粵西某石灰?guī)r礦山水工環(huán)地質(zhì)特征對資源開采的指示意義研究

秦　嶺中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心廣東總隊

粵西某石灰?guī)r礦山水工環(huán)地質(zhì)特征對資源開采的指示意義研究

秦嶺
中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心廣東總隊

通過對粵西某石灰?guī)r礦山的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)特征進(jìn)行了系統(tǒng)分析，研究結(jié)果綜合表明：礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜類型為中等～復(fù)雜，工程地質(zhì)條件的復(fù)雜類型為簡單-中等，環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜類型為中等～復(fù)雜，剝采比較大。隨著礦山的開采，可能引發(fā)的環(huán)境影響包括崩塌、巖溶地面塌陷、水土流失、滑坡及泥石流幾類地質(zhì)災(zāi)害和粉塵、噪音及水污染。

石灰?guī)r；水文地質(zhì)；工程地質(zhì)；環(huán)境地質(zhì)

引言

快速發(fā)展的鐵路、公路、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加劇礦產(chǎn)資源的開發(fā)，這對建筑材料行業(yè)的發(fā)展提供了發(fā)展空間。近年來，礦產(chǎn)資源的開發(fā)構(gòu)成了廣東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，尤其是對粵西地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。在各類建筑材料中，粵西地區(qū)尤其以石灰?guī)r廣泛發(fā)育最為典型，許多石灰?guī)r在成分上都滿足開發(fā)并用以制造水泥的要求。鑒于石灰?guī)r礦山具有巨大的經(jīng)濟(jì)價值，本研究對粵西某石灰?guī)r礦山的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)（簡稱：水工環(huán)地質(zhì)）特征進(jìn)行了系統(tǒng)研究，進(jìn)一步探討了該石灰?guī)r礦山的開采技術(shù)條件。

1　水文地質(zhì)

本研究礦山的水系分布較為簡單。礦山位于北高南低的淺丘地帶沖洪積平原區(qū)，區(qū)域范圍內(nèi)標(biāo)高主要介于海拔11～50m之間。礦山屬于南亞熱帶氣候區(qū)，年平均降雨量1728.4mm。實地考察結(jié)果顯示，區(qū)內(nèi)地表水比較豐富且水源主要為溝渠和水庫，除了6處小型水庫外未見有大、中型蓄水水庫。礦山地下水具有兩種類型，即賦存于第四系砂紙粘土及含礫、含砂粘性土中的松散巖類孔隙潛水和賦存于灰?guī)r裂隙洞穴中的碳酸鹽巖巖溶裂隙水。前者以HCO3-Na（Ca）型為主且礦化度一般小于0.3，后者以HCO3-Ca型為主且礦化度一般小于0.5。

該礦山位于區(qū)域水文地質(zhì)單元的徑流區(qū)，具有補(bǔ)給區(qū)和徑流區(qū)雙重屬性。礦體頂?shù)装甯凰?、透水性弱，礦床充水因素單一。由于礦體埋藏在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，地形有利于地下水的聚集且不利于排泄，因此水文地質(zhì)類型為中等～復(fù)雜類型。抽水試驗結(jié)果表明，礦山滲透系數(shù)K平均值介于0.005～2.809m/d，砂層和基巖的K平均值分別為0.114和0.019。試坑法滲水試驗結(jié)果顯示，地表表層土屬弱透水層，其滲透系數(shù)K值為1.18×10-5～1.17×10-4cm/s。根據(jù)巖層涌水量計算結(jié)果，開采標(biāo)高-60m時的礦坑總涌水量平均值介于3111.08～29553.16 m3/d，最大值介于201979.48～228421.56m3/d；開采標(biāo)高-30m時的礦坑總涌水量平均值介于3023.24～17806.72m3/d，最大值介于201891.64～216675.12m3/d。綜合計算表明，含水巖層涌水量Q=16450.496 m3/d，礦坑平均總涌水量為19401.53 m3/d，礦坑最大總涌水量為218269.48 m3/d。

2　工程地質(zhì)

礦山的工程地質(zhì)條件為簡單～中等類型。礦山巖土體分為松散巖體和完整堅硬巖體兩類，前者為為第四系殘坡積物，后者主要為泥盆系中統(tǒng)東崗組（D2d）的灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r及泥灰?guī)r。松散類土體為可塑-硬塑狀的粘土及碎石，結(jié)構(gòu)松散且抗壓強(qiáng)度較低，但其厚度小且基本不影響邊坡穩(wěn)定性。堅硬巖體為礦體，礦（巖）石強(qiáng)度較高。據(jù)全礦山104個鉆孔工程地質(zhì)編錄資料，礦石RQD值為75%～92%，各孔的平均值為81%～86%，礦石質(zhì)量為Ⅰ～Ⅱ等，屬完整或較完整巖體。根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)面與邊坡的關(guān)系，可將礦山的邊坡類型劃分為順向（層）邊坡和反向邊坡。

