桓仁縣木盂子鐵礦水工環地質勘查研究

于立紅

（遼寧省有色地質勘查總院有限責任公司，遼寧 沈陽110013）

1 工作概況

調查區位于吉林的哈達嶺向南延續山區, 歸屬長白山支脈。地勢總體上高度呈現由北向南由高向低的過渡。山體起伏變化較大，由于山體受到強烈切割作用，致地形陡峭，溝谷眾多，地貌類型屬于低山丘陵。基本查明礦區環境、水文和工程地質條件，對工程地質、水文地質及環境地質進行評價，并對礦產開發過程中可能發生的問題提出合理的建議和主動的防治措施。

2 礦區水文地質

2.1 礦區含水層

2.1.1 第四系含水層：第四系主要以全新統為主，主要分布在溝谷的兩側和山的前緣的沖溝內部。第四系主要有洪水期沖積層、殘積層、坡積層和碎石土等組成。為季節性潛水含水層出現，由于地貌位置不同水量大小不同。

2.1.2 侏羅系小東溝組裂隙含水層（帶）：工作區東北部為其主要分布區域，其成分主要為礫巖夾巖屑，巖屑的主要成分以石英長石砂巖為主，圓礫狀，礫徑為5-20cm，無分選性，雜亂分布，膠結物為砂質，孔隙度高，裂隙較發育，含水量與季節有關，富水快，排泄亦快。

2.1.3 青白口系裂隙含水層（帶）：該組地層主要出露在工作區的西南部，巖性主要為頁巖夾微晶灰巖、泥灰巖。巖石呈厚層狀，巖石頁理及層理發育，層間裂隙含水較明顯。

2.1.4 太古界鞍山群通什村組裂隙含水層（帶）：是區域內分布最廣的變質巖系巖層，其廣布在工作區中部。巖石呈片狀、厚層狀。本組巖層遭受較強烈的混合巖化作用，鐵礦主要賦存于該層的磁鐵礦角閃- 石英巖中。地下水賦存在該層導水裂隙中。

2.1.5 構造裂隙含水帶：北西向構造裂隙含水帶，礦區北西向構造比較發育，多為層間斷裂且多被中性脈巖充填，根據調查統計占62%，斷裂性質多屬于壓性，另外一個突出特點是含鐵礦巖體出水點較多，水量不大。

2.2 隔水層（帶）

根據調查，本區遠離斷裂帶的巖石多干燥，堅硬完整，裂隙節理不發育，是相對的隔水層；礦區內鐵礦體圍巖為黑云變粒巖、含磁鐵角閃- 石英巖，巖石幾乎不含水或含有微量的水，屬于不透水巖層做為隔水層。

2.3 地表水特征

地形陡峭，溝谷眾多為調查區的主要特征。溝谷中地表水比較發育，向附近水域匯流后排泄。由水文地質實地調查發現溝谷中的表水通過松散層和巖石之間裂隙滲流出地表還有坡積層和殘積層。大氣降水還有少量的巖石裂隙水二者是地表水的主要來源。調查區內的地形陡峭并且降雨集中，導致降水主要以地表徑流的方式排走，只有少數通過巖石風化裂隙滲流到地下作為裂隙水補給源。潛水伴隨季節的更替水位變化明顯，地下水位在降水后的2 至3 天時間抬高。潛水有以下兩種排泄方式：一、以季節性泉水的方式直接排泄到低洼溝谷處匯入溪流；二、從高水位至低水位再排泄至低洼溝谷處在匯入溪流而后進入較大水域中。

區內礦體圍巖體厚度較大，地表水雖然對礦床沖水影響有限，但仍有少量水通過巖石風化裂隙和巖石裂隙滲流至礦層圍巖空間內，在低標高開采地段使涌水量增大。據勘查區地表水觀測，水量隨季節變化較大。因此，應注意季節性水流變化對開采礦坑的影響。

3 礦區工程地質

3.1 礦區工程地質特征

第四系松散層主要分布在溝谷的兩側和山的前緣的沖溝內部。第四系主要有洪水期沖積層、殘積層、坡積層和碎石土。物理力學性質不均, 承載力特征值為140～160kpa。

侏羅系小東溝組礫巖夾砂巖；青白口系南芬組頁巖、泥灰巖；太古界鞍山群通什村組黑云片巖、黑云變粒巖、斜長角閃巖、磁鐵石英巖及片麻巖，鐵礦主要賦存于該層的磁鐵礦石英巖中；太古代混合巖礦區太古代混合巖。以上各組巖石物理力學性質為：飽和狀態下抗壓強度為157.8～188.6MPa,干狀態下抗壓強度為201.4～226.5MPa, 抗剪斷強度為Ф=40°16′～48°30′; C=21.2～28.1MPa, 巖石塊體干重度=22.4～24.3KN/m3;巖石天然重度=24.2～26.4KN/m3; 飽和吸水率為0.48 至0.54%;孔隙率為1.60 至1.80%，軟化系數為0.78 至0.83。圍巖底層深度為17 至300 米, 厚度在17.0m～>300.0m。根據中華人民共和國國家標準《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）巖石按強度分類, 抗壓強度fr>60MPa，軟化系數等于或大于0.75 為硬巖，因此，該層屬于堅硬完整巖石。

