陽東高嶺土礦區(qū)沙墩頭礦段-100 m中段充水因素

李 冰

（中國高嶺土有限公司， 江蘇 蘇州 215151）

1 概括

陽東高嶺土礦沙墩頭礦段位于蘇州高新區(qū)陽山之內(nèi)，地理坐標為東經(jīng) 120°28′15″，北緯 31°20′30″。礦段東距蘇州市區(qū)約14 km，距通安鎮(zhèn)約3 km。礦區(qū)交通方便。礦段周邊水源豐富，附近有陽山森林及企業(yè)較多，電力充足。礦段屬于亞熱帶氣候，四季分明，春秋兩季氣候溫和，夏季炎熱，冬季冰封時期較短，雨季一般出現(xiàn)在6月至7月的梅雨季節(jié)。年平均降水量800～1 000 mm左右。年平均氣溫在15.6℃。

2 礦段水文地質(zhì)

2.1 地層及含水地層

本礦段內(nèi)主要地層有泥盆系上統(tǒng)五通組、石炭系下統(tǒng)高驪山組、石炭系上統(tǒng)黃龍—舟山組、上侏羅系及第四系堆積物。石炭系下統(tǒng)和泥盆系地層，隱伏于地下，地表出露為第四系堆積物及侏羅系硅質(zhì)凝灰?guī)r。

第四系堆積物據(jù)簡易水文資料涌水量q=0.001 5 L/（s·m），在枯水期則干涸。

礦段內(nèi)礦體上部的侏羅系硅質(zhì)凝灰?guī)r，也是該礦段礦體頂板，據(jù)CK21抽水試驗資料表明為富水性極弱巖層，單位涌水量0.004 5 L/（s·m）。

礦段內(nèi)隱伏于地下泥盆系五通組（D3w）及石炭系高驪山組（C1g）砂巖，主要分布于29號勘探線以西，80號勘探線至92號勘探線之間，是構(gòu)成92號勘探線以南礦體的底板，據(jù)ZK821抽水試驗資料表明，其單位涌水量小于0.001 L/（s·m）。故可認為相對隔水層。

礦段的隱伏型巖溶裂隙含水層為石炭系中上統(tǒng)黃龍—船山組的（C2h-C3c）大理巖巖層，是本礦段的含水層，同時也是構(gòu)成礦體底板的主要巖層之一。礦段南部及北部均有分布，巖層隱伏于地下。

2.2 礦段構(gòu)造

礦段主要為一由泥盆系、石炭系、二疊系地層組成的走向NW，傾向NE，傾角一般在25°～45°的單斜構(gòu)造。以中酸性熔巖和火山碎屑巖為主的火山巖“蓋層”，呈角度不整合覆蓋其上，二者之間的印支期不整合面構(gòu)造為成礦提供了有利條件，礦段內(nèi)的北北東向和北西向斷裂構(gòu)造，普遍控制著燕山期火山巖脈的侵入和高嶺土小礦體的產(chǎn)出。在礦區(qū)內(nèi)表現(xiàn)為大理巖中北北東向延伸的花崗斑巖貫入和砂巖與大理巖接觸部位呈北北西向延伸的F1斷裂，以及北部

96與98 線間的F2斷裂。

1）F1斷裂。位于礦段內(nèi)29至31線之間，南北向延伸（向北略偏西）大于500 m，位于礦體底板的（C2h-C3c）大理巖與（C1g+D3w）砂巖之中，屬成礦前構(gòu)造，具體表現(xiàn)為上盤大理巖下降，下盤砂巖上升，斷裂面傾向向西，傾角一般在40°～65°，局部較陡，近于直立，兩側(cè)巖石均很破碎，為一規(guī)模較大的張性正斷裂。

2）F2斷裂。位于礦段內(nèi)96至98線之間，近東西向延伸大于200 m，傾向向北，傾角較陡，局部近于直立，產(chǎn)于礦體底板（C2h-C3c）大理巖及其下部的（C1g+D3w）砂巖之中，表現(xiàn)為上盤（北盤）大理巖下降，下盤（南盤）大理巖及其下部的砂巖明顯上升，致使兩盤地層不對應(yīng)，屬成礦前的高角度正斷裂。

3 -100 m中段充水因素分析

3.1 水源

3.1.1 地表水

陽東高嶺土礦區(qū)周邊地表水分布較多，主要是礦區(qū)附近的人工低洼塘或有容水量不多的地表水，該水源補給主要量來源為大氣降水。從目前的收集的地質(zhì)資料表明，礦區(qū)周邊的地表水源補給有限，對井下開采構(gòu)不成為威脅，不作為-100 m中段的充水水源。

