia Maokou Formation of the roof,and the groundwater in the roofaquifer filled the goaf to hydrolyze with pyrite（Fe S,),r e s u l t i n g i n i r o n (Fe),m a n g a n e s e (M n),s u l f a t e (SO 2-),p H a n dother indicators seriously exceeding the standard.After the coal mine was closed,the water level in the old goaf rose,and the oldempty water again passed through the inclined shaft and the water conducting fracture zone entered the karst pipeline and pollutedthe Yudong Spring.Through this study,the theoretical basis of geological treatment of acid mine water in Yudonghe River basinhas been consolidated,and the treatment path of acid mine water in Yudong River basin has been further improved,which is anindispensable experience reference for the study of acid mine water treatment in similar river basins.Keywords:Yudong River basin;cause of formation of karst big spring in Yudong;pollution status;causes of pollution;收稿日期：2 0 2 2-0 8-31基金项目：贵州省地质矿产勘查开发局地质科研项目鱼洞河流域煤矿井下封堵还原环境再造地学治理研究（黔地矿科合【2 0 2 1 19 号）；黔东南州科技计划项目“黔东南州岩溶区场地土壤污染物迁移规律研究”（黔东南科合丁字 2 0 2 0 0 6 2 号）。作者简介：李仁启（19 9 1-），男，贵州镇远人，2 0 14年毕业于贵州大学水文与水资源工程专业，工程师，主要从事水文地质、工程地质和环境地质相关工作。四川环境SICHUANENVIRONMENTD0I:10.14034/ki.schj.2023.05.017文献标识码：A文章编号：10 0 1-36 44(2 0 2 3)0 5-0 118-10geoscience governanceVol.42,No.5October 20235期引言凯里市鱼洞岩溶大泉为鱼洞河流域最大污染源，梁浩乾等 I研究表明鱼洞河下游水体pH值、SO2-、Fe、M n 明显超标，评价结果为重度污染。为加强生态文明建设，贯彻落实党中央、国务院关于保护环境，治理环境，恢复生态的政策精神，推进凯里市鱼洞河流域酸性矿井水治理，进而改善鱼洞河流域水环境现状，本文对鱼洞河流域鱼洞岩溶大泉形成及水质污染成因进行了研究，可为鱼洞河流域煤矿酸性矿井水治理方面，在地学视角提供理论基础。目前针对煤矿酸性矿井水成因及治理的相关研究较多，李庭、李怀展等 2-3 研究指出矿井闭坑后停止抽排地下水，水位回弹后将淹没废弃的矿坑、巷道、采空区和工作面等，除采矿活动遗留的润滑油、液压油等污染物外，采场、含煤地层和相邻含水层等中的有害物质都会汇人地下水系统，使废弃矿井成为潜在的污染源，同时矿坑废水还可通过采动裂隙、断层和封闭不良钻孔等通道造成地下水串层污染，或溢出地表造成大面积的地表水污染。