贛州西坑礦區(qū)水文地質(zhì)條件及充水因素分析

付經(jīng)剛

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九0二地質(zhì)大隊(duì)，江西 新余 338000）

1 區(qū)域水文地質(zhì)概況

贛州西坑礦區(qū)位于華南褶皺系的贛中南褶隆地區(qū)，地處大湖山-芙蓉山隆斷束和信豐-于都拗褶斷束的接合部位。由于區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，區(qū)內(nèi)巖石受到強(qiáng)烈?guī)罨旌蠋r化作用[1，2]。受北北東向褶皺、主干斷裂構(gòu)造等地質(zhì)應(yīng)力作用，使本區(qū)域形成了以丘陵為主的地貌形態(tài)，控制著含、隔水層出露及區(qū)域地下水逕流排泄?fàn)顟B(tài)。

區(qū)內(nèi)分布有古生界變質(zhì)巖系裂隙含水巖組，第四系松散類孔隙含水巖組、燕山早期巖漿巖隔水巖體。其中，變質(zhì)巖系裂隙含水巖組由震旦系裂隙弱含水層、寒武系裂隙弱含水層、泥盆系裂隙弱含水層構(gòu)成。第四系松散類孔隙含水巖組中，全新統(tǒng)沖積層和沖洪積層富水性屬弱～中等，殘積層或殘坡積層富水性弱。

總體而言，區(qū)域地下水運(yùn)動(dòng)受限于巖層孔隙和裂隙透水性，大部分地段屬于微弱富水區(qū)，局部為中等富水區(qū)。區(qū)域地下水的逕流、排泄因巖層滲透性能和地形切割對(duì)礦區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)影響較小，即區(qū)域與礦區(qū)的地下水僅局部存在水力聯(lián)系。

2 地形地貌及水文氣象

礦區(qū)屬丘陵地貌，地勢(shì)總體為北高南低，海拔標(biāo)高一般為200m～300m，屬亞熱帶濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫19.5℃，最高為39.5℃，最低為0℃，年降雨量1935.5mm，最大降雨量月值為354.5mm（6月），最小降雨量月值為12.0mm（10月）。

礦區(qū)內(nèi)最大地表水體為紅旗水庫，庫容500萬m3，最高庫水位167m，最低庫水位145m，為礦區(qū)內(nèi)的相對(duì)侵蝕基準(zhǔn)面。其它地表水體有：北部溪流、西部三條溝谷和中南部溝谷，溪流量0.014l/s～92.88l/s，這些溪水以不同流向注入紅旗水庫（參見圖1）。

圖1 西坑礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖[3]

3 礦區(qū)含、隔水層特征

3.1 寒武紀(jì)下統(tǒng)牛角河群裂隙弱含水層 （∈1nj）

寒武紀(jì)下統(tǒng)牛角河群在區(qū)內(nèi)分布廣泛，根據(jù)沉積韻律和巖性組合特征，可分為上下兩個(gè)巖性段[2]：

下巖性段主要為灰綠至深灰色厚層狀的變余長(zhǎng)石石英細(xì)砂巖與薄層狀砂質(zhì)板巖、千枚狀板巖呈不等厚互層，夾2～3層不穩(wěn)定的含炭板巖，偶夾硅質(zhì)條帶狀板巖；

上巖性段主要為灰綠至灰色中厚至巨厚層狀的變余長(zhǎng)石石英細(xì)砂巖夾砂質(zhì)板巖、板巖，偶夾條帶狀硅質(zhì)板巖。

牛角河群空間位置的賦水狀態(tài)分為風(fēng)化裂隙含水帶和構(gòu)造裂隙含水帶。

3.1.1 風(fēng)化裂隙含水帶

礦區(qū)基巖風(fēng)化普遍較深，據(jù)SK1鉆孔風(fēng)化深度46.00m，風(fēng)化帶鉆進(jìn)漏水孔段占51%，區(qū)內(nèi)風(fēng)化帶上部多因地形切割所致，具有較好的透水性，其中下部相對(duì)含水。泉流量0.014l/s～0.0617l/s，降雨補(bǔ)給為主，動(dòng)態(tài)隨季節(jié)變化，富水性弱。

3.1.2 構(gòu)造裂隙含水帶

該帶埋藏于風(fēng)化裂隙帶以下之新鮮基巖，裂隙發(fā)育不均，鉆孔巖芯裂隙率5條/m～14條/m，一般在靠近礦化帶及其附近的構(gòu)造裂隙稍多些，多數(shù)裂隙呈閉合狀并充填有碳酸巖脈。鉆孔中漏水孔段占15%，根據(jù)巖性特征和簡(jiǎn)易水文觀測(cè),該帶屬弱含水帶。

