沃溪金銻鎢礦深部開采技術(shù)條件評(píng)價(jià)

摘 要：簡(jiǎn)要地闡述了沃溪金銻鎢礦深部的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地溫、放射性條件，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與取樣分析，對(duì)該礦深部開采條件進(jìn)行了評(píng)價(jià)，以便指導(dǎo)礦山后續(xù)生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：沃溪金銻鎢礦；開采技術(shù)條件；調(diào)查；評(píng)價(jià)

沃溪金銻鎢礦為開采多年的老礦山，礦區(qū)氣象、水文、工程地質(zhì)等資料均較齊全。本次主要調(diào)查與研究深部開采技術(shù)條件，因而對(duì)深部坑道進(jìn)行了編錄、主要巖土體取樣化驗(yàn)及地溫測(cè)量與放射性檢測(cè)，對(duì)地表進(jìn)行了環(huán)境地質(zhì)調(diào)查和水樣分析，總結(jié)了礦山深部開采技術(shù)條件。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

1.1 含水層與隔水層

據(jù)巖層的富水性特征，礦區(qū)內(nèi)巖層可劃分為三個(gè)含水層和兩個(gè)隔水層。

（1）含水層

①紅色礫巖含水層

紅色礫巖含水層為白堊系上統(tǒng)紅色礫巖。白堊系上統(tǒng)紅色礫巖分布于板溪群地層之上，成分復(fù)雜，分迭極不好，為泥砂質(zhì)、鐵質(zhì)膠結(jié)，呈棱角和次棱角狀，鉆孔抽水單位涌水量0.016 —0.124L/s.m，泉水流量一般0.1～0.4L/s，透水性較好。地下水態(tài)受降雨影響明顯，主要分布于礦體上部，但有下狀基巖隔水體相隔，對(duì)礦坑充水無(wú)影響。其水質(zhì)良好，是良好的飲水水源。

②松散沉積物孔隙水層

在礦區(qū)生活區(qū)及石莊溪與粟家溪交匯地段等沖積、洪積及殘坡積物厚度較大，一般在2.00～5.08m，局部地段有采礦廢石摻雜。鉆孔抽水單位涌水量0.166 —0.834L/s.m，泉水流量一般0.2～1.0L/s，透水性好，含孔隙水。地下水態(tài)受降雨影響明顯，與下狀基巖風(fēng)化裂隙水或河水有一定水力聯(lián)系，主要分布于礦體上部，但有隔水體相隔，對(duì)礦坑充水無(wú)影響。其水質(zhì)良好，是良好的飲水水源。

③基巖淺部風(fēng)化裂隙含水層

礦區(qū)基巖淺部風(fēng)化裂隙含水層為板溪群五強(qiáng)溪組石英砂巖淺部風(fēng)化裂隙含水層和板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖淺部風(fēng)化裂隙含水層。板溪群巖系淺部由于層理、節(jié)理斷裂發(fā)育，形成厚度一般0.2—5.0m的強(qiáng)風(fēng)化帶，局部大于6m，構(gòu)成基巖表層裂隙含水巖層。據(jù)沃溪礦段鉆孔簡(jiǎn)易水文觀測(cè)資料，板溪群五強(qiáng)溪組石英砂巖淺部風(fēng)化裂隙含水層在埋深30m時(shí)最大沖洗液消耗量為0.02～0.4l/s，在埋深60m時(shí)最大沖洗液消耗量為0.001～0.018l/s；據(jù)沃溪礦段抽水試驗(yàn)（1959年），板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖淺部風(fēng)化裂隙含水層在降深25m時(shí)涌水量0.23l/s.m，在降深50m時(shí)涌水量0.002l/s.m。在淺部地下水局部地帶存在構(gòu)造裂隙水，如沃溪溪1#蓄水壩壩尾，2中段平巷（垂深60m）受1#層間斷裂影響，個(gè)別地段滲水較大。從井巷滲水分析，主要為構(gòu)造裂隙水，并具有季節(jié)性特點(diǎn)，雨季少量滲水，一到枯水期，滲水較小或沒有滲水。

調(diào)查表明，礦區(qū)板溪群五強(qiáng)溪組石英砂巖淺部風(fēng)化裂隙含水深度40～60m，板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖淺部風(fēng)化裂隙含水深度35～50m，對(duì)礦山地表及淺部開采有一定影響。

