唐山市豐潤區王官營外圍水泥用石灰巖礦地質特征

鄭 新 馬立明 李萬增 崔 偉

(河北省地礦局第二地質大隊 唐山 063000)

1 礦區地質

1.1 地層

礦區出露地層有寒武系中統張夏階，上統崮山階、長山階、鳳山階，奧陶系下統冶里組及第四系。詳見圖1。

唐山市豐潤區王官營水泥用石灰巖礦地質圖

(1)寒武系中統張夏階(∈2z)

沿馬頭山北山麓呈環形分布，為礦區最老地層，底部被第四系覆蓋，頂部與崮山階整合接觸。地層走向55°～160°，傾向145°～250°，傾角一般20°～40°。分為二段，特征如下：

一段：底部未出露。出露厚度一般約80 m，巖性以暗紫色泥質頁巖為主，局部夾鮞狀灰巖。頂部為泥灰巖，作為與二段的分層標志。其厚度一般為2～5 m。

二段：厚度約為40～55 m，巖性以鮞狀灰巖為主，局部夾厚層灰巖、泥質頁巖、泥質條帶灰巖，為礦區的含礦層位。

(2)寒武系上統崮山階(∈3g)

厚度約為55～70 m，巖性以灰綠色、紫紅色泥質頁巖為主，局部夾厚層條帶狀泥質灰巖、竹葉狀灰巖。

(3)寒武系上統長山階(∈3c)

厚度約為40～110 m，以竹葉狀灰巖為主，其次為泥質條帶灰巖、泥質灰巖及頁巖。底部以紫紅色中厚層含鐵竹葉狀灰巖與崮山階整合接觸，頂部以薄層灰巖或竹葉狀灰巖與鳳山階整合接觸。

(4)寒武系上統鳳山階(∈3f)

厚度約為50～150 m，平均厚度約為110 m。灰色中厚、薄層泥質條帶灰巖夾薄層灰巖、竹葉狀灰巖及黃綠色頁巖。頂部以薄層泥質條紋灰巖、中厚層竹葉狀灰巖夾黃綠色頁巖，頂部與冶里組整合接觸；底部以薄層泥紋灰巖與長山階整合接觸。

(5)奧陶系下統冶里組(O1y)

厚度約為120～260 m。上部為薄層灰巖、厚層灰巖、竹葉狀灰巖。中部為中厚層灰巖夾竹葉狀灰巖、薄層灰巖。下部為巨厚層豹皮灰巖。

(6)第四系(Q)

為沖洪積、坡積組成。分布于溝谷及坡麓地帶。巖性主要為淺黃色含礫碎石土、粉砂、粉質粘土等松散沉積物，有機質較少。厚約1～10 m。

1.2 構造

該區以寬緩向斜構造為主，斷裂構造不發育。礦區位于王官營向斜北翼，由西至東地層走向由NEE逐漸轉為NNW向，傾角一般為20°～46°。

2 礦體地質特征

2.1 礦體的空間分布、規模、形態及產狀

礦區東西長約2.7 km，分布Ⅰ、Ⅱ兩個礦體，Ⅰ礦體為主礦體，Ⅱ礦體為小礦體，各礦體均賦存于寒武系張夏階地層中。礦體斷續出露，15線～0線間及16線東300 m以南大部分被第四系覆蓋，第四系厚度一般1～10 m，其余地段礦體出露較好。

(1)Ⅰ礦體

礦體賦存于寒武系張夏階二段(∈2z2)地層中，沿馬頭山北山麓、東山麓呈環形分布，西起31線西，東至32線南，工程控制礦體走向長度約3300m；地表分布標高一般50～130 m，工程控制礦體延深108.72～206.79 m。礦體厚度一般40～50 m，最小31.16 m，最大54.98 m，平均43.26 m。沿走向由TC8探槽往東、南厚度逐漸變薄，沿傾斜厚度變化不大。

礦體呈層狀，走向55°～160°，傾向145°～250°，傾角一般20°～40°。

(2)Ⅱ礦體

為未出露礦體，賦存于寒武系張夏階一段(∈2z1)地層中，位于Ⅰ礦體之下。僅由ZK15-1鉆孔控制，工程控制標高-32.7 m，礦體厚度6.84 m。

礦體呈層狀，走向70°，傾向160°，傾角35°。

2.2 礦石質量

2.2.1 礦石自然類型、礦物成分、結構構造

根據礦石結構構造，劃分為兩種礦石類型。即鮞狀灰巖與厚層灰巖。其中，Ⅰ號礦體以鮞狀灰巖為主，夾少量厚層灰巖，Ⅱ號礦體全部為鮞狀灰巖。

(1)鮞狀灰巖

灰—深灰色，局部淺肉紅色，泥亮晶鮞粒結構，塊狀構造。主要成份為方解石，含量約為90%，白云石含量約為10%。含少量生物碎屑、海綠石和填隙物。鮞粒呈圓狀、次圓狀，粒徑大小一般為0.4～1.3 mm，雜亂分布，重結晶明顯，部分呈影子狀殘留。巖內可見由方解石填充的裂隙，巖石后期受白云石化作用，白云石呈自形—半自形晶，粒度一般為0.15～1.2 mm，選擇性交代鮞粒。

