四川會理縣中廠銅礦床開采技術條件分析

黃 波

（四川省核工業地質局二八一大隊，四川 西昌 615000）

中廠銅礦位于四川省會理縣中廠鄉境內，礦區位于揚子地臺西南緣之康滇地軸中南段東側的攀西裂谷中[1]，礦體賦存于下元古界通安組Pt1t石英白云石大理巖中，受層間滑動帶控制和斷層控制，主要呈透鏡狀、似層狀產出。四川省核工業地質局二八一大隊對該礦床進行了詳查工作，現就前期所取得的成果資料對礦區礦床開采技術條件作初步總結評價，為礦山開發可行性評價、礦床初步技術經濟評價、礦山建設可行性研究和設計提供參考[2]。

1 礦區水文地質條件

礦區位于黑箐向斜南東段之南西翼，呈北西～南東向分布。礦區北西高，南東低，屬于侵蝕構造中山丘陵地形，地形坡度一般為10°～15°海拔1770m～1920m，相對高差100m～200m。秧田溝為礦區最低侵蝕基準面，海拔1740m。礦區屬溫帶大陸性氣候，年平均溫度15℃，最高氣溫34.7℃，最低氣溫-4.9℃。年降水量為619.29mm～1195.47mm，大部份集中在6～10月（占年降水量的85%～90%）。11月至翌年5月降水量很少（僅占10%～15%）。

礦區無大的地表水體，僅有麥沖、酒房、海溪、櫻桃溝四條雨后水溝，至礦區東匯成中廠大溝，匯水面積約11.8km2。上游溪溝口比降5.0～10%。到礦區比降1.0%～3.0%。干季流量1.519升/秒，雨季達5～10升/秒，流經礦區，向南匯入塵河（海拔1100m）。

礦區地層主要為下元古界通安組，巖性為千枚巖、石英絹云片巖、石英白云大理巖（屬礦區主要含水層）。次為三疊系砂巖。根據地形特征、巖性、構造、裂隙成因類型，主要劃分為第四系孔隙含水層；孔隙、裂隙含水層；風化裂隙含水帶（深部隔水帶）；溶蝕裂隙含水層（帶）。含水層特征簡述如下：

（1）第四系孔隙含水層：主要由坡洪積物組成，其上部為粘土、亞粘土；中部為砂質粘土夾1～2層腐殖質淤泥層，厚0.1m～0.4m，透鏡狀；底部為砂礫石層，分選性差，多為泥砂質充填，松散，富水性不均。據鉆孔控制含水層厚度0m～32.0m。民井單位涌水量0.05升/秒·米。滲透系數0.1217米/日。

（2）孔隙、裂隙含水層：主要分布于礦區東南隅，由上三疊統白果灣組砂巖、頁巖、礫巖組成。據鉆孔揭露，巖芯破碎，且礫石分選性層，為砂泥質膠結。砂巖中水蝕裂隙較多，裂隙頻率平均3.3條/米，最多達6.39條/米，含孔隙、裂隙水，含水層厚度32.76～34.63m。

（3）風化裂隙含水帶（深部隔水帶）：由通安組絹云石英片巖、炭質鈣質板巖、千枚巖組成，分布于礦區東西兩側，近地表風化強烈，巖芯破碎，且少數裂面有小型溶蝕空洞，直徑0.1cm～0.3cm。裂隙頻率平均2.49條/米，最發育者達6.95條/米。含水帶平均厚度54.62m，據鉆孔抽水試驗結果：單位涌水量為0.00462升/秒·米；滲透系數0.122米/日。水質屬于HCO3～Ca+Mg型，礦化度0.192克/升，硬度6.03度（德國度），PH值7.5。

