斷裂構造的水文地質條件對礦山地質災害的影響分析

耿 昭

（中國地質工程集團有限公司，北京 100093）

地殼中存在很多斷裂構造，這些是由于巖石體集中的內部應力，導致其出現斷裂位移形成的地質構造特征，由于巖石體受力情況不同，產生不同的斷裂程度，又有劈理、節理、斷層、斷層裂隙帶等之分，這些斷裂構造結合地下水環境差異進而表現為不同的水文地質特征，對礦山地質災害有著非常重要的影響[1]。

1 斷裂構造的水文地質特征

劈理的水文地質特征：劈理是由于地應力作用于巖石體(地質體)，出現變形～位移～破裂過程中早期變形的產物，劈理由于兩側巖石未出現位移，寬度和延伸較小，富水性以及透水性不是很強，如果無構造因素影響，地下水運移不暢。

節理的水文地質特征：節理是受地應力因素影響下的巖石體未出現突出位移的斷裂特征，形成于巖石體變形一位移一破裂過程中期階段[2]。受一次構造因素影響，節理呈規律成群出現，同時具有一定的組合模式，并形成地下水的運移通道和儲聚場所，如果具有相同的條件，透水性在張性節理中明顯要高于剪性節理，然而，由于復雜地質因素影響，在富水性以及透水性、節理密度、充填與膠結情況和節理關系密切。

斷層的水文地質特征：斷層是巖石內部隨著斷裂面出現的斷裂特征，對區域地質構造起著明顯控制作用，同時對區域演化以及成礦作用有著至關重要的影響，并對區域地下水的流場以及邊界有著至關重要的影響。礦區水文地質條件會受到斷層的影響，能夠對含水層水力情況形成溝通作用，使水文地質條件變得更加復雜。

斷層破碎帶的水文地質特征：斷層受地質作用的進一步影響，發展成長的、深而寬的破碎帶，即斷層破碎帶。相較于斷層具有更為類似的水文地質特征，然而相較于斷層具有更大的儲水性以及導水性，由于斷層兩側發育更為破碎的巖裂隙，存在較大的儲水空間，更利于運移地下水，因此，開采礦床時必須要引起足夠的重視。

2 影響斷裂構造水文地質特征的因素

2.1 不同力學性質對斷裂構造水文地質特征的影響

（1）壓性及壓扭性應力的影響：斷裂受壓性以及壓扭性應力影響，常常形成較寬的破碎帶，存在較寬斷帶增大應力，剪應力減小成正相關的規律特征，斷層泥以及糜棱巖和擠壓鏡體在主斷裂上非常突出的特點，隔水性較優。但斷層兩側碎裂巖和壓碎巖帶發展成地下通道，在透水性上上盤相較于下盤突出。通常而言，集中的壓應力更易形成于高角度沖斷層，較大斷帶寬度和斷面周圍巖石碎裂程度關系密切，弱透水性在斷層比較突出。

（2）張性及張扭性應力的影響：在向下延伸上，張性斷裂具有較大的差異性，通常而言，縱張深度明顯大于橫張深度。在雖然在寬度上，相較于壓性斷裂，張性斷裂稍微窄一些，然而張性角礫巖卻比較發育，呈現粗大的特征，其粒徑大小和增大的純張應力以及剪應力減少呈現正相關的特征。

（3）以剪應力為主的影響：斷裂于脆性巖體內呈現光滑平直的特征，獨立存在的節理沒有透水性，而交叉的兩組節理部位具有增強的透水性特征，尤其是白云巖以及石灰巖發育的區域，交匯剪裂面位置非常容易導致溶蝕裂隙出現，增強其透水性。

2.2 巖性對斷裂構造水文地質特征的影響

（1）因切割巖性在斷裂走向與傾向上的差異性，導致斷面各個部位水文地質特征存在很大差異，所以不能將一些情況歸為不透水或者透水。

（2）斷層兩盤存在位移情況，柔性巖石存在斷層兩側，壓性以及扭性是斷層的主要力學性質，斷面不具有透水性；如果是張性特征，呈現弱透水性的斷面特征。脆性巖石主要出現在斷層兩側，在判斷斷面是否具有透水性方面，應當充分考慮巖石在斷距錯動區域上的組合特征以及斷層力學特點和斷面傾角陡緩程度以及巖層自身所具有的富水性。

（3）地層未有突出位移情況出現的擠壓破碎帶，通常脆性巖層會出現。在相同應力影響下的臨近柔性巖層，通常其變形特征主要表現為側向壓密以及揉皺特征對破碎帶進行取代，所以發育和巖性具有密切聯系的破碎帶，具有非常好的透水特征。

（4）斷層的透水性在某些條件下具有方向性。緩傾斜層狀巖層內，透水性呈現均一特征存在于水平方向上，垂直方向上同樣呈現均一的透水性特征。陡峭的巖層，呈現復雜的透水性特征。

（5）斷層在柔性巖層區域上大規模出現，越向深部位置其透水性呈現減弱的特點。

2.3 構造的多期迭加對斷裂構造水文地質特征的影響

（1）多期迭加的影響：形成后的斷裂，會有新應力在其后期形成影響，斷裂面會發生行的活動，一次接一次的活動個，對之前的斷裂水溫地質特征造成很大影響，使其變得更加復雜，現在雖然此方面的研究還存在一定不足，然而對斷面充填情況進行觀察，便可提示不斷增多的細粒充填物質，斷裂透水性也會出現明顯減低。多期次活動影響斷裂，尤其是最后一次活動，會嚴重影響其透水性。

（2）交叉構造的影響：方向不同的斷裂相互交叉，改變了地下水徑流情況，表現為這些區域復雜的水文地質條件。兩條斷裂都具有透水性，并進行交叉，呈現出較強的透水性特征；交叉的斷裂中一條透水，一條不透水，應當分析地下水流向與不透水斷裂形成夾角大小，不透水斷層具有明顯的阻水效果，地下水被阻斷后匯集于交叉位置；如果相較的兩條斷裂均不透水，因交叉位置出現較大斷裂寬度，可以使該區域的富水性進一步增加，依照礦床排水角度，交叉斷裂造成的影響是不利的。

（3）不同類型構造迭加的影響：斷裂迭加在褶皺之上或者形成的斷裂又受到褶皺影響，上述這些情況，進一步增加了水文地質條件的復雜程度，迭加后的構造特征，主要呈現下面兩種特點，第一相較于單一的斷裂，在透水性上呈現較強的特征；第二，在透水性上，構造呈現不均勻的特征，地段的差異，也呈現出明顯的不同，地段透水性較強的。

褶皺構造迭合于先期形成的斷裂上，造成的構造水文地質條件越加復雜，受褶皺后期改造作用的影響，導致早期斷面受到各種應力作用的影響，造成斷裂帶不同位置呈現很大差別的透水性特征，不能將某一地段的水文地質特征作為整個斷裂構造的整體透水性特征。

3 結語

文中結合實踐主要分析研究礦山地質災害受到斷裂構造水文地質因素的影響，分析認為含水層的展布以及其變化和中斷與聯通等情況均有斷裂構造所控制，所以開展礦床水文地質研究工作過程中，必須要始終貫穿加強斷裂構造研究的指導思想，對于揭示礦床水文地質規律防治礦山地質災害發生具有重要的指導意義。