庙前矿区水文地质部分.docx
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庙前矿区水文地质部分
第五章开采技术条件
第一节概况
连城锰矿四号矿段属低山丘陵区地貌类型，位于连城锰矿矿区南东部分水岭地带。
主要山脊呈北西向延伸，地势南、北部高，中部较低洼，形似槽状。
矿段最高点位于矿段南部，海拔高程约616米，当地侵蚀基准面位于矿区西北侧沟谷出口处，标高约383m，相对高差233m。
矿区内地形较陡峻,沟谷较发育,有利于大气降水及地表水外出排泄。
区内水系呈树枝状发育，由大小不一的冲沟组成，主要地表水为大坑沟，坡度大，呈“V”字形沟谷，流量变化较大，受降雨控制明显，属常年性水流。
根据访问，暴雨期水位猛涨，淹没整个河床，流量较大，调查时流量为20.50L/S，自南东向北西曲折流经庙前汇入旧县河。
根据资料，该沟谷水质类型为：
SO—Na*Mg型水，矿化度为0.0239g/L，PH值为5.8，呈酸性。
矿段地处低纬度区，温和湿润，雨量充沛，冬无严寒，夏无酷暑，属亚热带气候，年平均气温18.66℃，最高气温37.9℃，最低零下4.3℃。
本区降雨量充沛且较集中，多年平均降雨量为1813.2mm，年最大降雨量为2559.1mm，大气降水是矿区地下水的主要补给来源。
整个矿区曾在1964—1966年做个工作，并提供了整个矿区的水工环工作资料，而矿区四号矿段及本次工作矿段在1986年作过勘探工作，提供详细的水文工作资料，以往工作资料为本次工作的基础，可供本次工作利用。
本次工作主要以收集前人的工作资料，在以往工作的基础上进行复核，结合现行矿山开采的实际情况进行分析论证。
第二节水文地质条件
一、地下水类型及富水性
由以往矿区提交的勘探报告分析，根据岩石的水力性质、岩性特征及地下水赋存状态，矿区地下水类型可分为松散岩类孔隙水、层状岩类基岩裂隙水、块状岩类基岩裂隙水、碳酸盐类裂隙溶洞水（简称岩溶水），现分述如下：
（一）松散岩类孔隙水
主要分布于溪沟两侧及近地表（图上未表示）。
地下水主要赋存于第四系松散堆积物的含碎石粉质粘土、粘土等的孔隙中，属孔隙潜水，厚度变化大，水量贫乏，单井涌水量<10m3/d。
根据以往工作资料，对位于矿区外围的庙前盆地边缘一民井进行的提水试验，其流量仅0.047L/S。
根据矿段周边的水质分析结果，该类水的水质类型为：
SO4*Cl—Na*Ca型水和HCO3*Cl—Na*Ca型水两种。
（二）层状岩类基岩裂隙水
广泛分布于区内，地下水赋存于石灰系上统船山组（C3c）、中统经畲组（C2j）和下统林地组（C1l）角砾状砂岩、石英砾岩、含砾细砂岩的构造裂隙及风化裂隙中，属裂隙潜水，局部为承压水。
地表及近地表风化较强，裂隙发育，富水性弱，泉点少见。
根据资料，泉流量最小仅0.005L/S，最大则可达0.50L/S。
根据矿段周边进行的抽水试验，其单位涌水量0.0313L/s*m、渗透系数0.033m/d，其水质类型较复杂，主要有HCO3*Cl—Mg*Ca、HCO3*SO4—Na*Ca和Cl*SO4—Na*Mg三种类型，矿化度0.039g/L。
（三）块状岩类基岩裂隙水
零星分布于区内，地下水赋存于花岗岩、花岗斑岩、石英斑岩、辉绿岩的构造裂隙及风化裂隙中，属裂隙潜水，水量贫乏且不均一。
（四）岩溶水
广泛分布于区内石炭系上统船山组（C3c）的灰岩、角砾状灰岩的溶蚀裂隙及溶洞中，分布于矿段中部，厚度变化大，由80—120m。
根据以往工作的钻孔资料，见岩溶溶洞发育，洞高可达5.04m，多为充填、半
表5-1四号矿段钻孔水文地质情况一览表接下表
钻孔编号
钻孔孔深（m）
孔口标高（m）
水位标高（m）
含水层厚度（m）
含水层位置（m）
溶洞位置（m）
终孔日期
ZK001
139.01
486.72
无
26.88
