廣東某稀土礦開采技術條件及地質環境保護措施綜述

■　楊建勛　溫嘉銘　張超男

（廣東省有色地質勘查院廣東廣州510080）

廣東某稀土礦開采技術條件及地質環境保護措施綜述

■楊建勛溫嘉銘張超男

（廣東省有色地質勘查院廣東廣州510080）

介紹了廣東某離子型稀土礦的開采技術條件。論述礦山開采對地下水的污染、對土地資源的破壞及引起的地質災害,提出保護與防治礦山地質環境措施。

開采技術條件地質環境保護廣東

1　礦山基本情況

該礦山屬廣晟有色金屬股份有限公司所屬礦山企業管理，礦區地處九連山脈之西南邊緣，廣東省中北部。礦區主要出露基本有燕山三期黑云母花崗巖，局部堆積有第四系松散層，地層不發育。區內所見斷裂構造，基本上屬于區域新華夏系構造體系的一部分，多為較次一級的斷裂構造。礦區出露的巖漿巖主要為燕山三期侵入的花崗巖體，其屬于佛岡巖基的一部分。

2　開采技術條件

2.1水文地質條件

2.1.1地形地貌

礦區地處九連山脈之西南邊緣，由三條主要北東向的溝谷分割成四部分，由一個個饅頭山體無序組合而成。礦區正地形標高一般在150-220m之間，最高標高位于南東部為286.94m，最低標高位于西北部為113m。山坡自然坡度一般為10-25°，最陡坡度不超過35°，屬剝蝕侵蝕丘陵地貌單元。

2.1.2氣象水文

礦區屬亞熱帶氣候，溫暖潮濕，夏季炎熱干燥，常有熱帶風暴襲擊，冬寒時間較短。區內日最大降雨量227.9mm，最大降雨強度81.6mm/h，年降雨量1632.6～2584.5mm，年平均氣溫19.7°C～20°4C，年蒸發量1302.8～1557.5mm。礦區內地表水體主要有以左坑河為主干水系，自東向西從礦區北部經過，流經白沙，最后匯入北江。河道平緩，多呈“U”形谷，河寬10～20m。

2.1.3含水層（體）特征

第四系松散巖類孔隙含水層：主要賦存于沖洪積層中，分布在低凹地段及沿溝溪兩側，主要以砂土，含土砂、含砂粘土為主。厚度一般為0m～7.0m，水位埋深1.5m～4.90m。注水試驗求得滲透系數0.002～1.095m/d，富水性弱。

基巖風化裂隙含水層：主要賦存于不同風化程度的黑云母花崗巖的風化及構造裂隙中，呈面狀分布。巖層的富水性隨裂隙的發育情況而變化，一般地表露頭段及淺部風化層的節理裂隙較發育，隨深度增加而減少和閉合。據鉆孔資料統計：水位埋深0.2～50.38m,平均27.54m，水位標高119.64～235.59m，平均170.54m，含水層層底標高96.22～232.97m，平均156.79m，含水層厚2.62～48.82m，平均13.58m。因裂隙發育的不均衡性，含水層滲透系數差異較大。鉆孔注水試驗得出滲透系數為0.0031～0.047m/d，單位注水量為0.001～0.011 L/(s·m)。鉆孔抽水試驗得到本含水層滲透系數計算值為0.002～0.304m/d，單位涌水量為0.021～0.053L/(s·m)。

總觀含水層富水性弱。為賦礦層位或位于礦體的上部，為礦床充水的主要來源。

2.1.4（相對）隔水層

除了前述的含水層外的其它地層，巖石新鮮堅硬，裂隙不發育，且多為石英、方解石充填膠結，透水性弱，屬于相對隔水層。

2.1.5礦床水文地質勘探類型

礦區地貌類型較簡單，主要礦體位于當地侵蝕基準面以上，主要充水含水層富水性弱，水文地質邊界簡單。因此，礦床水文地質條件復雜程度屬簡單型。

2.2工程地質條件

2.2.1巖土體類型分組

松散軟巖類：主要由粉土、粉質黏土及強風化巖石碎塊組成，在礦區廣泛分布。據鉆孔資料統計,層底埋深6.3～49.6m，平均30.95m，層底標高99.76～238.03m，平均166.62m，層厚6.3～49.6m，平均30.95m。巖心完整性差，RQD值一般為0。巖石質量劣，巖體破碎。

較軟巖類：屬該巖類的主要為中～弱風化的中粗黑云母花崗巖，該層全區均有分布，層底埋深8.0～81.61m,平均41.91m，層底標高96.22～232.97m，平均157.37m，層厚0.75～38.91m，平均10.44m。飽和單軸抗壓強度Rc=16.8～33.9MPa。

堅硬巖類：主要由未風化基巖組成。巖性主要為中粗黑云母花崗巖,該層在全區廣泛分布，層頂埋深8.0～81.61m,平均40.97m，層頂標高96.22～232.97m。飽和單軸抗壓強度Rc=63.6～86.8MPa。

