武山铜矿岩溶塌陷问题的研究

刘正香

[摘要]本文根据武山铜矿水文地质和工程地质等资料，对武山铜矿岩溶塌陷现状进行调查分析。武山矿区岩溶塌陷主要以土体塌陷为主，下伏基岩主要为三叠系嘉陵江大冶灰岩及二叠系长兴茅口灰岩，具有良好的岩溶发育条件。岩溶发育是岩溶塌陷产生的最基本的条件，文章分析了矿区岩溶的发育特征，以及岩溶塌陷的成因机制及防治对策。

[关键词]岩溶塌陷 地下水 发育特征

[中图分类号] P642.22 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-396-1

1前言

地质调查表明，近年来矿区周围不断发生岩溶塌陷，在矿山周边已发现的地面塌陷有几十处之多，随着开采深度的加大，降落漏斗的不断扩展，塌陷范围也越来越远，有向外围扩展的的趋势。矿区处于岩溶发育地段，尤其是土层下覆之溶洞、溶隙及溶槽等的存在，是岩溶塌陷产生的基础和前提。

从某种意义上讲，地下岩溶的发育程度对塌陷的形成起着控制性作用。

地下水活动是武山铜矿岩溶塌陷产生的最主要原因，只有地下水活动才可能有岩溶塌陷产生，随着矿区开采深度的加深，大大改变了矿区周边在自然状态下的地下水的径流和排泄的基本状态，而且近年来矿坑排水量有逐年上升的趋势，因而大量的地表、地下水的垂直水位变动将直接影响土体的稳定性，造成塌陷不断产生。

2矿区工程地质条件和水文地质特征

武山铜矿位于江西省瑞昌市白杨镇，公路网四通八达，武九铁路在其西穿过，并有支线在白杨镇西边通过。东面为赤湖，水路交通方便，地理位置较为优越。

矿区地处长江中下游，除了白阳溪和周家溪外，赤湖是与矿区关系最为密切的地表水体。它位于矿区北东方向，洪水期可以漫及矿区边缘，赤湖水主要通过彭家湾注入长江，洪水期也有部分水通过老港口河流入赤湖区。

根据矿区勘察资料總结，分布于溪流、湖漫滩和矿体南部平原区的为第四系粘土、粉质粘土和碎石土，厚10～30m。主要分布在矿区南部的为三叠系中统嘉陵江组大冶组的白云质灰岩和钙质泥质页岩。分布在南北矿体之间的狭长地带和矿床附近的主要为二叠系长兴组、龙潭组、茅口组和栖霞组的页岩和灰岩，以及黄龙组灰岩及五统组纱帽组砂岩，

本区位于区域横立山—黄桥向斜东段北翼，是一个单斜构造，北面是武山山区，南面是低丘开阔地带，相对高差为351.39m。东边有大型地表水体赤湖。

武山矿区的铜硫矿体绝大部分埋藏于当地侵蚀基准面以下，通过对矿体的赋存条件、矿坑的充水因素、隔水层、含水层的空间分布、地下水的补给与排泄条件等的综合考虑，该矿床的水文地质条件应属于复杂类型。

3矿区岩溶塌陷的发育特征及分布规律

武山铜矿岩溶发育特征受地层岩性、构造、地下水活动影响，南矿带岩溶发育具有明显的不均匀性、分带性，形成了溶隙、溶孔、溶洞的多层结构。

矿体附近岩溶发育，溶洞发育深度深，规模较大，远离矿体则发育较弱，特别是北矿带附近受硫化矿床影响更为明显。而矿体外围岩溶发育就明显减弱。

岩溶塌陷主要分布于具备塌陷形成条件且有多种不利要素综合作用的结果，对自然或人为诱塌因素的作用较为敏感的地段。空间上分布受岩溶、构造的发育程度、第四系厚度及含水量、地下水水位下降幅度、地表水汇集条件等因素的影响。

武山铜矿岩溶地面塌陷的形状多样，没有规律性。根据资料统计，岩溶塌陷的规模并不是很大，大小主要为集中在直径8m以内的中小型塌陷，因为塌陷受地下岩溶的规模直接影响，由此反映此地区地下岩溶发育规模也普遍在此范围内。另外漏水塌陷较积水塌陷多，说明地下岩溶有一定的连通性。

矿区内的岩溶塌陷具有突发性和重复性的特征，塌陷前没有明显的征兆，塌陷过程短危害大。岩溶塌陷还具有重复性，由于抽水、排水降深加大或其他因素的参与，岩溶塌陷便可以在发生过的地段重新发生。

4武山铜矿岩溶塌陷成因机制及防治对策

武山铜矿岩溶塌陷的主要形成机制是潜蚀作用，其过程是土层矿物成分溶解、潜蚀，以及对溶解、潜蚀物质搬运的作用过程。岩溶塌陷的形成需要有地下水活动这一基本条件，只有地下水流不断对溶蚀、潜蚀物质进行搬运，土洞才能发展扩大，塌陷才能产生，如没有地下水流动搬运，水的溶蚀作用会因饱和停滞，对土体的渗透潜蚀、崩解脱落作用，会因沉积物在溶洞、裂隙中堆积、堵塞，反过来阻止上述作用继续进行，塌陷的产生就会因此而受到阻碍。

地下水潜蚀型塌陷形成的整个过程的情况主要取决于地下水水位搬运能力、频度、土体崩解速率、地下水岩溶的、规模以及土层厚度等。

矿区地面岩溶塌陷防治对策有四点：第一，建立南部地区的地下水水位观测网；第二，特别关注赤湖水体对矿山安全运行的危害；第三，开展深部水文地质调查；第四，对南矿带南部地区划定土地安全等级，分级管理。

5 结语

岩溶发育是岩溶塌陷产生的最基本的条件。地下水活动是武山铜矿岩溶塌陷产生的最主要原因，只有地下水活动才可能有岩溶塌陷产生，随着矿区开采深度的加深，大大改变了矿区周边在自然状态下的地下水的径流和排泄的基本状态，因而土体的稳定性受到大量的地表、地下水的垂直水位变动的影响，造成塌陷不断产生。武山矿区岩溶塌陷的主要形成机制是潜蚀作用。而促使潜蚀作用产生的主要因素便是地下水活动。

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