19.30—46.18
无
1982.12.15
ZK002
110.02
484.61
无
12.35
25.79—38.14
无
1983.01.25
ZK003
101.50
471.91
涌水
30.07
10.70—19.40
26.44—47.91
无
1983.03.02
ZK004
116.27
480.50
473.54
16.09
35.19—51.28
无
1984.08.02
ZK005
52.02
471.40
涌水
24.12
12.77—39.89
30.53—32.33
1984.08.29
ZK006
92.68
472.50
470.90
46.10
18.30—64.40
无
1984.10.02
ZK007
63.63
466.42
464.77
20.86
2.79—23.65
无
1985.01.10
ZK201
111.61
482.21
无
6.39
73.90—80.29
73.90—74.40
1983.04.13
ZK202
150.18
481.54
无
12.33
49.07—61.40
无
1983.05.09
ZK203
180.72
489.90
无
39.75
60.41—65.77
68.67—103.71
无
1984.02.22
ZK204
182.38
481.92
16.93
41.36—58.29
无
1984.07.09
ZK205
75.96
488.35
470.93
30.85
32.34—63.19
39.74—40.96
57.30—53.30
1984.10.31
ZK206
58.98
477.18
474.58
24.95
18.07—26.84
42.80—58.98
无
1985.01.23
ZK2401
200.30
492.98
91.73
43.70—45.20
83.17—173.42
无
1984.05.13
ZK2402
291.11
499.16
481.41
77.52
18.61—61.11
80.00—115.02
81.00—83.50
1984.10.18
表5-1（续）四号矿段钻孔水文地质情况一览表续上表
钻孔编号
钻孔孔深（m）
孔口标高（m）
水位标高（m）
含水层厚度（m）
含水层位置（m）
溶洞位置（m）
终孔日期
ZK401
163.56
484.29
39.13
49.58—89.31
65.67—66.17
67.27—68.47
70.06—75.10
1984.06.05
ZK402
208.02
491.80
480.19
51.01
22.40—73.41
55.00—56.24
60.04—61.96
1984.09.24
ZK403
203.92
493.06
无
103.94
12.00—53.39
76.21—82.19
97.62—154.09
无
1983.09.03
ZK404
201.12
505.23
无
98.45
21.00—85.05
123.21—176.26
无
1984.01.11
ZK4601
302.11
495.30
480.70
48.25
16.23—64.48
无
1984.07.20
ZK4602
240.32
492.18
477.26
124.59
15.00—40.77
69.25—115.58
138.70—191.19
无
1980.11.29
ZK601
203.97
500.16
无
74.62
17.13—56.54
65.37—100.58
无
1983.12.12
ZK602
298.69
509.32
无
34.85
19.00—53.85
无
1984.11.10
充填溶洞，部分为空洞。
当时钻孔ZK005为涌水孔，在30.53—32.33m发育约1.80m高的溶洞，其自流量0.181—0.37L/S。