（2）隔水層

礦區(qū)主要地層為板溪群淺變質(zhì)地層，即板溪群五強(qiáng)溪組石英砂巖地表深度60m以下的淺變質(zhì)石英砂巖隔水層和板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖地表深度50m以下的紫紅色絹云母板巖隔水層。在沃溪礦段，礦體賦存于馬底驛組地層中，開采深度大于50m，對(duì)礦床開采關(guān)系的隔水層為板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖?？傊?，礦區(qū)主要地層板溪群五強(qiáng)溪組石英砂巖地表深度60m以下和板溪群馬底驛組紫紅色絹云母板巖地表深度50m以下均屬不含水層，為良好的隔水層。

1.2 礦井水文地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)沃溪礦段生產(chǎn)井口標(biāo)高345m，現(xiàn)生產(chǎn)井巷標(biāo)高為+180～—560m，井巷均位于板溪群馬底驛組紫紅色板巖中，沿層間斷裂內(nèi)的礦脈布設(shè)采坑。井巷穿過一系列切割礦體的成礦后張扭性斷層，板巖中北東、北西、近東西向三組節(jié)理發(fā)育程度一般，呈閉合狀，對(duì)淺部井巷礦坑充水有一定影響。礦坑內(nèi)涌水一般為滲水或潮濕，局部經(jīng)過斷層構(gòu)造破碎帶有滴水或較大滴水。

本次調(diào)查沃溪礦段涌水量結(jié)果：礦井實(shí)際正常涌水量為112.35m3/h，最大涌水量為145.54m3/h。礦坑涌水量較小，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，為了減少排水量應(yīng)注意礦床和淺部開采過程的防排水和鉆孔封孔。地下水質(zhì)類型屬“HCO3-Ca-Mg型”。pH值6.6～7.7，總硬度1.74～0.312毫克當(dāng)量/升，礦化度為0.2～13克/升。

1.3 礦區(qū)礦坑突水條件

根據(jù)礦山水文地質(zhì)一般特征、礦體及頂?shù)装鍑鷰r的含水性、斷裂水文地質(zhì)特征、地表水體、地下老窿水和礦井水文地質(zhì)特征，顯示礦區(qū)內(nèi)沃溪礦段采坑在未突水條件下涌水量主要與降雨量入滲量關(guān)系密切，但其涌水量較小，地表水體、老窿水和礦段內(nèi)采坑水力聯(lián)系不密切；其水力聯(lián)系途徑，淺部主要為風(fēng)化裂隙，深部主要為構(gòu)造裂隙。

結(jié)合礦山排水系統(tǒng)均為分級(jí)強(qiáng)排水情況，影響礦坑突水的條件為：地表水沃溪與沃溪礦段采空區(qū)有一定水力聯(lián)系，且老窿水主要分布于淺部；目前礦山在該礦段雖以中深部開采為主，仍在淺部進(jìn)行殘采，雖未發(fā)生過老窿、斷裂含水帶突水或淹井事故，但具備淺部突水條件。

1.4 礦坑充水因素和涌水量

（1）礦坑充水因素

據(jù)前述有關(guān)資料確認(rèn)，本礦區(qū)礦坑涌水量補(bǔ)給主要來源于大氣降雨，補(bǔ)給方式為滲水補(bǔ)給。礦坑充水以基巖淺部風(fēng)化裂隙水為主，斷裂構(gòu)造對(duì)礦坑充水有一定影響；淺部透水性相對(duì)較強(qiáng)，深部顯著減弱，對(duì)降雨往深部滲透是不利的。

（2）礦坑涌水量

主要來自近地表淺部老窿開采區(qū)的滲流、地層和構(gòu)造裂隙滲透，由大氣降雨補(bǔ)給。涌水量的大小隨大氣降雨量的大小和時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)，主要為淺部礦坑的滲漏涌水。據(jù)2000至2005年統(tǒng)計(jì)，年礦坑涌水量130萬(wàn)～150萬(wàn)立方米，平均為168m3/h（統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）。其中沃溪坑口七中段以上，降雨期的二三季度涌水量大，干旱季涌水量小，說明大氣降水通過地表裂隙和老窿、采空區(qū)滲涌所致。下部各中段涌水量基本一致。沃溪坑口礦坑涌水量統(tǒng)計(jì)表（表1-1）顯示，從上往下涌水量不斷減小，35中段以下未見涌水現(xiàn)象。

綜上所述，礦區(qū)內(nèi)礦體圍巖以裂隙充水為主，無(wú)巖溶發(fā)育，越往深部水量越小，35中段以下幾乎無(wú)水，需上面中段水下流用于生產(chǎn)；其中沃溪中上游匯水范圍二級(jí)水文地質(zhì)單元（主要為沃溪礦段采區(qū)上部及礦部、選冶廠、生活區(qū)等）分布區(qū)、粟家溪中上游及沃溪下游上段匯水范圍三級(jí)水文地質(zhì)單元（主要為沃溪礦段非采區(qū)）分布區(qū)和石莊溪上游匯水范圍二級(jí)水文地質(zhì)單元分布區(qū)均為水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單類型。

