江西小東坑礦區水文地質工程地質特征分析

吳琳偉，查 芳

（江西有色地質勘查二隊，江西 贛州 341000）

小東坑礦區位于江西省于都縣城西南直距29km處。處在北北東走向于山山脈的中南部，區域上主要分布地層為泥盆系、寒武系碎屑巖和淺變質巖。區內山體陡峻，自然坡角40°～50°左右，地形深切，溝谷縱橫交錯表植被發育，最高山峰羅仙崠標高為920.9 米，為侵蝕構造中低山地貌。工作區屬亞熱帶東南季風氣候，溫暖潮濕。年平均降雨量1699.1mm，年平均氣溫17.6℃，最高39.2℃，最低-5.5℃。區內地表水流多為山澗溪流，由于局部分水嶺的分布，多形成獨立的流域范圍，只是水流量較小，僅能滿足生活用水和當地農田灌溉。山澗溪流的補給源多為山坡第四系含水層，少量為基巖裂隙水，流量隨流域面積大小而異，季節性變化明顯。

1 礦區水文地質特征

1.1 礦區地下水類型及富水性

（1）松散巖類孔隙水。松散巖類孔隙水賦存于第四系中更新統、全新統、殘破積層中，主要分布在詳查區瓦山村山前沖洪積層及西崗水庫周邊。巖性自上而下為亞粘土、亞砂土和砂礫石層，總厚5m～20m。水位埋深一般2m～8m，泉流量0.04L/S～0.16L/S，單井涌水量94.78m3/d，礦化度53.10mg/l，水質屬HCO3—SO4—Cl—Mg—Ca—（K+Na）型水。

（2）構造裂隙水。受區域性斷裂的影響，礦區斷裂構造發育。礦區主要出露北東東向斷裂，近南北向斷裂。構造裂隙水主要賦存于變質巖與斷裂旁側，斷裂次生節理裂隙和張開的程度，受地層和構造影響而差異較大，一般在接觸帶和斷層破碎帶節理發育部位或充填膠結松散部位，均有儲存和滲透地下水作用，構造裂隙水的富水性屬弱含水帶。現將發育在近礦地帶一些規模較大的斷裂帶的富水性和導水性能分述如下：F1屬區域性大斷裂，自西往東橫貫礦區南部，礦區內近千米，總體走向北東東，0m中段揭露斷裂帶寬度10m～20m，構造巖有膠結松散石英角礫巖、細小巖屑和粘泥。F7總體呈南北走向，延長400m，斷裂以破碎擠壓為特征，大都為破碎硅化巖充填，280中段揭露僅有少點滴水點，屬弱富水含水帶。

圖1 小東坑礦區水文地質圖

1.2 坑道水文地質特征

礦區新開0m、-40m 中段，石英脈及圍巖石英砂巖，花崗巖均為致密、堅硬的不透水巖層。斷裂構造、接觸帶是地下水唯一的通路，坑道除局部斷層接觸帶或破碎帶滲水、滴水外，絕大部分干燥無水，0m、-40m 中段滴水區、潮濕區、干燥區與坑道總長的比例分別為5.63%和1.46%、18.01%和27.89%、76.36%和70.68%，所以坑道一般為干燥區、次為潮濕區、再次是滴水區。

1.3 礦井充水因素分析

礦區可能主要充水因素有大氣降水、地表水、構造水、采空區積水、封閉不良鉆孔水等，現對其各因素分析如下：

（1）大氣降水對礦床充水的影響。大氣降水是本礦區地表水、地下水的主要水源，它不僅直接影響到地表水、地下水的動態變化，而且還會影響到未來礦坑涌水量的變化。

（2）地表水對礦床充水的影響。采礦范圍無大的地表水體，僅有西崗水庫，季節性小溪，礦體出露標高375m～-300m。主要地表水體西崗水庫庫容253 萬立方米，為小（1）型水庫，水庫無明顯滲漏現象，水庫水源直接來自上游溪流，因此在枯水季節水庫水位大幅下降，接近干凅。

（3）構造破碎帶對礦床充水的影響。斷層含水層和石英脈接觸帶含水層是礦床的主要充水因素。當坑道穿遇到斷層帶和石英脈時，涌水量一般都較小，主要是和地表水水力聯系微弱，主要以消耗靜儲量為主。

1.4 礦坑涌水量預測

小東坑詳查礦區目前有0m 中段、-40 中段兩條探礦坑道，在0m 中段豎井處測得涌水量10.97m3/d，在-40m 中段豎井處測得涌水量6.91m3/d，坑道總涌水量選取11 月份豎井提水記錄2212.14m3，平均每天73.30m3/d，最大每天128.87m3/d。計算公式的選取，礦井涌水量與開采面積成直線關系，而于開采深度則成非直線關系，故選擇單位涌水量法（1）預測未來礦井涌水量。