该岩溶水属岩溶承压水，岩石的富水性弱—中等且极不均一，单孔涌水量大部分＜100m3/d，（详见表5-1，钻孔水文地质情况一览表）。
矿段内角砾状灰岩、灰岩呈薄层状、透镜状产出，厚度变化大，0至2线厚度为1.80—3.80m，2-4线附近厚度为10.49—54.30m，4至6线厚度为13.00—82.65m。
深部灰岩蚀变较强，多已变质为大理岩、白云质灰岩、硅质灰岩及角砾岩。
溶洞主要发育在灰岩的上部和花岗斑岩、构造角砾岩以及仅地表矿体的接触部位。
根据收集的23个钻孔的水文地质情况资料，其中6个钻孔共计揭露10个溶洞，洞高0.5—5.04m，钻孔遇见率25%，岩溶率42.92%，充填率64.16%。
垂深方向发育于地表以下30.53—83.50m之间，标高由447.39—407.81m。
二、断裂导水性
矿段构造断裂发育，以北东—北东东及北西—北西西两组为主，其构造行迹表现为张扭及压扭性结构面，岩石压碎作用普遍，因受应力、切割岩石强度和充填胶结程度不同，其导水性有较大差异，并控制地下水赋存和活动。
上部处于全风化带，风化剧烈，多呈柔性岩体，下部岩层质地坚硬完整，导水性均较差，相对隔水；仅中部半风化带，裂隙、岩溶发育，导水性较好，分述如下：
F1断裂：
位于矿段东部，走向近南北，倾向南东，规模较大，宽30—40m，断距百余米，切割C3c和C1l地层。
根据资料分析，该断裂上部岩石风化较强，导水性较好，钻孔中浅部出现漏水现象；而深部未见漏水现象，其导水较差。
F2断裂：
位于矿段西部，走向北西，倾向北东，长约200m，断距百余米，切割C3c和C1l地层。
除0线外，大多处于全风化带中。
下部断裂处于半风化带中，导水较好，该断裂为弱导水性断裂。
F3断裂：
位于矿段中部，走向北西至南东向，倾向南西，规模较大，长约200m，切割深度浅，多处于全风化带中，导水性较差。
F5断裂：
分布于矿段东北部，走向北西至南东向，倾向南西，切割C3c和C1l地层，断层上部多处于全风化带中，为一局部导水断层。
F6断裂：
出露于矿段北西部外侧，大部隐伏深部，构成矿体底板。
走向北东，倾向南东，切割C3c和C1l地层，并与F2、F5、F3等断层复合。
根据资料显示，钻孔施工中出现涌水，是矿段内主要导水断层，为导水断裂。
另外F4、F7、F8、F9、F10、F11断裂导水性不明，距矿体较远，无钻孔控制，未见泉点出露，故导水性不明。
三、地下水补给、迳流、排泄条件
矿段内地形陡峻，且近地表岩石风化较强，多已全风化呈粘土状，透水性差，大量降水大多以地表迳流形式直接排走，部分渗入地下成为地下水。
根据收集的钻孔资料，矿段灰岩上部岩溶较发育，下部灰岩蚀变较强，且完整坚硬。
而该矿段前期的露采，其露采标高最低点已达387.22m，已低于岩溶溶洞发育最低标高。
矿段内大气降水多汇集于露采矿坑内，由露采排洪沟排入下部沟谷中，而后流出矿段。
现矿段露采采坑已闭坑，采坑底部岩石较新鲜，岩石裂隙较不发育，故大气降水入渗量较少。
矿段内构造较发育，构造上部风化较强，多具全风化，呈粘土状，透水性差，但个别构造处于半风化状，导水较好，为矿段内主要地下水的补给通道。
四、矿坑涌水量预测
（一）矿坑充水因素
1、大气降水
区内雨量充沛，山坡自然坡度较陡，地表迳流条件好，不利于大气降水的渗入补给，但矿段内构造发育，岩石风化较强烈，构造多具导水性，特别半风化带导水较好，易于大气降水入渗补给，是矿区地下水的主要补给来源，矿区排水与降雨量存在密切的关系。
2、地表水
矿段内地表水系多呈树枝状，多为季节性溪沟，仅一条常年性溪沟，但其流量小，沟谷坡度大有利于地表迳流，对矿坑充水影响不大，
3、地下水
（1）松散岩类孔隙水分布范围小，厚度不大，水量贫乏，对矿坑充水影响小。
（2）基岩裂隙水，水量贫乏，局部受构造影响富水性稍好。