該含水層經(jīng)SK1鉆孔兩試段分別抽水試驗(yàn)，獲得試驗(yàn)參數(shù)及結(jié)果如下：

Ⅰ試段（風(fēng)化裂隙含水帶、F9、F8硅化破碎帶及基巖裂隙帶混合層試段）靜水位埋深1.95m，試段長(zhǎng)度85.62m，最大（S3）水位降低值13.82m，涌水量1.350l/s，滲透系數(shù)0.594m/日，該試段水力特征顯示為承壓水，屬弱富水性。

Ⅱ試段（風(fēng)化裂隙帶和F9、F8硅化破碎帶），靜止水位埋深2.05m，試段（L）長(zhǎng)41.58m，水位降低（S1次）值11.84m，涌水量（Q）1.046l/s，滲透系數(shù)（K）1.008m/日，該試段水力特征與Ⅰ試段相同，屬弱富水性。

上述兩個(gè)試段抽水試驗(yàn)參數(shù)對(duì)比表明，Ⅰ試段鉆孔涌水量（Q）大于Ⅱ試段，而滲透系數(shù)（K）卻小于Ⅱ試段，顯示F9、F8為主的試段導(dǎo)水性好于混合層試段。此外，Ⅱ試段長(zhǎng)度雖然更短，但單位降深涌水量值僅略微減少，說明Ⅰ試段基巖裂隙及未編號(hào)的硅化破碎帶富水性弱，符合該孔深區(qū)段水文地質(zhì)特征。

3.2 第四系孔隙弱含水層 （Q）

主要分布于礦區(qū)溝谷、低洼處，成因類型多為坡積相、坡洪積相。巖性為含碎石亞粘土、亞砂土、不等粒砂礫組成，碎石粒徑4cm～8cm，次棱角狀，含量一般20%左右，厚度1.67m～4m。

該含水層富水性弱，以大氣降水補(bǔ)給為主，局部地段可接受寒武系變質(zhì)巖風(fēng)化裂隙水側(cè)向補(bǔ)給，動(dòng)態(tài)隨季節(jié)變化。

4 斷裂破碎帶水文地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要有北北東向、東西向及北西西向三組斷裂[3，4]。其中，北北東向壓扭性斷裂，平行密集成組發(fā)育，表現(xiàn)為混合巖化變質(zhì)巖層間破碎帶，片理化帶呈透鏡狀、條帶狀，具絹云母化綠泥石化和弱硅化。東西向壓性斷裂規(guī)模較小，延伸不長(zhǎng)，硅化強(qiáng)烈，石英脈較發(fā)育，硅質(zhì)膠結(jié)。北西西向張扭性斷裂，規(guī)模較小，角礫雜亂，大多數(shù)呈棱角狀，硅質(zhì)膠結(jié)。

上述三組斷裂除北北東向壓扭性斷裂，局部孔段鉆進(jìn)中有少量漏水外，其余均未發(fā)現(xiàn)明顯的涌水、漏水等異常水文地質(zhì)現(xiàn)象。

礦區(qū)北北東向斷裂構(gòu)造為含銀硅化破碎帶，地表未發(fā)現(xiàn)水文地質(zhì)異常，坑道揭露呈潮濕與滴水互現(xiàn)，局部出現(xiàn)小股狀涌水，流量一般5m3/日～15m3/日。據(jù)SK1孔對(duì)北北東向硅化破碎帶F9、F8與基巖裂隙混合抽水試驗(yàn)，其富水性弱。

5 礦坑涌水現(xiàn)狀

自礦山生產(chǎn)建設(shè)起，定期觀測(cè)了150、100中段涌水量，已獲得超過一個(gè)水文年的觀測(cè)數(shù)據(jù)，兩中段涌水量特征值列于表1。

表1 西坑礦區(qū)礦井涌水量特征值表[2]

礦山開拓的兩中段涌水來源為地下水，有寒武系牛角河群變質(zhì)巖裂隙水和構(gòu)造脈狀裂隙水，充水方式是經(jīng)礦體頂?shù)装逯苯舆M(jìn)入礦坑。其中150中段涌水大部分源自上方風(fēng)化裂隙，100中段涌水主要來自基巖裂隙和構(gòu)造裂隙。已有資料表明，礦坑涌水量動(dòng)態(tài)呈季節(jié)變化（參見圖2）。

圖2 西坑礦區(qū)涌水量與降雨量關(guān)系曲線圖[2]