尹国勋等 41 研究表明在煤矿水污染的类型中，酸性矿井水的危害最显著。目前国内外对矿山酸性清C69水S306河福泉贵定S306C321麻江S309黔南州)州(市、地)城县(市、区)城铁路一高速公路一一国道一一省、县道等图1鱼洞河流域地理位置图Fig.1Geographic Location of Yudong River Basin李仁启等：贵州省凯里市鱼洞岩溶大泉成因与水质污染研究瓮安重安江鱼洞河3308水G321鑫东南州江G32120km-州(市、地)界119水处理方法主要有化学处理、物理处理及生物处理等，其中最常用的工艺方法主要包括中和法、微生物法、人工湿地法及膜法等 5。近年，李曦滨 6 提出了源头控制+末端治理的综合治理技术。现有污染机理研究，多是针对污染物本身化学成分进行，未充分考虑污染形成的水文地质条件，因而治理方式多为末端治理，即使近年提出源头控制，也比较宏观，未提出清晰路径，因而在治理时不仅投资成本高，而且治理效果较差。因此，本文选取贵州省凯里市鱼洞岩溶大泉为典型案例，充分分析研究区水文地质条件，深入探讨了鱼洞岩溶大泉形成及污染成因，进而为下步鱼洞河流域酸性矿井水治理工作奠定了坚实的地学治理基础，也可以对类似流域酸性矿井水治理提供经验参考。1材料与方法1.1研究区概况鱼洞河流域位于贵州省黔东南苗族侗族自治州凯里市北西方向，中心点至凯里市城区直距16 km左右（见图1），地理坐标极值：东经10 7 42 2 7 1075742，北纬2 6 35 16 2 6 44 47 。鱼洞河施秉S204S306阳黄平舞S806清台江剑河雷山40km县(市、区)界河流鱼洞河流域镇远120流域面积2 40 km，其范围内蕴藏大量的煤炭资源，自2 0 世纪8 0 年代开始的近2 0 年中，鱼洞河流域的煤矿开采处于无序状态，造成了河流的严重污染，河水呈现黄、褐黄、褐红色，铁离子含量严重超标，为劣类水质，污染现状触目惊心 6 。由于无序的采煤活动，鱼洞河流域生态环境遭到了严重破坏，形成了山青水“锈”的境况，严重影响了区内五镇9.6 万居民的日常生活，减少了当地耕地面积约2 330 hm，每年间接经济损失达1.6 亿元 7 9)。全流域涌水矿井41处，铁（Fe）、锰（M n）、硫酸盐（SO2-）、p H 值严重超标，流量0.014475.74L/s，平均39.52 9 L/s，总涌水量1.62m/s，占鱼洞河流量4.2 3m/s的38%，即三分之一还多 10 1，而鱼洞河岩溶大泉流量0.47 5m/s，占总矿井酸性废水的2 9%左右，占整个鱼洞河的10%左右，对整个鱼洞河污染贡献最大。1.2水文地质条件鱼洞河为平路河及白水河交汇而成，然后汇入重安江，凯里市鱼洞河岩溶大泉（图中简称“鱼洞泉”）位于鱼洞河流域南东部鱼洞河支流平路河中游右岸（见图2），出露于平路河断层破碎带中，高程7 0 8 m。该岩溶大泉为梁山组下盘泥盆系碳酸盐岩（白云岩）承压含水系统与上盘二叠系栖霞四川环境茅口组碳酸盐岩（灰岩）潜水含水系统共同的排泄点，二叠系栖霞茅口组潜水含水系统面积约7km，泥盆系承压含水系统面积约2 9 km。系统范围整体地势南东高北西低，高程一般7 10 9 6 0 m，为小起伏低山溶蚀地貌，地表岩溶漏斗、岩溶洼地、落水洞、天窗等发育，地表无常年性河流、水库、湖泊等大的地表水体积，地表、地下水受地形控制整体自南东向北西径流，平路河（鱼洞河支流）为该区最低侵蚀基准面，鱼洞岩溶大泉在其右岸排泄，通过2 0 2 2 年18 月地下水动态长观（矩形堰测量，一般10 天观测一次，降雨加密观测），观测期间流量9 547 5L/s，地下水稳定系数0.2，为较稳定型，可知岩溶大泉系统不仅地下水流动空间大且补给源丰富 ，通过本次研究也证明了此观点。