礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)問題的研究—以大北山礦區(qū)溶劑用礦山詳查為例

孫正坤

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛西北大隊(duì)，江西 九江 332000）

社會(huì)的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，能源成為主要的推動(dòng)力量，而伴隨著人民總體生活水平的不斷提升，能源的需求量在不斷增加，其中需求量增長(zhǎng)速度最快的能源為地質(zhì)能源及水能。在此種大環(huán)境下，對(duì)礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作進(jìn)行積極組織，相關(guān)單位不但能進(jìn)一步了解及掌握區(qū)域內(nèi)的氣候條件、地理?xiàng)l件及生態(tài)條件，還能對(duì)能源開采工作的高質(zhì)量開展起到推動(dòng)作用。基于此，文章以大北山礦區(qū)溶劑用礦山詳查為例，對(duì)灰?guī)r礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)問題進(jìn)行了詳細(xì)研究，以期能為相關(guān)同行業(yè)者提供有利的參考依據(jù)。

1 大北山礦區(qū)溶劑用礦山概述

大北山礦區(qū)位于江西省瑞昌市城區(qū)315 ° 方向，直距約22.5km 處，隸屬瑞昌市夏畈鎮(zhèn)。極值地理坐標(biāo)（2000 國(guó)家大地坐標(biāo)系）東經(jīng)115 ° 30 ′ 32 ″ -115 ° 32 ′ 32 ″，北緯29° 47′ 00″ -29° 47′ 30″。

礦區(qū)交通極為方便，有瑞昌—陽(yáng)新公路和沙河—大冶鐵路從礦區(qū)南側(cè)約2km 處通過，并有水泥公路直達(dá)礦區(qū)，礦區(qū)有公路往北東行12km 到瑞昌市碼頭鎮(zhèn)與長(zhǎng)江航線連接，往東南行50km 至九江市與京九鐵路相通，附近還有杭瑞、福銀( 昌九) 高速。

2 大北山礦區(qū)溶劑用礦山礦區(qū)地質(zhì)分析

2.1 礦區(qū)地層

2.1.1 二疊系

區(qū)內(nèi)二疊系有下統(tǒng)茅口組，上統(tǒng)龍?zhí)督M及長(zhǎng)興組。①茅口組（P1m）。礦區(qū)僅出露茅口組上段，分布于南部邊緣。下部為灰黑色中—厚層狀含燧石結(jié)核灰?guī)r；中部為灰黑色薄—中層狀含燧石條帶灰?guī)r；上部為灰—灰黑色巨厚層狀含燧石結(jié)核灰?guī)r，為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，質(zhì)地較純。灰?guī)r中具有云集狀白云質(zhì)灰?guī)r。礦區(qū)僅出露部分，厚度378m。②龍?zhí)督M（P2l）。本組分布于礦區(qū)南部邊緣，出露極差。其巖性為黑色燧石層，灰質(zhì)頁(yè)巖夾煤層。與下伏茅口組為平行不整合接觸，厚度為0.10m～20m。

2.1.2 三疊系

（1）三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）。可分為上、下兩段。下段（T1d1）：分布于礦區(qū)南部，出露較差，大部分被山田覆蓋，厚約22-102m，東部厚、向西變薄。其巖性為黃綠色鈣質(zhì)頁(yè)巖偶夾灰?guī)r透鏡體。上段（T1d2）：分布于礦區(qū)大部分區(qū)域，出露較好，是本區(qū)主要賦礦體位，與下伏地層呈整合接觸，厚度約621m。

（2）三疊系中統(tǒng)嘉陵江組(T2j)。按巖性分上、中、下三段，嘉陵江組上、中二段未在礦區(qū)出露，下段出露于礦區(qū)北部。嘉陵江組下段(T2j1) ：底部為薄層含泥質(zhì)灰?guī)r、含泥質(zhì)條帶灰?guī)r及薄層似瘤（蠕蟲）狀含泥質(zhì)灰?guī)r、夾泥頁(yè)巖（厚度20m～30m），地表顏色呈淺黃—灰紫色，新鮮巖石含炭質(zhì)，呈灰黑色，是劃分大冶組與嘉陵江組的標(biāo)志層。上部為灰—肉紅色厚—巨厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r。區(qū)域上厚度207m～253m，與下伏大冶組地層呈整合接觸。

2.2 礦區(qū)構(gòu)造

2.2.1 褶皺

芭茅崗向斜軸向近東西，軸面南傾，以巖體為中心，西段為斜歪向斜，東段為倒轉(zhuǎn)向斜，在巖體附近向斜呈壓扭狀，構(gòu)成一向南突出的似弧形構(gòu)造，弧頂遭巖體破壞。向斜核部由三疊系嘉陵江組上段地層組成，兩翼依次為三疊系嘉陵江組中、下段地層、大冶組上、下段地層及二疊系長(zhǎng)興組、龍?zhí)督M、茅口組地層。南翼較北翼傾角陡，傾角一般52～85°之間。

