青海省格爾木市大干溝飾面大理石礦礦床開采技術條件淺析

摘要：本文淺析了青海省格爾木市大干溝飾面大理石礦礦床開采技術條件，從水文地質條件、工程地質條件、環境地質條件進行分析說明，并劃分了礦床開采技術條件類型。

關鍵詞：飾面大理石礦；露天開采；水文地質；工程地質；環境地質

1 礦區水文地質

1.1 地形地貌

礦區地處昆侖山脈北麓，總體地勢中間高、南北兩側低，中間為走向近東～西的山脈，南北兩側則均為地形平緩的溝谷，礦區海拔3364～3529m，最大相對高差僅165m，為低中山區。

1.2 水文氣象

礦區附近各主要河流均發源于多年凍土區，除昆侖河、雪水河、格爾木河等主要河段為常年性河流外，多數支流和其它河流均為季節性河流。昆侖河發源于昆侖山北麓，源頭黑海，多年平均流量為12.308m3/s；雪水河主要為冰雪融水及地下水的匯集，多年平均流量為7.13m3/s；水泥廠上游1km處昆侖河和雪水河向下游匯合成格爾木河后注入達布遜湖，是昆侖山區注入柴達木盆地內陸水系中的第二條大河，是格爾木地區地下水、地表水的主要補給來源。

礦區屬典型的高原大陸型氣候，表現為寒冷、干旱、日照強、多風的氣候特點。年最高氣溫25℃，年最低氣溫-20℃左右，年平均氣溫-2.9℃～5.5℃，每年10月至翌年4月為負溫期，冬季漫長而寒冷；年降水量148.6～287.0mm，年蒸發量1469.80～1881.66mm；區內紫外線輻射強，日照時間長，光能資源豐富；常年風沙較大，盛行西北風。

1.3 含（隔）水層特征

裂隙不發育的基巖構成區內主要的隔水層，而含水層則主要有：

1、松散堆積物孔隙水：分布于礦區南北兩側溝谷中，主要由砂卵礫石、碎石等組成，厚度較大，分布面積較廣，其孔隙率大，滲透性好，形成區內孔隙潛水含水層。該含水層接受大氣降水的補給，同時接受周邊山區地下水的側向補給，富水性弱，地下水位埋深較大，主要在深部進行運移。

2、碳酸鹽巖類裂隙-巖溶水：分布于礦區北部，主要由大理巖、灰質白云巖組成，巖石中發育有風化裂隙、構造裂隙及溶隙，形成碳酸鹽巖類裂隙-巖溶水含水層。該含水層主要接受大氣降水的補給，富水性不均勻。礦區內施工的3個45°斜孔在鉆進過程中均未見涌水現象，但普遍存在漏水現象，可見該含水層水位埋深大，且地下水徑流較暢。

3、基巖裂隙水：礦區南部大面積分布的礫巖、片巖及千枚巖中發育的節理裂隙為裂隙水的賦存和運移提供了空間條件，形成裂隙水含水層。該含水層主要接受大氣降水的補給，受補給條件限制，含水層富水性弱，基巖裂隙水大部分經短距離徑流后補給其它含水層，僅小部分沿有利入滲的地段向深部運移。

1.4 斷層對礦床充水的影響

礦區南側礫巖中分布有一逆斷層，該斷層呈僅東～西向延伸，斷面傾向北，傾角60°左右，延伸長度大于1.5km，形成寬3～10m的破碎帶。斷層附近未見地下水出露，且距資源量估算范圍有較遠距離，故對礦體開采不會產生大的影響。

1.5 礦坑匯水量預測

礦區內礦體位于地下水水位之上，未來開采也不易形成封閉洼地形，地形有利于自然排水。礦山開采方式為露天開采，大氣降水為礦坑的主要充水水源。露采區總匯水面積（F）約0.8km2，日最大降水量（H）為19.1mm，入滲系數（α）取值0.2，則礦坑最大日匯水量（Q）約為1.22萬m3/d，可見礦坑本身匯水量均較小，不會對礦山開采構成危害。

