三山島金礦F3斷裂帶地質(zhì)災害的防治經(jīng)驗

中圖分類號：P5 文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X(2012)06-0283-01

摘要：山東黃金集團三山島金礦三面環(huán)海，僅東面是陸地，是水文地質(zhì)條件中等復雜的礦床，構造裂隙出水。歷年來多次造成采礦坑道大量涌水、淹井事故。通過十多年來的科技攻關和實踐經(jīng)驗，采取了預注漿堵水，掘進通過后立即進行永久支護，并合理進行開拓設計，取得了良好效果和成功經(jīng)驗。

關鍵詞：三山島金礦；F3斷裂含水帶；涌水事故；預注漿堵水；開拓設計

1、礦山概況

三山島金礦區(qū)位于山東省萊州市三山島特別工業(yè)區(qū)，礦區(qū)三面環(huán)海，東面是陸地，是我國重要金礦成因類型－“焦家式”金礦床的典型代表，礦山采用中央豎井與斜坡道聯(lián)合開拓方式，是中國黃金生產(chǎn)機械化程度最高的黃金礦山之一，采出礦強度大，礦山生產(chǎn)規(guī)模大。［1］

礦區(qū)構造以斷裂為主，規(guī)模最大的為NE向三山島斷裂，是區(qū)內(nèi)主要的控礦構造。次為NW向三山島－三元斷裂（F3），次級斷裂有產(chǎn)于三山島斷裂下盤NNE～NEE向斷裂構造（如F2）。金礦體均發(fā)育在三山島斷裂帶內(nèi)主斷層F1下盤的蝕變絹英巖中，呈平行脈狀、透鏡狀產(chǎn)出，總體走向40°，傾向南東，傾角40°。

三山島金礦是水文地質(zhì)條件中等復雜的礦床，構造裂隙出水。海水沿多條導水裂隙進入礦坑，是礦坑水的主要補給源。礦區(qū)屬半封閉式的水文地質(zhì)條件，礦坑水的總涌水量較穩(wěn)定，地下水的動態(tài)類型主要表現(xiàn)為回采時期的平穩(wěn)衰減型和基建時期的人為干擾型，均不受季節(jié)等自然因素影響。由于控礦構造F1具有隔水性質(zhì)，故按與F1的空間關系，對礦坑充水有直接影響的基巖裂隙含水帶（體）劃分為：F3斷裂含水帶、F1上盤裂隙含水巖體和F1下盤構造裂隙含水帶。

2、三山島－三元斷裂（F3）帶特征

三山島～三元斷裂斷層橫貫礦區(qū)的中部，是礦山開拓工程各中段平巷都必須通過的導水、塌方、發(fā)生泥石流的構造。F3斷裂帶走向290～300°，傾向主要為北東，局部反傾，傾角80°以上。F3斷裂帶的發(fā)育寬度在15~36m之間變化，據(jù)多個中段的揭露，F(xiàn)3均以兩到數(shù)條煌斑巖脈（文中將中—基性巖脈統(tǒng)稱為煌斑巖脈）及1~2條破碎帶，在破碎帶中，或煌斑巖脈與破碎帶接觸部位，或兩條窄巖脈之間有一層20~100cm寬的白色、黑色斷層泥的形式出現(xiàn)?；桶邘r脈寬度0.7~1.3m，走向283°至322°，傾向NE或SW，有時與F3的總體傾向并不一致，傾角在73°～ 88°之間，具分支復合現(xiàn)象，巖脈中見絹英巖化花崗巖的夾石和捕虜體，一般F3斷層帶兩側(cè)的煌斑巖脈完整、致密，不具導水性能。僅-285m中段揭露的第一條煌斑巖脈破碎、導水，中間的脈巖均有不同成度的風化、泥化。

斷層泥出現(xiàn)在斷層帶的各個部位，但一般都在破碎帶的上盤，為呈白色（不完全高嶺土化）及黑色泥，厚度一般10~30cm，最寬達40~100cm（-330m中段），其傾向、傾角與F3往往并不一致，但又未超越F3斷層帶的范圍，上、下中段也不能對應，是后期剪切活動形成的斷層蛇曲滑動面。從其導出的鹵水溫度有隨著開拓深度而增高的趨勢，且補給來源較充足來看，也說明了F3的發(fā)育深度是很大的，從平面上來看，F(xiàn)3往西北方向逐漸變窄。