系统范围内自上而下地层分别为第四系（Q），二叠系栖霞茅口组（Pzq+m）、二叠系梁山组（P,l）及泥盆系尧梭组（D,y）。第四系岩层主要分布于岩溶洼地等低缓地带，岩性主要为灰黄色、砖红色褐黄色粘土、亚粘土夹碎石等，含松散岩类孔隙水，区内未见泉点出露，富水性贫乏。二叠系栖霞茅口组大面积分布研究区，岩性主要为灰、深灰色中厚一厚层晶灰岩、生物碎屑灰岩，厚117 32 7 m，含碳酸盐岩岩溶水，含水介质重安冷水大风码镇狗河洞鱼42卷白水河路河消水洞白天生桥水炉山镇河东门水库洛帮水库五里桥水库龙滩沟大两泡木林水库万潮镇岔图2 鱼洞河流域水系分布图Fig.2Water System Distribution Map of Yudong River Basin平鱼洞泉河龙场镇图例乡镇被污染鱼洞泉山河未受污染河流被污染河流12.3 km5期为溶洞管道，整个鱼洞河流域范围内分布泉点39个，流量0.0 1417 4.2 9 L/s，平均流量8.678L/s，暗河出人口5个，流量8.59 2 800.000L/s，平均流量2 37.56 8 L/s，地下径流模数4.2910.26L/skm，富水性强，地下水埋藏类型为潜水。二叠系梁山组隐伏于栖霞茅口组地层下，岩性为以石英砂岩、铝土岩、碳质页岩及烟煤、铝土质页岩及菱铁矿等，厚14 2 2 m，含基岩裂隙水，含水介质为风化裂隙，整个鱼洞河流域范围内分布5个泉点，流量0.333 2.2 9 4L/s，平均流量1.2 33L/s，地下水径流模数 1L/skm，富水性弱，为相对隔水岩组。泥盆系尧梭组隐伏于二叠系梁山组之下，岩性主要为灰黄、灰白色厚层块状白云质生物屑灰岩，粗晶白云岩，砾屑白云岩等，厚6 0 32 0 m，含碳酸盐岩岩溶水，含水介质为溶孔溶隙，整个鱼洞河流域范围内分布泉点15个，流量0.0 14 136.6 10 L/s，平均流量16.450L/s，地下水径流模数3.17 6.7 13L/skm，富水性强，地下水埋藏类型为承压水。系统范围内断层构造不发育，为单斜构造。1.3研究方法本次研究主要通过资料收集、地质及水文地质测绘、物探、钻探、水质分析、地下水动态长观等工作方法，对凯里市岩溶大泉形成与水质污染成因进行了深入剖析。收集资料主要为矿山井上井下对照图及地质图，在通过MAPCIS校正、数字矢量化后叠加于收集的地质图中作为地质及水文地质测绘163落水洞高（m）715-6000注：1二叠系栖霞茅口组碳酸盐岩潜水含水系统，富水性强，2 二叠系梁山组碎屑岩隔水岩组，富水性弱（相对隔水层），3-泥盆系尧梭组碳酸盐岩承压含水系统，富水性强，4-二叠系栖霞茅口组，5二叠系梁山组，6-泥盆系尧梭组，7-灰岩，8 白云岩，9-炭质粘土岩，10 铝土质粘土岩，11断层破碎带，12 受污染的岩溶大泉（上：编号，下：流量）2.1.1二叠系栖霞茅口组碳酸盐岩潜水含水系统该系统面积约7 km，北侧以地表分水岭为界，东边及南部以二叠系梁山组地层界线为边，西侧以地表分水岭界，北侧以平路河为边（见图4），系李仁启等：贵州省凯里市鱼洞岩溶大泉成因与水质污染研究岩溶大泉成因分析自然条件下，研究区地层沉积呈连续完整状态，梁山组中发育铝土、粘土岩相对隔水层，梁山组底部煤系之上的栖霞-茅口组（Pzq+m）岩溶含水岩组与下部泥盆系尧梭组（D3y）岩溶含水岩组之间不存在水力联系，为单独的含水系统 12 。鱼洞河岩溶大泉主要由二叠系栖霞茅口组碳酸盐岩潜水含水系统及泥盆系尧梭组碳酸盐岩承压含水系统因断层破碎带影响共同在此排泄地下水形成，其形成模式见图3。暗河入口8 8 0天窗2器浴管道PL岩浴管道D.y10P.q+m23121底图。