沃溪金銻鎢礦深部開采技術條件評價

摘 要：簡要地闡述了沃溪金銻鎢礦深部的水文地質、工程地質、環境地質、地溫、放射性條件，根據現場調查與取樣分析，對該礦深部開采條件進行了評價，以便指導礦山后續生產。

關鍵詞：沃溪金銻鎢礦；開采技術條件；調查；評價

沃溪金銻鎢礦為開采多年的老礦山，礦區氣象、水文、工程地質等資料均較齊全。本次主要調查與研究深部開采技術條件，因而對深部坑道進行了編錄、主要巖土體取樣化驗及地溫測量與放射性檢測，對地表進行了環境地質調查和水樣分析，總結了礦山深部開采技術條件。

1 礦區水文地質條件

1.1 含水層與隔水層

據巖層的富水性特征，礦區內巖層可劃分為三個含水層和兩個隔水層。

（1）含水層

①紅色礫巖含水層

紅色礫巖含水層為白堊系上統紅色礫巖。白堊系上統紅色礫巖分布于板溪群地層之上，成分復雜，分迭極不好，為泥砂質、鐵質膠結，呈棱角和次棱角狀，鉆孔抽水單位涌水量0.016 —0.124L/s.m，泉水流量一般0.1～0.4L/s，透水性較好。地下水態受降雨影響明顯，主要分布于礦體上部，但有下狀基巖隔水體相隔，對礦坑充水無影響。其水質良好，是良好的飲水水源。

②松散沉積物孔隙水層

在礦區生活區及石莊溪與粟家溪交匯地段等沖積、洪積及殘坡積物厚度較大，一般在2.00～5.08m，局部地段有采礦廢石摻雜。鉆孔抽水單位涌水量0.166 —0.834L/s.m，泉水流量一般0.2～1.0L/s，透水性好，含孔隙水。地下水態受降雨影響明顯，與下狀基巖風化裂隙水或河水有一定水力聯系，主要分布于礦體上部，但有隔水體相隔，對礦坑充水無影響。其水質良好，是良好的飲水水源。

③基巖淺部風化裂隙含水層

礦區基巖淺部風化裂隙含水層為板溪群五強溪組石英砂巖淺部風化裂隙含水層和板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖淺部風化裂隙含水層。板溪群巖系淺部由于層理、節理斷裂發育，形成厚度一般0.2—5.0m的強風化帶，局部大于6m，構成基巖表層裂隙含水巖層。據沃溪礦段鉆孔簡易水文觀測資料，板溪群五強溪組石英砂巖淺部風化裂隙含水層在埋深30m時最大沖洗液消耗量為0.02～0.4l/s，在埋深60m時最大沖洗液消耗量為0.001～0.018l/s；據沃溪礦段抽水試驗（1959年），板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖淺部風化裂隙含水層在降深25m時涌水量0.23l/s.m，在降深50m時涌水量0.002l/s.m。在淺部地下水局部地帶存在構造裂隙水，如沃溪溪1#蓄水壩壩尾，2中段平巷（垂深60m）受1#層間斷裂影響，個別地段滲水較大。從井巷滲水分析，主要為構造裂隙水，并具有季節性特點，雨季少量滲水，一到枯水期，滲水較小或沒有滲水。

調查表明，礦區板溪群五強溪組石英砂巖淺部風化裂隙含水深度40～60m，板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖淺部風化裂隙含水深度35～50m，對礦山地表及淺部開采有一定影響。

（2）隔水層

礦區主要地層為板溪群淺變質地層，即板溪群五強溪組石英砂巖地表深度60m以下的淺變質石英砂巖隔水層和板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖地表深度50m以下的紫紅色絹云母板巖隔水層。在沃溪礦段，礦體賦存于馬底驛組地層中，開采深度大于50m，對礦床開采關系的隔水層為板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖?？傊V區主要地層板溪群五強溪組石英砂巖地表深度60m以下和板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖地表深度50m以下均屬不含水層，為良好的隔水層。

1.2 礦井水文地質特征

礦區內沃溪礦段生產井口標高345m，現生產井巷標高為+180～—560m，井巷均位于板溪群馬底驛組紫紅色板巖中，沿層間斷裂內的礦脈布設采坑。井巷穿過一系列切割礦體的成礦后張扭性斷層，板巖中北東、北西、近東西向三組節理發育程度一般，呈閉合狀，對淺部井巷礦坑充水有一定影響。礦坑內涌水一般為滲水或潮濕，局部經過斷層構造破碎帶有滴水或較大滴水。

本次調查沃溪礦段涌水量結果：礦井實際正常涌水量為112.35m3/h，最大涌水量為145.54m3/h。礦坑涌水量較小，水文地質條件簡單，為了減少排水量應注意礦床和淺部開采過程的防排水和鉆孔封孔。地下水質類型屬“HCO3-Ca-Mg型”。pH值6.6～7.7，總硬度1.74～0.312毫克當量/升，礦化度為0.2～13克/升。

