■高红梅 屈亚灿 余金宝

（1南京大学地球科学与工程学院江苏南京210093；2江西省地矿局赣西北大队江西九江332000）

城门山矿区岩溶发育特征及其富水规律

■高红梅1，2屈亚灿2余金宝2

（1南京大学地球科学与工程学院江苏南京210093；2江西省地矿局赣西北大队江西九江332000）

在对城门山矿区三叠系、二叠系、石炭系灰岩发育、分布特征分析的基础上，探讨了各岩层灰岩富水规律与灰岩岩性、岩溶发育和分布及充填情况、裂隙发育情况及构造之间的相关关系，初步揭示了各灰岩岩层的富水规律，为系统研究城门山矿区灰岩岩溶发育规律和矿坑岩溶水的防治提供了理论依据。

城门山矿区 岩溶发育 富水规律

1 引言

城门山矿区为一大型露采铜矿，位于江西省九江县城门乡。矿山始建于上世纪九十年代，最终开采深度超过300m。长期以来,“水”的问题一直是困扰该矿顺利开发的棘手问题。随着开采深度的增大，地下水水头压力进一步增大，矿床围岩灰岩岩溶水对矿体安全开采的威胁程度也增大。区内矿床及其围岩灰岩的岩溶普遍发育，是造成区内水害的主要原因。矿区大规模露天开采将形成较大的疏干影响范围，目前已发生采样斜井突水、塌坑、地表开裂及地面沉降，矿坑露采边坡发生滑坡、崩塌等地质灾害现象，因此，研究、分析矿区灰岩岩溶的发育、分布特征及富水性规律对于矿区的安全生产有着重要的意义。

2 灰岩岩溶发育特征

矿区三面环湖，北、西面为赛湖,南面有大、小城门湖,东面与陆地相连，长江在矿区北面6.5Km处通过。矿区主要矿体埋藏在湖区水面以下，矿区除南侧及北西侧的丘陵地带见志留系、泥盆系地层出露外，其它均为第四系覆盖区，隐伏基岩主要为三叠系、二叠系、石炭系灰岩。矿体顶板围岩多为二叠系、三叠系、石炭系灰岩,其岩溶较发育,含水丰富。

矿区外围地表可见的有石芽、溶沟、洼地、漏斗、落水洞、溶洞、暗河等。矿区内钻孔中常见有溶洞、溶孔、溶蚀裂隙等。在三叠系灰岩地区，地表岩溶发育，石炭系、二叠系灰岩地区地表岩溶现象以溶洞为主。

2.1 岩溶发育与岩性及其岩石成分的关系

灰岩成分不同，其岩溶发育也有所差别，以炭质页岩、含泥质、炭质、白云质较多的地层，其岩溶率均较低，CaO及MgO比值及相对溶解度也较低，而SiO2+R2O3则含量较高，相反，质较纯，含Ca量较高，相对溶解度较高的其他地层岩溶率较高，而燧石结核对岩溶发育无明显影响。

2.2 岩溶发育与断裂的关系

区内断裂有北西、北东向的斜断裂、北北西与北北东、南北向的横断裂，与地层走向基本一致的纵向断裂，横断裂占大多数。岩溶发育受断裂控制，常见有漏斗洼地、溶洞、暗河沿着断裂呈线状排列，见图1。从茅坪、南阳等地的暗河、洼地、漏斗的长轴方向统计，以北北西、北北东向为主，见图2。横向断裂岩溶发育最多。由此可见岩溶发育与断裂带具有密切的关系，但不同方向的断裂带岩溶发育程度不同。

2.3 可溶岩与非可溶岩接触部位岩溶发育较强

在灰岩与非可溶岩接触部位，由于非可溶岩的阻流作用，为地下水溶蚀可溶岩创造了有力条件，沿着这一带岩溶比较发育。此外，还可见到岩溶泉沿着可溶岩与非可溶岩接触处出露。

图1 岩溶发育与断裂带关系图

图2 茅口灰岩内断裂发育溶洞

2.4 溶洞发育的垂直分布

矿区溶洞发育大致可分三个垂直分布带。第一带出露标高为305-387m，第二带出露标高为120-275m，第三带出露标高为20-100m。一、二带绝大部分属于无水溶洞带，第三带一般为有水溶洞带，也是地下水排泄带。

根据矿区及其外围钻孔统计，在当地侵蚀基准面以下的溶洞发育,自西向东由浅变深，垂向自上而下由强变弱以至消失。钻孔所见溶洞一般在负100m标高，负100m标高以下遇溶洞往往与构造破碎有关，尤其是黄龙灰岩与五通组砂岩不整合面挤压破碎带及岩浆岩侵入接触破碎带。各可溶岩层的岩溶率统计见表1。