6 礦坑充水因素分析及防范措施

根據(jù)坑道涌水狀態(tài)分析，寒武系牛角河群變質(zhì)巖除接受降雨滲入補(bǔ)給外，局部區(qū)段還可通過裂隙獲得紅旗水庫補(bǔ)給。目前，采區(qū)再生裂隙尚未波及該水庫，距紅旗水庫約80m坑道涌水無異常，從水溫、水庫水位變幅與坑道涌水關(guān)系綜合分析，均未發(fā)現(xiàn)地表水直接滲入的跡象。

礦區(qū)有數(shù)條北北東向破碎帶延至紅旗水庫，臨近該庫區(qū)構(gòu)造充水是水患防范的對(duì)象，一旦采礦裂隙波及水庫，上述破碎帶裂隙導(dǎo)水性隨之變強(qiáng)，有可能溝通庫水而源源不斷涌入礦井。

區(qū)內(nèi)基巖變質(zhì)程度不均勻，基巖裂隙較發(fā)育和發(fā)育，局部較破碎。上部覆蓋層導(dǎo)水性較好。

基巖裂隙發(fā)育或局部破碎時(shí)導(dǎo)水性較強(qiáng)，為本區(qū)主要滲水構(gòu)造，庫區(qū)水位較高時(shí)易導(dǎo)入硐采區(qū)，應(yīng)注意防范。為防止庫區(qū)水導(dǎo)入硐采區(qū)，建議采用注漿法進(jìn)行防滲處理，在庫邊區(qū)域人工注漿[5]。

為防患于未然，避免礦井透水事故發(fā)生，距離紅旗水庫邊緣60m設(shè)定了開采水患警戒區(qū)界線[6]，靠近此“線”附近采掘宜安排在礦山末期為妥，并制訂科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拈_采方案，切實(shí)做好超前探水等防范工作。

隨著開采延深和采區(qū)擴(kuò)展，采礦再生裂隙及導(dǎo)水介質(zhì)漸漸增多、排水疏干漏斗范圍也相應(yīng)擴(kuò)大，采區(qū)地下水動(dòng)水位將持續(xù)低位。水動(dòng)力條件變化后，礦坑充水通道會(huì)因水壓傳導(dǎo)作用增加其滲透性能，倘若采區(qū)邊緣導(dǎo)水裂隙延至紅旗水庫，也會(huì)增大礦井涌水量。

通過水文地質(zhì)比擬法進(jìn)行礦坑涌水量預(yù)測(cè)，礦區(qū)+100m標(biāo)高末期礦坑最大涌水量為：1972m3/日，+50m標(biāo)高末期礦坑最大涌水量為：2969m3/日。其中+100m標(biāo)高末期礦坑最大涌水量與礦山2008年委托中國瑞林工程技術(shù)有限公司防治水方案研究報(bào)告[7]結(jié)論較吻合，該報(bào)告提供的該礦區(qū)井下+100m最大涌水量1880.5m3/日。

礦區(qū)第四系孔隙水、季節(jié)性溪溝地表水為間接充水源，在地形低洼處此類水源通過松散層或風(fēng)化帶沿采礦再生裂隙滲入礦井。

7 礦區(qū)水文地質(zhì)條件總結(jié)

礦區(qū)可采工業(yè)銀礦體大部分賦存在+50m標(biāo)高以上，地下水為礦坑主要充水源，有基巖裂隙水、部分風(fēng)化裂隙水和北北東向硅化破碎帶脈狀裂隙水構(gòu)成。廣布全區(qū)的寒武系牛角河群變質(zhì)巖弱含水層為直接充水巖層，充水方式是經(jīng)礦體頂?shù)装暹M(jìn)入礦坑。生產(chǎn)礦井涌水量隨季節(jié)變化，水源來自于降雨滲入補(bǔ)給。間接充水源有少量的第四系孔隙水和季節(jié)性溪溝地表水，在地形低洼處通過松散層或風(fēng)化帶沿采礦再生裂隙滲入礦井。

紅旗水庫最高庫水位為167m，部分工業(yè)礦體埋藏于水庫下，該水庫是開采水患的潛在威脅。靠近庫區(qū)開采又無防水措施的情況下，采礦再生裂隙將波及紅旗水庫，可導(dǎo)致礦井大量透水事故。故當(dāng)開采區(qū)位于水患警戒區(qū)界線附近時(shí)，應(yīng)制訂科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拈_采方案，切實(shí)做好超前防水等措施。

根據(jù)礦體賦存位置與礦區(qū)充水因素的關(guān)系，以及礦區(qū)水文地質(zhì)特征、充水影響程度分析，該礦床屬水文地質(zhì)條件中等的裂隙充水型礦床。