1.3 礦區礦坑突水條件

根據礦山水文地質一般特征、礦體及頂底板圍巖的含水性、斷裂水文地質特征、地表水體、地下老窿水和礦井水文地質特征，顯示礦區內沃溪礦段采坑在未突水條件下涌水量主要與降雨量入滲量關系密切，但其涌水量較小，地表水體、老窿水和礦段內采坑水力聯系不密切；其水力聯系途徑，淺部主要為風化裂隙，深部主要為構造裂隙。

結合礦山排水系統均為分級強排水情況，影響礦坑突水的條件為：地表水沃溪與沃溪礦段采空區有一定水力聯系，且老窿水主要分布于淺部；目前礦山在該礦段雖以中深部開采為主，仍在淺部進行殘采，雖未發生過老窿、斷裂含水帶突水或淹井事故，但具備淺部突水條件。

1.4 礦坑充水因素和涌水量

（1）礦坑充水因素

據前述有關資料確認，本礦區礦坑涌水量補給主要來源于大氣降雨，補給方式為滲水補給。礦坑充水以基巖淺部風化裂隙水為主，斷裂構造對礦坑充水有一定影響；淺部透水性相對較強，深部顯著減弱，對降雨往深部滲透是不利的。

（2）礦坑涌水量

主要來自近地表淺部老窿開采區的滲流、地層和構造裂隙滲透，由大氣降雨補給。涌水量的大小隨大氣降雨量的大小和時間長短有關，主要為淺部礦坑的滲漏涌水。據2000至2005年統計，年礦坑涌水量130萬～150萬立方米，平均為168m3/h（統計數據）。其中沃溪坑口七中段以上，降雨期的二三季度涌水量大，干旱季涌水量小，說明大氣降水通過地表裂隙和老窿、采空區滲涌所致。下部各中段涌水量基本一致。沃溪坑口礦坑涌水量統計表（表1-1）顯示，從上往下涌水量不斷減小，35中段以下未見涌水現象。

綜上所述，礦區內礦體圍巖以裂隙充水為主，無巖溶發育，越往深部水量越小，35中段以下幾乎無水，需上面中段水下流用于生產；其中沃溪中上游匯水范圍二級水文地質單元（主要為沃溪礦段采區上部及礦部、選冶廠、生活區等）分布區、粟家溪中上游及沃溪下游上段匯水范圍三級水文地質單元（主要為沃溪礦段非采區）分布區和石莊溪上游匯水范圍二級水文地質單元分布區均為水文地質條件簡單類型。

2 礦區工程地質條件

沃溪礦段主要巖組有兩種：一是薄—中厚層狀板巖夾砂質板巖及淺變質砂巖堅硬—較堅硬巖組，呈薄至中厚層狀，為直接頂底板，是區內主要井巷圍巖；二是薄—中厚層狀蝕變板巖堅硬—較堅硬巖組，緊接礦體上、下盤，厚度從數十厘米至數米，個別厚達20米，礦體為金銻鎢石英脈，為偽頂底板。各種礦石物理力學參數見表2-1（詳見本次巖石分析報告）。礦體頂板屬二級頂板。

該礦段侵蝕基準面標高192.2m，富礦段設計標高+310～-560m，正上方覆蓋層厚度530～850m，平均695m，東側山峰高408m。對該礦段回采影響大的為薄—中厚層狀板巖夾砂質板巖及淺變質砂巖堅硬—較堅硬巖組，巖體穩定性分級采用巖體比例分級法（RMR），從巖體質量等級等八個方面確定，如表2-2所示。

開采實踐證明，坑道洞室在上覆巖厚133m以下（8-11中段局部及以下）易發生對拱楔形冒落，在164m以下（9-12中段局部及以下）易發生邊墻楔形冒落；在上覆巖厚287m以下（14-17中段局部及以下中段）時對拱易發生剪切變形，在上覆巖厚358m以下（17-20中段局部及以下中段）時易發生周墻剪切變形；在上覆巖厚609m以下（24-27中段局部及以下中段）時易發生拱變形。因此，在中、深部的巷道要進行噴錨支護，采空區要進行充填，以保證井巷工程和礦床開采的持續和安全。同時，巖體中的原始應力隨深度加大，巷道、采場地壓顯現日益強烈。現采掘深度已接近臨界深度，以頂壓為主，側壓引起破壞現象已局部顯現。在采礦深度706m（地壓19.7MPa ，28中段）曾發生了一次輕微巖爆，應予以重視。