2 礦區(qū)工程地質(zhì)條件

沃溪礦段主要巖組有兩種：一是薄—中厚層狀板巖夾砂質(zhì)板巖及淺變質(zhì)砂巖堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬巖組，呈薄至中厚層狀，為直接頂?shù)装?，是區(qū)內(nèi)主要井巷圍巖；二是薄—中厚層狀蝕變板巖堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬巖組，緊接礦體上、下盤，厚度從數(shù)十厘米至數(shù)米，個(gè)別厚達(dá)20米，礦體為金銻鎢石英脈，為偽頂?shù)装?。各種礦石物理力學(xué)參數(shù)見表2-1（詳見本次巖石分析報(bào)告）。礦體頂板屬二級(jí)頂板。

該礦段侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高192.2m，富礦段設(shè)計(jì)標(biāo)高+310～-560m，正上方覆蓋層厚度530～850m，平均695m，東側(cè)山峰高408m。對(duì)該礦段回采影響大的為薄—中厚層狀板巖夾砂質(zhì)板巖及淺變質(zhì)砂巖堅(jiān)硬—較堅(jiān)硬巖組，巖體穩(wěn)定性分級(jí)采用巖體比例分級(jí)法（RMR），從巖體質(zhì)量等級(jí)等八個(gè)方面確定，如表2-2所示。

開采實(shí)踐證明，坑道洞室在上覆巖厚133m以下（8-11中段局部及以下）易發(fā)生對(duì)拱楔形冒落，在164m以下（9-12中段局部及以下）易發(fā)生邊墻楔形冒落；在上覆巖厚287m以下（14-17中段局部及以下中段）時(shí)對(duì)拱易發(fā)生剪切變形，在上覆巖厚358m以下（17-20中段局部及以下中段）時(shí)易發(fā)生周墻剪切變形；在上覆巖厚609m以下（24-27中段局部及以下中段）時(shí)易發(fā)生拱變形。因此，在中、深部的巷道要進(jìn)行噴錨支護(hù)，采空區(qū)要進(jìn)行充填，以保證井巷工程和礦床開采的持續(xù)和安全。同時(shí)，巖體中的原始應(yīng)力隨深度加大，巷道、采場(chǎng)地壓顯現(xiàn)日益強(qiáng)烈?，F(xiàn)采掘深度已接近臨界深度，以頂壓為主，側(cè)壓引起破壞現(xiàn)象已局部顯現(xiàn)。在采礦深度706m（地壓19.7MPa ，28中段）曾發(fā)生了一次輕微巖爆，應(yīng)予以重視。

為了解決地壓?jiǎn)栴}，礦山對(duì)深部采掘采取如下措施：①主石門附近礦脈開采后，進(jìn)行削壁充填或削壁條帶充填；②中段主穿脈巷道，首先回采穿脈上方的礦塊；③主運(yùn)輸巷用噴錨支護(hù)；④硐室布置則避開應(yīng)力集中影響的卸載區(qū)或布置在距臨近采區(qū)邊緣水平距不小于30m或垂距不小于30m處；⑤礦塊開采采用前疊和混合式的回采順序。

總之，礦區(qū)沃溪礦段為二級(jí)頂板，礦體圍巖較穩(wěn)定至較不穩(wěn)定，礦體頂板較好管理。結(jié)合工程巖體類型及工程地質(zhì)特征，沃溪礦段深部井巷圍巖工程地質(zhì)條件總體屬中等類型。

綜上所述，礦區(qū)內(nèi)巖土體主要分為4種巖體類型，工程地質(zhì)條件總體屬中等類型。

3 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件

通過現(xiàn)場(chǎng)全面調(diào)查和對(duì)已有成果資料的研究，礦區(qū)內(nèi)已有地質(zhì)災(zāi)害類型有：崩塌、滑坡、采空區(qū)地面沉陷、泥石流、采空區(qū)地面塌陷、巷道變形、巖爆等。