式中：Q-設計礦井涌水量（m3/d）；Qmax-現有礦井最大涌水量（m3/d）；F-設計礦井補給面積(m2)；F0-現有礦井補給面積(m2)；S-設計礦井水位降低(m)；S0-現有礦井水位降低(m)。

-40 中段坑道全長1728m，礦體圍巖為石英砂巖，礦床充水類型為裂隙水，已知最大涌水量參數以-40 中段坑道涌水量觀測平均值、最大值作為估算參數；根據豎井鉆孔地下水位資料，取389.75m（標高）為初始水位。

表1 各中段涌水量預測結果

2 礦區工程地質特征

2.1 工程地質巖組及特征

（1）松散巖組。由下更新統、中、上更新統、全新統上部之沖積層及石英砂巖風化形成的殘破積層組成。由于沉積時期，形成原因及沉積環境不同，因此土的結構、組份及物理力學性質也各不相同，一般來說，殘破積層相膠結緊密，沖積相較疏松；更新統膠結較緊密，壓縮系數小，全新統膠結不夠緊密，較松散，壓縮系數較大。

（2）半堅硬巖組。分布在松散帶之下，主要為半風化石英砂巖、花崗斑巖等巖層，風化裂隙較發育，裂隙多為泥質充填，裂隙面見氧化鐵質浸染，巖心局部呈碎塊狀、短柱狀，節理裂隙不發育，其力學性質低～中等，工程地質穩定性較好。變質巖亞組：由寒武系組成，在工作區內變質巖亞組巖性主要為變余長石石英砂巖夾板巖，由于巖石形成時代較早，經受了長期的構造作用和風化作用，因此，構造和風化裂隙均比較發育。節理裂隙閉合、張開均有，張開寬度1mm～30mm 不等，大部分為泥沙充填，部分為充水裂隙。巖石抗風化能力一般較強，特別是堅硬的變余長石石英砂巖，但板巖、千枚巖等半堅硬巖石，抗風化能力較差。風化作用主要體現在后者，風化深度一般為2m～5m，最深達10m。

（3）堅硬工程地質巖組。本次工作對變質石英砂巖和花崗斑巖采樣。變質石英砂巖飽和單軸抗壓強度29.33MPa～29.57MPa，飽和狀態抗剪內聚力為5.6MPa～5.8MPa，內摩擦角33°～34°；花崗斑巖飽和單軸抗壓強度33.89MPa～34.50MPa，飽和狀態抗剪內聚力為6.1MPa～6.4MPa，內摩擦角35°～36°。巖石力學性質較高，工程地質穩定性良好。

2.2 構造破碎帶及其工程地質特征

礦區中部、南部分別展布壓性、壓扭性斷裂帶。根據坑道調查資料：南部斷裂帶在-40m、0m 中段均有坑道揭露，直通地表。該斷裂帶發育于泥盆系與寒武系不整合面附近的泥盆系地層中，自西往東橫貫礦區南部，總長8.5km，礦區內近千米，斷裂帶一般寬3m～10m 不等，最寬可達20m。總體走向北東東，傾向北西，傾角60°～80°，以密集的壓扭性小斷裂和構造透鏡體碎裂巖組成。礦區中部斷裂帶被花崗斑巖充填的一組斷裂為代表，-40m、0m 中段均有坑道揭露，直通地表。根據坑道揭露，一般在斷裂、裂隙、節理密集處，由于在地下水滲透壓力及軟化、泥化作用下可發現掉塊、塌幫或冒頂等不良工程地質現象。

3 礦區水文地質工程地質類型

（1）礦區水文地質類型。礦體分布在當地侵蝕基準面之下，地形有利于大氣降水的自然排泄，礦床主要含水層的富水性弱，斷裂構造帶充導水性弱，礦床距大的地表水體（瓦山河、西崗水庫）相距較近，暫未發現坑道與西崗水庫有水力聯系。礦區水文地質條件屬以裂隙含水層為主，水文地質條件中等的礦床。

（2）礦區工程地質類型。經對工作區礦體及圍巖初步調查了解，基本上為致密堅硬巖石，完整性較好，只在礦體與圍巖接觸部位或節理發育地段巖體較破碎，穩定性較差。整體巖石的穩定性強，構造破碎帶不發育。礦區工程地質條件以塊狀巖類為主的工程地質條件簡單的礦區。