，，，

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西 南昌 330030)

江西新余鐵礦田抽(注)水試驗(yàn)成果分析

曾廣華，鄭學(xué)文，韓雪平，周敏娟

(江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局 贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西 南昌 330030)

作為江西主要鐵礦富集地之一的新余鐵礦田，自20世紀(jì)50年代至今，陸續(xù)開(kāi)展多次地質(zhì)勘查工作，進(jìn)行了大量的鉆孔抽水及少量注水試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)8個(gè)礦區(qū)37個(gè)鉆孔和2個(gè)淺井抽(注)水試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，并針對(duì)各含水層試驗(yàn)成果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)鐵礦田各含水層的富水性進(jìn)行了總體評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示：鉆孔單位涌水量普遍小于0.1 L/s·m，總體屬弱富水性，僅楊家橋礦區(qū)3個(gè)鉆孔的單位涌水量在0.1～1.0 L/s·m之間，屬中等富水性[15]，總體水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，利用抽水資料結(jié)合穩(wěn)定流抽水滲透系數(shù)計(jì)算公式獲得的各含水層滲透系數(shù)，是礦田礦坑涌水量預(yù)測(cè)的一個(gè)重要參數(shù)，該項(xiàng)研究成果可以對(duì)區(qū)域內(nèi)鄰近礦區(qū)的水文地質(zhì)評(píng)價(jià)工作提供數(shù)據(jù)支撐。

新余鐵礦；抽水試驗(yàn)；水文地質(zhì)

“新余式”鐵礦[1]是江西典型的鐵礦類(lèi)型，屬于沉積變質(zhì)型鐵礦。新余鐵礦田的良山、太平山、寨口、下坊、巴丘～花橋、巴丘園、井頭、油盤(pán)、燈盞窩、長(zhǎng)溪、金溪、大陂、洋源、楊家橋、松山礦區(qū)的資源儲(chǔ)量多屬大中型規(guī)模。先后開(kāi)展多次地質(zhì)勘查，開(kāi)展了較多抽水試驗(yàn)[4]等相關(guān)工作，提交了各類(lèi)地質(zhì)勘查報(bào)告。對(duì)該類(lèi)型礦床水文地質(zhì)條件進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為今后礦床開(kāi)采及同類(lèi)型礦床水文地質(zhì)勘查提供了水文地質(zhì)資料和依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

1.1 地層

區(qū)域內(nèi)出露地層主要為晚元古界青白口系及南華系地層。

新余鐵礦賦存于南華系中上統(tǒng)下坊組巖層中，神山復(fù)背斜核部由青白口潭頭群、神山庫(kù)里組構(gòu)成，而南翼由南華系楊家橋群下坊組和上施組組成。整個(gè)礦田以井頭礦區(qū)為界，以東[11]出露神山倒轉(zhuǎn)背斜[12]第一構(gòu)造臺(tái)階，而使之層位為倒轉(zhuǎn)層序，傾向北—北西—北東，傾角20°～45°，以西露神山倒轉(zhuǎn)背斜第二構(gòu)造臺(tái)階，地層[13]為正常層序，傾向南西—西，傾角20°～70[14]°。

1.2 構(gòu)造

新余鐵礦田位于欽杭結(jié)合帶東段，處于晉寧—加里東期華夏板塊[15]與楊子板塊[16]拼合帶的南緣。下坊組及神山倒轉(zhuǎn)背斜[17]控制南華系“新余式”鐵礦成生、定型、展布的主要控礦因素。

東西向神山倒轉(zhuǎn)背斜為礦田主體構(gòu)造，背斜南翼及其西部外傾轉(zhuǎn)折端，控制著[18]地表鐵巖系的展布，北北西向緊密同斜褶皺群為控制各鐵礦區(qū)鐵礦層產(chǎn)狀的主要褶皺構(gòu)造。

由于次一級(jí)構(gòu)造的影響，神山倒轉(zhuǎn)背斜的傾伏端及其南翼次級(jí)褶皺極為發(fā)育。斷裂構(gòu)造以北北西與北東向兩組最為發(fā)育。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)主要的巖體有西部的山莊巖體和東部的城上花崗巖體(加里東期)，兩巖體皆呈巖基侵入震旦系上部地層中，出露面積達(dá)120 km2和164 km2。