2.2.2 層間破碎帶

礦區(qū)內(nèi)層間破碎帶較發(fā)育，分布于巖體隨近弧頂?shù)貙又校饕扑閹в蠪A3、FA4。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖主要由花崗閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖等組成。由花崗閃長(zhǎng)巖至花崗閃長(zhǎng)斑巖呈過渡相變，二者共同組成礦區(qū)東雷灣主巖體，呈小巖株?duì)睿秩氲V區(qū)北部向斜軸部。平面上近似等軸狀。總體走向南西，傾向南東，傾角50～70°。西部接觸帶陡傾，淺部?jī)A向東，深部?jī)A向西。西北部和南部均見巖體呈指狀分枝侵入圍巖，接觸面呈鋸齒狀。

2.3.1 巖石礦物成份特征

花崗閃長(zhǎng)巖：灰白、深綠色，中—粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為斜長(zhǎng)石（60%）、鉀長(zhǎng)石（9%）、黑云母（4～7%）、石英（10～15%）、角閃石（10%），次要礦物見少量磷灰石和榍石（1%±）。

花崗閃長(zhǎng)斑巖：灰白、暗灰色，斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為斜長(zhǎng)石（48%）、鉀長(zhǎng)石（14%）、黑云母（8%）、石英（24%）、角閃石（6%），次要礦物見磷灰石和榍石含量均為（1～2%）。

2.3.2 巖石化學(xué)成分

據(jù)東雷灣銅礦普查資料，花崗閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖化學(xué)成分特征見表1。

2.4 圍巖蝕變及礦化

2.4.1 大理巖化

巖漿熱力作用使碳酸鹽類圍巖發(fā)生重結(jié)晶和褪色現(xiàn)象而形成大理巖，礦區(qū)大理巖主要發(fā)育于外帶，圍繞巖體呈環(huán)帶分布，帶寬350～550m 不等，其中巖體南部出露最好。呈變晶結(jié)構(gòu)，粒度從接觸帶向外由粗變細(xì)，巖性為白色粗粒—白色中細(xì)粒（Mbx）—白色細(xì)粒（Mbh）—次白色或淺灰色細(xì)粒大理巖（Mby），呈漸變過渡關(guān)系。其對(duì)礦區(qū)中部的Ⅲ礦體（31～13 線）有重要的疊加改造作用，據(jù)芭茅崗順達(dá)礦區(qū)普查中的粉體（200 目）白度測(cè)試為85～92%，達(dá)到重鈣粉——三飛粉工業(yè)要求。

表1 東雷灣巖體巖石化學(xué)成分結(jié)果表

2.4.2 矽卡巖化

巖漿活動(dòng)過程中與碳酸鹽類圍巖接觸發(fā)生交代作用，在東雷灣巖體接觸帶及其附近形成矽卡巖或矽卡巖化巖石，在北接觸帶矽卡巖個(gè)體多而規(guī)模小，呈似層狀、透鏡狀。在南接觸帶上，矽卡巖規(guī)模較大，呈半環(huán)帶狀展布，長(zhǎng)800m 左右，寬1～8m，沿傾斜延伸＞200m。矽卡巖為區(qū)內(nèi)黃銅礦、黃鐵礦等金屬礦物之主要賦礦巖石，礦物成分為石榴石、透輝石，其次為石英、方解石、透閃石、綠簾石等。礦區(qū)圍巖蝕變有明顯水平分帶現(xiàn)象，自巖體向外依次為花崗閃長(zhǎng)斑巖→透輝石石榴石矽卡巖→矽卡巖化大理巖→大理巖。

3 大北山礦區(qū)溶劑用礦山礦床開采技術(shù)條件研究

3.1 礦區(qū)水文地質(zhì)單元概述

礦區(qū)水文地質(zhì)條件概化模型可圈劃為北部以東西走向主干分水嶺和東、西以南北向次級(jí)分水線為定水頭通用補(bǔ)給邊界及南部以分布于礦權(quán)南界邊埠的三迭系下統(tǒng)大冶組下段（T1d1）鈣、泥質(zhì)頁(yè)巖為隔水邊界的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立而完整的水文地質(zhì)單元，其匯水面積2.54km2。邊界內(nèi)礦區(qū)處于地下水的補(bǔ)給區(qū)與逕流帶上。

礦區(qū)為一個(gè)全域裸露型的灰?guī)r礦區(qū)。域內(nèi)地勢(shì)北高南低，最高與最低地形高差390.60m，最低侵蝕基準(zhǔn)面為礦權(quán)南界谷床，地面標(biāo)高約50m，亦是本礦區(qū)儲(chǔ)量計(jì)算的底界標(biāo)高和終采礦坑最低自然排泄面標(biāo)高。本礦區(qū)為露天開采，礦坑自然排水條件較好。

3.2 礦區(qū)水文氣象

3.2.1 水文

礦區(qū)自然匯水邊界內(nèi)無地表水體及常流水系分布，地面水流為降水坡面流，且大部沿巖溶通道滲入地下，部分以坡面流形式逕于坡下，匯集、排泄于山前沖溝。匯流于南部外圍南陽(yáng)河，爾向東逕向大橋河終入東部赤湖。