采用穿越法及追索法对含煤层地质界线及重要地质构造进行核查、修正，保证地质内容准确、测绘精度符合规范要求，地层岩性及构造特征是划分地下水系统边界的重要依据。水文地质测绘主要是对岩溶地貌形态（落水洞、天窗、岩溶洼地、漏斗等）、泉点、暗河出入口、矿井口分布等进行调查，进而大致查明地下水系统的补径排特征。通过高密度电法、音频大地电磁法、瞬变电法及充电法等物探主要目的为查明采空区、确定地下水主径流带等。钻探能验证物探同时、还能掌握地下水流场特征、采空区或煤层分布特征及顶底板水文地质特征。通过水质全分析确定研究区污染因子及污染程度。地下水动态长观包含了枯、丰季（矩形堰测量，一般10 天观测一次，降雨加密观测），可定性推断岩溶大泉的储水空间及补给情况。2结果与讨论2.12000PI5D.y4图3鱼洞泉成因示意图Fig.3Origin of Yudong Spring统岩性主要为二叠系栖霞茅口组灰、深灰色中厚一厚层泥晶灰岩、生物碎屑灰岩，层厚117 32 7 m。灰岩的主要矿物成分为方解石，化学式为CaCO3。水中的侵蚀性CO,可以溶蚀可溶岩，水中的CO2D.y30006108007006003556(m)SUT11475.01A12122四川环境鱼洞村OS05D.y平路P河断7 0路河P2q+m42卷鱼碗井O旧院LDO6LD12LD11YR01LDO8杨家山O高家庄P1狗场P2qtmP2lLDO5LD04LDOTYR09L1D07大树脚产Lb1OLD09YRO5YR04YRO3YR02O比的坡P21DsyYRi0kmSW116一11徐家洞QYRO8YR07XRO6O龙场镇鸽罗家院SW70山所D.y老注：1二叠系栖霞茅口组地层出露区，2-二叠系梁山组地层出露区，3泥盆系尧梭组地层出露区，4二叠系栖霞茅口组，5-二叠系梁山组，6 泥盆系尧梭组，7-志留系翁项群，8 正断层，9 暗河或伏流出、入口，10 落水洞，11天窗，12 岩溶洼地，13-河流及流向，14-受污染河流，15老碉井口及编号，16 地下水系统界线，17 地下水流向。图4二叠栖霞茅口组碳酸盐岩潜水含水系统平面分布图Fig.4 Plan distribution of carbonate rock phreatic water bearing system in Maokou Formation,Qixia,Permian含量越高，pH值越低则越有利于岩溶的发育 13,各种来源的CO，溶于水变为碳酸，与可溶岩（C a C O,)通过化学作用产生溶解过程，生成Ca（H C O，）2，运动的水流加速可溶岩的溶解，各种因素和作用综合集成，形成了岩溶洼地、落水洞、漏斗、天窗、溶洞、岩溶管道、岩溶裂隙等 4。2019年5月，通过刻线及连续打块的方式对鱼洞河流域范围内栖霞茅口组灰岩取样分析，灰岩中主要成分（见图5）为CaO和CO2，其中CaO含量50.99%，C 0 2 含量40.55%，Mg0含量0.8 0%，其他成分7.6 6%，其Ca含量远远高于Mg的含量，而Ca的溶解能力相对于Mg较强，因而水对灰岩的溶解能力比白云岩强。该系统内灰岩出露范围广、厚度大，为各种岩溶地貌形态、岩溶管道、岩溶裂隙的发育提供了物质基础。区内大气降水、地表水沿系统范围内比的坡、龙场镇、大树脚、徐家洞一带地表发育的岩溶洼地（YR03、Y R 0 4、YR06、Y R 0 7、Y R 0 8、Y R 0 9）、落水洞（YR01、YR05、Y R 1O）、天窗（YR02）、老碉（LD01-LD12）等灌人式补给地下水，地下水在岩溶管道中自南向北径流，通过访问、水文地质测绘、物探、巷（洞）探等，研究区岩溶管道平面上呈树枝状分布（见图4），管道在补给区空间较小，但在径流区及排泄区空间较大，垂高最大者2 0 m左右，宽可达4m左右，区内主要发育岩溶管道三条，在旧院附近交汇成一条地下暗河后，受白水河深切含水层及受平路河断层下盘白云岩阻隔影响，最终在断层破碎带中以岩溶大泉（鱼洞村附近S05）的形式排泄地下水。