2 區(qū)域水文地質(zhì)特征

區(qū)域內(nèi)地形地貌主要為低山丘陵，屬武功山系的主要山脈由西向東延伸。低山由西向東有帽頂庵、二龍山、九龍山、良山等，構(gòu)成近東西走向的分水嶺。向南、向北地勢(shì)逐漸平緩，海拔標(biāo)高一般+100 m至+400 m。

新余鐵礦田由晚元古界南華系中上統(tǒng)楊家橋群變質(zhì)千枚巖構(gòu)成，主體部分東西長(zhǎng)約40 km，南北寬約10 km，面積約400 km2。變質(zhì)千枚巖地下徑流模糊小于3 L/s·km2，泉水流量小于0.1 L/s，單位涌水量0.001 27～0.004 29 L/s，滲透系數(shù)0.015 9～0.018 3 m/d，屬弱富水性的沉積變質(zhì)巖裂隙水水文地質(zhì)單元。

神山背斜軸及震旦系上統(tǒng)樂(lè)昌峽群老虎塘組為南、北隔水邊界，約束了區(qū)域地下水的儲(chǔ)存和運(yùn)動(dòng)，區(qū)域水文地質(zhì)條件對(duì)礦床充水的影響甚小。

3 礦田水文地質(zhì)特征

3.1 自然地理

礦田內(nèi)為溫和濕潤(rùn)氣候，潮濕系數(shù)大于1.0，為地下水的形成和補(bǔ)給提供了良好的條件。

礦田以構(gòu)造剝蝕低山丘陵地貌為主，鐵礦層露頭分布山頂及山坡，該地貌單元地形切割較深，地下徑流短，就地排泄條件好，地形有利地下水的補(bǔ)給。

地表河流水文特征主要表現(xiàn)為暴雨出現(xiàn)后，流量驟增，出現(xiàn)洪峰，但持續(xù)時(shí)間短。

區(qū)內(nèi)溝谷溪流多以垂直地層走向較發(fā)育，以巴丘至花橋及井頭礦區(qū)最為明顯，溪流切割礦層及礦層頂?shù)讕r層徑流，有利地表水、地下水的補(bǔ)給。該流量直接受降水的控制。

3.2 巖石的富水性

綜合礦田內(nèi)各礦區(qū)礦床地質(zhì)結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)特征分述如下：

3.2.1 第四系孔隙潛水含水層

巖性主要為含碎石亞粘土、亞砂土，由此構(gòu)成的殘坡積層是礦田的主要覆蓋層。山頂、山坡、山腳隨處可見(jiàn)，分布廣泛。在山腳或地形切割深處，常見(jiàn)間歇性降泉，泉流量一般0.03～0.08 L/s。受大氣降水控制，枯水期泉水干枯。

3.2.2 風(fēng)化裂隙潛水含水帶

風(fēng)化裂隙含水帶產(chǎn)于礦層頂板的含磁鐵絹云千枚巖和綠泥絹云千枚巖(井頭以西各礦區(qū)則發(fā)生在含黃鐵礦絹云母千枚巖、絹云綠泥千枚巖、含磁鐵礦綠泥千枚巖)及礦層之中。風(fēng)化深度15.0～30.0 m，在斷裂構(gòu)造附近會(huì)更深些。

風(fēng)化裂隙水直接和間接的接收大氣降水的補(bǔ)給，其水位變化與降雨量關(guān)系密切。

3.2.3 鐵礦層裂隙含水層

鐵礦層及頂?shù)装鍘r層組合是控制礦床水文地質(zhì)條件的主體。

鐵礦礦直接頂板含磁鐵千枚巖(井頭礦區(qū)以西為直接底板)層位穩(wěn)定，厚度2～6 m，是一個(gè)良好隔水層。

鐵礦層裂隙含水層是礦床充水的直接水源，也是主要水源之一，涌水量不大。

鐵礦層間接底板由絹云綠泥千枚巖、含黃鐵礦絹云母千枚巖組合而成，一般厚度58～64 m，最大厚度達(dá)297.0 m。為一良好的隔水層。

3.2.4 次石墨質(zhì)千枚巖裂隙含水層

位于南華系下坊組頂部，礦層底板下部(井頭以西礦區(qū)為礦層頂板上部)。巖性主要為次石墨質(zhì)千枚巖夾變質(zhì)含炭泥灰?guī)r、炭質(zhì)千枚巖、含炭綠泥絹云千枚巖，其中有較多的石英碳酸鹽脈穿插，厚度5～20 m。