矿区内构造较发育，风化较强烈，且部分构造导水性较好，含构造裂隙水，为目前矿坑的主要充水来源。
（3）岩溶水，含岩溶溶洞水，富水性中等。
根据收集的钻孔资料，其灰岩发育岩溶溶洞的底板最低标高仅407.81m；而矿段露采标高为387.22m，已远远低于灰岩溶洞底板标高，岩溶溶洞水在露采时已疏干，故矿段目前不存在灰岩溶洞水的危险。
而根据钻孔资料和巷道采掘的资料，矿段下部灰岩岩溶不发育，岩石完整，变质程度较高，故该水对矿坑充水影响不大。
（二）矿坑涌水量預测
矿段已开采多年，前期为露采和地采向结合来进行采矿。
现露采部分由于采坑面积较小，已闭坑，露采最低标高为387.22m。
根据矿区了解，露采基坑汇集的地下水和部分地表水，多数经基坑下侧的排洪沟排出，而少数低于排洪沟基准面的由矿区设置排水涵洞连接+410主平硐，由+410主平硐排出，目前露采基坑不存在积水，对下部开采巷道充水影响不大。
矿段于早年先进行下部铅锌矿的采掘工作，据了解，下部采掘巷道最高中段为+250中段。
矿段目前进行采掘的矿体标高在+250m之上，采掘系统采用原+250中段之一部分，而排水工作仍由+250中段完成。
矿区在+250m水仓设间歇性抽水设施，在水位上涨至一定位置进行抽水工作。
进而不影响上部采矿和巷道施工。
根据矿区抽排水资料（见下表，2014年四号矿段+250水平排水量统计表），在+250水平矿区的排水量最小值为：
200m3/d，最大值为：
640m3/d，正常值为：
360m3/d。
表5-22014年四号矿段+250水平排水量统计表
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
排
水
量
200
280
320
560
640
440
500
480
320
360
260
230
注：
排水量单位为m3/d，另外该排水量根据水泵的抽水功率估算而来。
矿区目前及今后采矿和巷道掘进水平在+280水平，而矿山排水工作则在+250水平，采矿作业工作面比排水工作面高出30m，故矿区未来矿坑涌水量与+250水平排水量相差不大，近乎一致。
综上所述：
矿段内露采不存在积水，雨季时，露采采坑的集水可通过排洪沟自行排出，对未来矿坑影响不大。
矿段地采前期采矿活动已比现采矿标高+280低出许多，故未来矿坑正常涌水量为：
360m3/d。
最大涌水量为640m3/d。
五、供水源地
区内水资源比较丰富，矿区已生产多年，由完善的供水系统，对矿部和生活区已供水多年，水质较好，水量较大。
根据了解，矿部于多年前自矿区西南部山区竹山溪中引入作为生产生活用水。
根据1986年勘探报告该溪沟流量为0.204—1.349m3/s，且可自流引用。
水质为HCO3*Cl—Na*Ca型水，低矿化度，沉淀物少。
另外根据以往勘探资料：
矿区东侧存在一条马因凹河，其汇水面积较大，水量丰富，流量由7.417—32.09m3/s，最枯流量为0.148m3/s。
水质为HCO3*Cl—Ca*Mg型水，矿化度0.0041g/l。
可作为备用水源地。
六、水文地质条件小结
矿段内矿体分布标高不一，最低侵蚀基准面上下均由，呈圆柱状分布，矿段上部采用露采，现已闭坑，露采采坑内无积水，雨季积水可自行排出；矿段目前采矿标高为+280水平，矿区排水工作在+250水平执行。
下部岩石风化弱，岩石富水性弱，边界条件较简单，但矿区构造较发育，局部导水性较好；而矿区顶板为灰岩，虽然巷道和钻孔资料显示岩溶不发育，但仍可能存在灰岩岩溶裂隙发育密集带，故矿区水文地质条件中等。
第三节工程地质条件
一、工程地质岩组
根据锰矿矿体分布及围岩类型、机构、力学强度和完整性以及岩石风化特征等，将本矿床大致划分三个工程地质岩组。
分述如下：
（一）完整坚硬岩组
