武山銅礦巖溶塌陷問題的研究

劉正香

[摘要]本文根據(jù)武山銅礦水文地質(zhì)和工程地質(zhì)等資料，對武山銅礦巖溶塌陷現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析。武山礦區(qū)巖溶塌陷主要以土體塌陷為主，下伏基巖主要為三疊系嘉陵江大冶灰?guī)r及二疊系長興茅口灰?guī)r，具有良好的巖溶發(fā)育條件。巖溶發(fā)育是巖溶塌陷產(chǎn)生的最基本的條件，文章分析了礦區(qū)巖溶的發(fā)育特征，以及巖溶塌陷的成因機(jī)制及防治對策。

[關(guān)鍵詞]巖溶塌陷 地下水 發(fā)育特征

[中圖分類號] P64 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-9-54-1

1前言

地質(zhì)調(diào)查表明，近年來礦區(qū)周圍不斷發(fā)生巖溶塌陷，在礦山周邊已發(fā)現(xiàn)的地面塌陷有幾十處之多，隨著開采深度的加大，降落漏斗的不斷擴(kuò)展，塌陷范圍也越來越遠(yuǎn)，有向外圍擴(kuò)展的的趨勢。礦區(qū)處于巖溶發(fā)育地段，尤其是土層下覆之溶洞、溶隙及溶槽等的存在，是巖溶塌陷產(chǎn)生的基礎(chǔ)和前提。從某種意義上講，地下巖溶的發(fā)育程度對塌陷的形成起著控制性作用。

地下水活動是武山銅礦巖溶塌陷產(chǎn)生的最主要原因，只有地下水活動才可能有巖溶塌陷產(chǎn)生，隨著礦區(qū)開采深度的加深，大大改變了礦區(qū)周邊在自然狀態(tài)下的地下水的徑流和排泄的基本狀態(tài)，而且近年來礦坑排水量有逐年上升的趨勢，因而大量的地表、地下水的垂直水位變動將直接影響土體的穩(wěn)定性，造成塌陷不斷產(chǎn)生。

2礦區(qū)工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)特征

武山銅礦位于江西省瑞昌市白楊鎮(zhèn)，公路網(wǎng)四通八達(dá)，武九鐵路在其西穿過，并有支線在白楊鎮(zhèn)西邊通過。東面為赤湖，水路交通方便，地理位置較為優(yōu)越。礦區(qū)地處長江中下游，除了白陽溪和周家溪外，赤湖是與礦區(qū)關(guān)系最為密切的地表水體。它位于礦區(qū)北東方向，洪水期可以漫及礦區(qū)邊緣，赤湖水主要通過彭家灣注入長江，洪水期也有部分水通過老港口河流入赤湖區(qū)。

根據(jù)礦區(qū)勘察資料總結(jié)，分布于溪流、湖漫灘和礦體南部平原區(qū)的為第四系粘土、粉質(zhì)粘土和碎石土，厚10～30m。主要分布在礦區(qū)南部的為三疊系中統(tǒng)嘉陵江組大冶組的白云質(zhì)灰?guī)r和鈣質(zhì)泥質(zhì)頁巖。分布在南北礦體之間的狹長地帶和礦床附近的主要為二疊系長興組、龍?zhí)督M、茅口組和棲霞組的頁巖和灰?guī)r，以及黃龍組灰?guī)r及五統(tǒng)組紗帽組砂巖，

本區(qū)位于區(qū)域橫立山—黃橋向斜東段北翼，是一個單斜構(gòu)造，北面是武山山區(qū)，南面是低丘開闊地帶，相對高差為351.39m。東邊有大型地表水體赤湖。武山礦區(qū)的銅硫礦體絕大部分埋藏于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，通過對礦體的賦存條件、礦坑的充水因素、隔水層、含水層的空間分布、地下水的補(bǔ)給與排泄條件等的綜合考慮，該礦床的水文地質(zhì)條件應(yīng)屬于復(fù)雜類型。

