大營(yíng)子金礦礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)調(diào)查研究

何斌力

摘 要 豐寧集成礦業(yè)有限責(zé)任公司大營(yíng)子金礦，礦區(qū)主要含水層為高于莊組白云巖巖溶水和大紅峪組基巖裂隙水，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。礦體圍巖質(zhì)量為中等，礦體圍巖屬中等或中等以上比較穩(wěn)固的巖體，工程地質(zhì)條件中等。

關(guān)鍵詞 金礦 含水層 圍巖 裂隙

中圖分類號(hào)：P618.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1礦山概況

豐寧集成礦業(yè)有限責(zé)任公司大營(yíng)子金礦，位于豐寧滿族自治縣城150€胺轎唬本？4km、運(yùn)距30km處，行政隸屬于豐寧滿族自治縣黑山咀鎮(zhèn)大營(yíng)子村管轄。礦山開采礦種為金礦，開采方式為地下開采，生產(chǎn)規(guī)模3萬噸/年，礦區(qū)面積4.971km2。

2礦區(qū)水文地質(zhì)

礦區(qū)位于燕山山脈東段，山巒起伏，“V”型谷發(fā)育，屬受強(qiáng)烈切割的中、低山地貌。區(qū)內(nèi)山巒起伏，溝谷發(fā)育。地勢(shì)西高東低，南陡北緩，最高峰貓耳朵山海撥835m。當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面海撥370m，相對(duì)高差465m，屬中低山區(qū)。

區(qū)內(nèi)地表水體為長(zhǎng)河，屬灤河水系，流經(jīng)礦區(qū)東側(cè)，據(jù)長(zhǎng)觀資料，最小流量0.093m3/s，最大流量2.495 m3/s，平均流量一般為0.68 m3/s，最大洪水水深1.50m。

2.1礦區(qū)含水層特征

2.1.1第四系孔隙潛水（I）

（1）第四系坡洪積物（Q4spl）及人工堆積物（Q4s）貧水區(qū)（I-1）

主要分布于大西溝、灑金溝及河床兩側(cè)一級(jí)階地之上。由人工堆積的廢石礦渣及溝谷中的坡洪積物組成，后者巖性為砂土、礫石等。厚一般0.5m～5.0 m，透水性能好，含水微弱。

（2）第四系沖洪積物（Q4spl）富水區(qū)（I-2）

分布于長(zhǎng)河兩岸的一級(jí)階地，巖性為亞砂土、砂及礫石等，厚3m～8 m。水位埋深0.3m～5.28 m，含水層厚度1.0m～6.0 m，單井出水量10～30 L/s，水溫8～10℃，水位、水量隨季節(jié)性變化，礦化度0.3～0.67 g/L，水化學(xué)類型為HCO3· SO4—Ca·Mg和HCO3—Ca·Mg型水。

2.1.2高于莊組（Chg）白云巖巖溶水（Ⅱ）

（1）高于莊組二段（Chg2）貧水區(qū)（Ⅱ-1）

分布于測(cè)區(qū)南部，巖性為泥質(zhì)白云巖、含錳白云巖、含錳粉礦質(zhì)白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾黑色頁(yè)巖，厚150m，巖層相對(duì)隔水，不含水。

（2）高于莊組（Chg）富水區(qū)（Ⅱ-2）

除二段外，其余各段大面積分布，為礦體圍巖，巖性主要為中厚層狀灰質(zhì)白云巖、薄層狀灰質(zhì)白云巖及含結(jié)核灰質(zhì)白云巖等，厚1000余米，巖石淺部風(fēng)化裂隙較發(fā)育，深部見有溶蝕裂隙，水位埋深14.3m～104.0 m，據(jù)坑道突水點(diǎn)長(zhǎng)期觀測(cè)，水量1.02～2.04 L/s，礦化度0.54g/L，水化學(xué)類型為HCO3· SO4—Ca·Mg型水。

