廣東某稀土礦開采技術(shù)條件及地質(zhì)環(huán)境保護(hù)措施綜述

■　楊建勛　溫嘉銘　張超男

（廣東省有色地質(zhì)勘查院廣東廣州510080）

廣東某稀土礦開采技術(shù)條件及地質(zhì)環(huán)境保護(hù)措施綜述

■楊建勛溫嘉銘張超男

（廣東省有色地質(zhì)勘查院廣東廣州510080）

介紹了廣東某離子型稀土礦的開采技術(shù)條件。論述礦山開采對地下水的污染、對土地資源的破壞及引起的地質(zhì)災(zāi)害,提出保護(hù)與防治礦山地質(zhì)環(huán)境措施。

開采技術(shù)條件地質(zhì)環(huán)境保護(hù)廣東

1　礦山基本情況

該礦山屬廣晟有色金屬股份有限公司所屬礦山企業(yè)管理，礦區(qū)地處九連山脈之西南邊緣，廣東省中北部。礦區(qū)主要出露基本有燕山三期黑云母花崗巖，局部堆積有第四系松散層，地層不發(fā)育。區(qū)內(nèi)所見斷裂構(gòu)造，基本上屬于區(qū)域新華夏系構(gòu)造體系的一部分，多為較次一級的斷裂構(gòu)造。礦區(qū)出露的巖漿巖主要為燕山三期侵入的花崗巖體，其屬于佛岡巖基的一部分。

2　開采技術(shù)條件

2.1水文地質(zhì)條件

2.1.1地形地貌

礦區(qū)地處九連山脈之西南邊緣，由三條主要北東向的溝谷分割成四部分，由一個(gè)個(gè)饅頭山體無序組合而成。礦區(qū)正地形標(biāo)高一般在150-220m之間，最高標(biāo)高位于南東部為286.94m，最低標(biāo)高位于西北部為113m。山坡自然坡度一般為10-25°，最陡坡度不超過35°，屬剝蝕侵蝕丘陵地貌單元。

2.1.2氣象水文

礦區(qū)屬亞熱帶氣候，溫暖潮濕，夏季炎熱干燥，常有熱帶風(fēng)暴襲擊，冬寒時(shí)間較短。區(qū)內(nèi)日最大降雨量227.9mm，最大降雨強(qiáng)度81.6mm/h，年降雨量1632.6～2584.5mm，年平均氣溫19.7°C～20°4C，年蒸發(fā)量1302.8～1557.5mm。礦區(qū)內(nèi)地表水體主要有以左坑河為主干水系，自東向西從礦區(qū)北部經(jīng)過，流經(jīng)白沙，最后匯入北江。河道平緩，多呈“U”形谷，河寬10～20m。

2.1.3含水層（體）特征

第四系松散巖類孔隙含水層：主要賦存于沖洪積層中，分布在低凹地段及沿溝溪兩側(cè)，主要以砂土，含土砂、含砂粘土為主。厚度一般為0m～7.0m，水位埋深1.5m～4.90m。注水試驗(yàn)求得滲透系數(shù)0.002～1.095m/d，富水性弱。

基巖風(fēng)化裂隙含水層：主要賦存于不同風(fēng)化程度的黑云母花崗巖的風(fēng)化及構(gòu)造裂隙中，呈面狀分布。巖層的富水性隨裂隙的發(fā)育情況而變化，一般地表露頭段及淺部風(fēng)化層的節(jié)理裂隙較發(fā)育，隨深度增加而減少和閉合。據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)：水位埋深0.2～50.38m,平均27.54m，水位標(biāo)高119.64～235.59m，平均170.54m，含水層層底標(biāo)高96.22～232.97m，平均156.79m，含水層厚2.62～48.82m，平均13.58m。因裂隙發(fā)育的不均衡性，含水層滲透系數(shù)差異較大。鉆孔注水試驗(yàn)得出滲透系數(shù)為0.0031～0.047m/d，單位注水量為0.001～0.011 L/(s·m)。鉆孔抽水試驗(yàn)得到本含水層滲透系數(shù)計(jì)算值為0.002～0.304m/d，單位涌水量為0.021～0.053L/(s·m)。

