漳平市石坂坑礦區灰巖礦巖溶地質研究及預測

（福建省華廈能源設計研究院有限公司 福建福州 350001）

石坂坑礦位于漳平市城區西南225°方向，直距約9 km的石坂坑一帶。 地理坐標為：東經 117°19′30″—117°21′30″、北緯25°13′00″—25°14′15″。該礦準備開拓+390 中段，但對該中段及上部分段巖溶分布情況不清楚，盲目開采會導致開采成本提高，遇到較大溶洞會導致巷道無法開拓，因此需要查明+390中段巖溶分布情況，為今后礦山開采+390水平施工提供地質依據。

1 礦區地質

1.1 地層

礦區內出露的地層較簡單，有石炭系上統船山組（C3c），二疊系下統棲霞組（P1q）、童子巖組（P1t）與文筆山組（P1w），二疊系上統翠屏山組（P2cp）、大隆組（P2d），三疊系下統溪口組（T1x）及第四系（Q）[1]。

1.2 構造

1.2.1 褶皺

礦區位于龍漳復式向斜中段的南東翼，故總體為一向北西傾斜的單斜構造；地層雖受斷裂破壞，但仍保存較完整，走向 NE40°～55°，傾向 NW，傾角 10°～70°，但因受斷層破壞和次級褶皺影響，地層沿走向、傾向均具波狀起伏形成次一級褶曲，中部1線一帶隆起。褶曲軸向NE向，背斜軸部位于ZK002至ZK303孔一帶，向斜軸部位于ZK202孔至ZK701孔一帶[1]。

1.2.2 斷裂

區內斷裂構造較發育，以走向北東的緩傾斜斷裂為主，規模大，呈區域性展布特點，具有推覆、滑覆兩種構造特征。此外，還發育規模較小的北東向張性斷裂和北西向的小斷裂。區內主要發育10條斷裂，其中對石灰巖礦層有影響的斷裂主要有 F0、F1與 F10三條[1]。

1.3 礦體特征

礦層賦存于船山組與棲霞組地層中，船山組為主要礦層，礦石質量好，厚度較大，資源量多[1]。

2 礦區巖溶地質研究

2.1 區域水文地質單元劃分

礦區所在的水文地質單元屬于九龍溪一級支流拱橋溪南側流域，由地表潛水由內黃固溪流域、石板坑溪流域、大馬坑溪流域三個水文地質單元組成，三條溪流總體上自南向北注入拱橋溪。礦區處于黃固溪東側流域、大馬坑溪北側流域之間，北側與石坂坑溪流域相鄰。基巖地下承壓水含水層總體上呈自南向北徑流，西北側的拱橋溪屬于地下水徑流場的排泄邊界（見圖 1）。

根據區域內出露的地層、巖性組合，結合巖石含水介質的空隙性質及地下水的水力性質，將區域內含水層劃分為五個含水巖組，即松散巖類孔隙含水巖組、碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組、石灰巖類裂隙—溶洞含水巖組、淺變質巖類裂隙含水巖組和侵入巖類裂隙含水巖組。

2.2 礦區巖溶分布情況

根據現場調查巖溶情況及查閱資料，綜合分析推測+450中段共圈定19個溶洞發育帶，分別編號為D1-D16、D19-D21。根據現場調查情況分析推測+450中段共有6個溶隙帶，分別編號為 L1-L6[2]（見表 1、圖 2、圖 3）。

+430水平以下存在近水平溶洞，由于上覆灰巖開采，灰巖穩定性遭到破壞，導致灰巖下沉，且下沉幅度由下向上減少。

綜合資料分析，該區發育兩組巖溶，一組走向210°～240°，傾向南東，傾角近 80°；另一組走向 310°～320°，傾向北東，傾角近80°。溶洞主要為泥質夾半風化灰巖碎塊充填，偶見粉砂巖碎塊，洞內較潮濕，部分溶洞見滴水。

