贛州西坑礦區水文地質條件及充水因素分析

付經剛

（江西省地質礦產勘查開發局九0二地質大隊，江西 新余 338000）

1 區域水文地質概況

贛州西坑礦區位于華南褶皺系的贛中南褶隆地區，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。由于區域構造運動，區內巖石受到強烈帶狀混合巖化作用[1，2]。受北北東向褶皺、主干斷裂構造等地質應力作用，使本區域形成了以丘陵為主的地貌形態，控制著含、隔水層出露及區域地下水逕流排泄狀態。

區內分布有古生界變質巖系裂隙含水巖組，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成。第四系松散類孔隙含水巖組中，全新統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，區域地下水運動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，局部為中等富水區。區域地下水的逕流、排泄因巖層滲透性能和地形切割對礦區地下水運動影響較小，即區域與礦區的地下水僅局部存在水力聯系。

2 地形地貌及水文氣象

礦區屬丘陵地貌，地勢總體為北高南低，海拔標高一般為200m～300m，屬亞熱帶濕潤氣候，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）。

礦區內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，為礦區內的相對侵蝕基準面。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 西坑礦區地質簡圖[3]

3 礦區含、隔水層特征

3.1 寒武紀下統牛角河群裂隙弱含水層 （∈1nj）

寒武紀下統牛角河群在區內分布廣泛，根據沉積韻律和巖性組合特征，可分為上下兩個巖性段[2]：

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

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

牛角河群空間位置的賦水狀態分為風化裂隙含水帶和構造裂隙含水帶。

3.1.1 風化裂隙含水帶

礦區基巖風化普遍較深，據SK1鉆孔風化深度46.00m，風化帶鉆進漏水孔段占51%，區內風化帶上部多因地形切割所致，具有較好的透水性，其中下部相對含水。泉流量0.014l/s～0.0617l/s，降雨補給為主，動態隨季節變化，富水性弱。

3.1.2 構造裂隙含水帶

該帶埋藏于風化裂隙帶以下之新鮮基巖，裂隙發育不均，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造裂隙稍多些，多數裂隙呈閉合狀并充填有碳酸巖脈。鉆孔中漏水孔段占15%，根據巖性特征和簡易水文觀測,該帶屬弱含水帶。

該含水層經SK1鉆孔兩試段分別抽水試驗，獲得試驗參數及結果如下：

Ⅰ試段（風化裂隙含水帶、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，試段長度85.62m，最大（S3）水位降低值13.82m，涌水量1.350l/s，滲透系數0.594m/日，該試段水力特征顯示為承壓水，屬弱富水性。

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

上述兩個試段抽水試驗參數對比表明，Ⅰ試段鉆孔涌水量（Q）大于Ⅱ試段，而滲透系數（K）卻小于Ⅱ試段，顯示F9、F8為主的試段導水性好于混合層試段。此外，Ⅱ試段長度雖然更短，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的硅化破碎帶富水性弱，符合該孔深區段水文地質特征。

3.2 第四系孔隙弱含水層 （Q）

主要分布于礦區溝谷、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，以大氣降水補給為主，局部地段可接受寒武系變質巖風化裂隙水側向補給，動態隨季節變化。

4 斷裂破碎帶水文地質特征

區內斷裂構造主要有北北東向、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，平行密集成組發育，表現為混合巖化變質巖層間破碎帶，片理化帶呈透鏡狀、條帶狀，具絹云母化綠泥石化和弱硅化。東西向壓性斷裂規模較小，延伸不長，硅化強烈，石英脈較發育，硅質膠結。北西西向張扭性斷裂，規模較小，角礫雜亂，大多數呈棱角狀，硅質膠結。

上述三組斷裂除北北東向壓扭性斷裂，局部孔段鉆進中有少量漏水外，其余均未發現明顯的涌水、漏水等異常水文地質現象。

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

5 礦坑涌水現狀

自礦山生產建設起，定期觀測了150、100中段涌水量，已獲得超過一個水文年的觀測數據，兩中段涌水量特征值列于表1。

表1 西坑礦區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巖裂隙水和構造脈狀裂隙水，充水方式是經礦體頂底板直接進入礦坑。其中150中段涌水大部分源自上方風化裂隙，100中段涌水主要來自基巖裂隙和構造裂隙。已有資料表明，礦坑涌水量動態呈季節變化（參見圖2）。

圖2 西坑礦區涌水量與降雨量關系曲線圖[2]

6 礦坑充水因素分析及防范措施

根據坑道涌水狀態分析，寒武系牛角河群變質巖除接受降雨滲入補給外，局部區段還可通過裂隙獲得紅旗水庫補給。目前，采區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系綜合分析，均未發現地表水直接滲入的跡象。

礦區有數條北北東向破碎帶延至紅旗水庫，臨近該庫區構造充水是水患防范的對象，一旦采礦裂隙波及水庫，上述破碎帶裂隙導水性隨之變強，有可能溝通庫水而源源不斷涌入礦井。

區內基巖變質程度不均勻，基巖裂隙較發育和發育，局部較破碎。上部覆蓋層導水性較好。

基巖裂隙發育或局部破碎時導水性較強，為本區主要滲水構造，庫區水位較高時易導入硐采區，應注意防范。為防止庫區水導入硐采區，建議采用注漿法進行防滲處理，在庫邊區域人工注漿[5]。

為防患于未然，避免礦井透水事故發生，距離紅旗水庫邊緣60m設定了開采水患警戒區界線[6]，靠近此“線”附近采掘宜安排在礦山末期為妥，并制訂科學嚴謹的開采方案，切實做好超前探水等防范工作。

隨著開采延深和采區擴展，采礦再生裂隙及導水介質漸漸增多、排水疏干漏斗范圍也相應擴大，采區地下水動水位將持續低位。水動力條件變化后，礦坑充水通道會因水壓傳導作用增加其滲透性能，倘若采區邊緣導水裂隙延至紅旗水庫，也會增大礦井涌水量。

通過水文地質比擬法進行礦坑涌水量預測，礦區+100m標高末期礦坑最大涌水量為：1972m3/日，+50m標高末期礦坑最大涌水量為：2969m3/日。其中+100m標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有限公司防治水方案研究報告[7]結論較吻合，該報告提供的該礦區井下+100m最大涌水量1880.5m3/日。

礦區第四系孔隙水、季節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化帶沿采礦再生裂隙滲入礦井。

7 礦區水文地質條件總結

礦區可采工業銀礦體大部分賦存在+50m標高以上，地下水為礦坑主要充水源，有基巖裂隙水、部分風化裂隙水和北北東向硅化破碎帶脈狀裂隙水構成。廣布全區的寒武系牛角河群變質巖弱含水層為直接充水巖層，充水方式是經礦體頂底板進入礦坑。生產礦井涌水量隨季節變化，水源來自于降雨滲入補給。間接充水源有少量的第四系孔隙水和季節性溪溝地表水，在地形低洼處通過松散層或風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，可導致礦井大量透水事故。故當開采區位于水患警戒區界線附近時，應制訂科學嚴謹的開采方案，切實做好超前防水等措施。

根據礦體賦存位置與礦區充水因素的關系，以及礦區水文地質特征、充水影響程度分析，該礦床屬水文地質條件中等的裂隙充水型礦床。