江西新余铁矿田抽(注)水试验成果分析

2017-12-20，，，

地下水 2017年6期

关键词：赣西矿田铁矿

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(江西省地质矿产勘查开发局赣西地质调查大队，江西南昌 330030)

江西新余铁矿田抽(注)水试验成果分析

曾广华，郑学文，韩雪平，周敏娟

(江西省地质矿产勘查开发局赣西地质调查大队，江西南昌 330030)

作为江西主要铁矿富集地之一的新余铁矿田，自20世纪50年代至今，陆续开展多次地质勘查工作，进行了大量的钻孔抽水及少量注水试验。通过对8个矿区37个钻孔和2个浅井抽(注)水试验数据进行分类统计，并针对各含水层试验成果数据进行分析，对铁矿田各含水层的富水性进行了总体评价，结果显示：钻孔单位涌水量普遍小于0.1 L/s·m，总体属弱富水性，仅杨家桥矿区3个钻孔的单位涌水量在0.1～1.0 L/s·m之间，属中等富水性[15]，总体水文地质条件简单，利用抽水资料结合稳定流抽水渗透系数计算公式获得的各含水层渗透系数，是矿田矿坑涌水量预测的一个重要参数，该项研究成果可以对区域内邻近矿区的水文地质评价工作提供数据支撑。

新余铁矿；抽水试验；水文地质

“新余式”铁矿[1]是江西典型的铁矿类型，属于沉积变质型铁矿。新余铁矿田的良山、太平山、寨口、下坊、巴丘～花桥、巴丘园、井头、油盘、灯盏窝、长溪、金溪、大陂、洋源、杨家桥、松山矿区的资源储量多属大中型规模。先后开展多次地质勘查，开展了较多抽水试验[4]等相关工作，提交了各类地质勘查报告。对该类型矿床水文地质条件进行了评价，为今后矿床开采及同类型矿床水文地质勘查提供了水文地质资料和依据。

1 区域地质特征

1.1 地层

区域内出露地层主要为晚元古界青白口系及南华系地层。

新余铁矿赋存于南华系中上统下坊组岩层中，神山复背斜核部由青白口潭头群、神山库里组构成，而南翼由南华系杨家桥群下坊组和上施组组成。整个矿田以井头矿区为界，以东[11]出露神山倒转背斜[12]第一构造台阶，而使之层位为倒转层序，倾向北—北西—北东，倾角20°～45°，以西露神山倒转背斜第二构造台阶，地层[13]为正常层序，倾向南西—西，倾角20°～70[14]°。

1.2 构造

新余铁矿田位于钦杭结合带东段，处于晋宁—加里东期华夏板块[15]与杨子板块[16]拼合带的南缘。下坊组及神山倒转背斜[17]控制南华系“新余式”铁矿成生、定型、展布的主要控矿因素。

东西向神山倒转背斜为矿田主体构造，背斜南翼及其西部外倾转折端，控制着[18]地表铁岩系的展布，北北西向紧密同斜褶皱群为控制各铁矿区铁矿层产状的主要褶皱构造。

由于次一级构造的影响，神山倒转背斜的倾伏端及其南翼次级褶皱极为发育。断裂构造以北北西与北东向两组最为发育。

1.3 岩浆岩

区内主要的岩体有西部的山庄岩体和东部的城上花岗岩体(加里东期)，两岩体皆呈岩基侵入震旦系上部地层中，出露面积达120 km2和164 km2。

2 区域水文地质特征

区域内地形地貌主要为低山丘陵，属武功山系的主要山脉由西向东延伸。低山由西向东有帽顶庵、二龙山、九龙山、良山等，构成近东西走向的分水岭。向南、向北地势逐渐平缓，海拔标高一般+100 m至+400 m。

新余铁矿田由晚元古界南华系中上统杨家桥群变质千枚岩构成，主体部分东西长约40 km，南北宽约10 km，面积约400 km2。变质千枚岩地下径流模糊小于3 L/s·km2，泉水流量小于0.1 L/s，单位涌水量0.001 27～0.004 29 L/s，渗透系数0.015 9～0.018 3 m/d，属弱富水性的沉积变质岩裂隙水水文地质单元。

