粵西某石灰巖礦山水工環地質特征對資源開采的指示意義研究

秦　嶺中國建筑材料工業地質勘查中心廣東總隊

粵西某石灰巖礦山水工環地質特征對資源開采的指示意義研究

秦嶺
中國建筑材料工業地質勘查中心廣東總隊

通過對粵西某石灰巖礦山的水文地質、工程地質和環境地質特征進行了系統分析，研究結果綜合表明：礦床水文地質條件復雜類型為中等～復雜，工程地質條件的復雜類型為簡單-中等，環境地質條件復雜類型為中等～復雜，剝采比較大。隨著礦山的開采，可能引發的環境影響包括崩塌、巖溶地面塌陷、水土流失、滑坡及泥石流幾類地質災害和粉塵、噪音及水污染。

石灰巖；水文地質；工程地質；環境地質

引言

快速發展的鐵路、公路、基礎設施建設加劇礦產資源的開發，這對建筑材料行業的發展提供了發展空間。近年來，礦產資源的開發構成了廣東省經濟發展的重要組成部分，尤其是對粵西地區的經濟發展做出了巨大貢獻。在各類建筑材料中，粵西地區尤其以石灰巖廣泛發育最為典型，許多石灰巖在成分上都滿足開發并用以制造水泥的要求。鑒于石灰巖礦山具有巨大的經濟價值，本研究對粵西某石灰巖礦山的水文地質、工程地質、環境地質（簡稱：水工環地質）特征進行了系統研究，進一步探討了該石灰巖礦山的開采技術條件。

1　水文地質

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，區域范圍內標高主要介于海拔11～50m之間。礦山屬于南亞熱帶氣候區，年平均降雨量1728.4mm。實地考察結果顯示，區內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巖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。

該礦山位于區域水文地質單元的徑流區，具有補給區和徑流區雙重屬性。礦體頂底板富水性、透水性弱，礦床充水因素單一。由于礦體埋藏在當地侵蝕基準面以下，地形有利于地下水的聚集且不利于排泄，因此水文地質類型為中等～復雜類型。抽水試驗結果表明，礦山滲透系數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。試坑法滲水試驗結果顯示，地表表層土屬弱透水層，其滲透系數K值為1.18×10-5～1.17×10-4cm/s。根據巖層涌水量計算結果，開采標高-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

礦山的工程地質條件為簡單～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東崗組（D2d）的灰巖夾白云質灰巖及泥灰巖。松散類土體為可塑-硬塑狀的粘土及碎石，結構松散且抗壓強度較低，但其厚度小且基本不影響邊坡穩定性。堅硬巖體為礦體，礦（巖）石強度較高。據全礦山104個鉆孔工程地質編錄資料，礦石RQD值為75%～92%，各孔的平均值為81%～86%，礦石質量為Ⅰ～Ⅱ等，屬完整或較完整巖體。根據巖體結構面與邊坡的關系，可將礦山的邊坡類型劃分為順向（層）邊坡和反向邊坡。

3　環境地質

礦山的水文地質條件復雜，地下水并未遭受人為破壞。據《廣東地震烈度區劃圖》，礦山地震烈度為6度地震區。礦山主要由東崗嶺組灰巖、白云質灰巖、泥灰巖堅硬巖體構成，構造簡單，整體主要為一單斜層狀構造，總體走向北東-南西，傾角40°～65°，巖層較穩定連續。礦體內未見斷層。節理裂隙主要發育于地表和淺部，隨深度增加而逐漸減弱、尖滅閉合。因此礦山巖石總體穩定性良好。實地考察結果表明：礦山內無水土流失；自然邊坡穩定，礦山內未發現有崩塌、滑坡、泥石流等現有地質災害點。

礦山的環境地質條件復雜程度屬中等～復雜類型。礦山現狀無地質災害。礦山未來進行開采，可能會誘發崩塌、巖溶地面塌陷、泥石流等地質災害的危險性中等，應采取措施予以預防。礦山未來開采對地表植被、地形地貌景觀、土地資源影響嚴重，應采取措施盡量防治。礦山未來開采活動對水資源、水環境影響不太大。

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～深灰色灰巖、白云質灰巖、泥質灰巖組成，分布標高-60.00m，相對高差99.20m，最低開采標高低于最高洪水位和當地侵蝕基準面。礦（巖）體埋藏于地表以下，地形不利于大氣降水自然排泄，巖溶發育一般，巖性單一，巖石完整，強度較高，邊坡無軟弱夾層。礦體之上有均勻覆蓋土層，礦體之內夾石為白云質灰巖、白云質灰巖，其數量稍大，剝采比中等。本研究綜合表明，礦床水文地質條件復雜類型為中等～復雜，工程地質條件的復雜類型為簡單-中等，環境地質條件復雜類型為中等～復雜，剝采比（0.39:1）較大。據此，本研究認為該礦山礦床開采技術條件的勘查類型是以水文地質、環境地質問題為主的中等～復雜（Ⅱ-4）～（Ⅲ-4）類型。

4.2災害預測

由于礦山的工程地質條件簡單～中等，總體穩定性良好，正常的開采活動引發嚴重地質災害的可能性不大。但采礦活動畢境會破壞原始地質環境，產生地質災害誘因，從而引發一定的地質災害。綜合礦山水工環地質特征，預測礦山開采可能導致的環境影響包括：

（1）地質災害，具體包括的類型有：①崩塌，即邊坡受爆破、開挖影響失穩可能產生崩塌；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平衡，而廢石、廢土堆積區堆積的松散堆積物若處置不當可能因暴雨作用引發泥石流。

（2）環境及水污染，具體包括：①粉塵及噪音污染，即采礦活動會產生噪音和一定量的粉塵；②水污染，即礦山地質條件及采礦工藝并不含有害、有毒物質，但會產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,主要從事礦產資源開采和礦山水工環地質評估等領域的工作及研究.