江西省修水县洞下钒矿矿区水文地质特征浅析

胡公祥

（江西省核工业地质局二六七大队，江西 九江 332000）

洞下矿区是我国较典型的石煤型钒矿，矿体主要产于寒武系下统王音铺组中下部的石煤、炭质泥（页）岩层中，由于水文地质条件复杂，充水水源类型、来源等都不十分明确，给矿床开采带来了较大困难，因此，深入研究矿床水文地质条件，对矿床进一步开发利用具有重要意义。

1 概况

1.1 自然地理、水文、气象

修水县洞下矿区位于江西省修水县马坳镇境内，区内属构造剥蚀成因的低山丘陵地貌区，一般海拔高程135m～377.2m，最高山高程652.3m，位于测区南部，最低标高118.0m，位于测区西北侧东津水河沟中，地势总的趋势南高北低，东比西高。

矿区位于修水河流域上游，属东津水，为长江Ⅲ级水系。东津水位于矿区西北部，流向总体自南西至北东流，河床弯曲，常年流水不断。河床宽9.5m～30m，水深0.50m～1.8m，根据观察资料，其最大流量56.94m3／s，据了解最高洪水位标高为123.5m。其支流多为树枝状间歇水系。矿区南部有东津水库，水库与主矿体相距1.2km。

修水地区属东南亚热带季风气候，气候湿热多雨，四季分明，日照充足。据修水县1990年～2009年气象资料统计，年平均气温18℃，极端最高气温40.5℃，极端最低气温-9.4℃。多年平均降水量1627.3mm，最大年降水量2358.8mm（1998年），最小年降水量1091mm（2007年），最大月降水量629.2mm(1995年6月)，最大日降水量232.5mm(1983年7月7日)，最大小时降水量73.5mm(2008年8月3日)。年内各季节降水量分配不均匀，每年10月至次年2月降水量占全年降水量的约23.5%；3月至6月降水量约占全年降水量的52%，7月至9月降水量约占全年降水量的24.5%。年平均蒸发量1308mm，7月～8月份蒸发量为200mm～300mm，潮湿系数1.18，年平均湿度79%，多年平均风速2m/s，风力多为2级～4级，阵风8级，7月～8月份多东南风，其它时间多为东北风，初霜期在11月中旬末，终霜期在次年3月中旬末，年霜期120天。

1.2 矿床地质概况

洞下调查区位于东津～杭口向斜盆地西侧转折端，区内主要出露的地层有震旦系及寒武系一套滨海～浅海相沉积岩系，呈北东向展布，从南到北，地层由老变新，并以较缓的角度倾向盆地中心，地层倾向约320°～340°，倾角10°～30°。第四系以坡积、残积物分布在沟谷低洼处。

区内由西向东发育3条较大的北东向构造，依次为F5、F6、F9（图1）。断裂两侧地层有水平错动并伴有升降运动，构造带主要由构造角砾岩组成。

层间破碎带与矿化关系较为密切，具一定的层控规律，规模大小不一，大者延伸几百米，小则几十米。主要发育有王音铺组第一岩性段与灯影接触带的层间破碎带，王音铺组第三层底部附近的层间破碎带，王音铺组第四层及第三层顶部层间破碎带。

图1 洞下钒矿床地质略图

2 矿床水文地质特征

2.1 矿床含水层（组）的划分及水文地质特征

通过矿区水文地质测绘、钻孔简易水文地质观测及坑道水文地质编录等工作，基本查明了矿床含（隔）水层的空间分布及其富水性。

2.1.1 第四系孔隙潜水含水层

赋存于冲洪积层和残坡积层中。区内冲洪积层主要分布于东津水两岸，下部为河床相砂及粗砂砾石层，上部为河漫滩相砂、亚砂土、砂砾石层。厚度一般0.5m～15m，根据民用水井观测资料单井涌水量0.12升/秒～0.9升/秒。水质类型为HCO3-Ca或HCO3-Ca、Mg型。主要接受大气降水垂直渗入补给，其次为基岩裂隙水侧向或沿断裂构造上升补给，以泉的形式向河流和地形低洼处排泄。地下水与地表水水力联系密切，枯水期地下水补给河水，洪水期河水反补地下水。

2.1.2 基岩风化裂隙潜水含水层

主要分布于矿区北部、西南部出露地层为寒武系杨柳岗组、观音堂组。以上地层新鲜岩石致密坚硬，富水性差，为相对隔水层，地下水赋存于近地表风化裂隙中，风化层发育深度一般为1m～10.5m。地下水为风化裂隙潜水。主要接受大气降水补给，以下降泉泄露，泉流量常见值0.01升/秒～0.05升/秒，在断裂带发育地段富水性稍好。水质类型为HCO3-Ca-Mg或HCO3-Mg-Ca型。