2.1.3大紅峪組（Chd）基巖裂隙水（Ⅲ）

分布礦區(qū)南端，出露標(biāo)高500m～600m，巖性為石英砂巖，淺部節(jié)理、裂隙較發(fā)育，泉水流量0.186～0.45 L/s，水溫11℃，水化學(xué)類型為HCO3 —Ca·Mg型水。

2.1.4花崗巖構(gòu)造裂隙脈狀水（Ⅳ）

分布礦區(qū)中部，出露面積為0.59km2，巖性為中粗?；◢弾r，淺部風(fēng)化裂隙和垂直節(jié)理較發(fā)育，據(jù)坑道調(diào)查以走向北東向、北西向兩組較發(fā)育（圖1），風(fēng)化帶發(fā)育深度14.15m～76.5 m，深部構(gòu)造裂隙較發(fā)育，水位埋深28.25m～177.50 m。水位標(biāo)高417.28m～587.59 m，含水層厚度4.54m～70.16 m，坑道突水點(diǎn)流量0.03～2.04L/s，礦化度0.43～0.46 g/L，水化學(xué)類型為HCO3· SO4—Ca·Mg型水。

2.2構(gòu)造破碎帶的水文地質(zhì)特征及對(duì)礦床充水的影響

礦區(qū)斷層以走向北東向，北西向兩組較發(fā)育，多為壓扭性斷層，斷層通過白云巖時(shí)，斷面光滑，高嶺土化、硅化，具有泥質(zhì)充填物及方解石細(xì)脈，斷層帶兩側(cè)溶蝕裂隙發(fā)育，見有滴水和滲水現(xiàn)象，含水微弱。斷層通過花崗巖體時(shí)，巖石擠壓破碎，破碎帶由花崗巖碎塊及泥質(zhì)充填，局部地段含有構(gòu)造裂隙脈狀水。

2.3地表水和地下水的動(dòng)態(tài)變化及水力聯(lián)系

通過對(duì)地表長(zhǎng)河水體長(zhǎng)期觀測(cè)，地表水隨季節(jié)變化明顯，流量變化區(qū)間在93～110.2 L/s，地下水也隨季節(jié)變化，變化較明顯，從坑道長(zhǎng)期觀測(cè)看，坑道涌水量變化區(qū)間23～31 L/s，因此，地表水、地下水同大氣降水關(guān)系密切。從地表水體長(zhǎng)河的上、下游觀測(cè)資料對(duì)比中，發(fā)現(xiàn)地表水與地下水有水力聯(lián)系，但聯(lián)系不明顯（圖2）。從A'—B'水文地質(zhì)剖面圖中可以看出，由新豎井及斜井364水平坑道的排水及疏干過程中，能夠形成一個(gè)比較完整的降落漏斗，地下水與地表水的水力聯(lián)系不明顯，是因?yàn)榻德渎┒返挠绊懛秶鷽]有到達(dá)地表水體所處的位置。由長(zhǎng)河充電率等直線圖推測(cè)，在低阻值區(qū)第四系含水層直接覆蓋于充水灰?guī)r或巖溶發(fā)育地段，說明白云巖巖溶水除接受大氣降水補(bǔ)給外，還有地表水通過第四系的滲透補(bǔ)給。

2.4巖溶的分布范圍和發(fā)育規(guī)律

2.4.1巖溶的分布范圍

（1）巖溶主要分布在近河床部位

從地表調(diào)查中發(fā)現(xiàn)河床兩側(cè)陡崖局部發(fā)育有溶洞，大者直徑0.8 m，小者0.2 m。洞深3.0m～5.0 m。在ZK3325，ZK4121鉆孔中也發(fā)現(xiàn)有溶洞。