礦區內存在的一定量的地下水徑流量和靜儲量，為礦坑開采后期的正常涌水量，水量小，影響不大。

2 礦區工程地質

2.1 礦區工程地質特征

1、工程地質巖組

礦區內工程地質巖組主要有：

①軟弱松散狀堆積物：分布于礦區溝谷中或地形平緩處，主要由沖洪積砂礫卵石、殘坡積碎石與風積粉砂土組成，溝谷中厚度較大，而山坡上一般厚0～2m，呈松散狀，物理力學性質差。因在開采范圍內分布面積有限且厚度較小，開采時可先將其進行剝離，對礦山開采無大的影響。

②半堅硬塊狀灰色大理巖巖組：僅在礦區中部有小面積分布，呈塊狀構造，表層弱風化，其飽和單軸抗壓強度為31.75～44.34MPa，平均為39.77MPa，干燥狀態下，單軸抗壓強度為46.19～73.06MPa，平均為56.37MPa，軟化系數0.59～0.89，根據ZK101的統計數據，平均RQD值為61.9%，巖體質量指標（M）為0.08。可見巖石質量中等，巖體完整性為中等完整，巖體質量差。

③半堅硬～堅硬塊狀灰白色大理巖巖組：在礦區北部大面積分布，呈塊狀構造，表層弱風化，其飽和單軸抗壓強度為54.71～60.61MPa，平均為57.60MPa，干燥狀態下，單軸抗壓強度為66.72～78.86MPa，平均為70.69MPa，平均RQD值為78.5%，巖體質量指標（M）為0.15。可見巖石質量好，巖體完整性為較完整，巖體質量中等。

④半堅硬～堅硬層狀礫巖、片巖巖組：在礦區南部大面積分布，普查工作區范圍內僅見片巖分布，受風化影響，表層破碎，其飽和單軸抗壓強度為36.82～77.15MPa，平均為56.99MPa，干燥狀態下，單軸抗壓強度為72.78～97.88MPa，平均為85.33Pa，抗剪強度為12.49～14.98MPa，平均為13.74MPa，內摩擦角為29.01～32.31°，平均RQD值為30.4%，巖體質量指標（M）為0.06。可見巖石質量劣，巖體完整性差，巖體質量差。

⑤堅硬塊狀灰質白云巖巖組：僅在礦區中部有小面積分布，呈塊狀構造，表層弱風化。其飽和單軸抗壓強度為68.37～86.97MPa，平均為77.67MPa，干燥狀態下，單軸抗壓強度為95.33～97.69MPa，平均為96.51MPa，抗剪強度為5.35～10.92MPa，平均為8.14MPa，內摩擦角為47.32～51.98°。

2、構造、結構面

礦區所處大地構造位置為東昆侖南坡俯沖碰撞雜巖帶，構造線總體呈近東～西向。

①礦區內未見褶皺構造。

②礦區南部發育有1條逆斷層，呈近東～西向延伸，延伸長度約1.5km，向東延伸出礦區外，向西被第四系覆蓋。斷層斷面傾向北，傾角60°左右，形成有寬3～10m的斷層破碎帶。因該斷層距飾面石材礦開采范圍具較遠距離，故對飾面石材礦開采影響不大。

③發育于大理巖、灰質白云巖中的節理裂隙構成礦區Ⅳ級結構面，主要有3組：5～13°∠62～76°、55～68°∠41～54°與207～214°∠46～52°，節理貫通性均較差，局部地段節理與節理交錯成“X”狀。節理裂隙破壞了巖體的完整程度，使巖石力學性能降低，影響巖體的局部穩定性。

2.2 工程地質評價

礦山開采方式為露天開采，未來將形成東邊坡、北邊坡、西邊坡與南邊坡四個邊坡，各邊坡最終邊坡角均為60°。

1、東邊坡的穩定性

邊坡坡向276°，最大高度僅38m，邊坡受力巖組主要為半堅硬～堅硬塊狀灰白色大理巖，局部為半堅硬塊狀灰色大理巖。該邊坡不易受節理裂隙的影響，但塊狀灰色大理巖在雨季期間受雨水浸泡后，其穩固性將會有所降低，影響邊坡局部穩定性。

2、北邊坡的穩定性

邊坡最大高度約52m，邊坡受力巖組主要為半堅硬～堅硬塊狀灰白色大理巖，局部為半堅硬塊狀灰色大理巖。邊坡坡向179～194°，與207～214°∠46～52°節理組傾向相近，且節理傾角小于邊坡坡角，巖體可能沿該組節理面滑塌，影響邊坡穩定性。塊狀灰色大理巖在雨季期間受雨水浸泡后，其穩固性將會有所降低，也會影響邊坡的局部穩定性。0線附近，該邊坡的穩定性還易受節理裂隙密集帶的影響。