2.1.3 层间构造裂隙承压水含水层

主要分布于东津—杭口向斜构造的两翼，∈1w含炭硅质泥岩中，层间构造破碎带发育，岩层透水性、富水性较好，单泉流量0.001～1.0 l/s，单位涌水量0.01～0.63/s.m。地下水具承压性，主要接受大气降水和上部风化裂隙水补给，以泉的形式排泄。水质类型以重碳酸钙镁、重碳酸硫酸钙镁为主。

2.1.4 岩溶裂隙溶洞水含水层

（1）白云岩、泥硅质白云岩为主的碳酸盐岩裂隙溶洞水含水层：分布于矿区南部及东南部。地下水赋存于震旦系上统陡山沱组（Z2d），灯影组(Z2dn)白云岩、泥硅质白云岩中。灯影组厚度约27.7m，为矿层间接底板。其岩性主要为硅质岩夹薄层状白云质泥岩，岩溶发育不均，沿节理裂隙溶蚀现象较明显，且在溶蚀作用下，节理裂隙富水性和透水性均有所增加。该含水层常见上升泉。泉多分布在灯影组顶板与王音铺组底板之间的层间破碎带。根据简易水位观测：一般钻孔单位涌水量为0.03升/秒·米～1.39升/秒·米，地下水具承压性，富水性较好。主要接受大气降水及上部裂隙水补给，以泉的形式排泄。

（2）灰岩，泥灰岩裂隙溶洞水含水层：分布于普查区北东部，地下水赋存于寒武系中统杨柳岗组灰岩、泥灰岩中。本次对该地层未进行深部揭露，深部富水性不明，表层含风化裂隙水，主要接受大气降水及第四系孔隙潜水补给，以泉形式排泄。

2.1.5 构造裂隙承压含水层

主要赋存于断裂构造中，矿区断裂构造较简单，主要有NS向F5、NE向F9、F6构造。其中南北向含水断裂组：为矿区主体断裂，构造走向5°～185°，倾向W，倾角75°～80°，构造具多期次活动特征，早期以张性活动为主，主要形成硅化构造角砾岩，晚期为压扭性质，形成糜棱岩及糜棱质胶结的硅化角砾岩、压碎岩，断层影响带宽一般3m～10m。

2.2 地下水补给径流排泄条件

区内地下水主要受大气降水补给，补给区位于测区南部及东部。南西部地下水分水岭与地形分水岭近于一致，大致以最高海拔高程点652.3米沿北东及先向西再向北延伸的分水岭为界，其南部震旦系硐门组、南沱组出露的缓倾斜的宽阔地带即为地下水的主要补给区。补给区地形坡率平均为14.7%，地层倾向与地形坡向基本一致，近地表岩石风化裂隙密集，且断裂构造较发育，有利于大气降雨的渗入。浅部潜水含水层裂隙连通性好，渗入和迳流条件也好。而主矿体区既是径流区又是排泄区，同时接受大气降水的补给，含矿层王音铺组大面积出露地表，其垂直层面裂隙发育，层间构造破碎带发育较强，渗入及径流条件均好。地下水的排泄主要消耗于蒸发和地下径流。部分地下水沿含水层倾向和断裂带溢出。

本区地下水与地表水的关系，在天然条件下，地表水除与第四系潜水互补，部分含水层中地下水溢出成泉补给地表水。由于局部含矿层直接埋藏于河床相冲洪积层之下，地表水（东津水河水）与含矿层水力联系密切，亦为未来矿床开采主要充水因素。

3 矿床冲水因素分析

矿床充水主要由大气降水、矿层间接底板之灯影组（Z2dn）岩溶裂隙承压水、矿层本身（∈1w）层间构造裂隙承压水、矿层直接顶板（∈1w）裂隙承压水及矿层间接顶板之风化裂隙水，此四者对矿床充水有着不同有意义，其中大气降水、∈1w、∈1g裂隙承压水与矿床充水有直接联系，对未来矿坑充水在所难免，其充水通道主要为层间破碎带、裂隙及封孔质量不佳的钻孔。

而间接顶、底板之∈1g裂隙岩溶水和Z2dn岩溶裂隙承压水，由于有矿层直接顶、底板之∈1w上部及∈1g（约30m～95m）和∈1w下部（约10m）弱含水层分隔，因此对未来矿坑充水影响较小，仅在有断裂导通的情况下，才可能会成为矿坑充水的主要水源。

4 结论

综上所述，经过调查总结出以下几点：①研究区域的含水层主要受地形条件、地质构造、地层特性影响；②矿体多数位于地层被侵蚀的基准面以下，研究区域内地层被切割较为明显，出现陡坡，地表径流状况优良，地下水的渗透与聚集受到严重阻碍，由于矿区内主矿体位于东津水水位以下，以后在进行开采时，矿区含水层中的水极容易出现倒灌现象。综合分析，本矿床水文地质条件属中等类型。