二叠系栖霞茅口组下伏地层为二叠系梁山组，岩性（详见图6）为主要为石英砂岩、铝土岩、碳质页岩及烟煤、铝土质页岩及菱铁矿等，地下水径流模数 1L/skm，富水性弱，为上部碳酸盐岩潜水含水系统隔水底板。其它7.66%CO240.55%0.80%图5灰岩成分分析饼状图Fig.5Pie Chart of Limestone Composition AnalysisCao50.99%Mgo5期李仁启等：贵州省凯里市鱼洞岩溶大泉成因与水质污染研究123代号柱状图厚度组1:200栖霞组P2q岩性描述(m)55227灰黑色薄一中厚层泥品一细品灰岩夹钙质页岩，含燧石结核及条带。0.21.00.31.50.21.00.31.20.42.8黑色炭质页岩，含结核状、粒状及脉状黄铁矿。浅灰色薄一中厚层石英砂岩，风化后呈褐黄色。黑色炭质页岩，含结核状、粒状及脉状黄铁矿。浅灰色薄一中厚层石英砂岩，风化后呈褐黄色，偶夹煤层透镜体。煤层，偶夹薄层石英砂岩。梁山组P2I灰白、灰黄色中厚层铝土岩、铝土质页岩夹灰白、浅灰色豆状、土210状及块状铝土矿，含少量结核状、粒状黄铁矿。菱铁矿层，由粒状、状、致密装结晶菱铁矿之结核交互重叠，由0.54铝土之泥岩或铝土岩包襄组成。尧梭组D.y60320灰黄、灰色中厚层细一中晶白云岩，裂隙面见铝土质页岩充填。图6 梁山组地层柱状图Fig.6 Stratigraphic Histogram of Liangshan Formation2.1.2泥盆系尧梭组碳酸盐岩承压含水系统该系统面积约2 9 km，北侧以平路河及地表分水岭为界，东侧以志留系翁项群地层界线为边，南侧以平路河支流及志留系翁项群地层界线为界，西部以平路河为边（见图7），系统岩性主要为灰黄、灰白色厚层块状白云质生物屑灰岩，粗晶白云岩，砾屑白云岩等，厚6 0 32 0 m。白云岩的主要矿物成分为白云石，其化学式为CaMg（C O）2，通过岩矿分析，白云岩中主要成分（见图8）也为CaO和CO、M g O，M g O 的含量相较于灰岩中有所升高。其中C0,含量43.2 9%，Ca0含量30.7 5%，Mg0含量17.9 4%，其他成分8.0 2%。白云岩中的Mg含量比灰岩中的更高，而Ca含量相对灰岩较少，所以水对白云岩的溶解性相对于灰岩要低，岩溶发育较二叠系栖霞茅口组灰岩较低且相对均匀，以溶孔、溶隙发育为主，发育的岩溶管道规模也比灰岩岩溶管道发育规模小 15。由图7 可知，系统内泥盆系白云岩基本隐伏于二叠系梁山组之下，在研究区南部及西侧沿老鸪山断层一带出露，面积占24%左右，白云岩厚度大，为该系统的补给区。在系统南部麻塘自然在附近出露区内发育2 个地下暗河入口，在高家庄南东侧发育落水洞K01，北东角发育落水洞K02，大气降水、地表水沿暗河人口、落水洞等灌人式补给地下水，地下水在岩溶管道中自南东向北西径流（图8 中栖霞茅口组地层出露区为该系统径流区），通过访问、水文地质测绘、物探等，该承压含水系统地下水受白水河深切含水层及受平路河断层下盘白云岩阻隔影响，最终在断层破碎带中以岩溶大泉（鱼洞村附近S05）的形式排泄地下水。二叠系梁山组岩层为该系统隔水顶板，系统隔水底板为志留系翁项群砂质页岩。