（2）巖溶分布在構(gòu)造破碎帶部位

在尾礦壩北側(cè)，沿構(gòu)造破碎帶發(fā)育一溶洞，洞口2€？ m，洞深10余米，洞內(nèi)面積約200㎡，發(fā)育有鐘乳石，洞內(nèi)并見十幾個(gè)小溶洞。構(gòu)造破碎帶產(chǎn)狀，走向北西330€?、情仯?0€埃憬？5€啊？擁賴韃櫓幸卜⑾鄭詮乖炱撲櫬講嗟陌自蒲頁(yè)7⒂腥蓯戳嚴(yán)叮植考型凰??？

（3）巖溶分布在侵入接觸帶部位

在新豎井調(diào)查中，在侵入接觸帶白云巖一側(cè)常發(fā)育有溶蝕裂隙，豎井165中段S1突水點(diǎn)即為侵入接觸帶的溶蝕裂隙水（圖3）。

2.4.2巖溶含水層的發(fā)育規(guī)律

巖溶含水層的富水性一般較強(qiáng)，但不均一，具有明顯的各向異性，在坑道調(diào)查中發(fā)現(xiàn)在未遇溶蝕裂隙的地段，一般僅見滴水或潮濕現(xiàn)象，若遇溶蝕裂隙，則見突水或滲水現(xiàn)象，但其分布也有一定的規(guī)律性，巖溶發(fā)育程度的強(qiáng)弱，與其富水性的強(qiáng)弱協(xié)調(diào)一致。

2.5礦床充水因素

目前，礦山生產(chǎn)坑道已位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下及地下水水位以下，礦床充水的主要因素為白云巖巖溶水及礦體頂?shù)装寤◢弾r構(gòu)造裂隙脈狀水。其地下水的補(bǔ)給來源為垂直向大氣降水及側(cè)向地表水通過第四系滲透補(bǔ)給的地下水。

2.6供水水源地

目前，礦山年處理礦石量50～100萬噸，生活用水和生產(chǎn)需水總量約為3000m3/d，可供選擇的水源地有：

（1）第四系孔隙潛水：長(zhǎng)河兩岸一、二級(jí)階地賦存有較豐富的孔隙潛水，單井涌水量一般為20～40m3/h，最大涌水量可大于60m3/h。

（2）基巖裂隙水（坑道排水）：據(jù)一坑、八坑、西大井和豎井坑道長(zhǎng)觀與排水資料，坑道排水枯水期最小流量501.93m3/d，豐水期最大流量為5294.21m3/d。

（3）長(zhǎng)河地表水：據(jù)長(zhǎng)河實(shí)測(cè)資料，長(zhǎng)河枯水期最小流量為550m3/h。

綜上所述，第四系孔隙潛水目前已不能滿足礦山需水要求。從經(jīng)濟(jì)效益考慮，礦山現(xiàn)已利用八坑排水作為選礦用水。長(zhǎng)河水和西大井、一坑水可以作為后備水源地。如果將來再擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，第四系孔隙水和八坑排水不能滿足需要時(shí)，可考慮開采之?？傊鬆I(yíng)子金礦的水源地是有充分選擇余地和一定保障程度的。

據(jù)上述資料，本礦區(qū)屬以降水滲入補(bǔ)給為主，裂隙直接充水的礦床，年降水量為600～1100mm。礦層頂、底板富水性弱，地下水補(bǔ)給條件差。礦區(qū)東側(cè)之長(zhǎng)河與礦床無導(dǎo)水構(gòu)造連通，礦區(qū)涌水量不大。露天開采區(qū)Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面（標(biāo)高370m）以上，大氣降水可自然排泄。總體上該礦床水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

3礦區(qū)工程地質(zhì)