3.2.5 斷裂構(gòu)造含水層

本區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，既有逆沖斷層，亦有平移正斷層，以前者為主。在礦體露頭處常見(jiàn)橫向平推斷層切割了礦體及走向斷裂構(gòu)造，構(gòu)成了一定范圍的裂隙發(fā)育帶，有利大氣降水對(duì)該含水層及構(gòu)造斷裂帶的補(bǔ)給。

綜合礦田內(nèi)各礦區(qū)的礦床地質(zhì)結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)特征，礦田主要包括第四系孔隙含水層、風(fēng)化裂隙含水帶、鐵礦層裂隙含水層、次石墨質(zhì)千枚巖裂隙含水層、斷裂構(gòu)造含水層?？傮w礦田主要以裂隙充水為主，富水性貧乏，礦床水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

圖1 新余鐵礦田抽水試驗(yàn)鉆孔分布圖

4 礦田水文地質(zhì)試驗(yàn)及成果分析

從20世紀(jì)50年代至今，地礦鐵礦大隊(duì)、907隊(duì)、902隊(duì)、贛西隊(duì)等單位先后在區(qū)內(nèi)開(kāi)展地質(zhì)勘查工作，其中在礦田內(nèi)進(jìn)行了大量的鉆孔進(jìn)行了抽(注)水試驗(yàn)，試驗(yàn)方法包括人工提筒抽水、機(jī)械提筒抽水、壓風(fēng)機(jī)抽水、潛水泵抽水等。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，共施工水文試驗(yàn)鉆孔38個(gè)，其中抽水孔35個(gè)，注水孔3個(gè)；鉆孔抽水試驗(yàn)40層，其中風(fēng)化裂隙潛水含水帶抽水9層，鐵礦層含水層抽水19層，次石墨裂隙含水層抽水2層，構(gòu)造斷裂含水層抽水13層。注水試驗(yàn)6層，抽水水位降升68次。除個(gè)別抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅作為參考數(shù)據(jù)使用外，其它均可利用。抽(注)水試驗(yàn)成果一覽表見(jiàn)表1。

表1 新余鐵礦田抽(注)水試驗(yàn)成果一覽表

續(xù)表

從新余鐵礦田抽(注)水試驗(yàn)成果一覽表可以看出，主要對(duì)風(fēng)化裂隙含水帶、鐵礦層裂隙含水層、次石墨裂隙含水層、斷裂構(gòu)造含水層進(jìn)行抽水試驗(yàn)，并根據(jù)裘布依公式計(jì)算各含水層滲透系數(shù)。分述如下：

式中：Q為流量(m3/d)；M為含水層厚度(m)；s為抽水水位降深(m)；R為影響半徑(m)；r為抽水孔半徑(m)；H為潛水含水層自然厚度(m)。

(1)風(fēng)化裂隙潛水含水帶：對(duì)礦田內(nèi)3個(gè)礦區(qū)的3個(gè)鉆孔及2個(gè)淺井進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，對(duì)2個(gè)鉆孔進(jìn)行分段注水試驗(yàn)，水位降深3.0～31.45 m，鉆孔單位涌水量0.000 390 8～0.041 6 L/s·m，屬弱富水性。

(2)鐵礦層裂隙含水層：對(duì)礦田內(nèi)6個(gè)礦區(qū)19個(gè)鉆孔進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，1個(gè)鉆孔進(jìn)行了水位自然降低試驗(yàn)，1個(gè)鉆孔進(jìn)行了注水試驗(yàn)。降深一般6～32.82 m，鉆孔單位涌水量一般0.000 84～0.100 0 L/s·m，僅楊家橋礦區(qū)的803孔為0.632 L/s·m，總體屬弱富水性。

(3)次石墨裂隙含水層：對(duì)松山礦區(qū)2個(gè)鉆孔進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，降深9.52～9.67 m，鉆孔單位涌水量0.001 15～0.005 67 L/s·m，屬弱富水性。