124四川环境42卷平01km2kmDy河鱼洞村P1旧院D:W路D:yPaq+mK02老S2W高家庄K01平路河村Pzqtm10黄城高榜坡D.y7D.ySW注：1-二叠系栖霞茅口组，2-二叠系梁山组，3泥盆系尧梭组，4泥盆系望城坡组，5-志留系翁项群，6 断层，7 岩层产状，8-地层界线，9-河流及流向，10 受污染河流，11地下水流向，12 落水洞，13地下水系统界线，14-二叠系栖霞茅口组中暗河或伏流出、人口，15泥盆系尧梭组中暗河或伏流出、人口，16 二叠系栖霞茅口组地层出露区，17 二叠系梁山组地层出露区，18-泥盆系尧梭望城坡组地层出露区Fig.7 Plan distribution of the confined water bearing system of the Devonian Yaosuo Formation carbonate rock其它8.02%CO243.29%图8 白云岩成分分析饼状图Fig.8Pie Chart of Dolomite Composition Analysis2.2水质污染成因研究煤矿埋藏于二叠系中统梁山组（P,1）地层中，是造成矿山水质恶化的主要影响因素，通过“贵州省凯里市鱼洞河流域矿山地质环境调查”项目，2019年5月，根据鱼洞河流域岩矿分布特点，布置采样剖面线，剖面线布置间距为2 km，采样方式为刻线及连续打块，在鱼洞河流域范围内共采集了20组煤矿样品，并委托相关资质部门对其进行岩龙场镇P115P2l10麻塘70断图例D.W4Pq+m1P12图7 泥盆系尧梭组碳酸盐岩承压含水系统平面分布图矿化学试验分析，去除2 个异常样，得18 组样品的真实数据。煤矿中固定碳含量36.39 3%，全铁Cao（T Fe）含量3.6 7 9%，可溶铁（KFe）含量30.75%1.546%，Fe S含量3.0 41%，Fe,0，含量2.249%，C 0 2 含量0.18 5%，S含量3.154%，Mn含量0.0 0 4%，F含量0.0 14%，其它占比Mgo49.735%。根据S的含量，将该煤层划为富硫煤17.94%（S含量2.5 4%），煤矿中FeS（黄铁矿）含量较高，水解后污染地表、地下水，使水中铁（Fe）、锰（Mn）、硫酸盐（SO-）、p H 等指标严重超标。2 0 2 2 年4月，在鱼洞岩溶大泉取样送贵州黔北建筑实验测试有限公司进行水质全分析，受矿井水污染的鱼洞岩溶大泉铁（Fe）10 0 mg/L、锰（M n）0.6 37 mg/L、硫酸盐（SO2-）350 mg/L、p H为3.12，有强烈铁锈味，色度（度）2 50，浑浊度（NT U）19 5.2 0，见黄色颗粒物，呈酸性，为劣V类水。研究区虽分两个含水系统，但因梁山组采空区下部铝土矿层（隔水底板）未被破坏，采空区主要充水水源为二叠系栖霞茅口潜水含水系统中的地7S2WD.y3SW5613814151016111712185期下水，充水通道主要为人工掘进斜井及导水裂缝带（经计算，区内最大导水裂缝带7 0 m左右，通过图6可知煤矿以上梁山组隔水层厚仅1.4 7.5m）。通过水文地质测绘、工程点测量结合在研究区鱼洞斜井煤矿、高家庄煤矿、大树脚煤矿范围内分布的21个钻孔资料，每个钻孔均在煤层底板铝土矿层李仁启等：贵州省凯里市鱼洞岩溶大泉成因与水质污染研究125终孔，因此可知每个钻孔的煤层或采空区底板标高，以此绘制了研究区煤层底板等高线，见图9 中绿线所示，煤层底板标高以旧院处最低6 6 0 m左右，四周标高依次升高，整体南东高北西低，研究区南东侧煤层底板最高标高9 0 0 m左右。通过收集井上井下对照图，采用音频大地电磁法、瞬变电磁2#斜井PIPq+m路D.y河鱼洞村71804.79475.0SO55金茶矿ZK700669283断660639.0170K66861.05个鱼河斜井菜矿ZK68768426层平S02-71.230路YRO01?