3.1工程地質(zhì)條件現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

3.1.1巖層工程地質(zhì)特征

本礦區(qū)高于莊組第三段（Chg3）為礦體圍巖，其工程地質(zhì)特征評(píng)述如下：

主要巖性為灰色一黑色巨厚一厚層狀灰質(zhì)白云巖，塊狀構(gòu)造，巖石一般完整至中等完整，強(qiáng)風(fēng)化帶3.0m～31.85m，弱風(fēng)化帶75.0m，鉆孔巖心質(zhì)量指標(biāo)RQD值，風(fēng)化帶30%，一般值為60%～80%，巖石質(zhì)量等級(jí)為中等。據(jù)觀察，大部分地段巖石穩(wěn)固。局部見0.10～0.30m寬的擠壓破碎帶，帶內(nèi)充滿泥質(zhì)，構(gòu)成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面。屬中等以上完整的巖體，巖石質(zhì)量系數(shù)一般>0.2，屬一般質(zhì)量等級(jí)。

3.1.2花崗巖體工程地質(zhì)特征

出露在礦區(qū)中部。為中粗粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。近地表為風(fēng)化帶巖石破碎疏松，強(qiáng)風(fēng)化帶發(fā)育深度16.77m，弱風(fēng)化帶發(fā)育深度76.47m。巖心完整性差，質(zhì)量指標(biāo)RQD值0～24%，巖石軟化系數(shù)0.73，抗壓強(qiáng)度最大165.9MPa，最小19.86MPa，巖石質(zhì)量系數(shù)10.17，巖石質(zhì)量指標(biāo)M0.05，屬軟弱巖石。風(fēng)化帶以下巖石，致密堅(jiān)硬，巖心完整或較完整。RQD值70%～80%，抗壓強(qiáng)度58.82～132.62MPa，巖石質(zhì)量系數(shù)10.47，質(zhì)量指標(biāo) 0.11～0.18，為堅(jiān)硬巖石。據(jù)實(shí)地觀察：巖石堅(jiān)硬穩(wěn)定，開采邊幫規(guī)整易于成形，很少發(fā)生坍塌等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。巖體質(zhì)量中等，故礦體圍巖頂、底板、邊幫較穩(wěn)定，屬中等或中等以上穩(wěn)固的巖體。

3.1.3構(gòu)造破碎帶工程地質(zhì)特征

局部發(fā)育的擠壓破碎帶，含礦破碎帶、蝕變破碎帶，巖石質(zhì)量等級(jí)為一般或壞的，巖體質(zhì)量等級(jí)為中等或差的，巖體質(zhì)量差，穩(wěn)固性差，井巷工程施工中遇有此類巖體多易坍塌掉塊，需采取防護(hù)措施。

露天開采區(qū)斷裂裂隙較發(fā)育，但規(guī)模較小，對(duì)礦體的穩(wěn)固性影響不明顯。由于淺部以露天開采為主，小裂隙的發(fā)育程度是造成礦體不穩(wěn)固的主要因素。在采礦場(chǎng)施工中遇到不同厚度的構(gòu)造破碎帶10多條。巖石破碎為碎塊、碎屑及泥質(zhì)。RQD值0～4.42%，為散體結(jié)構(gòu)，巖體質(zhì)量極差。有25條擠壓破碎帶，產(chǎn)狀有傾向270€??？43€埃憬？0～87€傲階椋話憧磯？.05～0.70m。

3.1.4露采邊坡現(xiàn)狀

礦區(qū)出露地層有第四系（人工堆積、沖洪積物、殘坡積物）及長(zhǎng)城系高于莊組l～3段中厚層含燧石條帶灰質(zhì)白云巖、含錳灰質(zhì)自云巖、含鈣質(zhì)結(jié)核灰質(zhì)白云巖、含內(nèi)屑白云巖等。該碳酸鹽地層構(gòu)成了花崗巖體或礦體的圍巖。

礦區(qū)出露的花崗巖體形成于燕山期，是區(qū)內(nèi)唯一的成礦巖體。礦體圍巖為花崗巖時(shí)其蝕變主要為黃鐵礦化、硅化、絹云母化。礦體與圍巖呈漸變關(guān)系。礦體頂?shù)住鍘r石主要為花崗巖，巖石基本完整、穩(wěn)定。

