查干哈達(dá)礦區(qū)礦床開采技術(shù)條件分析

張建江，韋鳳羽

內(nèi)蒙古地質(zhì)工程有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010

1 水文地質(zhì)

1.1 區(qū)域水文地質(zhì)條件

1.1.1 地形地貌

礦區(qū)位于內(nèi)蒙地軸中的白云鄂博臺(tái)緣坳陷東緣，由此構(gòu)造控制形成了低緩丘陵及丘間盆地等地貌形態(tài)，賦存了不同類型的地下水。本區(qū)域的地下水，總體循環(huán)條件處于陰山北麓的內(nèi)陸徑流系統(tǒng)中。本地貌單元的地下水則處于局部循環(huán)帶上。地下水的形成、分布、運(yùn)動(dòng)規(guī)律嚴(yán)格地受到地質(zhì)構(gòu)造、地貌、巖性、古地理和氣候條件諸因素的綜合控制。

本區(qū)位于陰山北麓波狀高平原之上，處于干旱氣候帶中，地表水系極不發(fā)育，對(duì)地下水的補(bǔ)給量極少，稀少的降雨量是地下水的主要補(bǔ)給來源。區(qū)域地下水循環(huán)恰處于陰山北麓內(nèi)陸逕流帶上。潛水分布不均勻，且無統(tǒng)一的歸宿地，乘壓水的循環(huán)又受著構(gòu)造的控制。

1.1.2 礦區(qū)水文地質(zhì)

勘探區(qū)分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3 個(gè)礦段，主要礦體分布于Ⅲ礦段中，其次為Ⅰ礦段，Ⅰ、Ⅲ礦段均位于基巖風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給徑流區(qū)。Ⅰ礦段在礦區(qū)北部，靜止水位標(biāo)高1378.88m～1382.66m，Ⅲ礦段靜止水位標(biāo)高1364.36～1382.68m，礦區(qū)西南的溝谷洼地，地形最低，高程1355.50m，為礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面。

1.2 充水因素分析

2 工程地質(zhì)條件

礦區(qū)結(jié)合水文地質(zhì)工作，較系統(tǒng)地對(duì)礦區(qū)及外圍進(jìn)行了裂隙統(tǒng)計(jì)，對(duì)探槽進(jìn)行了工程地質(zhì)調(diào)查，并對(duì)多個(gè)地質(zhì)鉆孔進(jìn)行了詳細(xì)的工程地質(zhì)編錄，在水文地質(zhì)工程地質(zhì)鉆孔中采集巖樣進(jìn)行了物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，通過上述工作，查明了礦區(qū)工程地質(zhì)條件和其它開采技術(shù)條件，為礦山開采設(shè)計(jì)提供了資料依據(jù)。

2.1 礦石和圍巖的物理力學(xué)性質(zhì)

2.1.1 礦石

劇、強(qiáng)風(fēng)化礦石，已風(fēng)化呈粉末狀及碎塊狀，顏色受氧化作用變?yōu)辄S褐色，結(jié)構(gòu)松散，為碎塊、碎屑狀，弱微風(fēng)化礦石和新鮮未風(fēng)化礦石的力學(xué)性質(zhì)特征，Ⅲ礦段根據(jù)ZK1-1 水文地質(zhì)工程地質(zhì)鉆孔中編錄及采樣試驗(yàn)，抗壓強(qiáng)度87.64MPa～102.93MPa，抗剪強(qiáng)度凝聚力33.02MPa，內(nèi)摩擦角30.37 抗拉強(qiáng)度0.97MPa～1.43MPa，軟化系數(shù)0.86～0.94，巖石質(zhì)量指標(biāo)25%～98.81%，平均68.05%，在根據(jù)SZK9-6 水文地質(zhì)工程地質(zhì)鉆孔中采樣試驗(yàn)，抗壓強(qiáng)度13.43MPa，抗剪強(qiáng)度凝聚力2.62MPa，內(nèi)摩擦角44.8，抗拉強(qiáng)度2.76MPa，軟化系數(shù)0.40，巖石質(zhì)量指標(biāo)5%～65.%，由于礦石位于蝕變閃長(zhǎng)巖內(nèi)，結(jié)構(gòu)面及裂隙不甚發(fā)育，所以總體完整性較好。部分由于蝕變強(qiáng)烈，強(qiáng)度降低，巖石呈碎塊狀和粉末狀。

2.1.2 圍巖

礦體圍巖主要為蝕變閃長(zhǎng)巖等，巖石在劇、強(qiáng)風(fēng)化帶中強(qiáng)度極低，裂隙很發(fā)育，大多呈碎塊狀，弱風(fēng)化帶中強(qiáng)度也相應(yīng)降低一些，裂隙較發(fā)育，微風(fēng)化及未風(fēng)化帶力學(xué)性質(zhì)相近，干燥狀態(tài)下，抗壓強(qiáng)度為94.78MPa～133.5MPa，飽和狀態(tài)下，抗壓強(qiáng)度為91.72MPa～122.29MPa，抗剪強(qiáng)度凝聚力36.03～40.43，內(nèi)磨擦角29.9～31.42，抗拉強(qiáng)度1.32MPa～1.73Mpa，真密度2842kg/m3～2843kg/m3，視密度2714kg/m3～2786kg/m3，吸水率0.06～0.11。微、未風(fēng)化帶的風(fēng)化裂隙局部較發(fā)育，巖石較完整，局部破碎，為構(gòu)造裂隙，巖石質(zhì)量指標(biāo)36%～94.94%，屬堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬類，巖體結(jié)構(gòu)為塊狀結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)次之。部分蝕變強(qiáng)烈段還有綠泥石化、綠簾石化現(xiàn)象，巖石較酥松，屬軟弱泥化夾層，所以部分為工程地質(zhì)不穩(wěn)定地段。