F3斷層具有多期活動的特征?；桶邘r脈沿斷裂帶充填，說明在充填前或充填時已有一定的構造空間。破碎帶內(nèi)見煌斑巖角礫，說明巖脈侵入后又有構造活動，斷層泥的存在應是后期剪切滑動的產(chǎn)物。據(jù)采礦工程揭露，F(xiàn)1斷層被F3斷層錯斷，水平位移20~40m，因此F3的后期活動應晚于F1。［2］

根據(jù)F3斷裂內(nèi)的煌斑巖中含有黃鐵絹英巖的捕虜體或角礫等特點，認為該斷裂是成礦后活動較強的斷裂。由于該斷裂的破碎帶以角礫巖為主，未被膠結(jié)，故富水性和導水性良好。又因其切割F1斷層向西北端伸入渤海，其不僅局部破壞了F1的隔水層，而且也溝通了海水與采區(qū)的水力聯(lián)系，造成采礦坑道大量涌水。

3、歷年來F3斷裂帶的危害情況

由于F3斷裂是一條區(qū)域性大斷裂，斷裂帶寬度較大，經(jīng)過了多次的構造運動，特別是后期的活動，使得帶內(nèi)巖石極為破碎，產(chǎn)生的斷層角礫又未被膠結(jié)，這就為地下水的存儲及運移提供了較好的空間，儲存有豐富的地下水，同時接受海水的弱滲透補給，因此極易發(fā)生各種水文地質(zhì)和工程地質(zhì)災害。-330m中段平巷在過F3斷層時，曾突水240米3/時，跨塌嚴重，發(fā)生泥石流近千方，采取了很多措施才掘進通過。在-555m中段平巷施工中出現(xiàn)150米3/時的涌水，造成大斜坡道部分巷道被淹沒，影響了礦山的正常安全生產(chǎn)。

4、對F3斷裂帶地質(zhì)災害的防治措施

4.1 預注漿堵水：

在對F3斷裂帶的地質(zhì)災害防治，采取了巷道周邊布孔進行注漿堵水加固的方案。由于F3斷裂帶的涌水壓力較大，所以預注漿采用水泥－水玻璃雙液注漿。一般在F3斷裂帶前保留至少5m的完整巖石作為止?jié){墻，并防止涌水處巖石強度低，經(jīng)受不住工作面注漿壓力而垮塌，每個斷面布置15~18個探水注漿孔，同時對頂板各孔放入鋼管或鋼筋進行錨固，掘進通過后應立即永久支護，不能暴露的時間太長，尤其應保證質(zhì)量。通過采取這些措施，F(xiàn)3斷裂帶的水文地質(zhì)及工程地質(zhì)條件大為改善，保證了深部各開拓巷道都順利通過。

4.2 制定合理的礦山開拓、采礦設計方案

依據(jù)礦山水文地質(zhì)條件的實際情況，制定有針對性的開拓設計方案，是礦山防治水的另一項關鍵內(nèi)容。巷道工程頻繁穿越富水區(qū)、導水斷裂帶，會造成嚴重的工程浪費，在礦山開拓設計時盡量避開F3斷裂帶，三山島金礦深部大斜坡道設計在F3斷裂帶的南部，按45m高程分中段開拓，用下部中段基建平巷疏干上部中段，使上部中段能在疏干條件下進行采礦作業(yè)。由于F3斷裂帶位于礦床的中部，對于北翼礦體的開采，采用開拓中段巷穿過F3斷裂帶，下盤設計施工輔助斜坡道的方法進行分層開采。礦山在分段巷道的設計過程中，也盡量采取“避讓”的方法，均取得了較好的效益。［3］

5、結(jié)論

突水是濱海及大水礦山所面臨的主要危害之一，特別是較大的突水，極易造成礦山設備損害，坑道被淹，危及井下作業(yè)人員的人身安全，嚴重影響礦山的生產(chǎn)安全。［2］通過對三山島金礦F3斷裂帶地質(zhì)災害防治的研究，總結(jié)出沿海礦山的開采首先要查清礦區(qū)的水文地質(zhì)條件，針對實際情況盡量采取“避讓”的方法進行開拓設計，堅持“有疑必探，先探后掘”的原則，對于復雜地段采用預注漿，掘進通過后立即永久支護，是水文地質(zhì)災害切實有效地防治方法。

參考文獻：

［1］史維全，柳儼桓，金剛等.山東省萊州市三山島金礦2006年資源儲量核實報告[R].煙臺：山東正元地質(zhì)資源勘查有限責任公司.2006.

［2］黃樹勛、黃筱軍、鄭長成等.三山島礦水文地質(zhì)鑒定報告[R].長沙礦山研究院院.2003.

［3］劉志君、王善飛.濱海地下開采礦山地下水的危害與防治方法探討.采礦技術.2004.4（2）：82-83.