阳东高岭土矿区沙墩头矿段-100 m中段充水因素

李 冰

（中国高岭土有限公司， 江苏 苏州 215151）

1 概括

阳东高岭土矿沙墩头矿段位于苏州高新区阳山之内，地理坐标为东经 120°28′15″，北纬 31°20′30″。矿段东距苏州市区约14 km，距通安镇约3 km。矿区交通方便。矿段周边水源丰富，附近有阳山森林及企业较多，电力充足。矿段属于亚热带气候，四季分明，春秋两季气候温和，夏季炎热，冬季冰封时期较短，雨季一般出现在6月至7月的梅雨季节。年平均降水量800～1 000 mm左右。年平均气温在15.6℃。

2 矿段水文地质

2.1 地层及含水地层

本矿段内主要地层有泥盆系上统五通组、石炭系下统高骊山组、石炭系上统黄龙—舟山组、上侏罗系及第四系堆积物。石炭系下统和泥盆系地层，隐伏于地下，地表出露为第四系堆积物及侏罗系硅质凝灰岩。

第四系堆积物据简易水文资料涌水量q=0.001 5 L/（s·m），在枯水期则干涸。

矿段内矿体上部的侏罗系硅质凝灰岩，也是该矿段矿体顶板，据CK21抽水试验资料表明为富水性极弱岩层，单位涌水量0.004 5 L/（s·m）。

矿段内隐伏于地下泥盆系五通组（D3w）及石炭系高骊山组（C1g）砂岩，主要分布于29号勘探线以西，80号勘探线至92号勘探线之间，是构成92号勘探线以南矿体的底板，据ZK821抽水试验资料表明，其单位涌水量小于0.001 L/（s·m）。故可认为相对隔水层。

矿段的隐伏型岩溶裂隙含水层为石炭系中上统黄龙—船山组的（C2h-C3c）大理岩岩层，是本矿段的含水层，同时也是构成矿体底板的主要岩层之一。矿段南部及北部均有分布，岩层隐伏于地下。

2.2 矿段构造

矿段主要为一由泥盆系、石炭系、二叠系地层组成的走向NW，倾向NE，倾角一般在25°～45°的单斜构造。以中酸性熔岩和火山碎屑岩为主的火山岩“盖层”，呈角度不整合覆盖其上，二者之间的印支期不整合面构造为成矿提供了有利条件，矿段内的北北东向和北西向断裂构造，普遍控制着燕山期火山岩脉的侵入和高岭土小矿体的产出。在矿区内表现为大理岩中北北东向延伸的花岗斑岩贯入和砂岩与大理岩接触部位呈北北西向延伸的F1断裂，以及北部

96与98 线间的F2断裂。

1）F1断裂。位于矿段内29至31线之间，南北向延伸（向北略偏西）大于500 m，位于矿体底板的（C2h-C3c）大理岩与（C1g+D3w）砂岩之中，属成矿前构造，具体表现为上盘大理岩下降，下盘砂岩上升，断裂面倾向向西，倾角一般在40°～65°，局部较陡，近于直立，两侧岩石均很破碎，为一规模较大的张性正断裂。

2）F2断裂。位于矿段内96至98线之间，近东西向延伸大于200 m，倾向向北，倾角较陡，局部近于直立，产于矿体底板（C2h-C3c）大理岩及其下部的（C1g+D3w）砂岩之中，表现为上盘（北盘）大理岩下降，下盘（南盘）大理岩及其下部的砂岩明显上升，致使两盘地层不对应，属成矿前的高角度正断裂。

3 -100 m中段充水因素分析

3.1 水源

3.1.1 地表水

阳东高岭土矿区周边地表水分布较多，主要是矿区附近的人工低洼塘或有容水量不多的地表水，该水源补给主要量来源为大气降水。从目前的收集的地质资料表明，矿区周边的地表水源补给有限，对井下开采构不成为威胁，不作为-100 m中段的充水水源。

3.1.2 岩溶裂隙水

岩溶裂隙水是矿区中段充水水源之一，同时回采区内积水与之有水力联系，该岩溶裂隙水赋存于隐伏型石炭系中上统黄龙—船山组的（C2h-C3c）大理岩含水层之中，分布于运输巷道东侧和四穿脉采区内。含水层内溶、裂隙发育或存在破碎带的区域岩溶裂隙水较发育，如94至96勘探线之间、82至84勘探线之间，出水点涌水量一般为5～10 m3/h。

3.1.3 回采区及老硐坑积水

回采区积水及老硐坑积水。主要分布于各采区上部的回采区和废弃巷道内，以一定的储存量存在于这些区域中。当回采区、老硐坑内的积水与含水层构成水力联系时，就会形成一定的补给来源，容易造成采区和巷道施工工作面短时间涌水，涌水量最大时可达120.3 m3/h，往往就会对生产造成一定的影响。

3.2 通道

3.2.1 第四系底部细砂层孔隙及地表塌陷裂隙

阳东高岭土矿沙墩头矿段地表分布有第四系堆积层，堆积层底部有一中层状粉—细砂层，细纱层孔隙发育较好，成为矿区充水的天然通道。随着中段的开采，构成矿体顶板的硅质凝灰岩已发生变形断裂，岩层整体性遭到破坏，岩层内裂隙发育，地表出现塌陷裂隙，地表塌陷裂隙成为大气降水渗入矿区中段内的渗水通道。