2.2 礦體和頂?shù)装寮爸饕飮鷰r穩(wěn)定性

頂?shù)装寮爸饕飮鷰r巖性為蝕變閃長(zhǎng)巖等。其工程地質(zhì)特征差異不大，巖石物理力學(xué)性質(zhì)及裂隙發(fā)育情況相近，影響穩(wěn)定性的主要因素是風(fēng)化程度。

2.2.1 礦體穩(wěn)定性

據(jù)Ⅲ礦段各勘探線沖溝以南的鉆孔，經(jīng)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)編錄發(fā)現(xiàn)巖心破碎程度較高，規(guī)模較大，層數(shù)較多。與礦區(qū)主要礦體開采直接有關(guān)，其穩(wěn)定性與片理化破碎帶關(guān)系密切，破碎帶內(nèi)裂隙發(fā)育，巖石蝕變強(qiáng)烈，且次一級(jí)結(jié)構(gòu)面發(fā)育。因此，其總體較破碎，多以碎裂結(jié)構(gòu)巖體為主，穩(wěn)定性較差。特別是出現(xiàn)與破碎帶相交的斷層時(shí)，穩(wěn)定性更差。如果沿脈、坑道出現(xiàn)相交的另一條斷層，容易片幫冒頂，需采取原木接榫支護(hù)。

2.2.2 井巷圍巖巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)

本次勘查工作中，為了解礦體頂?shù)装鍑鷰r的力學(xué)性質(zhì)，在Ⅰ礦段及Ⅲ礦段水文地質(zhì)工程地質(zhì)鉆孔中的礦體和頂?shù)装宀课徊扇×? 組巖石物理力學(xué)試驗(yàn)樣，結(jié)合以往水文地質(zhì)工程地質(zhì)鉆孔三組巖石物理力學(xué)試驗(yàn)樣。結(jié)果顯示：Ⅰ礦段礦體及頂?shù)装鍘r體質(zhì)量從差到中等，Ⅲ礦段部分礦體頂?shù)装鍘r體質(zhì)量較好，圍巖大多巖芯完整，抗壓抗剪強(qiáng)度均較高，總體質(zhì)量屬中等-好的。綜上所述，礦區(qū)巖體質(zhì)量多數(shù)良好。多屬堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬巖，局部為軟弱巖，大多為抗軟化性的巖石，局部為軟化性的巖石。

2.3 工程地質(zhì)勘探類型劃分

各礦段產(chǎn)于蝕變閃長(zhǎng)巖中，屬堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬巖類。近礦部分屬軟弱巖類，Ⅲ級(jí)以下結(jié)構(gòu)面發(fā)育，Ⅱ級(jí)結(jié)構(gòu)面存在，部分巖體由于蝕變強(qiáng)烈穩(wěn)定性影響較大，Ⅰ礦段、Ⅲ礦段部分礦體及頂?shù)装逵捎谑芷砘扑閹Ъ拔g變帶影響，穩(wěn)定性較差，其它均屬巖體質(zhì)量中等-好。工程地質(zhì)勘探類型屬于塊狀巖類，工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單-中等，即第二類第一～二型。

3 環(huán)境地質(zhì)

原生地質(zhì)環(huán)境：本區(qū)所在大地構(gòu)造位于內(nèi)蒙地軸和內(nèi)蒙華力西期褶皺帶，礦區(qū)多為第四系和第三系覆蓋，地貌形態(tài)以剝蝕堆積地貌為主，地形起伏不大，沒有崩塌、滑坡、泥石流等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。地表水系不發(fā)育，植被稀少，氣候干旱，少雨多風(fēng)，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。河谷僅為雨季排洪通道，蒸發(fā)是地下水排泄的主要方式。區(qū)內(nèi)無重大污染源，地下水水質(zhì)較好，無其它環(huán)境地質(zhì)隱患。

地層的放射性伽瑪強(qiáng)度隨時(shí)代、巖性而不同，根據(jù)鄰區(qū)三合明鐵礦資料，本地區(qū)的地層巖性主要由一些低伽瑪值的磁鐵片巖和磁鐵石英巖組成，伽瑪值幅度變化比較穩(wěn)定，是放射性本底值較低的地區(qū)。礦區(qū)原生地質(zhì)環(huán)境良好。

4 礦床開采環(huán)境地質(zhì)防治意見

本區(qū)地表植被單一，氣候干燥、生態(tài)環(huán)境比較脆弱。礦山開采必須注意防治，在合理有序開采銅金礦資源的同時(shí)，建議樹立環(huán)保思想，保護(hù)十分珍貴的土地資源、水資源及植被資源，做到科學(xué)預(yù)防，有效治理，最大可能地降低環(huán)境地質(zhì)污染的范圍和程度。

[1]李文國(guó)主編.內(nèi)蒙古自治區(qū)巖石地層.武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1966，11（2008.11重版）.