主要由裂隙，岩溶不发育的灰岩、泥岩、锰矿石、砂岩、角砾状砂岩、石英砂岩等岩（矿）石组成，岩石未受风化，岩石新鲜完整、坚硬、岩溶不发育，裂隙不发育（每平方米或1米岩心中裂隙少于3组，间距大于0.5m），受构造影响较弱，富水性微弱，为相对隔水。
根据资料、其抗压强度平均值在56.7—183.3MPa之间。
工程地质条件好、稳固性好。
（二）碎裂中硬岩组
主要由受构造破坏严重，岩矿体呈半风化状，矿物成份、岩石结构受不同程度破坏的灰岩、泥岩、锰矿石、角砾岩、角砾状大理岩等岩（矿）石组成，岩石较破碎，以块状、短柱状为主，裂隙较发育（每平方米或1米岩心中裂隙多于3组，间距小于0.5m），抗压强度<40MPa。
由于风化作用，岩石较破碎，结合力差，强度差异较大、裂隙较发育，岩石透水性较差，富水性弱，属稳固性差岩组。
（下下表，四号矿段钻孔风化情况一览表）
（三）松软岩组
主要由受构造破坏严重，岩层松软，岩（矿）体风化强烈，全风化状，结构杂乱，呈土状、粉末状和碎块状的仅地表和近构造破碎带的岩石组成。
由于受风化及断裂作用的影响，原岩结构被破坏，形成结构松散、硬度低、稳固性差的岩组。
（四）松散岩组
该岩组本矿段层厚度较小，仅在沟谷中和沟谷两次呈薄层状展布，主要由第四系坡残积的含角砾、碎块石粉质粘土及泥质砂砾卵石等组成，结构松散，透水性弱，属稳固性极差岩组。
表5-3四号矿段钻孔风化情况一览表
钻孔编号
终孔孔深（m）
孔口标高（m）
全风化带（m）
半风化带（m）
ZK001
139.01
486.72
19.30
35.84
ZK002
110.02
484.61
25.79
38.14
ZK003
101.50
471.91
35.20
47.91
ZK004
116.27
480.50
35.19
51.28
ZK005
52.02
471.40
12.77
36.89
ZK006
92.68
472.50
18.30
37.00
ZK007
63.63
466.42
6.78
20.44
ZK201
111.61
482.21
76.03
80.29
ZK202
150.18
481.54
49.07
52.35
ZK203
180.72
489.90
68.67
103.71
ZK204
182.38
481.92
41.36
58.29
ZK205
75.96
488.35
32.74
63.19
ZK206
58.98
477.18
>58.98
ZK2401
200.30
492.98
83.17
无
ZK2402
291.11
499.16
89.30
115.02
ZK401
163.56
484.29
49.58
89.31
ZK402
208.02
491.80
35.12
38.81
ZK403
203.92
493.06
76.21
80.19
ZK404
201.12
505.23
无
84.25
ZK4601
302.11
495.30
10.23
64.48
ZK4602
240.32
492.18
63.25
115.58
ZK601
203.97
500.16
17.18
100.58
ZK602
298.69
509.32
36.15
53.85
二、矿体及围岩稳固性
矿区前期对上部矿体采用露采方式采掘，现上部露采由于露采基坑过小，已闭坑，由现场观察，露采边坡稳定较好，边坡坡度不大，处于稳定状态。
浅部风化带岩石、断裂破碎带的岩石，由于受风化及断裂作用影响，原岩结构基本破坏或大部分破坏，形成结构松散、硬度低稳固性差岩组。
岩石极破碎，易产生崩塌和泥砂溃入。
但矿区下部在+250水平以下，矿区已进行过采矿活动，且已采矿完毕，现采矿活动采用原采掘巷道的中途对+250水平的上部矿体进行采掘施工。
故上部浅地表的稳固性不良岩组对矿区目前采掘活动影响不大。