3.1.2 巖溶裂隙水

巖溶裂隙水是礦區(qū)中段充水水源之一，同時回采區(qū)內(nèi)積水與之有水力聯(lián)系，該巖溶裂隙水賦存于隱伏型石炭系中上統(tǒng)黃龍—船山組的（C2h-C3c）大理巖含水層之中，分布于運輸巷道東側(cè)和四穿脈采區(qū)內(nèi)。含水層內(nèi)溶、裂隙發(fā)育或存在破碎帶的區(qū)域巖溶裂隙水較發(fā)育，如94至96勘探線之間、82至84勘探線之間，出水點涌水量一般為5～10 m3/h。

3.1.3 回采區(qū)及老硐坑積水

回采區(qū)積水及老硐坑積水。主要分布于各采區(qū)上部的回采區(qū)和廢棄巷道內(nèi)，以一定的儲存量存在于這些區(qū)域中。當回采區(qū)、老硐坑內(nèi)的積水與含水層構(gòu)成水力聯(lián)系時，就會形成一定的補給來源，容易造成采區(qū)和巷道施工工作面短時間涌水，涌水量最大時可達120.3 m3/h，往往就會對生產(chǎn)造成一定的影響。

3.2 通道

3.2.1 第四系底部細砂層孔隙及地表塌陷裂隙

陽東高嶺土礦沙墩頭礦段地表分布有第四系堆積層，堆積層底部有一中層狀粉—細砂層，細紗層孔隙發(fā)育較好，成為礦區(qū)充水的天然通道。隨著中段的開采，構(gòu)成礦體頂板的硅質(zhì)凝灰?guī)r已發(fā)生變形斷裂，巖層整體性遭到破壞，巖層內(nèi)裂隙發(fā)育，地表出現(xiàn)塌陷裂隙，地表塌陷裂隙成為大氣降水滲入礦區(qū)中段內(nèi)的滲水通道。

3.2.2 含水層大理巖裂隙、破碎帶

據(jù)收集的地質(zhì)資料表明，-100 m中段內(nèi)揭露的含水層中巖溶裂隙及破碎帶發(fā)育的區(qū)域有三處：

1）一區(qū)域主要分布于ZK962及ZK963之間；94號勘探線以北96號勘探線以南。中段運輸巷道分布在該區(qū)域，從目前施工中揭露出的含水層（大理巖）巖溶、裂隙較多，同時發(fā)現(xiàn)出水點涌水量相對較大為5 m3/h，表明該區(qū)含水層巖溶裂隙發(fā)育，區(qū)域內(nèi)巖溶裂隙為中段運輸巷道充水的主要通道。

2）二區(qū)域主要分布于27與29縱勘探線之間，86勘探線以北，90勘探線以南。該區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)侵入巖，在大理巖與侵入巖接觸面附近，巖層破碎。破碎帶有黏土填充，該破碎帶為中段運輸巷道內(nèi)滲水、淋水主要通道。

3）三區(qū)域主要分布于勘探線98勘探線線以北，29縱勘探線以東，-70 m中段33采區(qū)、-100 m中段一穿脈附近，是構(gòu)成-100 m中段四穿脈礦體的直接底板。含水層內(nèi)裂隙發(fā)育，為中段采區(qū)滲水、涌水的通道。

3.2.3 采區(qū)內(nèi)礦體夾層空隙

陽東高領(lǐng)土礦區(qū)沙墩頭礦體形態(tài)多為漏斗狀和似層狀。礦體內(nèi)夾層多且分布廣，礦體夾層一般無規(guī)律，夾層厚度不大，一般1～5 m左右，沿走向及深部可延伸數(shù)米至數(shù)十米。礦體內(nèi)夾層可大致分為兩類：一類為礫石狀高嶺土礦化體，礦化體內(nèi)含有大量礫石，礫石為硅質(zhì)巖及砂巖碎塊，膠結(jié)物為高嶺土為主，該夾層為隔水層與高嶺土礦體相似。另外一類為含燧石高嶺土礦化體，礦化體內(nèi)含有灰色、深灰色半透明狀燧石層，且夾層內(nèi)孔隙較多，為良好的采區(qū)滲水通道。

3.2.4 采掘活動

隨著水平中段施工，采掘工作的進行，必然使得礦體頂板、圍巖性質(zhì)發(fā)生變化，隔水層變成導水層，如礦區(qū)礦體頂板硅化凝灰?guī)r，其巖層發(fā)生了形變，礦體頂板具有的滲水性。一些破碎帶在巷道施工時被活化，隔水破碎帶也具有了導水性。