3　環(huán)境地質(zhì)

礦山的水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水并未遭受人為破壞。據(jù)《廣東地震烈度區(qū)劃圖》，礦山地震烈度為6度地震區(qū)。礦山主要由東崗嶺組灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r堅硬巖體構(gòu)成，構(gòu)造簡單，整體主要為一單斜層狀構(gòu)造，總體走向北東-南西，傾角40°～65°，巖層較穩(wěn)定連續(xù)。礦體內(nèi)未見斷層。節(jié)理裂隙主要發(fā)育于地表和淺部，隨深度增加而逐漸減弱、尖滅閉合。因此礦山巖石總體穩(wěn)定性良好。實地考察結(jié)果表明：礦山內(nèi)無水土流失；自然邊坡穩(wěn)定，礦山內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有崩塌、滑坡、泥石流等現(xiàn)有地質(zhì)災(zāi)害點。

礦山的環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜程度屬中等～復(fù)雜類型。礦山現(xiàn)狀無地質(zhì)災(zāi)害。礦山未來進(jìn)行開采，可能會誘發(fā)崩塌、巖溶地面塌陷、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的危險性中等，應(yīng)采取措施予以預(yù)防。礦山未來開采對地表植被、地形地貌景觀、土地資源影響嚴(yán)重，應(yīng)采取措施盡量防治。礦山未來開采活動對水資源、水環(huán)境影響不太大。

4　討論

4.1開采條件

位于平地中的本研究礦山地形簡單，適宜于露天凹陷開采。地貌屬山間盆地，礦體由一套淺灰～深灰色灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r組成，分布標(biāo)高-60.00m，相對高差99.20m，最低開采標(biāo)高低于最高洪水位和當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面。礦（巖）體埋藏于地表以下，地形不利于大氣降水自然排泄，巖溶發(fā)育一般，巖性單一，巖石完整，強(qiáng)度較高，邊坡無軟弱夾層。礦體之上有均勻覆蓋土層，礦體之內(nèi)夾石為白云質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，其數(shù)量稍大，剝采比中等。本研究綜合表明，礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜類型為中等～復(fù)雜，工程地質(zhì)條件的復(fù)雜類型為簡單-中等，環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜類型為中等～復(fù)雜，剝采比（0.39:1）較大。據(jù)此，本研究認(rèn)為該礦山礦床開采技術(shù)條件的勘查類型是以水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)問題為主的中等～復(fù)雜（Ⅱ-4）～（Ⅲ-4）類型。

4.2災(zāi)害預(yù)測

由于礦山的工程地質(zhì)條件簡單～中等，總體穩(wěn)定性良好，正常的開采活動引發(fā)嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害的可能性不大。但采礦活動畢境會破壞原始地質(zhì)環(huán)境，產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害誘因，從而引發(fā)一定的地質(zhì)災(zāi)害。綜合礦山水工環(huán)地質(zhì)特征，預(yù)測礦山開采可能導(dǎo)致的環(huán)境影響包括：

（1）地質(zhì)災(zāi)害，具體包括的類型有：①崩塌，即邊坡受爆破、開挖影響失穩(wěn)可能產(chǎn)生崩塌；②巖溶地面塌陷，即地下溶洞在開采過程中受爆破、開挖、地下水被抽取等影響可能產(chǎn)生塌陷；③水土流失、滑坡及泥石流，即采礦活動會大量破壞地表生態(tài)平衡，而廢石、廢土堆積區(qū)堆積的松散堆積物若處置不當(dāng)可能因暴雨作用引發(fā)泥石流。

（2）環(huán)境及水污染，具體包括：①粉塵及噪音污染，即采礦活動會產(chǎn)生噪音和一定量的粉塵；②水污染，即礦山地質(zhì)條件及采礦工藝并不含有害、有毒物質(zhì)，但會產(chǎn)生一定量的懸浮物輕度污染下游水源。

秦嶺（1987-）,男,安徽南陵縣人,工程師,主要從事礦產(chǎn)資源開采和礦山水工環(huán)地質(zhì)評估等領(lǐng)域的工作及研究.