表1 岩溶综合统计表

2.5 矿区岩溶发育分带

按与露天采场的距离，从平面上可将岩溶发育划分三带：内带(露天境界内主要矿体分布段，岩溶率4.51%)、中带(露天采场境界线外推500米到防洪堤之间地段，总岩溶率为2.67%)、外带(防洪堤外及外围矿点普查钻孔，总岩溶率为2.03%)。各带岩溶发育特征如下：

（1）岩溶发育程度与岩性有密切关系。至纯的灰岩，其岩溶率较高，反之较低。

（2）断裂带、接触破碎带附近岩溶发育较深。

（3）硫化矿体附近岩溶发育深度大、岩溶率高充填率也高，远离矿体则岩溶发育较浅，岩溶率低，充填率低。显然和矿体附近硫酸型水的溶蚀作用强、构造断裂和侵入裂隙发育的深度有关。

（4）岩溶发育由浅而深、由强变弱。

（5）以高度小于2m的小溶洞为主（充填较差），只有矿体及F1、F2断层附近的溶洞总高大于10m。

3 灰岩富水性特征

本区灰岩有多层,且各层岩性、岩石成分有差异，部分岩层夹非可溶岩或不纯灰岩，如嘉陵江灰岩中段为泥灰岩，大冶组下段为页岩等，这些岩层的岩溶不发育或发育较差。据此，将本区碳酸盐岩划分为三叠系、二叠系-石炭系灰岩两大含水组。

3.1 三叠系灰岩含水组

由大冶、嘉陵江灰岩组成，厚度大于700m，为中厚层状灰岩。钻探过程中冲洗液常有全漏失，岩溶较发育，具有浅部发育强，深部发育弱的规律。岩层富水程度随着岩溶发育程度而变。据抽水试验资料，岩溶发育带单位涌水量0.1-3.06L/S，长观13孔负100m标高以下弱岩溶带，单位涌水量0.0165L/S。属不均质溶洞裂隙含水组。为上部强含水,下部弱含水带。

3.2 二叠系石炭系灰岩含水组

由长兴、茅口、栖霞、黄龙灰岩组成，以中—厚层状白云质灰岩、燧石结核灰岩、炭质灰岩等，总厚639—766m。一般炭质灰岩中，碳酸钙含量较低，在接触带、断裂带、硫化矿体附近，岩溶比较发育。从钻孔简易水文地质资料来看，绝大部分钻孔钻进中有漏水现象。根据抽水试验成果，单位涌水量0.21-3.46L/S，属溶洞裂隙含水组。分为上部强含水与下部弱含水带。

4 结语

综上所述，矿区灰岩富水性规律与灰岩岩性、岩溶发育和分布及充填情况、裂隙发育情况及构造有关。

（1）灰岩岩性是研究其富水性规律基础，不同岩性的灰岩富水性不同。

（2）灰岩间层面有泥岩夹层时其裂隙发育程度明显要低,上、下层间均为灰岩的岩性组合使灰岩富水性增强，泥岩夹层使得灰岩富水性较弱。

（3）裂隙和岩溶的发育、充填情况是灰岩富水性重要影响因素之一，灰岩中裂隙发育密集地段，溶洞、溶孔等岩溶现象发育段，富水性较强；裂隙及溶孔、溶洞中充填灰岩碎石等，则相互之间易形成导水通道，岩层富水性较好，反之充填泥质等，或其单独发育，裂隙溶孔、溶洞等连通较差，则岩层富水性较弱。

（4）矿区生产实践表明，研究区内灰岩普遍发育，灰岩岩溶发育，是造成区内岩溶水害的主要原因。

（5）矿区已开采深度超过58m，结合矿区岩溶发育规律及富水性条件，矿山露天防治水易采取“疏堵结合”方案，即西、北部逐步疏干地下水，东部帷幕注浆封堵地下水。同时加强地下水位、地面沉降、开裂等监测，防范可能发生的危险。

[1]沈照理等，水文地质学，北京，科学出版社，1985.

[2]马胜利，城门山铜矿水文地质与矿床疏干，南昌设计院，1993.

The karst development characteristic and the water abundance regular in Chengmenshan mine area

Gao hongmei1,2 Qu yacan2 Yu jinbao2
(1.School of Earth Sciences and Engineering Nanjing University，Nanjing 210093;
2.Jiangxi Bureau of Geology and Minerals,JiuJiang,332000)

In this paper,the dependence relation,between the water abundance regular of Triassic、Permian、Carboniferouslimestone and litho logy,the karst development characteristic,distributing,the filling situation,the fissure development characteristic,the tectonics is discussed,based on analysis to the development and distributing of in Chengmenshan mine area The water abundance regular of limestone is disclosed primarily,and it provides the theory basis for studying system atically the karst development regular and the prevention of karst water of mine in chengmenshan mine area

Chengmenshan mine area;karst development;the water abundance regular

P624[文献码]B

1000-405X（2016）-5-14-2

高红梅（1984～），女，水文与水资源工程专业，本科，研究生在读岩石学、矿物学、矿床学，水工环工程师，研究方向为矿山水文地质。