礦區(qū)內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)采空區(qū)塌陷及地裂縫，但由于礦山采選礦業(yè)活動(dòng)較強(qiáng)烈q2sHUNSu1f80279JwgGygw==、公路和管線及其他各種基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施建設(shè)規(guī)模較大，產(chǎn)生崩塌8處、滑坡3處。上述地質(zhì)災(zāi)害除2處滑坡對(duì)人居環(huán)境影響程度大，危險(xiǎn)程度大；一處滑坡對(duì)人居環(huán)境影響程度中等，危險(xiǎn)程度中等；其余的各災(zāi)害點(diǎn)對(duì)人居環(huán)境影響程度小，危險(xiǎn)性程度小。區(qū)內(nèi)整體水資源、水環(huán)境、土地資源、土石環(huán)境影響與破壞程度中等，故礦區(qū)內(nèi)整體地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)為一般。

4 礦區(qū)地溫條件

本次勘探工作I1Lh81NJRvYpnv5Az6RFUg==，在36中段（標(biāo)高-610m）到42中段（標(biāo)高-760m）共7個(gè)中段各礦脈的穿、沿脈當(dāng)頭面進(jìn)行了溫度測(cè)量。測(cè)量結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表3-1：

由表可知，同一標(biāo)高，溫度變化小，僅0.1～0.3℃；隨標(biāo)高降低，溫度呈明顯遞增趨勢(shì)，每下降25m高差（即一個(gè)中段高）約升溫0.3～0.5℃，大致相當(dāng)于1.8℃/100m的地溫梯度。在深部39～42中段不通風(fēng)地段，溫濕度均較大，地質(zhì)編錄時(shí)明顯感覺悶熱，停留稍久即有“中暑”癥狀，但在通風(fēng)較好地段，感覺尚可。因此，在深部進(jìn)行作業(yè)時(shí)，必須采取有效的通風(fēng)措施，確保作業(yè)安全。

5 放射性檢測(cè)

經(jīng)核工業(yè)二三○研究所分析測(cè)試中心檢測(cè)，得到以下結(jié)論：

（1）十六棚公礦段周圍環(huán)境γ輻射劑量率范圍為0.09～0.17μGy/h，平均值為0.13μGy/h。接近湖南懷化地區(qū)輻射本底水平。氡氣的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，礦區(qū)周圍空氣中的氡濃度在3.32～9.83 Bq/m3范圍，低于鈾礦山周邊環(huán)境小于30 Bq/m3的限值。

（2）十六棚公礦段深部（-610m以下） 礦硐γ輻射劑量率范圍為0.11～0.24μGy/h，平均值0.17；接近湖南懷化地區(qū)輻射本底水平。礦硐空氣中氡濃度為212.02～500.08 Bq/m3，平均值376.05Bq/m3，均低于《鈾礦地質(zhì)勘查輻射防護(hù)和環(huán)境保護(hù)規(guī)定》（GB15848 -2009）中的限值2700 Bq/m3。

（3）地表水監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，評(píng)價(jià)區(qū)地表水中總α、總β均符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）中的限值。地下水、泉水中放射性核素活度均在湘西土家族苗族自治州水體中天然放射性核素濃度范圍。

（4）十六棚公礦段深部（-610m以下） 礦硐礦石中放射性核素含量238U范圍為1.13～67.9 Bq/kg，平均值為17.6 Bq/kg；232Th范圍為9.70～73.4 Bq/kg，平均值為40.6 Bq/kg；226Ra范圍為4.70～76.4Bq/kg，平均值為31.5Bq/kg；40K范圍為74.6～1040.6Bq/kg，平均值為754.2Bq/kg。238U、226Ra、232Th的比活度低于懷化土壤中的背景值，40K的比活度接近土壤中的背景值?？傮w而言，其平均值和最大值均在《有色金屬礦產(chǎn)品的天然放射性核素限值》規(guī)定的放射性豁免值（238U、226Ra、232Th≤1000 Bq/kg；40K≤10000 Bq/kg）以內(nèi)。

（5）通過劑量估算，正常工作情況下，工作人員所受有效劑量不會(huì)超過2mSv/a，公眾成員所受有效劑量不會(huì)超過0.1mSv/a的管理限值。符合《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871-2002）的要求。

6 深部開采技術(shù)條件結(jié)論

礦區(qū)深部水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，工程地質(zhì)條件中等，整體地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)為一般；地溫每下降25m高差（即一個(gè)中段高）約升溫0.3～0.5℃，大致相當(dāng)于1.8℃/100m的地溫梯度；放射性檢測(cè)符合《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871-2002）的要求。基本適合礦山開采。但在開采過程中必須加強(qiáng)井下巷道的管理，采用合適的開采方法，防止冒頂?shù)鹊刭|(zhì)災(zāi)害；同時(shí)加強(qiáng)地表地質(zhì)災(zāi)害的防治，確保礦山生產(chǎn)與周邊環(huán)境和諧發(fā)展。

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