河Pq+m高榜坡PlZK749ZK748732.8725.63CK04OZK2风主井7003036.509690ZK04ZK709.120852696806704K839ZK724670.48702.97Z院699.3LDO6ZK711729.62LD1ZK838719.72DZK697750791.33800CK01ZK685ZK67791.43高家庄煤矿15024马坪OS015N10.980全风开PI狗场黄坝D.y层3P.q+mCK0215LDOS衣场期风井ZK01788.80P-q+mZK746771.70K0319.80ZK723731.86D03D82YR10LD05.LD0409YR02杨家山8.50CK02O比的坡高家庄OPlS0420.461麻塘断200400600mPl516KJ02/121.17鱼碗井O大树脚煤矿800R09YROSDOT大树脚CK03主风井主斜井龙场镇900850老鹅山70D.y618880YR07联办煤850YRO605.45:000YROYR03PI800罗家院山老鹰山S.WO,+O,h+O,dS.WYR0545.00080019大树脚煤矿20徐家洞10900Dy新寨11ZK838719.721224注：1-碳酸盐岩岩溶水，富水性强，2-碳酸盐岩岩溶水，富水性中，3、基岩裂隙水，富水性弱，4二叠系栖霞茅口组，5-二叠系梁山组，6 泥盆系尧梭组，7-志留系翁项群，8 正断层，9 暗河或伏流出、入口，10 落水洞（左：编号，右：流量L/s），11-天窗，12 岩溶洼地，13河流及流向，14-受污染河流，15采空区及编号，16 矿井口及编号，17 涌水矿井（左：编号，右：流量L/s），18 巷道，19 煤层底板等高线及标高，2 0-矿权范围及矿权名称，2 1-地下水系统界线，2 2 地表分水岭，2 3地下水流向，24钻孔（上：钻孔编号，下：煤层底板标高）。图9 研究区综合水文地质图Fig.9 Comprehensive Hydrogeological Map of the Study Area126法及高密度电法等配合，结合钻探验证低阻区，研究区共划分CK01、C K 0 2、C K 0 3、C K 0 4四个采空区，面积5.4km。结合煤层底板等高线可知，系统范围内金田煤矿及鱼洞斜井煤矿采空区（CK04南西部，见图9）低于鱼洞岩溶大泉出露标高708m，其中的老空水无法进人鱼洞岩溶大泉的管道中，不会对鱼洞岩溶大泉水质污染造成影响。通过对鱼洞河岩溶大泉上游的金田煤矿排水巷（K J0 1）进行巷探，KJ01（标高7 0 6 m）与旧院附近的LD12揭露的岩溶管道是连通的，并且该岩溶管道水体已经受矿井水污染，标高7 39 m，表明该矿井水来源于更高标高的采空区，原高家庄煤矿采163老碉天窗落水洞老空区水位线475.0L/高程（m)S017156000注：1二叠系梁山组采空区范围，2 岩溶管道或裂隙中未污染的地下水，3矿井水，4二叠系栖霞茅口组，5二叠系梁山组，6 泥盆系尧梭组，7-灰岩，8-白云岩，9 炭质粘土岩，10 铝土质粘土岩，11-断层破碎带，12-受污染的岩溶大泉（上：编号，下：流量）3结论（1）全流域涌水矿井41处，铁（Fe）、锰（M n）、硫酸盐（SO?-）、p H 值严重超标，鱼洞河岩溶大泉流量占总矿井酸性废水的2 9%左右，占整个鱼洞河的10%左右，对整个鱼洞河污染贡献量最大。（2）鱼洞河岩溶大泉主要由二叠系栖霞茅口组碳酸盐岩潜水含水系统及泥盆系尧梭组碳酸盐岩承压含水系统共同在此排泄地下水形成。（3）受矿井水污染的鱼洞岩溶大泉铁（Fe）100mg/L、锰（Mn）0.6 37 m g/L、硫酸盐（S02-）350mg/L、p H 为3.12，有强烈铁锈味，色度（度）2 50，浑浊度（NTU）19 5.2 0，见黄色颗粒物，呈酸性，为劣V类水。（4）鱼洞岩溶大泉水质污染主要是因为原高家庄煤矿及原州煤矿闭坑后，二叠系栖霞茅口组中地下水经人工掘进斜井及导水裂缝带充人采空区中，水与煤矿中FeS（黄铁矿）反应，污染了地四川环境空区（CK01、C K 0 2）及原州煤矿采空区（CK03）标高均在7 50 m以上，开采时采空区排水均是抽排至斜井中的岩溶管道中进行排放。