江西省修水縣桂坳釩礦礦區(qū)水文地質(zhì)特征淺析

■邱東方 ■江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六七大隊(duì)，江西 九江 332000

1 概況

1.1 自然地理、水文、氣象

修水縣桂坳釩礦區(qū)勘探面積為1.31km2，坡度一般15～25°。地處修水西部的低山丘陵地帶，最高海拔標(biāo)高260.00m(礦區(qū)南西部)，最低159.40m，最大海拔高程相差100.60m。地勢(shì)總體為西高東低，區(qū)內(nèi)植被發(fā)育。

地表水主要為東港河，為長(zhǎng)江Ⅲ級(jí)水系，位于礦區(qū)東部，流向總體自南西至北東流，河床彎曲，常年流水不斷。河床寬9.5～30 米，水深0.50～1.8 米，根據(jù)長(zhǎng)期觀察資料，其最大流量56.94m3/s，最小流量0.97m3/s，據(jù)了解最高洪水位標(biāo)高為166.5 米(東港石灰廠河段)。

本區(qū)屬贛西北亞熱帶季風(fēng)氣候，溫和濕潤(rùn)，四季分明，雨水充沛，日照充足。據(jù)多年氣象資料統(tǒng)計(jì)，年平均氣溫18℃，極端最高氣溫40.5℃，極端最低氣溫-9.4℃。多年平均降水量1627.3mm，最大年降水量2358.8mm，最小年降水量1091mm。年平均蒸發(fā)量1308mm，多年平均風(fēng)速2m/s，風(fēng)力多為2 級(jí)～4 級(jí);初霜期在11 月中旬末，終霜期在次年3 月中旬末，年霜期120 天。

1.2 礦床地質(zhì)概況

礦床處于下?lián)P子準(zhǔn)地臺(tái)、江南臺(tái)隆區(qū)內(nèi)九嶺隆褶帶北部邊緣的修水復(fù)向斜西端。

礦區(qū)內(nèi)出露地層有震旦系上統(tǒng)燈影組硅質(zhì)巖、白云質(zhì)泥巖夾薄層狀硅質(zhì)巖透鏡體;寒武系下統(tǒng)王音鋪組泥頁(yè)巖、石煤層;觀音堂組中薄層狀低炭質(zhì)泥巖及第四系沖積、洪積、坡積、殘積物，巖性為泥沙、砂土、亞粘土

1.3 構(gòu)造

(1)褶皺構(gòu)造。該區(qū)處于董坑-東港向斜的東端南東翼，以前震旦系的變質(zhì)巖系為基底，核部地層為觀音堂組及中上寒武統(tǒng)，翼部為震旦系和寒武系下統(tǒng)。兩翼地層較為對(duì)稱(chēng)，傾角為15°，向斜的軸向?yàn)?0°～120°。

(2)斷裂構(gòu)造。區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育中等，主要有NNE 向楊皮港斷裂(F2)和涂坑斷裂(F4)。兩條斷裂構(gòu)造均從礦區(qū)邊緣通過(guò)，對(duì)礦體影響都較小。(見(jiàn)圖1)楊皮港斷裂(F2)斷裂位于戴源洞—楊梅港一帶，呈25°～30°方向展布，傾向SE，傾角在50°～63°。涂坑斷裂(F4)位于涂坑村附近，走向30°，傾向SE，傾角75°，構(gòu)造寬3～5m，局部達(dá)10m，東端延伸至第四系，西端變小，構(gòu)造從礦區(qū)的北東部通過(guò)。

1.4 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)未見(jiàn)巖漿巖通過(guò)。

圖1

2 礦床水文地質(zhì)特征

2.1 礦區(qū)水文概況

修河支流東港河從礦區(qū)東部流過(guò)，其流隨季節(jié)性變化大，一般3.56m3/s，水位標(biāo)高一般為+158.7～+166.5m，最后匯入修水河;其余主要發(fā)育東西向的季節(jié)性溝谷溪流，僅豐水雨季有水流，流量一般0.01～0.1m3/s，雨后流量可猛增到2.34m3/s，均匯入東港河。

