云南銅礦廠礦床開采技術條件分析

劉文祥

摘要： 隨著社會的發展，對礦產資源的需求量日益加大，為更合理地利用礦產資源，需先對礦區的開采技術條件進行分析。本文通過地表、出水點、泉點的流量觀測，水質分析，鉆孔抽水試驗，圍巖及礦體穩定性的觀察記錄，地表不良工程地質現象的觀察等，基本查明礦區的水文地質條件、工程地質條件和環境地質條件，為礦山合理設計和開采提供一個可靠依據。

Abstract： With the development of society， the demand for mineral resources is increasing， and for more rational use of mineral resources， it is first to analyze mining technical conditions. Through the surface， flow observation of water spot and spring spot， water quality analysis， pumping test， observation record of surrounding rock and orebody stability， observation of surface engineering geological phenomena， basic identification of hydrogeological conditions of mining area， the engineering geological conditions and environmental geological conditions has been achieved， providing a reliable basis for the rational design of mines and mining.

關鍵詞： 開采技術條件；水文地質；工程地質；環境地質

Key words： mining technical conditions；hydrogeology；engineering geology；environmental geology

中圖分類號：P618.41 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）13-0087-02

0 引言

某銅礦廠位于云南省玉溪市青龍鎮內，礦區地理坐標范圍為東經102°02′07″～102°02′59″北緯23°47′40″～23°48′33″。該區段為一補償型裂谷盆地[1-2]，區內經歷多次構造運動，由南北向淺變質的元古界昆陽群巖系構成區域基底，且火山、巖漿活動頻繁，因此其成礦條件極為優越。前人對該銅礦區已做了大量研究，但主要集中在地質特征和控礦因素方面，對其礦床開采技術條件還沒有系統的研究[3-4]。本文在對礦區水文地質條件及工程地質條件、環境地質條件進行研究的基礎上，分析揭示礦區開采技術的主要影響因素，為礦山后續開采生產工作提供依據。

1 水文地質條件

1.1 礦區水文地質條件 某銅礦廠位于以青龍廠鎮一帶為分水嶺的北側，礦區面積0.979km2。地表水以水渠和沖溝為主，自西向東轉向北東流入河底江。礦區最低侵蝕基準面為它克河溝谷1170m左右，潛水面標高1284～1265m，礦體大部分在潛水面以上。核實礦體最低標高1036m，開采方式主要有露采和坑采，現有坑道控制最低標高為二號坑（1265m），礦區地形利于礦坑自然排水。

1.1.1 地下水的補給、徑流、排泄條件 礦床地下水主要包括大氣降水補給和徑流補給[5]。該銅礦廠在勘探時根據鉆孔及坑道所揭露的資料確定深部無大的地下水體存在，潛水面存在于1284～1265m以下，補給主要靠大氣降水。礦區礦體產于山脊或近山脊的山坡上，地形坡度較陡，大氣降水難于積聚，且礦體均在當地最低侵蝕基準面（1170m）以上，自然排水條件有利。

1.1.2 坑道水文地質特征 坑道涌水主要來自構造裂隙發育地段，以滴水和淋漓兩種形式出現。據觀測，二號坑（1265m）坑口總涌水量，最大流量463.97m3/日，最小流量13.22m3/日，平均133.66m3/日。露天采場面積僅0.069km2，因開采分水嶺以北的土狀礦，采場位于近南北的山脊上，采場由北向南采，底板南高北低，大氣降雨由南向北自然排放。雨水下滲較少，對礦坑涌水量影響甚微。

1.2 礦坑涌水量預測 本次坑道涌水量預測用水文地質比擬法，根據原勘探報告HCK（1/31）孔抽水試驗資料對未來1150m礦坑進行預測，涌水量計算公式如下：

式中：Q-預測坑道開采時的涌水量（m3/日）；Q0-現有坑道開采時的涌水量（m3/日）；F-預測坑道開采時的控制面積（m2）；F0-現有坑道控制面積（m2）；S-預測坑道系統開采時的水位降低值（m）；S0-現有坑道系統開采時的水位降低值（m）。

根據資料可知：最大涌水量Q0=463.97m3/日，平均涌水量Q0=133.66m3/日；F0=237575m2；S0=55m；1150m中段坑道控制范圍長1074m，寬228m，F=244872m2；S=120m。計算結果詳見表1。從計算結果看，坑道的涌水量大小與控制面積和水位降深有關，其預測的坑口最大涌水量為706.37m3/日，由于礦區地形有利于自然排水，所以對礦坑不易造成大的涌水事故。盡管如此，礦山還應做好疏排水工作，防止涌水給礦坑帶來安全隱患，影響礦山正常生產工作。

2 工程地質條件

礦區位于青揚斷裂西側，總體構造線走向30°，次級撓曲構造發育。礦區總體為單斜構造，構造線方向與區域構造線方向一致，區內褶皺、斷層、節理及裂隙等均較發育。

2.1 斷裂構造破碎帶的工程地質特征及對開采的影響

礦區斷層較為發育，沿巖層走向及傾向均有分布，計有F1～F9九組主要斷層：其中F1、F4、F8三組為成礦前斷層，其他斷層為成礦后破壞礦體的斷層，規模較大斷層為F1、F2、F3。

