礦區(qū)地質(zhì)特征勘查開(kāi)采技術(shù)條件研究

李智

（天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300170）

本區(qū)位于河北北部，大地構(gòu)造位于華北地臺(tái)北緣中段，屬中低山區(qū)，本區(qū)最高峰為東北方位大梁頂，海拔為1275.9m。區(qū)域地下水類型主要為基巖裂隙水和第四系松散巖類孔隙水兩種基本類型，其中前者廣泛分布于礦區(qū)的中低山區(qū)，占據(jù)礦區(qū)大部分面積，構(gòu)成中低山地形地貌。地下水流向隨地形降低流向山間溝谷洼地，補(bǔ)給第四系松散巖類孔隙潛水，為區(qū)域地下水補(bǔ)給區(qū)；后者地下水主要分布于溝谷及河流兩岸，由第四系沖積、沖洪積及殘坡積砂礫石、砂、粉細(xì)砂組成孔隙潛水含水巖組。

1 礦區(qū)與礦體地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1.1 礦區(qū)地質(zhì)、地形地貌及水文特征

礦區(qū)主要為晚古生代中細(xì)粒花崗巖、零星出露的石英巖脈、蝕變破碎帶構(gòu)成的中低山，礦區(qū)區(qū)內(nèi)最低海拔標(biāo)高550m，最高海拔標(biāo)高820m，相對(duì)高差200～300m。區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，溝谷間既有聯(lián)系又相互獨(dú)立。小溝谷一般較淺，具有相對(duì)獨(dú)立的匯水區(qū)，匯流至較大溝谷構(gòu)成大一級(jí)的匯水區(qū)，再匯流至更大一級(jí)的溝谷構(gòu)成更大一級(jí)的匯水區(qū)，直至流出區(qū)外參與區(qū)外水循環(huán)。礦區(qū)附近溝谷內(nèi)常年無(wú)水，僅有季節(jié)性洪流，持續(xù)時(shí)間很短。

區(qū)內(nèi)構(gòu)造較發(fā)育，以斷裂為主。通溝巖體沿燕窩鋪-獅子嶺-頭道窩鋪斷裂西端侵入于燕窩鋪背形核部，由于該斷裂的多期次活動(dòng)，在通溝巖體內(nèi)部形成一系列北東向的擠壓片理化帶，這些片理化帶在巖體中部較為密集、向南北兩側(cè)稀疏，近平行產(chǎn)出；走向50～70°，傾向南東，傾角46～82°，局部反傾，長(zhǎng)度一般500～1450m，寬0.2～2.6m；斷裂為壓扭性逆斷層，斷層面光滑平整，局部可見(jiàn)擦痕；一般為硅化、絹云母化高嶺土化蝕變碎裂巖及石英脈充填，形成本區(qū)的主要容礦構(gòu)造。

礦區(qū)內(nèi)出露主要以巖漿巖為主，低洼地段均為第四系全新統(tǒng)沖洪積物覆蓋，斷裂構(gòu)造發(fā)育一般。礦區(qū)出露地層主要為晚古生代中細(xì)粒花崗巖和第四系全新統(tǒng)沖積、沖洪積及殘坡積砂礫石、泥狀堆積物、粘土、亞粘土及粉砂、細(xì)砂。礦區(qū)地下水依據(jù)其賦存條件，劃分為花崗巖類風(fēng)化孔隙裂隙水和松散巖類孔隙水兩種類型。

1.1.2 含水層類型及富水性

（1）基巖裂隙水。由花崗巖風(fēng)化裂隙（孔隙）水和構(gòu)造裂隙水組成的基巖裂隙（孔隙）含水層是詳查區(qū)礦床的主要充水含水層，分布面積約為8.7km2，占礦區(qū)面積的87%。①花崗巖風(fēng)化裂隙（孔隙）含水層。地下水主要賦存于花崗巖全～強(qiáng)風(fēng)化層中孔隙裂隙中，全～強(qiáng)風(fēng)化層中裂隙較發(fā)育，有利于地下水的儲(chǔ)存。②構(gòu)造裂隙脈狀含水層。構(gòu)造裂隙脈狀水主要是指礦體、巖脈體本身及其與地層、巖體接觸帶內(nèi)的裂隙脈狀水，本區(qū)受多期構(gòu)造活動(dòng)影響而形成的以北東～北西及近東西向?yàn)橹鞯臉?gòu)造擠壓破碎帶是地下水的主要控水構(gòu)造，大氣降水通過(guò)地表風(fēng)化裂隙和擠壓破碎帶補(bǔ)給深層地下水。本次勘查對(duì)老硐和鉆孔的基巖裂隙水進(jìn)行采集和水樣全分析，水化學(xué)類型屬HCO3—Ca、HCO3-Na·Ca型，礦化度0.26～0.36g/l。據(jù)施工鉆孔資料知，該含水層富水性弱。礦體主要賦存于F1～F7構(gòu)造破碎帶及其旁側(cè)次級(jí)斷裂中，該破碎帶為導(dǎo)水巖性，與淺部地下潛水有溝通關(guān)系，在雨季是礦坑涌水的主要威脅源。

