浅析江西浒溪金矿区水文地质特征及防治措施

吴致科，晏西军

（江西省地质矿产勘查开发局九0二地质大队，江西 新余 338000）

浒溪金矿区地处扬子板块与华南褶皱系的交接地带，次级构造单元为萍乐拗陷带中段。其北为九岭隆起，南为武功隆起。在这两个“隆起”之间的拗陷带内，发育着较大规模的推覆构造，它们是九岭南缘逆冲推覆构造自北向南、武功北缘逆冲推覆构造自南向北推覆滑移的产物，本区位于九岭南缘逆冲推覆构造带上。矿区地层以二叠系下统茅口组为主，茅口组灰岩中溶洞发育不均及矿区周边的下庙水库造成了区内水文地质条件的复杂性。本文通过对浒溪金矿区水文地质特征的初步分析，为矿山开采技术条件的分析提供依据，并初步提出相应防治措施。

1 矿区水文地质特征

1.1 矿区含水层

1.1.1 第四系全新统松散沉积物弱富水孔隙含水层

残坡积为棕红褐色、灰黄褐色含角砾石亚粘土砂角砾石混亚粘土；洪积为灰棕褐色砂卵石、砂砾卵石和漂砾。在区内厚度0m～67.75m，主要分布在矿区南面。矿区内无泉水出露，洪积物的透水性好，是地表溪水渗入地下补给岩溶水的良好通道。

1.1.2 燕山早期第二阶段第一次侵入黑云母花岗岩等弱富水风化裂隙含水层

岩性为浅灰色、肉红色细粒斑状黑云母花岗岩。风化强烈，风化厚度10m～30m，分布在矿区北部边缘地带，地下水在山脚和切割较深的沟谷中呈下降泉水流出，泉口标高177.64m～190.40m，涌水量0.14L/s～0.794L/s。据区域资料，水质为重碳酸盐钾钠钙型，PH值5.9，矿化度0.037g/L。

1.1.3 二叠系下统茅口组下段中—强富水岩溶裂隙含水层

岩性为灰—深灰色泥晶中—厚层含燧石结核及燧石条带灰岩夹硅质灰岩和硅质岩。经热液蚀变后构成细粒大理岩、含硅质或硅灰石团块细粒大理岩夹硅灰石矿体及硅质石。在区内分布在地表以下9.8m～67.75m之间，为未来矿床充水的主要含水层。岩溶化弱—强烈，钻孔水位差异较大，钻探揭露溶洞（多为砂角砾石和含砾亚粘土等充填）和裂隙发育含水段时，均出现漏水及水位突变现象。

1.2 断层及其水文地质特征

F1断层：在矿区内有钻孔ZK603、ZK201揭露控制，走向近东西，总体倾向南，倾角68°左右，走向延伸长度大于3000m，推测断距大于300m。结构面较平直，断层性质为一正断层。下盘为茅口组地层，沿断层带溶蚀现象普遍，溶洞发育，地下水径流畅通，富水性强，为一导水构造。

1.3 矿区岩溶发育特征

矿区岩溶发育在二叠系下统茅口组下段的灰岩、大理岩中，岩溶化程度与矿体和岩体的隔水程度及距离密切相关。近矿体和岩体的大理岩，岩溶化强烈，地表多石柱、石芽、落水洞及溶洞等，远离矿体和岩体的大理岩，岩溶化弱，地表多为溶沟、溶槽和少数石柱、石芽。同时岩溶化程度与断层有关，在6线ZK603，2线ZK201钻孔中见有断层破碎带，受其影响ZK602、ZK102钻孔中揭露溶洞多处，溶洞高0.6m～3.9m不等，其它钻孔中岩溶裂隙普遍发育。钻孔溶洞发育特征见下表。

表1 溶洞发育特征表

（1）在垂直方向上，溶洞集中发育在标高100.92m以上，地下水位季节变化带以上，由于水交替条件好，在风化和水的作用下，导致岩溶化强烈，地下水以垂向流动为主，发育有落水洞和垂向阶状溶洞等。在地下水位季节变化带和水平迳流带（标高140m～250m，随所处位置地形而异）因地下水迳流的水动力条件较好，岩溶化强烈，而远离时岩溶化弱。

（2）岩溶发育受构造控制，在靠近南面水沟较近地带，岩溶化强烈，溶洞多而大；在距矿区南面水沟较远处，岩溶化弱，溶洞少且小。

（3）溶洞多集中发育在水交替条件好的浅部，随着距地表深度的增大和水交替条件的减缓，溶洞稀且小。

（4）溶洞发育随地下水迳流方式的不同，岩溶形态和岩溶化强度等明显的垂直分带性。在地下水水平迳流带以上，是溶洞集中发育地段，岩溶化烈，在深部循环带，因水交替缓慢，溶洞小而稀，岩溶化弱。