综合该系统岩溶管道分布位置（见图9）、采空区标高及巷（洞）探结果，鱼洞岩溶大泉水质污染主要是因为原高家庄煤矿及原州煤矿闭坑后，采空区无人工抽排水，二叠系栖霞茅口组中地下水经人工掘进斜井及导水裂缝带充人采空区中，水与煤矿中FeS（黄铁矿）反应，污染了地下水，随着采空区水位不断升高，最终沿人工掘进斜井揭露的岩溶管道及导水裂缝带破坏的岩溶管道进人更低标高的岩溶管道，最终在鱼洞岩溶大泉出露，见图10。暗河入只：老码A1P1D.yPzq+m岩溶管道岩浴管道D.y10003P2q+m4图10 鱼洞岩溶大泉污染成因示意图Fig.10 Schematic Diagram of Pollution Causes of Yudong Karst Spring下水，随着采空区水位不断升高，最终沿人工掘进斜井揭露的岩溶管道（裂隙）及导水裂缝带破坏的岩溶管道（裂隙）进入更低标高的岩溶管道（裂隙），最终在鱼洞岩溶大泉出露。（5）研究区煤矿开采历史悠久，碳酸盐岩大面积分布、岩溶极发育，水文地质条件复杂，本文深度剖析了鱼洞岩溶大泉形成及污染成因，不仅为鱼洞河流域煤矿酸性矿井水从地学治理方面奠定理论基础，更可推进整个鱼洞河流域煤矿酸性废水治理，有效改善鱼洞河流域水环境现状，恢复流域生态环境，对类似流域酸性矿井水治理研究亦是必不或缺的经验参考。参考文献：1梁浩乾,冯启言,周来，等.鱼洞河流域废弃煤矿矿井水对水环境的影响 J水土保持研究，2 0 19，（6）：38 2-38 8.2 李庭.废弃矿井地下水污染风险评价研究D.徐州：中国矿业大学，2 0 14.3李怀展，查剑锋，元亚菲.关闭煤矿诱发灾害的研究现状及展42卷AF880800-70060020003000P.153556(m)D.y6101112475.0165期望 J.煤矿安全，2 0 15，（5）：2 0 1-2 0 4.4尹国勋，王宇，许华，等.煤矿酸性矿井水的形成及主要处理技术 J.环境科学与管理,2 0 0 8，（9）：10 0-10 2.【5李曦滨.煤矿酸性废水污染综合治理技术与展望以贵州省鱼洞河流域综合治理技术应用研究为例 J.中国煤炭地质,2 0 18,30(7):48-53,9 3.【6 段江飞，赵建鹏，任虎俊，等.贵州凯里市鱼洞河流域水质污染因子及其变化分析 J.中国煤炭地质，2 0 18,30（6）:9 6-100,118.7 李学先酸性矿山废水影响下喀斯特流域水文地球化学特征及演化规律研究 D.贵阳：贵州大学,2 0 18.【8 刘海,张加广,林义芳.龙里县废弃煤矿井废水污染治理研究 J.广州化工,2 0 17,45(9):16 2-16 4,17 2.9 唐常源,吴攀,陶秀珍,等.酸性矿坑废水对流域酸化的影李仁启等：贵州省凯里市鱼洞岩溶大泉成因与水质污染研究127响一一以贵州兴仁县典型废弃煤矿区小流域为例（英文）J.中国岩溶,2 0 0 9,2 8（2）：135-143.10罗康生,代胜，李仁启，等.贵州鱼洞河流域水质污染成因研究 J.冶金管理,2 0 2 2，（13）9 7-9 9.11代天豪，王中美，陈尧，等.贵阳花溪养牛村暗河枯水期岩溶水动态特征分析 J.中国岩溶，2 0 19,38（4）：546-551.12于春勇，任虎俊.贵州省鱼洞河流域桃子冲岩溶泉污染现状及机理 J.中国煤炭地质,2 0 2 1,33（11）：51-55,7 2.13 邓超文.碳酸盐岩地区的岩溶发育规律及其影响因素分析J.科技展望,2 0 15,2 5(16):16 2.14李伶云南安宁炼油厂泥盆系岩溶区地下水污染防控管理模型 D.昆明：昆明理工大学,2 0 17.15 孟繁贺，米德才，陈云生.石灰岩与白云岩岩溶发育特征浅析J.西部交通科技,2 0 15，（4）：43-45.