根据目前施工巷道资料，矿段下部矿体顶板为角砾状灰岩、含锰灰岩，其岩溶不发育，岩石较完整，岩石抗压强度>60MPa，裂隙较不发育，力学强度高，稳固性强。
三、工程地质问题预测
从已有的采硐调查表明，矿体顶底板较稳固，但个别地段矿体顶板可能遭遇断裂破碎带和岩溶裂隙发育带，在井巷施工和掘进过程中，易产生崩塌等危害，应加以监测，如遇该地段应采取巷道支护和硬化等措施，防治冒顶、坍塌等灾害的发生。
四、工程地质条件小结
综上所述，矿体在近地表和下部均有分布，近地表处采用露采，现已闭坑，边坡稳固性较好。
下部矿体采用巷道掘进，其围岩顶底板稳固性较好，抗压强度较大，不易发生工程地质问题。
但个别地段矿体顶板为构造破碎带，且矿体顶板为灰岩，在巷道掘进中可能遭遇构造破碎带和灰岩岩溶裂隙发育密集带，易发生不良工程地质问题。
故本矿段工程地质条件中等。
第四节环境地质条件
一、区域稳定性
矿区位于闽西南拗陷带明溪－武平拗陷东部连城－上杭复式向斜中段东翼，赖坊－庙前北东向断裂南段，连城－上杭Ⅳ级成矿区中部的连城田心－珠地Ⅴ级成矿区西南部，晚古生代胡坊－永定水下隆起的西侧边缘。
区内属构造相对稳定地带。
根据《中国地震动参数区划图》，确定矿区所在区的抗震设防烈度为6度区。
矿区历史上未发生5级以上破坏性地震，从历史资料看，周围发生过小地震，1977年以来，龙岩北部万安发生过2.4－3.7级地震，其中连城赖源与万安之间发生过5.1级地震，1997年连城赖源与永安小陶又发生5.2级地震，对本区影响较小，但对地震必须加强预测。
二、地质环境现状
1、地质灾害
根据现场调查，矿区目前未发生过滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。
矿区山高坡陡、上部风化较强，多具全风化，存在潜在的滑坡、崩塌地质灾害的可能性。
由于修建矿山公路，边坡过陡发生过小规模崩塌。
根据现场露采采坑调查，该露采采坑为以往采掘上部矿体形成，由于采坑面积渐小，现已闭坑转为地下采矿，露采采用阶梯状采矿，其边坡稳定性较好，目前处于稳定状态。
另外矿区在露采基坑周边设立警戒区、栏杆等，禁止入内，防止造成人员安全和财产损失。
2、放射性
根据以往工作中放射性顺检资料，针对露采采坑、四号矿体地表周边和8个钻孔岩芯进行放射性伽玛检测工作。
检测中采用FD—71型辐射仪，在四号矿段地表200米直径范围内，进行路线扫描听测；对8个钻孔1066m岩芯进行听测。
结论：
四号矿段地表200米直径范围内，伽玛值在20—35之间，属正常场范围。
8个钻孔1066m岩芯中未发现伽玛异常，伽玛值在20—32之间，属正常场范围。
3、地下水及地表水水质
根据收集的水样化验结果表明，矿区内地表水及地下水水质类型多属HCO3*Cl—K+Na*Ca型水，PH值5.4—6.9，局部偏酸或偏碱。
三、地质灾害预测及防治建议
1、矿段内矿体埋藏深部不一，近地表矿体采用露天开采，虽然现已闭坑，边坡较稳定；但随着雨水的冲刷和时间的离去，可能造成边坡失稳；虽然设立了警示带，但应注意密切关注，防止造成人员生命安全和财产损失。
2、下部矿体顶板为灰岩，虽然巷道调查和钻孔中未发现岩溶发育密集带，但在今后采掘过程中应密切关注；另外部分矿体顶板为构造破碎带，其稳固性较差，加之地下水作用，可能造成矿坑充水及顶板垮落、冒顶、影响施工及安全。
在施工工程中应注意采取支护措施。
3、矿区开采过程中产生的大量废弃土石渣应合理堆放，设置拦渣坝和采取完善的排水防洪措施，否则可能引发滑坡和泥石流地质灾害。
四、水质污染
矿山开采时，矿坑所排废水，其水质较差，可能污染地表水，开采时应注意进行治理，做到达标排放。
五、环境地质小结
矿区露采基坑边坡稳定较好，基坑排洪措施较完善，但局
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