為了解決地壓問題，礦山對深部采掘采取如下措施：①主石門附近礦脈開采后，進行削壁充填或削壁條帶充填；②中段主穿脈巷道，首先回采穿脈上方的礦塊；③主運輸巷用噴錨支護；④硐室布置則避開應力集中影響的卸載區或布置在距臨近采區邊緣水平距不小于30m或垂距不小于30m處；⑤礦塊開采采用前疊和混合式的回采順序。

總之，礦區沃溪礦段為二級頂板，礦體圍巖較穩定至較不穩定，礦體頂板較好管理。結合工程巖體類型及工程地質特征，沃溪礦段深部井巷圍巖工程地質條件總體屬中等類型。

綜上所述，礦區內巖土體主要分為4種巖體類型，工程地質條件總體屬中等類型。

3 礦區環境地質條件

通過現場全面調查和對已有成果資料的研究，礦區內已有地質災害類型有：崩塌、滑坡、采空區地面沉陷、泥石流、采空區地面塌陷、巷道變形、巖爆等。

礦區內沒有發現采空區塌陷及地裂縫，但由于礦山采選礦業活動較強烈q2sHUNSu1f80279JwgGygw==、公路和管線及其他各種基礎服務設施建設規模較大，產生崩塌8處、滑坡3處。上述地質災害除2處滑坡對人居環境影響程度大，危險程度大；一處滑坡對人居環境影響程度中等，危險程度中等；其余的各災害點對人居環境影響程度小，危險性程度小。區內整體水資源、水環境、土地資源、土石環境影響與破壞程度中等，故礦區內整體地質環境質量評價為一般。

4 礦區地溫條件

本次勘探工作I1Lh81NJRvYpnv5Az6RFUg==，在36中段（標高-610m）到42中段（標高-760m）共7個中段各礦脈的穿、沿脈當頭面進行了溫度測量。測量結果統計如表3-1：

由表可知，同一標高，溫度變化小，僅0.1～0.3℃；隨標高降低，溫度呈明顯遞增趨勢，每下降25m高差（即一個中段高）約升溫0.3～0.5℃，大致相當于1.8℃/100m的地溫梯度。在深部39～42中段不通風地段，溫濕度均較大，地質編錄時明顯感覺悶熱，停留稍久即有“中暑”癥狀，但在通風較好地段，感覺尚可。因此，在深部進行作業時，必須采取有效的通風措施，確保作業安全。

5 放射性檢測

經核工業二三○研究所分析測試中心檢測，得到以下結論：

（1）十六棚公礦段周圍環境γ輻射劑量率范圍為0.09～0.17μGy/h，平均值為0.13μGy/h。接近湖南懷化地區輻射本底水平。氡氣的監測結果表明，礦區周圍空氣中的氡濃度在3.32～9.83 Bq/m3范圍，低于鈾礦山周邊環境小于30 Bq/m3的限值。

（2）十六棚公礦段深部（-610m以下） 礦硐γ輻射劑量率范圍為0.11～0.24μGy/h，平均值0.17；接近湖南懷化地區輻射本底水平。礦硐空氣中氡濃度為212.02～500.08 Bq/m3，平均值376.05Bq/m3，均低于《鈾礦地質勘查輻射防護和環境保護規定》（GB15848 -2009）中的限值2700 Bq/m3。

（3）地表水監測結果表明，評價區地表水中總α、總β均符合《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）中的限值。地下水、泉水中放射性核素活度均在湘西土家族苗族自治州水體中天然放射性核素濃度范圍。

（4）十六棚公礦段深部（-610m以下） 礦硐礦石中放射性核素含量238U范圍為1.13～67.9 Bq/kg，平均值為17.6 Bq/kg；232Th范圍為9.70～73.4 Bq/kg，平均值為40.6 Bq/kg；226Ra范圍為4.70～76.4Bq/kg，平均值為31.5Bq/kg；40K范圍為74.6～1040.6Bq/kg，平均值為754.2Bq/kg。238U、226Ra、232Th的比活度低于懷化土壤中的背景值，40K的比活度接近土壤中的背景值?？傮w而言，其平均值和最大值均在《有色金屬礦產品的天然放射性核素限值》規定的放射性豁免值（238U、226Ra、232Th≤1000 Bq/kg；40K≤10000 Bq/kg）以內。

（5）通過劑量估算，正常工作情況下，工作人員所受有效劑量不會超過2mSv/a，公眾成員所受有效劑量不會超過0.1mSv/a的管理限值。符合《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）的要求。

6 深部開采技術條件結論

礦區深部水文地質條件簡單，工程地質條件中等，整體地質環境質量評價為一般；地溫每下降25m高差（即一個中段高）約升溫0.3～0.5℃，大致相當于1.8℃/100m的地溫梯度；放射性檢測符合《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）的要求。基本適合礦山開采。但在開采過程中必須加強井下巷道的管理，采用合適的開采方法，防止冒頂等地質災害；同時加強地表地質災害的防治，確保礦山生產與周邊環境和諧發展。

參考文獻：

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