（4）溶蝕裂隙含水層（帶）：是礦區主要含水層（帶），由一套硅質條帶狀石英白云石大理巖類、絹云母鈣質板巖組成，呈帶狀分布，出露寬130m～165m，長2100m～2200m。大理巖中溶蝕裂隙與小型溶洞較發育。其溶蝕裂隙大部分與層面斜交（20°～45°），呈垂直發育，寬5cm～10cm，長1.5m～3.5m。而溶洞呈現漏斗狀零星分布，直徑0.5m～1.2m。據鉆孔巖芯溶蝕裂隙統計，線溶裂頻率1.63～5.64條/米，富含溶蝕裂隙水。泉水流量0.114～0.483升/秒，水位埋深3.83m～41.11m，鉆孔抽水試驗結果：單位涌水量0.076～0.0603升/秒；滲透系數0.0135～0.1457米/日。水質類型屬于HCO3～Ca+Mg型與HCO3～K+Na+Mg型水。礦化度0.153～0.326克/升。全硬度6.07～10.37度(德國度)。PH值6.5～7.7。

區內斷裂按走向可劃分為北西～南東向、東西向及北東～南西向三組。據地表調查與鉆孔控制資料分析：北西～南東向組屬于壓扭性斷裂，傾角陡，實無水文地質意義；東西向組屬于壓扭性斷裂，導水性較強。

礦區地下水來源主要靠大氣降水補給，次為中廠溝水補給。第四系覆蓋層較厚，滲透性弱，大部分形成地表逕流。據泉水、溝谷觀測，地下逕流系數為0.0589，其次中廠溝水亦是地下水補給之一。枯季流量100～120m3/日，雨季可達1000 m3/日以上。沿溝及溝之東側小型蓄水池較多，總蓄水量約15萬m3。區內地下水主要通過泉的形式沿溝排泄。由于地形平緩，沖溝不發育，切割弱，比降小（0.1%～0.3%），礦區南端第四系及三疊系覆蓋，且礦區南端秧田溝最低侵蝕基準面高程（1740m）與礦區地下水位高程基本一致，排泄條件較差。

礦區內礦床充水方式主要為礦床直接充水、斷層帶和裂隙間接充水。根據礦體及頂底板含水特征分析，礦床直接充水量小。礦區內斷層中等發育，大部分斷層呈壓扭性，局部段為張性。根據坑道編錄資料，坑道內斷層帶和斷面一般有3m～5m的滴水或淋水帶，最大寬度達10m左右。斷層間接充水是區內礦床主要充水類型之一。據坑道和鉆孔編錄資料：較大厚度的巖石強風化層內裂隙發育，據已有的坑道觀察，潮濕段大部為風化裂隙間接充水所致，其厚（寬）度一般為3m～5m，揭露初期大多為滴水和淋水段，經過一段時間的排泄成為潮濕段。據此判斷，裂隙間接充水是區內重要充水類型。

礦區銅礦體長900m，礦區未來開采工程比較集中，區內含水帶明顯受裂隙發育程度影響。礦體主要賦存于石英白云石大理巖中（礦區主要含水層），呈單斜產出，傾向北東，傾角60°～70°，埋藏標高為海拔1760～1300m，大部礦體埋藏于當地侵蝕基準面（1740m），及地下水水位以下。礦區無大的地表水體，礦體充水因素除大氣降水外，基巖風化裂隙含水帶與白云石大理巖中溶蝕裂隙含水帶是礦床充水主要因素，現有探礦坑道涌水低于200m3/d，預測未來礦坑最大涌水量為4182 m3/d，礦坑涌水受大氣降水控制，屬于水文地質中等復雜礦床。各含水層（帶）富水性弱～中等，且富水性隨深度增加而減弱。礦山未來開采，以坑采為主，隨著對礦體的逐漸開采，采空區面積增大，匯水面積也增大，在雨季會有大量的大氣降水和地下水匯入采場，礦區地形不利于地下水排泄。含水層的頂、底板為一套炭巖、鈣質板巖、千枚巖、石英絹云母片巖、石英巖，構成礦區良好隔水邊界，同屬致密堅硬～半堅硬巖石。因此，礦區水文地質條件屬于簡單-中等類型礦床。

2 礦區工程地質條件

礦區主要出露第四系、下元古界通安組Pt1t。巖性為粉土、碎石土、大理巖、片巖、千枚巖、板巖等。可分為第四系松散堆積層軟弱巖組、下元古界通安組半堅硬～堅硬巖組。

（1）第四系松散堆積層軟弱巖組：呈散體狀，膠結程度差，局部呈架空狀態，抗壓強度一般小于5MPa。該巖組在溝谷兩側及其地形陡峭處易產生崩塌或順基巖接觸面的小型滑坡，工程地質條件差。