神山背斜轴及震旦系上统乐昌峡群老虎塘组为南、北隔水边界，约束了区域地下水的储存和运动，区域水文地质条件对矿床充水的影响甚小。

3 矿田水文地质特征

3.1 自然地理

矿田内为温和湿润气候，潮湿系数大于1.0，为地下水的形成和补给提供了良好的条件。

矿田以构造剥蚀低山丘陵地貌为主，铁矿层露头分布山顶及山坡，该地貌单元地形切割较深，地下径流短，就地排泄条件好，地形有利地下水的补给。

地表河流水文特征主要表现为暴雨出现后，流量骤增，出现洪峰，但持续时间短。

区内沟谷溪流多以垂直地层走向较发育，以巴丘至花桥及井头矿区最为明显，溪流切割矿层及矿层顶底岩层径流，有利地表水、地下水的补给。该流量直接受降水的控制。

3.2 岩石的富水性

综合矿田内各矿区矿床地质结构及水文地质特征分述如下：

3.2.1 第四系孔隙潜水含水层

岩性主要为含碎石亚粘土、亚砂土，由此构成的残坡积层是矿田的主要覆盖层。山顶、山坡、山脚随处可见，分布广泛。在山脚或地形切割深处，常见间歇性降泉，泉流量一般0.03～0.08 L/s。受大气降水控制，枯水期泉水干枯。

3.2.2 风化裂隙潜水含水带

风化裂隙含水带产于矿层顶板的含磁铁绢云千枚岩和绿泥绢云千枚岩(井头以西各矿区则发生在含黄铁矿绢云母千枚岩、绢云绿泥千枚岩、含磁铁矿绿泥千枚岩)及矿层之中。风化深度15.0～30.0 m，在断裂构造附近会更深些。

风化裂隙水直接和间接的接收大气降水的补给，其水位变化与降雨量关系密切。

3.2.3 铁矿层裂隙含水层

铁矿层及顶底板岩层组合是控制矿床水文地质条件的主体。

铁矿矿直接顶板含磁铁千枚岩(井头矿区以西为直接底板)层位稳定，厚度2～6 m，是一个良好隔水层。

铁矿层裂隙含水层是矿床充水的直接水源，也是主要水源之一，涌水量不大。

铁矿层间接底板由绢云绿泥千枚岩、含黄铁矿绢云母千枚岩组合而成，一般厚度58～64 m，最大厚度达297.0 m。为一良好的隔水层。

3.2.4 次石墨质千枚岩裂隙含水层

位于南华系下坊组顶部，矿层底板下部(井头以西矿区为矿层顶板上部)。岩性主要为次石墨质千枚岩夹变质含炭泥灰岩、炭质千枚岩、含炭绿泥绢云千枚岩，其中有较多的石英碳酸盐脉穿插，厚度5～20 m。

3.2.5 断裂构造含水层

本区断裂构造发育，既有逆冲断层，亦有平移正断层，以前者为主。在矿体露头处常见横向平推断层切割了矿体及走向断裂构造，构成了一定范围的裂隙发育带，有利大气降水对该含水层及构造断裂带的补给。

综合矿田内各矿区的矿床地质结构及水文地质特征，矿田主要包括第四系孔隙含水层、风化裂隙含水带、铁矿层裂隙含水层、次石墨质千枚岩裂隙含水层、断裂构造含水层。总体矿田主要以裂隙充水为主，富水性贫乏，矿床水文地质条件简单。

图1 新余铁矿田抽水试验钻孔分布图

4 矿田水文地质试验及成果分析

从20世纪50年代至今，地矿铁矿大队、907队、902队、赣西队等单位先后在区内开展地质勘查工作，其中在矿田内进行了大量的钻孔进行了抽(注)水试验，试验方法包括人工提筒抽水、机械提筒抽水、压风机抽水、潜水泵抽水等。

经统计，共施工水文试验钻孔38个，其中抽水孔35个，注水孔3个；钻孔抽水试验40层，其中风化裂隙潜水含水带抽水9层，铁矿层含水层抽水19层，次石墨裂隙含水层抽水2层，构造断裂含水层抽水13层。注水试验6层，抽水水位降升68次。除个别抽水试验数据仅作为参考数据使用外，其它均可利用。抽(注)水试验成果一览表见表1。

表1 新余铁矿田抽(注)水试验成果一览表

续表

从新余铁矿田抽(注)水试验成果一览表可以看出，主要对风化裂隙含水带、铁矿层裂隙含水层、次石墨裂隙含水层、断裂构造含水层进行抽水试验，并根据裘布依公式计算各含水层渗透系数。分述如下：