表1 各分段巖溶賦存情況

2.3 礦區巖溶發育成因及賦存規律分析

燕山期南側花崗巖漿的侵入，導致北側石炭系桃子坑組及以上地層向上抬升，形成向北傾斜的緩傾斜地層，部分船山組及棲霞組灰巖被風化剝蝕后直接暴露地表。其次，受到巖漿侵入的作用，一系列向北傾斜的滑脫斷裂發育，包括F0、F1、F10斷層，這些斷裂帶均形成了較為寬大的破碎帶，尤其是近地表處，由于斷裂破碎帶導致風化帶加深加寬，形成了面積較大的地下水下滲通道，為巖溶的發育創造了源源不斷的水源。地表降水經上述兩類通道滲入灰巖層后，首先順灰巖本身的裂隙及節理滲透并產生溶蝕作用，逐漸形成各種形態的溶隙及溶洞。從現場揭露發現，灰巖中主要發育的裂隙為NW向（走向310°～320°）與 NE 向（走向 30°～60°）一組裂隙，其中，NW 向斷裂為張性斷裂，NE向為壓性斷裂；其次還有EW向和SN向一組共軛剪切斷裂。在這些不同方向裂隙交叉部位溶蝕作用尤為強烈，容易形成規模較為大的筒狀或球狀溶洞，而順著單個裂隙面則一般是形成面狀溶洞或狹窄的溶隙面[1]。

從平面上來看，淺部灰巖靠近底板的巖溶更為發育，向頂板方向的巖溶發育程度較弱，其主要原因是灰巖露頭區處于大馬坑溪一側山坡，灰巖傾向與地表山坡呈反向關系，越向頂板灰巖上覆的泥巖蓋層越厚，隔水性越好，地表水的向下滲透變弱。根據灰巖巖溶帶的地下水徑流方式，淺部灰巖的地下水徑流以垂直下滲為主，而順層向深部則變成順層徑流為主，因此，淺部灰巖巖溶產狀近于垂直，而向深部巖溶的產狀則更多地處于向NW方向傾斜的順層巖溶。但由于向深部徑流區的擴大，加上部分徑流在雨季時從內黃固溪排泄出地表，深部的巖溶作用具有減弱的趨勢，單個巖溶規模趨于減小，以狹窄的半聯通溶隙為主，存在空間規模較大溶洞的可能性不大。

從整個灰巖巖溶含水層單元來看，礦區仍處于其補給區及徑流區，大部礦區的灰巖均處于其地下水位之上，因此礦區的巖溶處于空穴或局部殘積物充填，除了徑流滲水外，井下揭露的均沒有發生突水現象。但雨季因下滲量較大，井下揭露時有較多的流水進入井巷空間，局部被洞內殘積物淤塞的積水亦可造成泥石流沖入井巷空間，對生產造成極大的影響甚至釀成安全事故。

3 礦區深部巖溶預測

根據+450中段、+474分段、+498分段溶洞的分布情況預測+390中段溶洞發育情況及分布。

+390中段共圈定20個溶洞發育帶，分別編號為D1-D16、D19-D22，共有 5個溶隙帶，分別編號為 L2-L6。 其中 D1-D5、D8-D16可劃分為一個大的巖溶發育帶，面積約6 460 m2；D6-D7與D19-D21可劃分兩個較小的巖溶發育帶，面積分別為360 m2、1 431 m2；可確定這三個巖溶發育帶的大致位置（詳見圖4及表2）。

表2 +390中段巖溶發育預測統計表

4 結論

從本次巖溶調查結果來看，礦區內大規模的溶洞發育在空間上有一定的集中度，并非處處均勻。該區發育兩組巖溶，一組走向 210°～240°，傾向南東，傾角近 80°；另一組走向 310°～320°，傾向北東，傾角近80度。溶洞主要為泥質夾半風化灰巖碎塊充填，偶見粉砂巖碎塊，洞內較潮濕，部分溶洞見滴水。

預測+390中段溶洞發育情況及分布，+390中段共圈定20個溶洞發育帶，分別編號為D1-D16、D19-D22，共有5個溶隙帶，分別編號為L2-L6。可確定這三個巖溶發育帶的大致位置，為今后礦山開采+390水平施工提供地質依據。