3礦區(qū)巖溶塌陷的發(fā)育特征及分布規(guī)律

武山銅礦巖溶發(fā)育特征受地層巖性、構(gòu)造、地下水活動影響，南礦帶巖溶發(fā)育具有明顯的不均勻性、分帶性，形成了溶隙、溶孔、溶洞的多層結(jié)構(gòu)。礦體附近巖溶發(fā)育，溶洞發(fā)育深度深，規(guī)模較大，遠(yuǎn)離礦體則發(fā)育較弱，特別是北礦帶附近受硫化礦床影響更為明顯。而礦體外圍巖溶發(fā)育就明顯減弱。

巖溶塌陷主要分布于具備塌陷形成條件且有多種不利要素綜合作用的結(jié)果，對自然或人為誘塌因素的作用較為敏感的地段?？臻g上分布受巖溶、構(gòu)造的發(fā)育程度、第四系厚度及含水量、地下水水位下降幅度、地表水匯集條件等因素的影響。

武山銅礦巖溶地面塌陷的形狀多樣，沒有規(guī)律性。根據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，巖溶塌陷的規(guī)模并不是很大，大小主要為集中在直徑8m以內(nèi)的中小型塌陷，因?yàn)樗菔艿叵聨r溶的規(guī)模直接影響，由此反映此地區(qū)地下巖溶發(fā)育規(guī)模也普遍在此范圍內(nèi)。另外漏水塌陷較積水塌陷多，說明地下巖溶有一定的連通性。

礦區(qū)內(nèi)的巖溶塌陷具有突發(fā)性和重復(fù)性的特征，塌陷前沒有明顯的征兆，塌陷過程短危害大。巖溶塌陷還具有重復(fù)性，由于抽水、排水降深加大或其他因素的參與，巖溶塌陷便可以在發(fā)生過的地段重新發(fā)生。

4武山銅礦巖溶塌陷成因機(jī)制及防治對策

武山銅礦巖溶塌陷的主要形成機(jī)制是潛蝕作用，其過程是土層礦物成分溶解、潛蝕，以及對溶解、潛蝕物質(zhì)搬運(yùn)的作用過程。巖溶塌陷的形成需要有地下水活動這一基本條件，只有地下水流不斷對溶蝕、潛蝕物質(zhì)進(jìn)行搬運(yùn)，土洞才能發(fā)展擴(kuò)大，塌陷才能產(chǎn)生，如沒有地下水流動搬運(yùn)，水的溶蝕作用會因飽和停滯，對土體的滲透潛蝕、崩解脫落作用，會因沉積物在溶洞、裂隙中堆積、堵塞，反過來阻止上述作用繼續(xù)進(jìn)行，塌陷的產(chǎn)生就會因此而受到阻礙。地下水潛蝕型塌陷形成的整個過程的情況主要取決于地下水水位搬運(yùn)能力、頻度、土體崩解速率、地下水巖溶的、規(guī)模以及土層厚度等。

礦區(qū)地面巖溶塌陷防治對策有四點(diǎn)：第一，建立南部地區(qū)的地下水水位觀測網(wǎng)；第二，特別關(guān)注赤湖水體對礦山安全運(yùn)行的危害；第三，開展深部水文地質(zhì)調(diào)查；第四，對南礦帶南部地區(qū)劃定土地安全等級，分級管理。

5結(jié)語

巖溶發(fā)育是巖溶塌陷產(chǎn)生的最基本的條件。地下水活動是武山銅礦巖溶塌陷產(chǎn)生的最主要原因，只有地下水活動才可能有巖溶塌陷產(chǎn)生，隨著礦區(qū)開采深度的加深，大大改變了礦區(qū)周邊在自然狀態(tài)下的地下水的徑流和排泄的基本狀態(tài)，因而土體的穩(wěn)定性受到大量的地表、地下水的垂直水位變動的影響，造成塌陷不斷產(chǎn)生。武山礦區(qū)巖溶塌陷的主要形成機(jī)制是潛蝕作用。而促使?jié)撐g作用產(chǎn)生的主要因素便是地下水活動。

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