總觀含水層富水性弱。為賦礦層位或位于礦體的上部，為礦床充水的主要來源。

2.1.4（相對）隔水層

除了前述的含水層外的其它地層，巖石新鮮堅(jiān)硬，裂隙不發(fā)育，且多為石英、方解石充填膠結(jié)，透水性弱，屬于相對隔水層。

2.1.5礦床水文地質(zhì)勘探類型

礦區(qū)地貌類型較簡單，主要礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，主要充水含水層富水性弱，水文地質(zhì)邊界簡單。因此，礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度屬簡單型。

2.2工程地質(zhì)條件

2.2.1巖土體類型分組

松散軟巖類：主要由粉土、粉質(zhì)黏土及強(qiáng)風(fēng)化巖石碎塊組成，在礦區(qū)廣泛分布。據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì),層底埋深6.3～49.6m，平均30.95m，層底標(biāo)高99.76～238.03m，平均166.62m，層厚6.3～49.6m，平均30.95m。巖心完整性差，RQD值一般為0。巖石質(zhì)量劣，巖體破碎。

較軟巖類：屬該巖類的主要為中～弱風(fēng)化的中粗黑云母花崗巖，該層全區(qū)均有分布，層底埋深8.0～81.61m,平均41.91m，層底標(biāo)高96.22～232.97m，平均157.37m，層厚0.75～38.91m，平均10.44m。飽和單軸抗壓強(qiáng)度Rc=16.8～33.9MPa。

堅(jiān)硬巖類：主要由未風(fēng)化基巖組成。巖性主要為中粗黑云母花崗巖,該層在全區(qū)廣泛分布，層頂埋深8.0～81.61m,平均40.97m，層頂標(biāo)高96.22～232.97m。飽和單軸抗壓強(qiáng)度Rc=63.6～86.8MPa。

2.2.2礦體和圍巖的工程穩(wěn)定性評價(jià)

礦體：礦床類型屬花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型，大多賦存于花崗巖風(fēng)化殼中的強(qiáng)風(fēng)化層中，。該層巖土體結(jié)構(gòu)松散，工程物理力學(xué)性質(zhì)較差，遇水易軟化崩解，穩(wěn)固性差。礦山采用原地浸礦工藝開采，浸礦液通過注液井，在一定的水頭壓力下，連續(xù)不斷地注入礦體。在此作用下，巖土體形成超飽和狀，易發(fā)生崩塌、滑坡等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。

中風(fēng)化較軟巖類：該層巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，巖石質(zhì)量差，巖體完整性差，穩(wěn)定性差。但礦山開采位于該層巖石頂板以上，一般對開采影響不大。

堅(jiān)硬巖類：該層巖石厚度大，工程性質(zhì)好，穩(wěn)定性好，一般對開采影響不大。

2.2.3礦區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)

花崗巖類風(fēng)化土的天然穩(wěn)定邊坡一般在30o左右，可按照理馬斯洛夫的穩(wěn)定斜坡法（Fp法）來計(jì)算邊坡的穩(wěn)定坡角，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[1]，最不利情況下，花崗巖風(fēng)化土飽和狀態(tài)下的粘聚力為天然狀態(tài)下的70%，內(nèi)摩擦角為天然狀態(tài)下的94%，因此可計(jì)算出飽和狀態(tài)下的穩(wěn)定坡角。未來礦山采用溶浸法開采，開采時(shí)需注入大量的浸礦液，因此應(yīng)根據(jù)邊坡土體飽和狀態(tài)下的穩(wěn)定坡角，將礦區(qū)劃分為邊坡較穩(wěn)定區(qū)（Ⅰ區(qū)）及邊坡不穩(wěn)定區(qū)（Ⅱ區(qū)），共2個(gè)工程地質(zhì)區(qū)。

2.2.4礦區(qū)工程地質(zhì)分區(qū)