3.2.2 含水层大理岩裂隙、破碎带

据收集的地质资料表明，-100 m中段内揭露的含水层中岩溶裂隙及破碎带发育的区域有三处：

1）一区域主要分布于ZK962及ZK963之间；94号勘探线以北96号勘探线以南。中段运输巷道分布在该区域，从目前施工中揭露出的含水层（大理岩）岩溶、裂隙较多，同时发现出水点涌水量相对较大为5 m3/h，表明该区含水层岩溶裂隙发育，区域内岩溶裂隙为中段运输巷道充水的主要通道。

2）二区域主要分布于27与29纵勘探线之间，86勘探线以北，90勘探线以南。该区域内出现侵入岩，在大理岩与侵入岩接触面附近，岩层破碎。破碎带有黏土填充，该破碎带为中段运输巷道内渗水、淋水主要通道。

3）三区域主要分布于勘探线98勘探线线以北，29纵勘探线以东，-70 m中段33采区、-100 m中段一穿脉附近，是构成-100 m中段四穿脉矿体的直接底板。含水层内裂隙发育，为中段采区渗水、涌水的通道。

3.2.3 采区内矿体夹层空隙

阳东高领土矿区沙墩头矿体形态多为漏斗状和似层状。矿体内夹层多且分布广，矿体夹层一般无规律，夹层厚度不大，一般1～5 m左右，沿走向及深部可延伸数米至数十米。矿体内夹层可大致分为两类：一类为砾石状高岭土矿化体，矿化体内含有大量砾石，砾石为硅质岩及砂岩碎块，胶结物为高岭土为主，该夹层为隔水层与高岭土矿体相似。另外一类为含燧石高岭土矿化体，矿化体内含有灰色、深灰色半透明状燧石层，且夹层内孔隙较多，为良好的采区渗水通道。

3.2.4 采掘活动

随着水平中段施工，采掘工作的进行，必然使得矿体顶板、围岩性质发生变化，隔水层变成导水层，如矿区矿体顶板硅化凝灰岩，其岩层发生了形变，矿体顶板具有的渗水性。一些破碎带在巷道施工时被活化，隔水破碎带也具有了导水性。

3.3 中段充水因素分析

1）二穿脉采区矿体。采区内矿体底板为泥盆系五通组（D3w）及石炭系高骊山组（C1g）砂岩，为相对隔水层，岩层对采区的充水影响可忽略。采区矿体内发育的燧石高岭土夹层，夹层内裂隙发育，这些裂隙是采区出水的通道。据目前实采资料显示采区工作面上部存在回采区，采区内的渗水及淋水量会随着雨季降水量增、减而增、减。综合分析二穿脉采区上部回采区存在着积水区，积水量不大，积水的补给来源为大气降水。采区工作面开采时上部的回采积水可直接注入采区或通过矿体内夹层空隙渗入采区工作面，会对生产开采产生带来一定的影响。

2）三穿脉采区矿体。三穿脉采区内矿体底板为泥盆系五通组（D3w）及石炭系高骊山组（C1g）砂岩，为相对隔水层，岩层对采区的充水影响可忽略。采区上部存在一定量的回采区积水和已废弃巷道积水。三穿脉积水水源主要为废弃巷道内的积水，积水与巷道围岩裂隙水有一定的联系，涌水量约为2 m3/h左右，涌水量受雨季降水影响不明显，涌水量相对稳定。三穿脉上部回采区积水会对中段的生产开采有一定的影响。

3）一穿脉采区矿体。一穿脉采区矿体围岩为高岭土矿化体和矿体底板砂岩，均为相对隔水层。矿体内发育的燧石高岭土夹层，夹层内空隙较多，采区积水主要以此为充水通道渗入采区。一穿脉采区上部的回采区积水量不大，积水补给有限，对开采生产影响不大。

4）四穿脉采区矿体。四穿脉采区上部回采区存在流沙地层和废弃巷道，采区内的矿体围岩主要为（C2h-C3c）含水层（大理岩），岩层内裂隙发育，赋存有岩溶裂隙承压水，采区上部的回采区积水面积达1 000 m2以上。该积水与采区内矿体底板存在水力联系，当四穿脉采区内的矿体进行开采时，上部回采区积水通过开采作业直接进入采区内，同时矿体围岩内的岩溶裂隙承压水也可直接注入采区。采区内的积水及矿体底板的岩溶裂隙水对开采影响较大。

5）-100 m中段运输巷道区域。区域内分布有主要红色铁质粘土层及含水层（大理岩），含水层内具有一定的富水性且岩溶裂隙发育，充水水源主要为含水层内的承压水，区域内发育的岩溶裂隙为该区域的充水通道。区域内正常出水点的出水量为0.2～1.1 m3/h，出水量基本稳定，变化幅度不大。该区的岩溶裂隙水对中段的运输生产影响不大。

4 结语

阳东高岭土矿沙墩头矿段-100 m中段一、二、三穿脉上部的回采区积水对井下生产、巷道的施工影响不大，对-100 m中段生产开采带来影响的水源是四穿脉采区上部的回采区及废弃巷道积水。该积水区的积水具有积水面积大，积水量多，同时与四穿脉矿体底板中的裂隙承压水构成一定的水力联系的特征。因此当日常工作中发现中段总涌水量发生异常时，表明四穿脉积水区内的积水可能拥堵在某个储水空间内，此时应产生警觉，并要采取相应的预防和应对措施，如监测井下总的涌水量，巡查易产生积水的区域并疏通积水，掌握采区内回采区的分布范围，标绘出回采区中的淋水，渗水及含水层分布位置、注意采区内是否有 “挂红”、“蛙叫”、“空气变冷”、“雾气”等冲水、冲浆预兆等，这样才能有效地预防井下水灾害的发生。