對勘查區內典型鉆孔的巖心RQD 質量進行觀測且有針對性取樣，并對巖心開展室內試驗了解其物理力學性質。通過對數據分析，勘查區內巖石為硬質、較硬質巖，呈條帶狀、厚層狀、塊狀構造，屬于較完整程度，通過上述可以看出工程地質條件為良或中等類型。

3.2 礦床開采的工程地質評價

根據工程地質調查，礦區出露地層通過鉆探工程和槽探工程發現巖石強度高為硬質巖。開采方式為露天時，接近地表的上層巖石節理裂隙較發育形成的不穩定面易造成滑坡。因此在開采作業中要加強對易發生滑坡的部位進行實時監測做好預防工作。開采方式為井巷開采時，雖然礦體圍巖比較堅硬，大部分地段不用支護，但仍要注意斷裂破碎帶脫落和地表水滲漏產生突水現象，應加強監測。

4 礦區環境地質

4.1 地質災害評價

根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001），勘查區地震抗震設防烈度為Ⅶ度，設計的基本地震加速度是0.10g，設計的地震分組是第一組。木盂子鐵礦區未發生過地震，區域穩定性良好。但外圍的地震對本區曾有過一定影響，其中影響最大的地震現象是1975 年遼寧海城地震，震級為1.5－4.0 級，無房屋倒塌現象。

勘查區所在位置為分支水系的上游分水嶺附近，森林植被茂密覆蓋較好，周圍沒有居民居住。不具備產生泥石流、滑坡、崩塌和陷落等地質災害條件。暫未發現有環境污染源存在，且自然環境地質條件優良。

4.2 礦山開采對生態環境的影響

木盂子鐵礦產狀相對較平緩且礦體傾向與山坡坡向相同，上部覆蓋層較簿，采用露天開采和井巷開采結合的方式。在采礦過程會所產生大量的生產礦堆，經長期風吹雨淋等風化作用，礦堆中的有害元素可能流失導致周邊水土遭受污染；在選礦過程中形成廢渣和尾礦及選礦廢水中存有有害物質，若處理不當會對周邊環境造成污染，危害生態環境；礦山生產所使用的土地、對森林植被的破壞、遺留采坑，都會對破壞當地的生態環境。應采用有效的手段和措施對上述存在問題進行處置，以避免對生態環境造成危害。

4.3 減清礦山生態環境不良影響的建議

礦山建設前，應對生產設施和建筑物進行合理的規劃布局,以期達到適應礦區水文地質和環境地質現有狀況。礦山生產過程中，要嚴格執行采礦方案，運用先進的合理的采選技術，盡可能的在生產過程減輕或避免對生態環境造成影響。對井巷內通風措施進行改善，設置好防洪系統。生產過程中所產生的廢氣、廢渣與生活和工業污水須通過化學物理相結合的方法處理達到標準后方可對外排放。以期達到礦山開發和生態環境保護和諧共生。

5 結論

通過對勘查區水文、工程、環境地質調查，發現其水文地質條件比較簡單。對區內鐵礦體圍巖結構及穩定性基本查明，并討論了礦區因開采等因素可能引起的環境地質問題，并提出了木盂子鐵礦適于露采和坑采相結合的采礦方法。

如露天開采礦體周圍一定修好防洪溝（渠），避免雨季洪水對礦床開采影響，淺部由于巖石風化破碎，裂隙較發育，相對富水性較強。深部巖石較完整，裂隙不發育，巖層富水性弱，礦床圍巖巖體穩定性能好。生產過程中應對構造破碎帶加以重視，在雨季在構造破碎帶易軟化，誘發滑坡、突水等不良地質現象，同時也要關注雨季時礦坑涌水的防治工作。

因此，在今后的工作中應加強對礦區水文地質工程地質的監測，同時在采、選工作中，要注意廢石、尾礦的安全堆放和對廢水的妥善處理和安全排放，最大限度地減少對生態環境破壞。