礦區(qū)地形地貌較簡單，地質(zhì)構(gòu)造簡單。礦床類型屬花崗巖風(fēng)化殼離子吸附型，賦存于花崗巖風(fēng)化殼中的強(qiáng)風(fēng)化層中。賦礦層巖石質(zhì)量極劣，巖體破碎。綜合評價(jià)礦區(qū)的工程地質(zhì)條件屬復(fù)雜。

2.3環(huán)境地質(zhì)條件

礦區(qū)地震設(shè)防烈度6度區(qū)，無大的斷裂帶通過，區(qū)域穩(wěn)定性較好；區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害弱發(fā)育，礦山擬采用原地浸礦工藝開采，浸礦液通過注液井，在一定的水頭壓力下，連續(xù)不斷地注入礦體，在此作用下，巖土體形成超飽和狀，易發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，未來開采引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能較大；礦體和圍巖放射性水平較低，不會對人體造成放射性危害，采礦不會導(dǎo)致放射性污染；礦區(qū)地表水質(zhì)量較好，地下水不適合飲用；礦體連續(xù)注入浸礦液，會引起較大范圍的地下水水質(zhì)惡化，礦坑排水會對周邊水資源及土地造成一定的污染。綜合評價(jià)礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)復(fù)雜程度為復(fù)雜。

2.4礦山開采技術(shù)條件勘查類型

礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單、工程地質(zhì)條件復(fù)雜、環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜，礦床開采技術(shù)條件復(fù)合型問題的復(fù)雜（Ⅲ-4）型。

3　地質(zhì)環(huán)境保護(hù)

3.1主要地質(zhì)環(huán)境問題類型

礦山為稀土礦山，擬采用原地浸礦工藝開采，預(yù)測可能產(chǎn)生的主要地質(zhì)環(huán)境問題為：對地下水的污染、對土地資源的破壞、引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。

3.2主要的防治措施

3.2.1地下水污染的防治措施

針對地下水污染，建議采取加注清水清洗、設(shè)置水力截獲措施、設(shè)置集中收液井及觀察井、設(shè)置小流域污水收集系統(tǒng)、對池體等構(gòu)筑物進(jìn)行防滲、設(shè)置避水溝和排水溝進(jìn)行清污分流、建立地下水長期監(jiān)測計(jì)劃、安裝小流域地下水水質(zhì)在線監(jiān)測裝置等防治措施。對采礦活動(dòng)可能影響的居民取水點(diǎn)，建議另行選址取水。

3.2.2對土地資源的破壞

針對土地資源破壞，建議礦山企業(yè)在開采過程中盡量少占用耕地、對耕植土進(jìn)行轉(zhuǎn)移保護(hù)、對破壞的土地采取綜合整治措施,使其恢復(fù)到可利用狀態(tài)。

3.2.3對可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害

建議礦山建立邊坡變形監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，對邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測。一旦發(fā)現(xiàn)邊坡失穩(wěn)跡象，應(yīng)立即停止采場注液，對邊坡進(jìn)行支護(hù)。對居民點(diǎn)、道路及生產(chǎn)生活設(shè)施周邊邊坡采取修建擋墻等攔擋措施，防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

4　結(jié)束語

礦山開采技術(shù)條件復(fù)雜，礦山開采的過程中，要做好地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作。加強(qiáng)對山體的穩(wěn)定性監(jiān)測，防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生；應(yīng)對礦區(qū)及周邊地區(qū)地下水的水位、水量及水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，采取有力措施，減小對地下水的污染。

[1]陳泳周，黃紹派，周東等,廣東花崗巖類巖石風(fēng)化土的工程地質(zhì)特征,桂林工學(xué)院學(xué)報(bào),2002,03:263-268.

[2]劉斯文，黃園英，朱曉華等,離子型稀土采礦對礦山及周邊水土環(huán)境的影響,環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2015,06.

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-369-1

楊建勛（1986～），男，工程師，研究方向?yàn)樗きh(huán)地質(zhì)。