F1：為青揚斷裂派生的礦區內最主要的斷層，延長4km，產狀：305～325°∠70°，走向幾乎與青揚斷裂一致。該斷層顯擠壓性斷裂特征，對礦床開采有一定影響，坑道揭露該斷層時，應進行支護處理。

F2：此斷層為對礦床礦體破壞最大的斷層，走向和傾向延伸均大于300m，產狀：290°∠40～60°，個別地段緩至24°。

F3：規模與F2相當，走向長達300m以上，出露在礦床深部，使礦體普遍向西錯移50m以上，造成約40m左右的礦體缺失帶。

F2、F3斷層破碎帶充填物均由松散物質組成，抗壓強度低，礦床開采中易受應力作用影響而破碎，工程揭露后易產生垮塌、崩落、掉塊等不良工程地質現象，對開采影響較大，應予以重視，坑道開拓中需要進行支護。

2.2 礦層頂、底板及井巷圍巖、采場穩定性評價 礦體主要賦存在昆陽群落雪組二段、三段（Pt2l2-3）的白云巖中，次要賦礦層為落雪組一段（Pt2l1）、鵝頭廠組一段（Pt2e1）。其產狀與圍巖一致，局部有穿層現象，其巖石抗壓強度較低，按硐室圍巖分類將其劃為完整軟巖類組，工程揭露該巖體易產生不良地質現象。斷裂構造較發育，節理裂隙、破碎帶由石英長石、破碎巖石、泥炭質等組成，局部有滴水現象。

礦山現有露天采場，主要是采土狀礦。采礦方法為臺階采礦，土狀礦穩定性較好，凡按設計采礦地段，無邊坡坍塌、崩落現象。但局部地區裂隙較發育，應采取措施進行支護[6]。臺階高度較高，邊坡角較陡出現邊坡失穩，產生邊坡坍塌、崩落等（圖1）。為防止露天采場出現大的工程地質問題，保證礦山的安全生產，采場邊坡頂部、各臺階應開挖截、排水溝。嚴格控制工作臺階高度在6m以內，臺階最終邊坡角小于50°。

3 環境地質條件

3.1 地震及區域穩定性 按《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）附錄A劃分，礦區屬地震設防烈度Ⅶ度區。資料顯示近20年來元江縣境內未發生6級以上地震。但該區位于綠汁江深大斷裂、普渡河大斷裂、紅河大斷裂夾持地帶，此斷裂均為活動斷裂，近期仍在發生ML≥2.0 級地震，新構造運動較活躍，區域地殼穩定性差，屬次穩定性。

3.2 地表水、地下水環境質量 礦區內地表水系主要有它克河、紅龍廠溝及一些人工水渠、沖溝和泉點，兩條河流流量均具有明顯的季節特征，旱季水量較小，清澈無味，雨季水量大但渾濁，含泥沙較重。經三個點的水樣分析結果：含菌值都超標，水質量較差，需專門處理后才能飲用。細菌檢驗結果見表2。故礦山開采過程中要挖好排洪溝，做好安全防護工作，并制定用水循環等措施[7]。

3.3 有毒有害成分及放射性元素

對礦床開采有影響的有害元素主要為游離SiO2，主要存在于礦體和圍巖中，其中泥質白云巖中含量為35.83%，褪色白云巖中含量為5.10%，青灰色白云巖含量為17.34%，需設置吸塵設備，其它硫、磷含量極低，無甚影響。巖石中鎂含量較高，對選礦和冶煉效果造成一定的影響。氧化鎂含量達10.24～14.07%，需在選礦時采取抑制泥化及冶煉時防止爐渣粘結的必要措施。其它砷、鋅等有害元素含量極低，對人體無甚影響，對礦床開采和礦山地質環境無影響。

該銅礦廠在勘探過程中，對放射性進行了查定，礦區內未發現有放射強度高值區，放射性對礦床開采和礦山環境無影響。

4 結論

①昆陽群落雪組（Pt2l）碳酸鹽巖構造裂隙含水層為礦床的主要含水層，礦區附近無大的地表水系通過。構造破碎帶、地下水對礦床充水有一定影響，但不會出現嚴重的涌水問題。礦巖層頂板為板巖，起到隔水的作用且較穩定，所以礦床水文地質條件屬以落雪組構造裂隙含水層充水為主的中等類型。②昆陽群鵝頭廠組一段（Pt2e）和落雪組（Pt2l）中、厚層狀較堅硬工程地質巖組是該銅礦廠的含礦層和礦體頂底板巖層，構造破碎帶存在小范圍不良工程地質問題，采礦坑道系統在通過斷裂破碎帶部位時易發生冒頂、崩塌等工程地質問題。露天采場局部地段出現邊坡失穩等工程地質問題，上述情況影響范圍均不大，且礦石圍巖較穩定，容易護理。所以礦床工程地質條件屬以中厚層狀較堅硬工程地質巖組為主的簡單類型。③礦區地質環境較好，但礦床開采對地質環境造成了一定影響，不利于礦床開采的因素存在，礦床的開采還有誘發小型地質災害的可能性，加上區域地殼不穩定，礦區地質環境質量為中等類型。

參考文獻：

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