（2）松散巖類孔隙含水層。地下水賦存于第四系沖洪積層、坡積層亞砂土、粉細(xì)砂、礫石中，很少泉點(diǎn)出露，其水量貧乏，水量、水位隨季節(jié)變化明顯。主要分布通溝溝谷，西岔溝除溝口附近其余大部分地區(qū)基本無(wú)分布，含水層厚0.5～28m，埋深1.5～12m總分布面積約1.3km2，約占調(diào)查區(qū)總面積13%。礦區(qū)地下水分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水兩種類型。地下水富水性弱；大氣降水為主要補(bǔ)給來(lái)源；徑流主要受地形地貌控制，受季節(jié)的影響變化；排泄方式以徑流排泄為主，蒸發(fā)、植物吸收蒸騰作用為輔。地下水水位動(dòng)態(tài)具有氣象型特征，與降水量關(guān)系十分密切，隨季節(jié)變化明顯。

1.2 礦體地質(zhì)特征

根據(jù)礦區(qū)地層巖性、巖石物理力學(xué)性質(zhì)、巖土體結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)特征，將礦區(qū)工程地質(zhì)巖組劃分堅(jiān)硬塊狀巖組、半堅(jiān)硬軟弱巖組和第四系松散巖組三類。

（1）第四系松散巖組

主要分布于礦區(qū)溝谷洼地內(nèi)，覆于塊狀巖類之上。巖性為第四系全新統(tǒng)礫石、砂、粘土及殘坡積物。厚度1～13m，結(jié)構(gòu)松散，分布不均勻，透水性好，工程地質(zhì)條件差，采空區(qū)易引發(fā)地面塌陷、地面沉陷地質(zhì)災(zāi)害。

（2）半堅(jiān)硬塊狀變質(zhì)巖組

在礦區(qū)零星分布，主要巖性為硅化碎裂巖、破碎蝕變巖等。根據(jù)鉆孔水文地質(zhì)、工程地質(zhì)編錄，該巖組RQD值大多為30～75%，巖石質(zhì)量等級(jí)屬Ⅲ～Ⅳ級(jí)，巖體完整性屬劣～中等完整，工程地質(zhì)條件較差。裂隙局部發(fā)育，多為閉合裂隙，裂隙面發(fā)育綠泥石化、綠簾石化等。

（3）堅(jiān)硬塊狀巖漿巖組

分布于整個(gè)礦區(qū)，巖性主要為中細(xì)粒花崗巖。由于受風(fēng)化作用的影響，地表巖石風(fēng)化裂隙較發(fā)育，隨著深度的增加風(fēng)化裂隙逐漸減弱。由于受地形、巖性、地下水等因素的影響，強(qiáng)風(fēng)化深度差異較大，一般為1～10m。巖石飽和抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果如表1，巖石直剪試驗(yàn)成果如表2。

表1 巖石飽和抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)成果表

表2 巖石直剪試驗(yàn)成果表

1.3 礦石巖性特征和質(zhì)量

礦床頂?shù)装鍑鷰r主要為晚古生代中細(xì)粒花崗巖，中細(xì)粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，屬較堅(jiān)硬～堅(jiān)硬巖石，巖體較完整。礦床賦存于晚古生代花崗巖中，埋深較大，適于地下開(kāi)采，該礦床的工程地質(zhì)問(wèn)題主要為地下開(kāi)采井巷及礦床頂?shù)装鍘r體的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。基巖強(qiáng)風(fēng)化帶1～10m深，中風(fēng)化帶10～20m深，工程地質(zhì)條件較差；20m以下弱風(fēng)化或未風(fēng)化礦床及頂、底板圍巖為堅(jiān)硬類巖，力學(xué)強(qiáng)度較高，巖體穩(wěn)定性較強(qiáng)；局部地段的斷裂破碎帶影響巖體穩(wěn)定性，穩(wěn)定性減弱，礦體井巷掘進(jìn)時(shí)將改變圍巖的天然力學(xué)性質(zhì)，可能誘發(fā)圍巖應(yīng)力的變化。

2 礦區(qū)分析

綜上所述，本礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單型，工程地質(zhì)條件屬中等型，地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量屬中等型。根據(jù)《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》（GB/T13908－2002），礦區(qū)開(kāi)采技術(shù)條件為Ⅱ類四型，即以工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件為主開(kāi)采技術(shù)條件中等的礦區(qū)。勘查成果滿足規(guī)范要求，可以作為礦山建設(shè)設(shè)計(jì)的依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，還需要對(duì)礦區(qū)附近地表水體分布范圍和平、枯、洪水期的水位、流速、流量、歷年最高洪水位及其淹沒(méi)范圍等情況進(jìn)行詳細(xì)系統(tǒng)調(diào)查和觀測(cè)，進(jìn)一步工作時(shí)還需進(jìn)行飲用水質(zhì)分析及環(huán)境地質(zhì)條件與礦山生產(chǎn)相關(guān)性的綜合研究，指導(dǎo)礦山高效安全生產(chǎn)。

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