式中：Q为流量(m3/d)；M为含水层厚度(m)；s为抽水水位降深(m)；R为影响半径(m)；r为抽水孔半径(m)；H为潜水含水层自然厚度(m)。

(1)风化裂隙潜水含水带：对矿田内3个矿区的3个钻孔及2个浅井进行了抽水试验，对2个钻孔进行分段注水试验，水位降深3.0～31.45 m，钻孔单位涌水量0.000 390 8～0.041 6 L/s·m，属弱富水性。

(2)铁矿层裂隙含水层：对矿田内6个矿区19个钻孔进行了抽水试验，1个钻孔进行了水位自然降低试验，1个钻孔进行了注水试验。降深一般6～32.82 m，钻孔单位涌水量一般0.000 84～0.100 0 L/s·m，仅杨家桥矿区的803孔为0.632 L/s·m，总体属弱富水性。

(3)次石墨裂隙含水层：对松山矿区2个钻孔进行了抽水试验，降深9.52～9.67 m，钻孔单位涌水量0.001 15～0.005 67 L/s·m，属弱富水性。

(4)断裂构造裂隙含水层：对6个矿区11个钻孔进行了抽水试验，对2钻孔进行了水位自然降低试验。降深1.90～35.14 m，钻孔单位涌水量一般0.000 10～0.027 6 L/s·m，仅杨家桥矿区的803、1604、CK47孔0.294 3～0.490 8 L/s·m，总体属弱富水性，局部中等富水性。

5 结语

通过对该矿田8个矿区的37个钻孔和2个浅井抽(注)水成果资料分类汇总分析，钻孔单位涌水量普遍小于0.1 L/s·m，总体属弱富水性[15]，仅杨家桥矿区3个钻孔的单位涌水量在0.1～1.0 L/s·m之间，属中等富水性[15]，总体水文地质条件简单。

利用抽水资料结合稳定流抽水渗透系数计算公式获得各含水层渗透系数，是矿田矿坑涌水量预测的一个重要参数，该成果数据的获取及对比分析对区域内邻近矿区的水文地质工作具有重要的参考意义，对矿田内其它矿区使用比拟法预测矿坑涌水量提供重要的水文地质参数。

[1]余志庆,汤家富,符鹤琴.“新余式”铁矿地质特征及其成因[J].矿床地质.1989.(04).1-3.

[2]江西省地质矿产勘查开发局.中国矿产地质志·江西卷[M].北京：地质出版社.2015.169-171.

[3]肖光荣, 姚琪.江西省新余式铁矿中深部铁矿勘查探讨[J/OL].地学前缘.2013.305-311.

[4]R. L. Dann, M. E. Close, L. Pang, M. J. Flintoft, R. P. Hector. Complementary use of tracer and pumping tests to characterize a heterogeneous channelized aquifer systemin New Zealand[J]. Hydrogeology Journal, 2008, Vol.16 (6), pp.1177-1191.

[5]江西省地质局907大队.江西省新余县太平山铁矿区详细普查报告[R].江西省地矿局赣西地质调查大队.1965.

[6]江西省地质局907大队.江西省新余县良山铁矿区补充勘探总结报告[R].江西省地矿局赣西地质调查大队.1965.

[7]江西省地质局九O二大队.江西省新余太平山铁矿区地质详勘报告书[R].江西省地矿局赣西地质调查大队.1975.

[8]江西省地质局902大队.江西省新余县下坊矿区铁矿勘探地质报告[R].江西省地矿局赣西地质调查大队.1978.

[9]江西省地质局902大队.江西省杨家桥铁矿区详细勘探地质报告[R].江西省地矿局赣西地质调查大队.1979.

[10]江西省地质局902大队.江西省分宜县松山铁矿区详细勘探地质报告[R].江西省地矿局赣西地质调查大队.1979.

[11]赣西地质调查大队.江西省新余县寨口铁矿区地质勘探报告[R].江西省地矿局赣西地质调查大队.1983.

[12]赣西地质调查大队.江西省安福县杨家桥矿区详细勘探中间性地质报告[R].江西省地矿局赣西地质调查大队.1984.

[13]赣西地质调查大队.江西省新余市仙女湖区九龙山巴丘园矿区外围及深部铁矿详查地质报告[R].江西省地矿局赣西地质调查大队.2012.

[14]赣西地质调查大队.江西省吉安县金溪矿区铁矿详查地质报告[R].江西省地矿局赣西地质调查大队.2012.

[15]GB 12719-91《矿区水文地质工程地质勘探规范》[S].江西省地矿局赣西地质调查大队.1991.

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