遼寧西北地區某金礦礦區開采條件分析

趙 旭

（遼寧省地質礦產調查院有限責任公司，遼寧 沈陽 110000）

1 研究區概況

研究區位于遼寧省西北地區朝陽市境內，區內地貌為中低山丘陵區，地勢北高南低，侵蝕基準面海拔356m，最高山峰海拔570m，相對高差214m，溝谷發育，為季節性河流；氣候屬于北溫帶大陸性半干旱氣候，冬季寒冷，夏季炎熱，春秋兩季多風，最低氣溫-27℃左右，最高氣溫41℃左右，年平均氣溫8℃。降雨量偏少，年平均降雨量500mm左右，年蒸發量1700mm，冰凍期在11月翌年3月。

2 礦床水文地質條件

2.1 礦區含水層分類

該區屬半干旱地區，區內無地表水體，地下水主要補給源為大氣降水[1]。礦區范圍內大面積出露的巖性主要為黑云角閃斜長片麻巖、含柘榴紫蘇輝石黑云角閃斜長片麻巖及其上覆第四系上更新統黃土狀亞砂土、粘土、亞粘土、全新統殘坡積物，依含水巖組及賦水特征將其分為兩大類：

2.1.1 第四系松散巖類孔隙潛水

分布于礦區范圍內西北～西南的第四系坡洪積裙地中，巖性為上更新統黃土狀亞砂土、粘土、亞粘土，富水性較弱。局部地段水量較豐富[2]。含水層主要接受大氣降水補給，局部可接受風化裂隙水補給。

2.1.2 基巖風化裂隙含水層

分布于區內太古宙變質雜巖的風化裂隙帶中，風化帶厚度不均，巖石的賦水情況與裂隙發育程度密切相關，地下水富水性較弱，導水性差，含水層主要巖性為黑云角閃斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖等。主要接受大氣降水補給，以井、泉和地下逕流的方式排泄[3]。處于第四系松散堆積物以下的風化裂隙帶富水性較強，常與孔隙水構成統一含水體。根據區域水文地質資料，水化學類型為重碳酸鈣及重碳酸、硫酸鈣型水，水溫在10℃～13℃之間，礦化度一般0.38克/升～0.60克/升。

2.2 地下水的補給、徑流、排泄條件

區內地下水主要接受大氣降水補給，降水一部分以地表徑流方式排泄出區外。另一部分則滲入地下，形成地下水。區內地表植被不太發育，地形坡度較大，利于地下水的徑流及排泄，因此，區內地下水的補給、徑流、排泄條件較好。

2.3 礦床充水因素

本區屬于干旱氣候，大氣降雨主要集中在6月份～8月份，地下水主要靠大氣降雨滲透補給。礦體位于山坡地帶，地形地勢不利于地下水富積，礦體附近無地表水體，礦體及頂、底板圍巖含水微弱，因此礦坑水的主要來源為大氣降水和基巖裂隙水。

3 礦床工程地質條件

3.1 工程地質巖組劃分

根據巖土層的成因類型、巖體結構、風化程度等因素，將礦床巖土層劃分為兩個工程地質巖組。

3.1.1 第四系散體結構工程地質巖組

分布于礦區西北～西南部分地段堆積有耕作粘土、亞粘土及殘坡積物，厚度5m～30m，巖性為上更新統黃土狀亞砂土、粘土、亞粘土組成，結構松散，含碎塊石，中等壓縮性，可塑～硬塑狀，土體不均勻，巖性較弱，力學性質較差，工程地質穩定性差。

3.1.2 礦巖工程地質巖組

廣泛分布于礦區及第四系散體結構工程地質巖組之下。礦體頂、底板圍巖為黑云角閃斜長片麻巖或蝕變角礫巖。黑云角閃斜長片麻巖：根據鄰近鐵礦區巖石經驗值，硬度系數f=7-8，根據成礦地質條件、礦石礦物成份、化學成份與礦石結構、構造均與本礦床相同的有關鐵礦床數據，頂、底板圍巖單軸飽和抗壓強度R=44.6Mpa～90.8Mpa，按《工程地質手冊》巖石堅硬程度分類表4-2劃分，頂、底板巖石屬半硬巖～堅硬巖，有利于維持頂板、邊坡穩定性。

蝕變角礫巖：膠結疏松，巖石破碎，穩固性差，易片幫冒頂，工程地質條件較差。

3.2 工程地質評價

礦床內基巖均屬于半堅硬～堅硬的塊狀或層狀工程地質巖組，以塊狀整體結構為主，淺部地表巖石風化較強烈，向深部風化程度變弱，礦體圍巖屬半硬巖～堅硬巖，力學強度大，穩固性好，但巖組結構較復雜，各類結構面較發育，尤其是礦體賦存段，構造蝕變破碎帶很發育，導致巖石力學性質較差。在開采深部礦體時，由于巷道開拓，礦層開采破壞了自然平衡狀態，使巖層承受的重力較大，導致圍巖的性狀發生變化，當頂部巖石內部形成的張抗力超過巖石抗拉強度時，產生向下彎曲和移動，進而發生斷裂破壞和相繼冒頂。尤其是在采空區底部，蝕變角礫巖厚度較大，為其不穩定狀態的發生、發展提供了條件。此外，采礦過程中的大能量爆破也會對冒頂產生影響。今后開采時，應引起高度重視，并采取有效的防范措施。

總的看，礦床工程地質條件屬簡單～中等類型。對于未來井巷開采而言，一般不易發生較大的工程地質問題。井巷開采設計中一定要考慮構造蝕變破碎帶對工程穩定性的影響，在開采過程中采取有效措施，避免地質災害的發生。

4 礦床環境地質條件

根據2001年8月1日實施的《中國地震動參數區劃圖(GB18306—2001)》，本地區地震反應譜特征周期為0.35s，地震動峰值加速度分區為0.10g(相當于原地震烈度Ⅶ度區)。

現狀條件下礦山環境內發地震、山洪、滑坡、泥石流等地質災害事件機率很小。未來礦山開采過程中合理排放廢石和渣土應該對附近環境無污染，礦山開采活動基本不會引起區域地下水位下降和造成水均衡問題；礦山排放廢石或渣土，巖性為黑云斜長角閃片麻巖和斜長角閃片麻巖，均屬難溶性巖石，不易分解出有害物質，其淋溶液不會對地表水體或地下水含水層構成污染，其放射性γ值較低，對人身體無危害。本區地下水水質較好，為重碳酸鈣型水，礦山排水不會對環境造成水污染。

礦山地質環境問題類型少，危害小。總體評價礦區環境地質條件復雜程度為簡單。

5 結論

該礦區礦床開采技術條件類型為Ⅱ-2型。礦區水文地質勘探類型屬于以裂隙含水層充水為主、頂底板直接進水、水文地質條件簡單的裂隙充水礦床。區內無地表水體，礦床充水主要與風化裂隙水有關。大氣降水是區內地下水的唯一補給源，也是礦床充水的間接因素；礦區工程地質勘探類型屬于塊狀巖類簡單～中等類型。礦床頂底板圍巖為堅硬的塊狀、層狀巖石，堅固性和穩定性較好，受構造裂隙影響，局部強度降低，工程地質條件較差；礦區屬地質環境簡單類型。現狀條件下礦山環境內發生地震、山洪、滑坡、泥石流等地質災害事件機率很小。未來開采條件下礦山地質環境問題類型少，危害小。