(2)厚層灰巖

灰色，粉泥晶結構，厚層狀層理。主要礦物成分為方解石，含量90%～95%，白云石5%～10%左右，含少量生物碎屑。方解石呈半自形—它形粒狀，粒徑大小以<0.01 mm泥晶為主，0.01～0.05 mm的粉晶次之，具不同粒級似堆狀分布。巖內可見由方解石、白云石等填充的裂隙，巖石后期受白云石化作用，白云石呈自形—半自形粒狀，粒度一般為0.01～0.1 mm，雜亂或堆狀交代巖石。

2.2.2 礦石品級

根據各礦體礦石化學成分特點及工業指標要求，礦石品級按礦體劃分，Ⅰ礦體礦石品級除16線深部有少量Ⅱ級品，其它地段均為Ⅰ級品；Ⅱ礦體礦石品級均為Ⅱ級品。各礦體化學成分含量見表1。

表1 各礦體品級及礦石化學成分統計表

3 礦床開采技術條件

3.1 礦床開采技術條件

3.1.1 水文地質條件

礦區位于燕山山脈南麓，地貌形態為侵蝕、剝蝕型低山丘陵和山間河谷沖積平原，地勢北高南低，中部丘陵地帶，地形起伏較大，溝谷切割較深，礦區最高標高212.5 m。第四系坡洪積物主要分布在山前坡地及山間凹地一帶，表層巖性為黃褐色及紅褐色黃土狀粉土或粉質粘土，含碎石、礫石，局部夾砂礫石透鏡體，厚5～25 m。礦區最低侵蝕基準面標高約55 m。

礦山露天開采，結合邊坡角及鉆孔終孔穩定水位，本次最低開采標高定為35 m，礦區最低侵蝕基準面標高55 m，大部分礦體位于侵蝕基準面以上，礦區內第四系覆蓋層透水而不含水，礦層是主要基巖含水層，鮞狀灰巖裂隙巖溶不發育，富水性弱，頂板巖性多為頁巖、薄層泥質條帶灰巖和竹葉狀灰巖，頂板巖層弱透水，不含水，底板頁巖層隔水，地下水位標高35.19 m，因此，地下水對礦山開采影響較小，大氣降水是采場唯一充水水源。

礦區地質構造簡單，巖層層位連續穩定，地形地貌有利于礦坑水自然排出，礦區水文地質條件為簡單性型。

3.1.2 工程地質條件

礦區巖性主要為鮞狀灰巖、厚層灰巖夾少量泥質灰巖、泥質頁巖。巖石堅硬、較完整，節理裂隙不太發育，鮞狀灰巖平均垂直抗壓強度為82.41～87.96 mPa，水平109.46～122.50 mPa。厚層灰巖平均垂直抗壓強度為92.03～125.00 mPa，水平111.57～114.12 mPa。礦區內礦山目前開采邊坡角多為60°～80°，未出現邊坡坍塌及崩落現象。因此，采用60°邊坡角是可靠的。

工程地質條件為簡單型。

3.1.3 環境地質條件

礦區位于馬頭山北部、東部山坡上，局部距村莊距離較近，雖然以300 m為界，對礦體進行了劃分，但開采爆破及礦山生產產生的粉塵對周邊仍有一定影響。生產過程中必須注意安全，爆破時做好警戒工作，以防造成人員傷亡事故。該礦為露天開采，必將對附近地表植被及地貌景觀造成一定的破壞，建議礦山在開采過程中，注意對礦山環境的保護和綜合治理。

礦區屬地震多發區，歷史上曾多次發生7級以上的地震，1976年唐山發生7.8級強烈地震，曾波及本區。

根據2010年《建筑抗震設計規范》附A規定，礦區抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度為0.20 g，特征周期為0.35 s。

礦區環境地質屬簡單型。

礦區區水文地質條件、工程地質條件和環境地質條件均為簡單型，礦床開采技術條件為簡單型(Ⅰ)。

3.2 剝采比

經估算，全區剝采比為0.47:1。

4 礦床成因

中寒武世張夏期，本區海侵達到高峰。水下隆起造成大范圍的淺灘環境，以鮞狀灰巖沉積為主，特別是平山—天津以南，鮞狀灰巖占80%以上。氣候變得潮濕，三葉蟲等海洋生物極為繁盛。屬局限海與水下淺灘沉積。由于古陸范圍縮小，且基本夷平，所以張夏階幾乎沒有陸源砂的混入,礦床即在此期間沉積形成。

[1]河北省地礦局.河北省、北京市、天津市地質志,北京:地質出版社,1983

[2]河北省地礦局第二地質大隊.唐山市豐潤區王官營水泥用石灰巖礦外圍普查報告.2014