赣州西坑矿区水文地质条件及充水因素分析

付经刚

（江西省地质矿产勘查开发局九0二地质大队，江西 新余 338000）

1 区域水文地质概况

赣州西坑矿区位于华南褶皱系的赣中南褶隆地区，地处大湖山-芙蓉山隆断束和信丰-于都拗褶断束的接合部位。由于区域构造运动，区内岩石受到强烈带状混合岩化作用[1，2]。受北北东向褶皱、主干断裂构造等地质应力作用，使本区域形成了以丘陵为主的地貌形态，控制着含、隔水层出露及区域地下水迳流排泄状态。

区内分布有古生界变质岩系裂隙含水岩组，第四系松散类孔隙含水岩组、燕山早期岩浆岩隔水岩体。其中，变质岩系裂隙含水岩组由震旦系裂隙弱含水层、寒武系裂隙弱含水层、泥盆系裂隙弱含水层构成。第四系松散类孔隙含水岩组中，全新统冲积层和冲洪积层富水性属弱～中等，残积层或残坡积层富水性弱。

总体而言，区域地下水运动受限于岩层孔隙和裂隙透水性，大部分地段属于微弱富水区，局部为中等富水区。区域地下水的迳流、排泄因岩层渗透性能和地形切割对矿区地下水运动影响较小，即区域与矿区的地下水仅局部存在水力联系。

2 地形地貌及水文气象

矿区属丘陵地貌，地势总体为北高南低，海拔标高一般为200m～300m，属亚热带湿润气候，年平均气温19.5℃，最高为39.5℃，最低为0℃，年降雨量1935.5mm，最大降雨量月值为354.5mm（6月），最小降雨量月值为12.0mm（10月）。

矿区内最大地表水体为红旗水库，库容500万m3，最高库水位167m，最低库水位145m，为矿区内的相对侵蚀基准面。其它地表水体有：北部溪流、西部三条沟谷和中南部沟谷，溪流量0.014l/s～92.88l/s，这些溪水以不同流向注入红旗水库（参见图1）。

图1 西坑矿区地质简图[3]

3 矿区含、隔水层特征

3.1 寒武纪下统牛角河群裂隙弱含水层 （∈1nj）

寒武纪下统牛角河群在区内分布广泛，根据沉积韵律和岩性组合特征，可分为上下两个岩性段[2]：

下岩性段主要为灰绿至深灰色厚层状的变余长石石英细砂岩与薄层状砂质板岩、千枚状板岩呈不等厚互层，夹2～3层不稳定的含炭板岩，偶夹硅质条带状板岩；

上岩性段主要为灰绿至灰色中厚至巨厚层状的变余长石石英细砂岩夹砂质板岩、板岩，偶夹条带状硅质板岩。

牛角河群空间位置的赋水状态分为风化裂隙含水带和构造裂隙含水带。

3.1.1 风化裂隙含水带

矿区基岩风化普遍较深，据SK1钻孔风化深度46.00m，风化带钻进漏水孔段占51%，区内风化带上部多因地形切割所致，具有较好的透水性，其中下部相对含水。泉流量0.014l/s～0.0617l/s，降雨补给为主，动态随季节变化，富水性弱。

3.1.2 构造裂隙含水带

该带埋藏于风化裂隙带以下之新鲜基岩，裂隙发育不均，钻孔岩芯裂隙率5条/m～14条/m，一般在靠近矿化带及其附近的构造裂隙稍多些，多数裂隙呈闭合状并充填有碳酸岩脉。钻孔中漏水孔段占15%，根据岩性特征和简易水文观测,该带属弱含水带。

该含水层经SK1钻孔两试段分别抽水试验，获得试验参数及结果如下：

Ⅰ试段（风化裂隙含水带、F9、F8硅化破碎带及基岩裂隙带混合层试段）静水位埋深1.95m，试段长度85.62m，最大（S3）水位降低值13.82m，涌水量1.350l/s，渗透系数0.594m/日，该试段水力特征显示为承压水，属弱富水性。

Ⅱ试段（风化裂隙带和F9、F8硅化破碎带），静止水位埋深2.05m，试段（L）长41.58m，水位降低（S1次）值11.84m，涌水量（Q）1.046l/s，渗透系数（K）1.008m/日，该试段水力特征与Ⅰ试段相同，属弱富水性。

上述两个试段抽水试验参数对比表明，Ⅰ试段钻孔涌水量（Q）大于Ⅱ试段，而渗透系数（K）却小于Ⅱ试段，显示F9、F8为主的试段导水性好于混合层试段。此外，Ⅱ试段长度虽然更短，但单位降深涌水量值仅略微减少，说明Ⅰ试段基岩裂隙及未编号的硅化破碎带富水性弱，符合该孔深区段水文地质特征。

3.2 第四系孔隙弱含水层 （Q）

主要分布于矿区沟谷、低洼处，成因类型多为坡积相、坡洪积相。岩性为含碎石亚粘土、亚砂土、不等粒砂砾组成，碎石粒径4cm～8cm，次棱角状，含量一般20%左右，厚度1.67m～4m。