3.3 中段充水因素分析

1）二穿脈采區(qū)礦體。采區(qū)內(nèi)礦體底板為泥盆系五通組（D3w）及石炭系高驪山組（C1g）砂巖，為相對隔水層，巖層對采區(qū)的充水影響可忽略。采區(qū)礦體內(nèi)發(fā)育的燧石高嶺土夾層，夾層內(nèi)裂隙發(fā)育，這些裂隙是采區(qū)出水的通道。據(jù)目前實采資料顯示采區(qū)工作面上部存在回采區(qū)，采區(qū)內(nèi)的滲水及淋水量會隨著雨季降水量增、減而增、減。綜合分析二穿脈采區(qū)上部回采區(qū)存在著積水區(qū)，積水量不大，積水的補給來源為大氣降水。采區(qū)工作面開采時上部的回采積水可直接注入采區(qū)或通過礦體內(nèi)夾層空隙滲入采區(qū)工作面，會對生產(chǎn)開采產(chǎn)生帶來一定的影響。

2）三穿脈采區(qū)礦體。三穿脈采區(qū)內(nèi)礦體底板為泥盆系五通組（D3w）及石炭系高驪山組（C1g）砂巖，為相對隔水層，巖層對采區(qū)的充水影響可忽略。采區(qū)上部存在一定量的回采區(qū)積水和已廢棄巷道積水。三穿脈積水水源主要為廢棄巷道內(nèi)的積水，積水與巷道圍巖裂隙水有一定的聯(lián)系，涌水量約為2 m3/h左右，涌水量受雨季降水影響不明顯，涌水量相對穩(wěn)定。三穿脈上部回采區(qū)積水會對中段的生產(chǎn)開采有一定的影響。

3）一穿脈采區(qū)礦體。一穿脈采區(qū)礦體圍巖為高嶺土礦化體和礦體底板砂巖，均為相對隔水層。礦體內(nèi)發(fā)育的燧石高嶺土夾層，夾層內(nèi)空隙較多，采區(qū)積水主要以此為充水通道滲入采區(qū)。一穿脈采區(qū)上部的回采區(qū)積水量不大，積水補給有限，對開采生產(chǎn)影響不大。

4）四穿脈采區(qū)礦體。四穿脈采區(qū)上部回采區(qū)存在流沙地層和廢棄巷道，采區(qū)內(nèi)的礦體圍巖主要為（C2h-C3c）含水層（大理巖），巖層內(nèi)裂隙發(fā)育，賦存有巖溶裂隙承壓水，采區(qū)上部的回采區(qū)積水面積達1 000 m2以上。該積水與采區(qū)內(nèi)礦體底板存在水力聯(lián)系，當四穿脈采區(qū)內(nèi)的礦體進行開采時，上部回采區(qū)積水通過開采作業(yè)直接進入采區(qū)內(nèi)，同時礦體圍巖內(nèi)的巖溶裂隙承壓水也可直接注入采區(qū)。采區(qū)內(nèi)的積水及礦體底板的巖溶裂隙水對開采影響較大。

5）-100 m中段運輸巷道區(qū)域。區(qū)域內(nèi)分布有主要紅色鐵質(zhì)粘土層及含水層（大理巖），含水層內(nèi)具有一定的富水性且?guī)r溶裂隙發(fā)育，充水水源主要為含水層內(nèi)的承壓水，區(qū)域內(nèi)發(fā)育的巖溶裂隙為該區(qū)域的充水通道。區(qū)域內(nèi)正常出水點的出水量為0.2～1.1 m3/h，出水量基本穩(wěn)定，變化幅度不大。該區(qū)的巖溶裂隙水對中段的運輸生產(chǎn)影響不大。

4 結(jié)語

陽東高嶺土礦沙墩頭礦段-100 m中段一、二、三穿脈上部的回采區(qū)積水對井下生產(chǎn)、巷道的施工影響不大，對-100 m中段生產(chǎn)開采帶來影響的水源是四穿脈采區(qū)上部的回采區(qū)及廢棄巷道積水。該積水區(qū)的積水具有積水面積大，積水量多，同時與四穿脈礦體底板中的裂隙承壓水構(gòu)成一定的水力聯(lián)系的特征。因此當日常工作中發(fā)現(xiàn)中段總涌水量發(fā)生異常時，表明四穿脈積水區(qū)內(nèi)的積水可能擁堵在某個儲水空間內(nèi)，此時應(yīng)產(chǎn)生警覺，并要采取相應(yīng)的預防和應(yīng)對措施，如監(jiān)測井下總的涌水量，巡查易產(chǎn)生積水的區(qū)域并疏通積水，掌握采區(qū)內(nèi)回采區(qū)的分布范圍，標繪出回采區(qū)中的淋水，滲水及含水層分布位置、注意采區(qū)內(nèi)是否有 “掛紅”、“蛙叫”、“空氣變冷”、“霧氣”等沖水、沖漿預兆等，這樣才能有效地預防井下水災(zāi)害的發(fā)生。