江西省德安縣上王屋礦區建筑石料用灰巖礦礦山地質環境條件分析

錢振義，韋憶涵

（江西省地質礦產勘查開發局九一六大隊，江西 九江 332100）

1 礦山概況

1.1 交通位置

德安縣上王屋礦區建筑石料用灰巖礦位于德安縣城北西329°方向直距約11km處豐林鎮豐林村，屬德安縣豐林鎮管轄。礦區中心地理坐標為東經115°42'20.6"，北緯29°24'32.01″。礦區范圍由6個拐點組成，開采標高+180m～+80m，開采礦種為建筑石料用灰巖礦，開采方式為露天開采，開拓方式選用公路汽車運輸，自上而下分層開采。礦山有1公里簡易公路與德安至白水公路相通，交通便利。

1.2 氣象水文

本區氣候溫濕，四季分明。根據德安縣氣象站資料統計，多年（1959年～2015年），平均氣溫16.8℃，7月～9月最高氣溫一般36.7℃～38.1℃，以1月～2月氣溫最低，一般在4.5℃～6.8℃。雨量充沛，多年年平均降雨量為1422.0mm，最大年份降雨量2110.7mm（1998年），最小年份降雨量僅865.6mm（1963年），最大季降雨量980.0mm，最大日降水量166.8mm，最大小時降水量61.5mm。年平均降雨日為131天～146天。

區內地表不易積水，在礦區西側及南側低洼處分別見有三條季節性小溪流，經水質分析屬HCO3-Ca·Mg型水，PH值7.5～8。礦區北西側約215m處為茅山水庫，為小（2）型水庫，水庫總庫容78.3萬m3。

1.3 土壤、植被

礦區地帶性土壤為紅壤，礦區基巖裸露，表土層薄且分布不均勻，厚度0.5m～1.0m，土壤成土母巖為碳酸鹽巖風化物，現狀地表土壤主要為粉質粘土及砂石土，結構較松散。植被下形成的地帶性土壤，腐殖質積累很低。

項目所在區域天然植被頂極群落為北亞熱帶常綠闊葉林，由于長期以來的人為的破壞，致使原生植被幾乎破壞殆盡，僅在局部殘存有次生常綠闊葉林，礦區及周邊的主要植被有灌草叢、毛竹等。

1.4 地形地貌

礦區及外圍主要為構造剝蝕丘陵地貌。地形總體北西高南東低，最低點位于礦區南東部，海拔標高+47.5m，最高峰位于礦區西部，海拔標高+301.0m，最大高差約253.5m。地形坡度變化較緩，一般為12°～30°。礦區內未見溝谷發育，無水流分布。在礦區西側發育一條北西向溝谷，溝谷上部為茅山水庫，水庫庫壩下游溝谷長約450m，寬40m～100m，縱坡坡度3°，兩側山體自然坡度20°～30°，地表植被較發育。

區內巖溶地貌較發育，多為裸露-半裸露灰巖地區，礦區地表巖溶較發育，形態多樣，主要有：溶溝、溶槽、洼地。

1.5 礦山開采現狀

礦山經多年開采，形成南北向長200m、東西縱深175m的采坑，采坑底部規模約125×100m2。采坑在+143m、+135m、+100m標高分別形成開采平臺，最低底盤平面標高+80.85m～+83.04m。

2 地質環境條件

2.1 地層巖性

圖1 上王屋礦區地形地質圖

出露地層自北西向南東由老變新，依次為寒武系下統觀音堂組（∈1g）灰黑色～黃綠色粉砂巖，粉砂質泥巖，泥質粉砂巖，上部局部夾少量薄層狀、透鏡狀灰巖、硅質巖、鈣質頁巖；中統楊柳崗組(∈2y)下部為淺灰色薄～中厚層泥質白云質灰巖、灰質白云巖、條紋狀泥質灰巖，上部為薄～中厚層（5cm～15cm）條紋狀泥質灰巖夾少量鈣質、碳質頁巖、上統華嚴寺組(∈3h)淺灰色中厚層狀（12cm～25cm）夾厚層狀（50cm～80cm）“寬條帶”狀泥質灰巖夾“窄條帶”狀“眼球狀”泥質灰巖；全新統（Q4al）下部為砂礫石層，礫石成份為脈石英、硅質巖、石英砂巖、灰巖等，磨圓度較好，多為次圓狀，分選性較好。上部為松散粘土、粉質粘土層。（見圖1，礦山地形地質圖）。

2.2 巖漿巖

區內未見巖漿巖出露。

2.3 地質構造與地震震級

2.3.1 地質構造

礦區位于彭山穹窿南東轉折端。呈一單斜構造，地層傾向南東，經實地調查，采坑斷面發育二組裂隙，第一組產狀為260°∠70°，裂隙面較平直，裂隙寬5cm～12cm，裂隙中充填方解石脈，裂隙間距3m～5m；第二組裂隙產狀90°∠65°，裂隙間距2m～4m，裂隙面平直。

2.3.2 地震震級

本區屬華南地震區長江中下游地震亞區，九江市有記載的地震始于公元409年2月9日，有記載的地震震級一般小于6級。1971年以來最大一次為2005年11月26日發生在九江縣與瑞昌市交接處5.7級地震，中心地帶烈度達Ⅶ度。

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015）,德安縣豐林鎮地震動峰值加速度為0.05g，地震動加速度反應譜特征周期為0.35s。

