岩溶率及线溶率评价溶洞发育

第五节　水文地质条件

大冶铁矿区大部分矿体处在地下水位之下和当地排泄基准面（标高40m）附近。主要含水层有：现代人工堆积和第四系孔隙含水层，大理岩裂隙溶洞含水层和岩浆岩风化裂隙含水体。弱透水和隔水层分别是大冶群第三段薄层灰岩（T₁dy³）及第一段泥灰岩（T₁dy¹）和新鲜闪长岩体。

1．人工堆积孔隙含水层

主要分布在露天采场四周斜坡和谷地，其中以棺材山至胡山和龙瞿大湾北部废石场规模最大，堆积高度一般30～50m，堆积物以大理岩和闪长岩碎块为主，氧化铁矿石及其他松散物次之。地下水承受降水和废石场上部山间小溪水渗入补给。但受分布范围限制，雨后短时间蓄水量较大，泉水流量在降水期间每秒可达数十升，无雨时流量仅0．2～3．0L/s。地下水以泉水集中排泄为主，排泄区均位于原始地形低洼的谷地和地表溪流的沟底，往往成为小溪新的源头。

2．第四系冲洪积孔隙含水层

主要分布在矿区南部水溪两侧低洼地带。岩性从上而下为亚粘土、亚砂土和砂砾石层，厚10～20m。主要含水层为砂砾石层，厚5～7m，泉水流量一般为0．01～0．08L/s，渗透系数0．21～2．55m/d，地下水埋深不足3m，个别大口径生产井日出水量可达千吨以上。

3．闪长岩风化裂隙含水体

位于矿体北侧，一般厚15m，面积裂隙率0．15%～7．4%。渗透系数为0．077 8～0．102 5m/d。风化裂隙以下，为相对隔水层。

4．大冶群裂隙溶洞含水层

大冶群在棺材山至象鼻山一带裸露地表，其他地段均在第四系松散堆积物之下。其中薄层条带大理岩（T₁dy³）裂隙不发育，含水较弱，基本属隔水层。中至厚层状大理岩（T₁dy^4－7）是矿区主要的含水层，储水空间为溶洞，溶隙次之。一般涌水量为0．003～0．94L/ms，渗透系数为0．005～0．659m/d。雨后流量显著增大，显示其透水性能良好。如象鼻山地下暗河的流量及积水深度，受降水影响极为显著，1975年6月25日晚上降水109．2mm，次日早晨积水深由0上升到1．25m，流量由雨前的131m³/d，剧增至4 000～5 000m³/d。雨后三天水深降至0．17m。由此可知，矿区岩溶地层含水不丰，但在近SN向张性断裂带岩溶地下水局部富集。区内岩溶地下水主要补给源为大气降水。补给区是矿体南侧大理岩裸露地段，岩溶地下水获得补给后，主要作走向运移，通过泉水集中排泄于地表，主要排泄区为尖林山矿体南姜安村和龙洞西南的上邹村。矿床开拓后，铁山背斜以北岩溶地下水向矿坑汇集。

矿区地表岩溶地貌不明显，主要有溶沟、溶槽、小型洼地及落水洞。地下则以溶洞、溶孔和溶隙为主，象鼻山发育一条长度大于200m的暗河，钻孔岩溶率在0．37%～16．25%。在平面上岩溶发育呈明显的东弱西强：尖山矿体南侧大冶群第三段（T₁dy³）薄层大理岩区，地表地下岩溶不发育；象鼻山、龙洞矿体南侧大冶群上部（T₁dy^5－7），地表各类岩溶现象星罗棋布，钻孔和坑道遇溶洞甚多，溶洞直径一般为1～6m，最大达6．5m×15m×13．5m。岩溶形态大致以标高80m为界，80m以上岩溶以垂直形态为主；标高40～80m，垂直、水平洞穴皆有，这一现象主要受岩溶地下水动力条件制约。矿区天然地下水位标高平均为84m，说明标高80m以上地段地下水运动以垂向为主。姜安村西泉口（流量15～122L/s）标高55m，表明该标高以上为地下水季节性波动带，地下水活动最为强烈，也是岩溶最发育的部位。如象鼻山地下暗河就是发育在此带，其底部标高为50～60m，宽2～5m，洞顶部见串珠状分布的天井状溶洞，有的直通地表。标高40m以下处在当地排泄基准面下部，地下水循环交替仅沿局部有利地段进行（断裂带、接触带和不同方向裂隙交汇部位）。例如，尖林山60m水平设备井所见8个溶洞，只有一个发育于断裂带上，而20m水平斜井所遇10个溶洞中8个位于断裂带附近。上述现象表明，由于近矿体地段可溶岩大部分裸露地表，矿床地势相对较高，水动力条件垂向变化急剧，决定了岩溶以浅部发育为主。断裂、接触带两侧是地下水运移的良好通道，也是区内岩溶发育较为强烈的部位。如尖林山20m和－50m水平巷道，共见规模不等断裂破碎带16条，其中9条溶孔溶洞沿断裂带呈串珠状排列，大者高达8～9m，直径1～6m。西采坑主斜井所遇溶洞全部发育在断裂带。

5．构造裂隙含水带

NWW向断裂带，规模一般数十米至数百米不等，地下巷道揭露仅有少量出水点，属弱含水带。NW向和NE向断裂带，F₂₅断裂斜切狮子山、象鼻山两矿体，断裂带宽10～20m，仅见小股涌水和滴水，水量0．167～1．516L/s。NE向为F₁₃，破碎带宽10～20m，钻孔自然涌水量3．75m³/d，此两组断裂属弱至中等富水裂隙带。近SN向断裂带，规模较大的有F₂₃、F₇₇，位于狮子山矿体东西两侧。其中F₂₃松散的角砾岩破碎带宽13～14m，井下巷道揭露时发生强烈涌水，涌水量为1 700～2 500m³/d。F₇₇由一系列陡倾断裂系组成，常发生突然涌水，最大涌水量1 123m³/d，水量稳定，竖井抽水试验，渗透系数为8．06～11．98m/d，影响半径达620m。目前F₂₃、F₇₇突水量占东露天采场正常排水量一半以上，属强富水裂隙带。