2.2 礦床含水層(組)的劃分及水文地質(zhì)特征

根據(jù)礦區(qū)水文地質(zhì)測(cè)繪、鉆孔簡(jiǎn)易水文地質(zhì)觀測(cè)、抽水實(shí)驗(yàn)及坑道水文地質(zhì)編錄等工作，基本查明了礦床含(隔)水層的空間分布及其富水性，全區(qū)可分為第四系孔隙潛水含水層、基巖風(fēng)化裂隙潛水含水層、層間構(gòu)造裂隙水含水層、巖泥硅質(zhì)白云巖為主的碳酸巖夾碎屑巖裂隙溶洞水含水層及構(gòu)造裂隙潛水含水層(見(jiàn)圖1)，分述如下:

(1)第四系孔隙潛水含水層:包括沖洪積層和殘坡積層。區(qū)內(nèi)殘坡積層不甚發(fā)育，僅山坡及山谷洼地分布少量松散原巖碎石及亞粘土，水量貧乏，偶見(jiàn)季節(jié)性溢流泉，泉流量一般小于0.03 升/秒;區(qū)內(nèi)沖洪積層主要分布于東港河兩側(cè)。厚度4～18m，含水量中等，根據(jù)民用水井觀測(cè)資料單井涌水量0.05～0.7 升/秒。

(2)基巖風(fēng)化裂隙水含水層:出露地層為寒武系中統(tǒng)觀音堂組(∈1g)炭質(zhì)泥巖。地層新鮮巖石致密堅(jiān)硬，富水性差，為相對(duì)隔水層，地下水賦存以近地表風(fēng)化裂隙為主，成巖裂隙為輔，風(fēng)化殼發(fā)育深度一般為2～10.6 米。接受大氣降水補(bǔ)給，大多為潛水，以下降泉泄露，泉流量常見(jiàn)值0.01～0.1 升/秒，在斷裂帶發(fā)育地段富水性稍好。

(3)層間構(gòu)造裂隙水含水層:含水巖組為寒武系王音鋪組(∈1w1-4)黑色炭質(zhì)泥巖與薄層硅質(zhì)巖互層，泥巖柔性，硅巖硬脆。垂直層面裂隙發(fā)育，地層厚度20～60 米。地下水為層間構(gòu)造裂隙承壓水。泉流量常見(jiàn)值0.01～0.2 升/秒，富水性弱。

(4)巖溶裂隙承壓水含水層:呈北西向分布于礦區(qū)南部及南西部。地下水賦存于震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)，總厚度約17.7m，其巖性主要為硅質(zhì)巖夾薄層狀白云質(zhì)泥巖，巖溶不發(fā)育，僅局部有溶蝕現(xiàn)象，節(jié)理裂隙較發(fā)育，且在溶蝕作用下，節(jié)理裂隙富水性和透水性均有所增加。該含水層常見(jiàn)上升泉，流量一般0.01～2.50 升/秒。

(5)構(gòu)造裂隙潛水含水層。主要賦存于斷裂構(gòu)造中，礦區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育中等，主要為北北東向楊皮港和涂坑斷裂。早期以張性活動(dòng)為主，主要形成硅化構(gòu)造角礫巖，晚期為壓扭性質(zhì)，形成糜棱巖及糜棱質(zhì)膠結(jié)的硅化角礫巖、壓碎巖，斷層影響帶寬達(dá)10～40 米，富水性較好。

2.3 地下水補(bǔ)給徑流排泄條件

區(qū)內(nèi)地下水受大氣降水補(bǔ)給，近地表巖石風(fēng)化裂隙密集，且斷裂構(gòu)造較發(fā)育，有利于大氣降雨的滲入。淺部潛水含水層裂隙連通性好，滲入和徑流條件也好，而深部承壓含水層，巖溶裂隙發(fā)育不均勻，連通性較差，徑流條件亦差。承壓水在淺部F2斷層以東主要受大氣降雨和淺部潛水的水平排泄補(bǔ)給。而深部承壓含水層(F2斷層以西)則沿?cái)嗔褞Т怪毕蛏涎a(bǔ)給上部承壓水或潛水。地下水排泄嚴(yán)格受到地形和構(gòu)造的控制，地下徑流較為通暢，主要以含水層傾向和斷裂帶溢出變?yōu)楸砹?，以?cè)向徑流的方式排出礦區(qū)，其次為消耗于蒸發(fā)。