3、西邊坡的穩定性

邊坡坡向96°，最大高度僅31m，由半堅硬～堅硬塊狀灰白色大理巖構成邊坡受力巖組。因邊坡坡向與55～68°∠41～54°節理組傾向相近，且節理傾角小于邊坡坡角，巖體可能沿該組節理面滑塌，影響邊坡局部穩定性。

4、南邊坡的穩定性

邊坡最大高度可達82m左右，由半堅硬～堅硬塊狀灰白色大理巖構成邊坡受力巖組。邊坡坡向1～10°，與5～13°∠62～76°節理組傾向、灰白色大理巖巖層傾向相近，但因節理傾角、巖層傾角均大于邊坡坡角，巖體不易沿節理面或巖層面滑塌，不會影響邊坡穩定性。

綜上，礦山開采最終形成的邊坡高度局部較大，盡管設計的最終邊坡角較緩，但因受節理裂隙及受力層自身力學性質的影響，局部邊坡仍不易保持穩定，故在未來開采過程中，應嚴格控制開采臺段高度及臺段邊坡角，同時在開采過程中需密切關注巖體穩定性，對于失穩巖體應及時清除。

3 礦區環境地質

3.1 區域穩定性評價

區域地處柴達木～阿爾金地震帶與巴顏喀拉山地震帶之間，受喜馬拉雅造山運動的影響，新構造運動十分強烈，深大活動性斷裂規模大，地震活動不但頻繁，而且強度大，是破壞性地震的多發地區。

根據GB18306-2015《中國地震動峰值加速度區劃圖》和《中國地震動加速度反應譜特征周期區劃圖》，礦區一帶的地震動峰值加速度為0.15g，地震動反應譜特征周期為0.45s，相應的地震烈度為Ⅶ度。

3.2 礦山開采對地質環境的影響

礦區位于低中山區，基巖多裸露，山高坡陡，局部形成有危巖體，發生崩落的可能性較大，除此之外，礦區內未見滑坡體分布，亦無形成泥石流的可能。

礦區處于水文地質單元補給～徑流區，礦區及其附近未見地下水出露，附近地表水水質較好，礦區附近無污染源，礦石和廢土石均不易分解出有害組分，僅會因機器油料的使用對水體產生輕度污染。

礦區溝谷中及山坡平緩處生長有少量灌木叢，生態環境脆弱，未來開采過程中應采取措施盡量減小對周圍植被的破壞，并做好復墾工作。

礦山開采將產生不同程度的環境破壞，在局部地段引起崩落、垮塌，破壞原始自然景觀；另外，在采礦過程中會產生一定量的廢土石，這些廢土石應盡量綜合利用或者合理堆放，嚴禁盲目堆放。同時礦山生產過程中，易產生大量粉塵，應定期對礦山道路等進行灑水，以達到降塵目的，減小粉塵污染。

4 開采技術條件小結

礦區內主要礦體位于當地侵蝕基準面以上，礦床主要充水含水層富水性弱，礦山開采后不會凹陷地形，地形有利于自然排水，水文地質條件簡單。

礦區內地層巖性較復雜，地質構造不發育，巖體結構以塊狀結構為主，但受節理裂隙影響及受力層自身力學性質的影響，局部邊坡仍不易保持穩定，可能發生礦山工程地質問題，工程地質條件屬中等型。

礦區地質環境質量良好，礦區附近無污染源，地表水水質良好，礦石和廢石不易分解出有害組分，礦山開采僅會在局部地段引起崩落、垮塌等環境地質問題，而不易引發地面塌陷、滑坡等不良地質現象。

礦床開采技術條件類型劃分為以工程地質問題為主的礦床，即Ⅱ-2型（水文地質條件簡單、工程地質條件中等、地質環境質量良好型）。

參考文獻：

[1]蔣炳豐，王海寧.青海省格爾木市大干溝飾面大理石礦詳查報告[R].2018.

[2]全國礦產儲量委員會.GB12719-91礦區水文地質工程地質勘探規范[S].北京：國家技術監督局發布，1991.

[3]中國地震局.GB18306-2015中國地震動參數區劃圖[S].北京：國家技術監督局發布，2015.