(4)斷裂構(gòu)造裂隙含水層：對(duì)6個(gè)礦區(qū)11個(gè)鉆孔進(jìn)行了抽水試驗(yàn)，對(duì)2鉆孔進(jìn)行了水位自然降低試驗(yàn)。降深1.90～35.14 m，鉆孔單位涌水量一般0.000 10～0.027 6 L/s·m，僅楊家橋礦區(qū)的803、1604、CK47孔0.294 3～0.490 8 L/s·m，總體屬弱富水性，局部中等富水性。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該礦田8個(gè)礦區(qū)的37個(gè)鉆孔和2個(gè)淺井抽(注)水成果資料分類(lèi)匯總分析，鉆孔單位涌水量普遍小于0.1 L/s·m，總體屬弱富水性[15]，僅楊家橋礦區(qū)3個(gè)鉆孔的單位涌水量在0.1～1.0 L/s·m之間，屬中等富水性[15]，總體水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

利用抽水資料結(jié)合穩(wěn)定流抽水滲透系數(shù)計(jì)算公式獲得各含水層滲透系數(shù)，是礦田礦坑涌水量預(yù)測(cè)的一個(gè)重要參數(shù)，該成果數(shù)據(jù)的獲取及對(duì)比分析對(duì)區(qū)域內(nèi)鄰近礦區(qū)的水文地質(zhì)工作具有重要的參考意義，對(duì)礦田內(nèi)其它礦區(qū)使用比擬法預(yù)測(cè)礦坑涌水量提供重要的水文地質(zhì)參數(shù)。

[1]余志慶,湯家富,符鶴琴.“新余式”鐵礦地質(zhì)特征及其成因[J].礦床地質(zhì).1989.(04).1-3.

[2]江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局.中國(guó)礦產(chǎn)地質(zhì)志·江西卷[M].北京：地質(zhì)出版社.2015.169-171.

[3]肖光榮, 姚琪.江西省新余式鐵礦中深部鐵礦勘查探討[J/OL].地學(xué)前緣.2013.305-311.

[4]R. L. Dann, M. E. Close, L. Pang, M. J. Flintoft, R. P. Hector. Complementary use of tracer and pumping tests to characterize a heterogeneous channelized aquifer systemin New Zealand[J]. Hydrogeology Journal, 2008, Vol.16 (6), pp.1177-1191.

[5]江西省地質(zhì)局907大隊(duì).江西省新余縣太平山鐵礦區(qū)詳細(xì)普查報(bào)告[R].江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1965.

[6]江西省地質(zhì)局907大隊(duì).江西省新余縣良山鐵礦區(qū)補(bǔ)充勘探總結(jié)報(bào)告[R].江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1965.

[7]江西省地質(zhì)局九O二大隊(duì).江西省新余太平山鐵礦區(qū)地質(zhì)詳勘報(bào)告書(shū)[R].江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1975.

[8]江西省地質(zhì)局902大隊(duì).江西省新余縣下坊礦區(qū)鐵礦勘探地質(zhì)報(bào)告[R].江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1978.

[9]江西省地質(zhì)局902大隊(duì).江西省楊家橋鐵礦區(qū)詳細(xì)勘探地質(zhì)報(bào)告[R].江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1979.

[10]江西省地質(zhì)局902大隊(duì).江西省分宜縣松山鐵礦區(qū)詳細(xì)勘探地質(zhì)報(bào)告[R].江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1979.

[11]贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).江西省新余縣寨口鐵礦區(qū)地質(zhì)勘探報(bào)告[R].江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1983.

[12]贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).江西省安?？h楊家橋礦區(qū)詳細(xì)勘探中間性地質(zhì)報(bào)告[R].江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1984.

[13]贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).江西省新余市仙女湖區(qū)九龍山巴丘園礦區(qū)外圍及深部鐵礦詳查地質(zhì)報(bào)告[R].江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).2012.

[14]贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).江西省吉安縣金溪礦區(qū)鐵礦詳查地質(zhì)報(bào)告[R].江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).2012.

[15]GB 12719-91《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》[S].江西省地礦局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì).1991.

TD743

B

1004-1184(2017)06-0092-04

2017-08-09

曾廣華(1985-)，男，江西贛州人，水工環(huán)工程師，主要從事礦區(qū)水文、工程、環(huán)境地質(zhì)等工作。