3 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

3.1 預(yù)測(cè)方法的選擇

本礦區(qū)釩礦體具有厚度較大，順坡向呈正地形產(chǎn)出，大部分資源量處于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，總體剝采量中等，且礦石與圍巖穩(wěn)固性一般。因此在+159m 標(biāo)高以上礦段(為首采區(qū)估算的絕大部分資源量)適宜露天開(kāi)采，而在+159m 標(biāo)高以下礦段適宜豎井開(kāi)拓，崩落采礦法開(kāi)采。本次礦坑涌水量預(yù)測(cè)僅進(jìn)行露采礦坑最大涌水量預(yù)測(cè)。其礦坑涌水是由大氣降水沿地表流入采礦場(chǎng)的水量和地表水經(jīng)節(jié)理裂隙滲入采礦場(chǎng)的水量組成，因此，礦坑涌水量預(yù)測(cè)分別采用比水量平衡法［1］和大井法［2］。

3.2 參數(shù)的確定

(1)地表匯水量預(yù)測(cè)(水均衡法)。水均衡法是根據(jù)某一均衡區(qū)、某一均衡期內(nèi)地下水補(bǔ)給量、消耗量和儲(chǔ)存量之間的數(shù)量平衡關(guān)系，利用所確定的均衡要素計(jì)算地下水天然資源(或補(bǔ)給量)和開(kāi)采資源(可開(kāi)采量)的資源評(píng)價(jià)方法。未來(lái)首采地段露采礦坑呈長(zhǎng)方形，頂境界長(zhǎng)約1480m，寬約670m，底境界長(zhǎng)約1450m，寬約640m?？筛鶕?jù)公式:Q1=F×X/365 ×(1 -α)×1000 計(jì)算。

(2)大井法。有效邊界的確定以自然隔水邊界為界，大井面積由γ0=確定，F(xiàn) 為礦體周邊圈定的面積，水位及降深的確定同前所述，各類(lèi)參數(shù)值詳見(jiàn)涌水量預(yù)測(cè)表。

3.3 預(yù)測(cè)結(jié)果

預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)涌水量預(yù)測(cè)總表表1。

桂坳礦區(qū)礦坑涌水量預(yù)測(cè)結(jié)果，正常涌水量為166.483m3/h，最大涌水量為5791.483m3/h。

表1 江西省桂坳礬礦床涌水量預(yù)測(cè)總表

4 結(jié)論

根據(jù)上述研究，初步提出下列幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):(1)該礦區(qū)含水層主要受到地質(zhì)構(gòu)造，地層巖性和地形條件控制。(2)本礦區(qū)利用的水均衡法根據(jù)多年的水文觀測(cè)資料求出其涌水量，而用大井法計(jì)算的坑采礦體的涌水量，其滲透系數(shù)為水文孔抽水試驗(yàn)而得到的滲透系數(shù)。因此，其預(yù)測(cè)結(jié)果是較為可靠的。(3)礦區(qū)內(nèi)大部分礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面(+159m)以上，且區(qū)內(nèi)地形切割厲害，坡度較陡，地表徑流條件良好，不利于地下水的大量聚集與滲透。但礦區(qū)東部，礦體位于東港河水位以下，未來(lái)坑采時(shí)，河水有可能存在往坑道倒灌現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)引起礦權(quán)開(kāi)采單位的重視。礦區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件中等。

［1］趙成.地下水資源評(píng)價(jià)中有關(guān)概念的討論［J］.甘肅地質(zhì)學(xué)報(bào)，1998，8(1):78 -85.

［2］楊成田.專(zhuān)門(mén)水文地質(zhì)學(xué)［M］.北京.地質(zhì)出版社，1981.