（2）下元古界通安組半堅硬～堅硬巖組：由大理巖、片巖、千枚巖等組成。大理巖單軸抗壓強度均大于60 MPa；絹云片巖和絹云千枚巖單軸抗壓強度為11.6～30.9MPa。該組巖石工程地質條件整體較好，局部因風化或構造作用穩定性相對較差。

礦區銅礦體直接頂底板巖性為石英白云石大理巖、白云石大理巖、千枚巖和局部夾絹云母片巖。均屬于半堅硬和堅硬巖石，抗壓強度大于30MPa，抗壓和抗剪能力較強。根據坑道編錄及觀察：大部分地段坑道巖體較穩定，基本無需支護，局部巖體較破碎，以碎裂狀為主，少量為鑲嵌狀。局部段發生過小規模掉塊、片幫和底鼓等不良工程地質現象。礦區內次級構造相對發育，所有構造均表現為小型斷層和構造裂隙帶，或礦體被錯移。通過對巷道調查，局部礦體被斷層組成的破碎帶所破壞，礦體被錯動，造成開采的不連續，并導致斷層、折曲或撓曲范圍內巖體完整性下降，出現鑲嵌狀和碎裂狀巖體，局部甚至出現散體狀巖體，故出現片幫、垮塌、掉塊和冒頂等不良地質現象的可能性增大。隨著開采深度的增加，巷道維修和采礦工作面頂板管理難度加大。由于大部頂板巖石屬于脆性巖石，加之呈鑲嵌狀，出現巖爆的可能性增大，應加強巖爆的防護措施。因此，礦區工程地質條件屬于中等類型。

3 礦區環境地質條件

礦區位于川滇南北向構造帶中部，區域內地震十分頻繁，西部為魚鲊地震帶，東部為巧家～東川地震帶，均發生過6級以上地震，6級以下地震則更為常見，區域穩定性較差。新構造運動以間歇性抬升為主。礦區地質災害不發育，地質災害種類主要為崩塌、小型潛在不穩定斜坡和地面塌陷。礦區內無地熱異常現象，區內地質體沒有放射性物質和其它有毒有害物質。需要指出的是，區內采礦老硐多，大多距地表垂直高差小于50m。采空區的分布亦是區內潛在不穩定斜坡失穩的重要因素之一。礦區將來開采以地下坑采為主，對地表破壞不大。但礦山開采對地表水、地下水環境有可能產生一些負面影響：如礦山廢水排放引起地表水、地下水的水質污染等；另外礦山開采產生大量的尾礦、廢石，若堆放于低洼處或山坡、溝谷上，在雨季暴雨時可能產生泥石流；礦山開采修建運輸道路等切坡行為將使斜坡巖土穩定條件發生變化，容易引發地質災害產生。因此礦山將來開采要砌好邊坡，做好采礦坑道系統安全防護工作，加強地質災害監測，嚴格執行礦山環保措施，防止礦山開采對周圍環境產生大的影響。因此，礦區環境地質條件屬中等類型。

4 結語

通過前期野外調查工作資料成果及綜合研究分析，礦區內主要含水層為基巖裂隙水，呈條帶狀分布，富水程度為中等，礦床充水類型為裂隙充水型，大部礦體埋藏于當地侵蝕基準面及地下水水位以下，因此礦區水文地質條件屬于簡單-中等類型。礦區位于區域構造次穩定區，除第四系松散堆積層外，基巖為半堅硬～堅硬巖石，銅礦體頂底板為半堅硬-堅硬巖石，但局部段強風化層較厚，風化、構造裂隙發育，故工程地質條件中等復雜。區內地震活動頻繁，地質災害主要為崩塌、潛在不穩定斜坡和地面塌陷，規模均為小型，影響范圍不大，故環境地質條件為中等類型。綜合分析，礦床開采技術條件為中等類型（Ⅱ-4類）。