2.4 巖溶發育程度

區內可溶巖為寒武系中上統楊柳崗組、華嚴寺組碳酸鹽巖，其特點是石灰巖與泥質頁巖或泥灰巖互層或石灰巖呈透鏡狀分布于泥質頁巖、炭質頁巖中，質不純。據《區域水文地質普查報告1/20萬九江幅》資料，鉆孔見洞率28%，巖溶率3.86%。本區中上寒武統碳酸鹽巖巖溶發育程度中等。

2.5 水文地質條件

2.5.1 地層含水性

依據含水層的巖性特征、賦水空間等特征，將評估區地下水類型劃分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶水和基巖裂隙水三種類型。

（1）松散巖類孔隙水。第四系全新統：主要賦存于下部砂礫卵石層孔隙之中，水位埋深2m～3m，單井涌水量一般小于30m3/d～50m3/d左右。

（2）碳酸鹽巖夾碎屑巖溶洞裂隙水。本區為碳酸鹽巖夾碎屑巖溶洞裂隙水。含水巖組巖性為中上寒武統泥質條帶灰巖，泥質灰巖夾鈣質、炭質頁巖，由于構造裂隙的發育，巖溶發育，據《1/10萬德安縣區域水文地質普查報告》資料，鉆孔見洞率28%，巖溶率3.86%，單井涌水量180m3/d左右。巖層富水性中等。

（3）基巖裂隙水。含水層為寒武系下統觀音堂組,巖性為粉砂巖，粉砂質泥巖，泥質粉砂巖，偶夾灰巖。巖層富水性差。

2.5.2 礦坑充水因素分析

礦山開采方式采用山坡露采，設計開采標高+180.00～80.00m，采場底板高于地下水水位，礦坑充水主要來自大氣降水，地下水對露天采場沒有直接影響。由于礦區地處山坡，地形坡度中等，有利于采場排水。

采場地形北高南低，采場北部斜坡及采場內采用設置截、排水溝將水導出采場。

根據礦區水文地質條件，大氣降水是礦區唯一補給來源，與區域地下水水力聯系弱，礦區及周邊圍巖及礦體沒有明顯的礦坑充水含水巖組，大氣降水及地下水自分水嶺順地形坡度從不同方向通過局部構造裂隙流入或滲入補給、沿裂隙向深部垂直逕流，滲入下部地下水自由水面，作水平運動，向低洼地帶排泄；巖溶、裂隙對礦區補給、排泄沒有明顯影響。礦區開采基準面高于當地侵蝕基準面，露采條件好，能自然排水。

綜上，礦床開采水文地質條件簡單，礦山水文地質條件屬復雜類型。

2.6 工程地質特征

2.6.1 松散巖類工程地質特征

礦區及周邊地表不連續分布有第四系中更新統殘坡積層（Q2al）粉質粘土，網紋狀粉質粘土，砂礫石層和第四系全新統沖積層（Q4al）含礫粘土、粉質粘土層，松散堆積。根據《區域水文地質普查報告1/20萬九江幅》塑性指數為17.1～119.3，承載力為180MPa，壓縮系數a1-2為0.013～0.029。呈可塑狀，粘粒、粉粒較多，無搖震反應，光澤較光滑，遇水后易呈軟塑狀，干強度中等，韌性中等，中等壓縮性，物理力學性質尚可。

2.6.2 碎屑巖類工程地質特征

由下寒武統粉砂巖，粉砂質泥巖，泥質粉砂巖組成，密實稍可壓縮，頁理及風化裂隙發育，易受風化，飽和抗壓強度21.57Mpa～49.02Mpa，軟化系數0.47～0.88。

2.6.3 碳酸鹽巖夾碎屑巖類工程地質特征

分布于評估區北、西部，由中上寒武統泥灰巖、泥質條帶灰巖、透鏡狀灰巖等組成。巖石軟硬不一，易受風化，巖溶發育，飽和抗壓強度小于49.02Mpa，含巖溶裂隙水。

綜上，礦區礦體巖性為泥質條帶灰巖，巖石結構致密，構造簡單，屬較硬巖類。巖層傾角54°，露采場邊坡高陡，且西側高陡邊坡外傾順向臨空，礦區工程地質條件屬復雜類型。

2.7 礦山周邊人類工程活動情況

礦山南西側約300m處為紅瑞成品料場，目前正處于開采階段礦區面積0.085km2，開采標高：+234m～+80m，開拓方式選用公路汽車運輸，自上而下分層開采，年開采規模為18萬m3，一次爆破的總藥量1120kg；礦山北西側約215m處為茅山水庫壩體；礦山南東約210m為上王屋村，人口約65人，南部約480m為金家村，人口約76人，上王屋村在礦山安全爆破范圍內，是否需要搬遷應按照安全預評價執行。礦區及其附近無自然保護區，無重要水源地。除上述重要活動外礦區周邊還有農耕活動。

3 結論

礦區屬丘陵地貌，山脊近南北走向，礦區兩側山體自然坡度20°～30°；礦區位于彭山穹窿南東轉折端，呈一單斜構造，地層傾向南東，礦體為灰巖，巖石結構致密；評估區地下水類型為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類巖溶水和基巖裂隙水，水文地質條件較差，屬復雜類型；礦區礦體巖性主要為條紋、條帶狀泥質灰巖，薄～中厚層狀，露采場邊坡高陡，礦區工程地質條件屬復雜類型礦區周邊人類工程活動有紅瑞成品料場及上王屋和金家村兩村莊。

綜上所述，礦山地質環境條件復雜程度為復雜類型。