该含水层富水性弱，以大气降水补给为主，局部地段可接受寒武系变质岩风化裂隙水侧向补给，动态随季节变化。

4 断裂破碎带水文地质特征

区内断裂构造主要有北北东向、东西向及北西西向三组断裂[3，4]。其中，北北东向压扭性断裂，平行密集成组发育，表现为混合岩化变质岩层间破碎带，片理化带呈透镜状、条带状，具绢云母化绿泥石化和弱硅化。东西向压性断裂规模较小，延伸不长，硅化强烈，石英脉较发育，硅质胶结。北西西向张扭性断裂，规模较小，角砾杂乱，大多数呈棱角状，硅质胶结。

上述三组断裂除北北东向压扭性断裂，局部孔段钻进中有少量漏水外，其余均未发现明显的涌水、漏水等异常水文地质现象。

矿区北北东向断裂构造为含银硅化破碎带，地表未发现水文地质异常，坑道揭露呈潮湿与滴水互现，局部出现小股状涌水，流量一般5m3/日～15m3/日。据SK1孔对北北东向硅化破碎带F9、F8与基岩裂隙混合抽水试验，其富水性弱。

5 矿坑涌水现状

自矿山生产建设起，定期观测了150、100中段涌水量，已获得超过一个水文年的观测数据，两中段涌水量特征值列于表1。

表1 西坑矿区矿井涌水量特征值表[2]

矿山开拓的两中段涌水来源为地下水，有寒武系牛角河群变质岩裂隙水和构造脉状裂隙水，充水方式是经矿体顶底板直接进入矿坑。其中150中段涌水大部分源自上方风化裂隙，100中段涌水主要来自基岩裂隙和构造裂隙。已有资料表明，矿坑涌水量动态呈季节变化（参见图2）。

图2 西坑矿区涌水量与降雨量关系曲线图[2]

6 矿坑充水因素分析及防范措施

根据坑道涌水状态分析，寒武系牛角河群变质岩除接受降雨渗入补给外，局部区段还可通过裂隙获得红旗水库补给。目前，采区再生裂隙尚未波及该水库，距红旗水库约80m坑道涌水无异常，从水温、水库水位变幅与坑道涌水关系综合分析，均未发现地表水直接渗入的迹象。

矿区有数条北北东向破碎带延至红旗水库，临近该库区构造充水是水患防范的对象，一旦采矿裂隙波及水库，上述破碎带裂隙导水性随之变强，有可能沟通库水而源源不断涌入矿井。

区内基岩变质程度不均匀，基岩裂隙较发育和发育，局部较破碎。上部覆盖层导水性较好。

基岩裂隙发育或局部破碎时导水性较强，为本区主要渗水构造，库区水位较高时易导入硐采区，应注意防范。为防止库区水导入硐采区，建议采用注浆法进行防渗处理，在库边区域人工注浆[5]。

为防患于未然，避免矿井透水事故发生，距离红旗水库边缘60m设定了开采水患警戒区界线[6]，靠近此“线”附近采掘宜安排在矿山末期为妥，并制订科学严谨的开采方案，切实做好超前探水等防范工作。

随着开采延深和采区扩展，采矿再生裂隙及导水介质渐渐增多、排水疏干漏斗范围也相应扩大，采区地下水动水位将持续低位。水动力条件变化后，矿坑充水通道会因水压传导作用增加其渗透性能，倘若采区边缘导水裂隙延至红旗水库，也会增大矿井涌水量。

通过水文地质比拟法进行矿坑涌水量预测，矿区+100m标高末期矿坑最大涌水量为：1972m3/日，+50m标高末期矿坑最大涌水量为：2969m3/日。其中+100m标高末期矿坑最大涌水量与矿山2008年委托中国瑞林工程技术有限公司防治水方案研究报告[7]结论较吻合，该报告提供的该矿区井下+100m最大涌水量1880.5m3/日。

矿区第四系孔隙水、季节性溪沟地表水为间接充水源，在地形低洼处此类水源通过松散层或风化带沿采矿再生裂隙渗入矿井。

7 矿区水文地质条件总结

矿区可采工业银矿体大部分赋存在+50m标高以上，地下水为矿坑主要充水源，有基岩裂隙水、部分风化裂隙水和北北东向硅化破碎带脉状裂隙水构成。广布全区的寒武系牛角河群变质岩弱含水层为直接充水岩层，充水方式是经矿体顶底板进入矿坑。生产矿井涌水量随季节变化，水源来自于降雨渗入补给。间接充水源有少量的第四系孔隙水和季节性溪沟地表水，在地形低洼处通过松散层或风化带沿采矿再生裂隙渗入矿井。

红旗水库最高库水位为167m，部分工业矿体埋藏于水库下，该水库是开采水患的潜在威胁。靠近库区开采又无防水措施的情况下，采矿再生裂隙将波及红旗水库，可导致矿井大量透水事故。故当开采区位于水患警戒区界线附近时，应制订科学严谨的开采方案，切实做好超前防水等措施。

根据矿体赋存位置与矿区充水因素的关系，以及矿区水文地质特征、充水影响程度分析，该矿床属水文地质条件中等的裂隙充水型矿床。