3.2.2 氣象

本區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，濕潤(rùn)多雨，季節(jié)分明。瑞昌市氣象局2006-2017 年近十二年氣象資料統(tǒng)計(jì)，本區(qū)年平均氣溫17℃，年平均降雨量1410.2mm，最大年降雨量1698.6mm（2013 年），最小年降雨量998.2mm（2007 年）。

3.3 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀

3.3.1 礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況

礦區(qū)為巖溶丘陵地形，灰?guī)r廣泛裸露，殘坡積層零散分布，厚度0～3.4m，局部大于3.4m。自然斜坡坡度20° ～35°，局部＞35°。根據(jù)地表調(diào)查，未見崩塌、滑坡、巖溶塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，自然狀態(tài)下，發(fā)生崩塌、滑坡、地面塌陷的可能性小。

3.3.2 礦區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量

礦區(qū)內(nèi)無地表水系（體）分布。本次勘查對(duì)礦區(qū)地下水（泉水，代表性民井，抽水試驗(yàn)孔）采集水樣進(jìn)行分析，并依據(jù)《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）與結(jié)合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)礦區(qū)地下水環(huán)境質(zhì)量類別進(jìn)行評(píng)價(jià)，地下水水質(zhì)分析結(jié)果及水質(zhì)評(píng)價(jià)結(jié)果。

3.4 采坑邊坡主要工程地質(zhì)問題與防治建議

邊坡巖體層理面、節(jié)理裂隙發(fā)育，降低了巖石的完整性與力學(xué)強(qiáng)度，裂隙密集帶或充填泥質(zhì)夾層為不良工程地質(zhì)體。坡面產(chǎn)生巖石掉塊、崩落與發(fā)生坡體滑移等是主要工程地質(zhì)問題，建議露采前進(jìn)行邊坡專項(xiàng)勘察與研究和設(shè)計(jì)，開采中應(yīng)做好相應(yīng)的防范措施，以保證施工安全。

3.5 礦區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題及防治建議

3.5.1 問題

礦山進(jìn)行采礦活動(dòng)，主要的環(huán)境地質(zhì)問題是改變、破壞了礦區(qū)原始生態(tài)環(huán)境，主要為露天采場(chǎng)境界內(nèi)及排土場(chǎng)范圍的植被殆盡，其對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞和影響程度較嚴(yán)重，恢復(fù)治理難度大；次是大氣降水對(duì)排石場(chǎng)廢石的淋濾后所溢出水中的含大量懸浮顆粒，對(duì)下游地表水造成一定物理污染。礦山開采時(shí)產(chǎn)生大量礦物性粉塵，可采取半封閉、隔離設(shè)施、降低物料落差等措施，減少或限制其局部范圍內(nèi)擴(kuò)散，對(duì)礦山環(huán)境及工作人員健康影響較小。

3.5.2 防治建議

廢渣、棄土應(yīng)集中堆放，并筑建尾砂庫(kù)、擋攔壩，防治尾礦、石渣的流失；注意預(yù)防因開采產(chǎn)生的巖崩、滑坡、巖溶塌陷等次生地質(zhì)災(zāi)害；為防止下游水源遭受污染，采礦排放水、選礦廢水、生活污水不允直接排放到下游溝、溪或河道，應(yīng)盡量做到循環(huán)利用，并經(jīng)沉淀、靜化、處理，達(dá)到相關(guān)規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)后排放；對(duì)有害氣體與煙塵，應(yīng)配套安裝防塵、靜化設(shè)施，并達(dá)到允許的排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.6 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜程度評(píng)價(jià)

礦區(qū)自然狀態(tài)下，崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，礦山開采無自然地質(zhì)災(zāi)害影響；礦巖及棄土渣石無有害組分分解，采礦活動(dòng)對(duì)鄰近大氣環(huán)境和水體有輕度物理污染，易于防治；終了采場(chǎng)境界面積較大，露采邊坡局部存在不良地質(zhì)作用危害（軟弱夾層、不利結(jié)構(gòu)面等），礦山采礦活動(dòng)產(chǎn)生的粉塵需采取措施防止外逸或?qū)⒎蹓m限制在局部范圍內(nèi)擴(kuò)散。就礦山開采而言，礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量屬中等類型。

4 結(jié)語

總而言之，水工環(huán)地質(zhì)工作開展期間，對(duì)工作方法進(jìn)行適當(dāng)選擇，不但能對(duì)地質(zhì)工作的整體質(zhì)量進(jìn)行高效提升，還能為后期工作的有效開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但依據(jù)目前大北山礦區(qū)溶劑用礦山詳查報(bào)告，可以得知，礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)問題仍然存在，所以，相關(guān)單位需要礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)勘察工作，同時(shí)對(duì)新開采技術(shù)加以利用，合理優(yōu)化礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作流程，進(jìn)而高效提升礦區(qū)水工環(huán)地質(zhì)工作總體質(zhì)量。