2.2.2礦體和圍巖的工程穩定性評價

礦體：礦床類型屬花崗巖風化殼離子吸附型，大多賦存于花崗巖風化殼中的強風化層中，。該層巖土體結構松散，工程物理力學性質較差，遇水易軟化崩解，穩固性差。礦山采用原地浸礦工藝開采，浸礦液通過注液井，在一定的水頭壓力下，連續不斷地注入礦體。在此作用下，巖土體形成超飽和狀，易發生崩塌、滑坡等不良工程地質現象。

中風化較軟巖類：該層巖石風化裂隙發育，巖芯呈碎塊狀，巖石質量差，巖體完整性差，穩定性差。但礦山開采位于該層巖石頂板以上，一般對開采影響不大。

堅硬巖類：該層巖石厚度大，工程性質好，穩定性好，一般對開采影響不大。

2.2.3礦區工程地質分區

花崗巖類風化土的天然穩定邊坡一般在30o左右，可按照理馬斯洛夫的穩定斜坡法（Fp法）來計算邊坡的穩定坡角，根據統計數據[1]，最不利情況下，花崗巖風化土飽和狀態下的粘聚力為天然狀態下的70%，內摩擦角為天然狀態下的94%，因此可計算出飽和狀態下的穩定坡角。未來礦山采用溶浸法開采，開采時需注入大量的浸礦液，因此應根據邊坡土體飽和狀態下的穩定坡角，將礦區劃分為邊坡較穩定區（Ⅰ區）及邊坡不穩定區（Ⅱ區），共2個工程地質區。

2.2.4礦區工程地質分區

礦區地形地貌較簡單，地質構造簡單。礦床類型屬花崗巖風化殼離子吸附型，賦存于花崗巖風化殼中的強風化層中。賦礦層巖石質量極劣，巖體破碎。綜合評價礦區的工程地質條件屬復雜。

2.3環境地質條件

礦區地震設防烈度6度區，無大的斷裂帶通過，區域穩定性較好；區內現狀地質災害弱發育，礦山擬采用原地浸礦工藝開采，浸礦液通過注液井，在一定的水頭壓力下，連續不斷地注入礦體，在此作用下，巖土體形成超飽和狀，易發生崩塌、滑坡等地質災害，未來開采引發地質災害的可能較大；礦體和圍巖放射性水平較低，不會對人體造成放射性危害，采礦不會導致放射性污染；礦區地表水質量較好，地下水不適合飲用；礦體連續注入浸礦液，會引起較大范圍的地下水水質惡化，礦坑排水會對周邊水資源及土地造成一定的污染。綜合評價礦區環境地質復雜程度為復雜。

2.4礦山開采技術條件勘查類型

礦區水文地質條件簡單、工程地質條件復雜、環境地質條件復雜，礦床開采技術條件復合型問題的復雜（Ⅲ-4）型。

3　地質環境保護

3.1主要地質環境問題類型

礦山為稀土礦山，擬采用原地浸礦工藝開采，預測可能產生的主要地質環境問題為：對地下水的污染、對土地資源的破壞、引發地質災害。

3.2主要的防治措施

3.2.1地下水污染的防治措施

針對地下水污染，建議采取加注清水清洗、設置水力截獲措施、設置集中收液井及觀察井、設置小流域污水收集系統、對池體等構筑物進行防滲、設置避水溝和排水溝進行清污分流、建立地下水長期監測計劃、安裝小流域地下水水質在線監測裝置等防治措施。對采礦活動可能影響的居民取水點，建議另行選址取水。

3.2.2對土地資源的破壞

針對土地資源破壞，建議礦山企業在開采過程中盡量少占用耕地、對耕植土進行轉移保護、對破壞的土地采取綜合整治措施,使其恢復到可利用狀態。

3.2.3對可能引發的地質災害

建議礦山建立邊坡變形監控預警系統，對邊坡穩定性進行監測。一旦發現邊坡失穩跡象，應立即停止采場注液，對邊坡進行支護。對居民點、道路及生產生活設施周邊邊坡采取修建擋墻等攔擋措施，防止地質災害的發生。

4　結束語

礦山開采技術條件復雜，礦山開采的過程中，要做好地質環境保護工作。加強對山體的穩定性監測，防止地質災害的發生；應對礦區及周邊地區地下水的水位、水量及水質進行監測，采取有力措施，減小對地下水的污染。

[1]陳泳周，黃紹派，周東等,廣東花崗巖類巖石風化土的工程地質特征,桂林工學院學報,2002,03:263-268.

[2]劉斯文，黃園英，朱曉華等,離子型稀土采礦對礦山及周邊水土環境的影響,環境科學與技術,2015,06.

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-369-1

楊建勛（1986～），男，工程師，研究方向為水工環地質。