1.4 岩溶地面塌陷的危险性分析

浒溪金矿区地表均为第四系残坡积、洪积层，下伏基岩的岩性为二叠系下统茅口组灰岩，为可溶岩，岩溶发育，为覆盖型岩溶区，具备了发生岩溶地面塌陷的条件。钻孔见洞率18.2%，线岩溶率5.0%～8.9%。矿山地下开采疏干排水，将成为地面塌陷的诱发因素。根据岩溶地面塌陷易发程度量化评价标准表，对矿区范围内矿山地面工程所处的覆盖型岩溶区进行量化评价[1]，评价结果为“易发”，即评估区内的覆盖型岩溶区为地面塌陷易发区。后期处于地面塌陷易发区的矿山地面工程存在遭受岩溶地面塌陷威胁的可能性。

表1 岩溶地面塌陷易发程度量化评估结果表

1.5 地下水的补给、迳流和排泄条件

矿区的岩溶地下水主要接受大气降水的渗入补给，西部尚有向南东迳流的岩溶水补给，经岩溶裂隙和岩溶管道向东（北面局部向南汇集）迳流，在切割较深的沟谷中和东部山脚，呈岩溶大泉流出。岩溶地下水动态随降水的季节变化，同时随着所处位置的不同，泉的涌水量变化也不相同，季节变化较大，涌水量变化也变化较大。

2 矿床充水因素

2.1 充水水源

在天然状态下，矿床充水直接水源主要为茅口灰岩的岩溶水。但采矿等人为活动可能造成地面开裂、岩溶塌陷等现象，致使大气降水和地表（溪流、水库）水也直接成为矿坑（井）的充水水源。

2.2 充水途径

矿床充水通道主要有断层、裂隙溶洞、岩溶塌陷、天窗等。

2.2.1 断层

矿区内断层主要有F1断层，走向近东西，总体倾向南，倾角68°左右，走向延伸长度大于3000m，推测断距大于300m。结构面较平直，断层性质为一正断层。下盘为茅口组地层，沿断层带地下水径流畅通，富水性强，将成为矿区外围岩溶水补给矿井的主要通道。

F1断层与下庙水库水力联系：根据水库附近钻孔资料，F1断层向南倾入水库底部。F1断层与下庙水库之间第四系厚度在50m左右，第四系成分为残积的亚粘土和洪积的砂卵石、砂砾卵石。粘土层将是较好的隔水层，而局部洪积的砂卵石、砂砾卵石透水性则较好，是水库水渗入地下补给岩溶水和断层水的良好通道。此外，如在库区发生塌陷，其塌陷漏斗将成为水库水灌入地下含水层的直接通道。F1断层是沟通水库与矿坑的地下水通道，存在造成矿坑突水、突泥的安全隐患。

2.2.2 裂隙溶洞

矿区充水层溶蚀裂隙及溶洞发育，溶蚀裂隙发育程度有随地表向深部逐渐减弱的趋势。裂隙的发育不但是地下水径流的直接通道，而且是溶洞形成的必要条件之一。岩溶的径流是层流和紊流并存，以管道式紊流为主。岩溶水常以突水点的形式直接进入矿坑，具有水压高、水量大、分布不均的特点，为矿坑充水的主要因素之一。

图1 矿区水文地质典型剖面

2.2.3 岩溶塌陷

矿区岩溶发育强烈，在地下开采抽排地下水后，较易发生岩溶塌陷。岩溶塌陷易发区范围包括下庙水库、山涧溪流。在地表水体之上发生的岩溶塌陷坑将使大气降水及地表水直接进入溶洞或矿坑（井），成为矿井涌水水源。

除此之外，地下采矿中，采空区的冒落塌陷，不良封闭钻孔等“天窗”都可能成为矿坑充水的通道。

3 结论及防治措施

（1）下庙水库与地下采区之间存在F1断层、溶洞裂隙等水力联系通道，水库对矿坑的地下水补给将造成矿坑突水、突泥的安全隐患。

（2）矿山开采过程中应加强对坑道中的溶孔、溶槽、溶沟、落水洞的调查，并加以防患。

（3）采用预先疏排水的方式开采，疏水降压，满足矿井安全生产的要求，井下要有足够的排水能力设施等。排水时要控制地下水位下降速度，以减少塌陷的发生；建造防渗帷幕，避免或减少预测塌陷区的地下水位下降，防止产生地面塌陷；建立地面塌陷监测网。对于已经发生的地面塌陷，首先对地表水进行截流，防止地表水通过塌陷漏斗倒灌地下含水层引起矿坑突水，并及时用粘土或水泥灌注填实[2]。

（4）地表防水以山涧溪流和下庙水库为重点防区。必要时雨季实行日夜巡视值班制度，建立与下庙水库管理人员的密切联系。对河床或库底不可靠的部位进行铺底，减小地表水对地下含水层的补给。

（5）针对F1导水断层，可选择有利地段构筑地下防水帷幕。地下防水帷幕可阻断与下庙水库等地表水体的水力联系，降低地下径流强度，消减矿坑水洪峰流量。

（6）建立地下水位观测网，密切注意地下水位降落漏斗的扩展形势，以便采取对应措施。