礦區(qū)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，主要有四組：NE、NNE、NEE和NW向。裂隙較發(fā)育，但規(guī)模相對(duì)較小，對(duì)礦體的穩(wěn)固性影響不明顯。加之地形條件較為有利，為露天采礦生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件。

目前露天開采臺(tái)階高度10m，并段后20m，最終邊坡角47€??？0€埃ń灼旅娼？0€??？5€啊1咂倫槌桑？個(gè)臺(tái)階并段后，設(shè)一個(gè)安全清掃平臺(tái)兼作運(yùn)輸平臺(tái)之用，寬度10m。雖然局部裂隙發(fā)育，但規(guī)模較小，對(duì)整體邊坡的穩(wěn)固性影響不明顯。

綜上所述：本礦區(qū)礦體圍巖巖性簡(jiǎn)單，屬中等以上的巖體，巖體質(zhì)量等級(jí)一般，巖石質(zhì)量為中等，礦體圍巖屬中等或中等以上比較穩(wěn)固的巖體。局部擠壓破碎帶，蝕變破碎帶，含礦破碎帶屬巖體質(zhì)量差的，整體露采邊坡穩(wěn)定性較好，礦區(qū)屬工程地質(zhì)條件中等的礦床。

3.2工程地質(zhì)條件預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

礦區(qū)所處區(qū)域工程地質(zhì)條件基本穩(wěn)定。礦體圍巖主要為燕山期中粗粒花崗巖和長(zhǎng)城系高于莊組（Chg）層厚狀或巨厚層狀灰質(zhì)白云巖。巖性比較簡(jiǎn)單，無較弱巖層夾層。巖層傾角較陡，風(fēng)化帶以下巖石致密堅(jiān)硬，完整性較好。RQD值一般大于60%，屬于中等以上完整的巖體。巖石質(zhì)量系數(shù)一般>0.2，屬一般質(zhì)量等級(jí)。巖體質(zhì)量指標(biāo)M>0.17，巖體質(zhì)量中等。在已有采礦生產(chǎn)中，未發(fā)生較大規(guī)模的坍塌、變形、片幫等不良工程地質(zhì)問題。

目前露天開采生產(chǎn)中碎帶內(nèi)有閃長(zhǎng)玢巖侵入，總寬度0.5m～3.0m不等。開采過程中，在雨季地表滲透水量較大的情況下易塌落，要加以注意，但對(duì)整體邊坡無大影響。

礦體圍巖花崗巖及灰質(zhì)白云巖屬中等或中等以上穩(wěn)固的巖體。局部發(fā)育的擠壓破碎帶、含礦破碎帶、圍巖接觸蝕變帶及巖體內(nèi)蝕變破碎帶，巖石質(zhì)量等級(jí)為一般或壞的，巖體質(zhì)量等級(jí)為中等或差的。采礦施工中遇此類巖體多易產(chǎn)生坍塌、掉塊，需采取防護(hù)措施。露采施工中要避免其殘留在邊坡上，與同一臺(tái)階施工同時(shí)作業(yè)，保證作業(yè)安全和避免誘發(fā)安全隱患。

綜上所述：礦區(qū)礦體圍巖巖性簡(jiǎn)單，屬中等以上的巖體，巖體質(zhì)量等級(jí)一般，巖石質(zhì)量為中等，礦體圍巖屬中等或中等以上比較穩(wěn)固的巖體。礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，各種結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系較復(fù)雜，局部存在擠壓破碎帶巖體質(zhì)量較差，礦區(qū)工程地質(zhì)條件中等。

4結(jié)語(yǔ)

礦區(qū)位于燕山山脈東段，屬受強(qiáng)烈切割的中、低山地貌。區(qū)內(nèi)最高峰貓耳朵山海撥835m。當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面海撥370m，相對(duì)高差465m，屬中低山區(qū)。

區(qū)內(nèi)地表水體為長(zhǎng)河，屬灤河水系，流經(jīng)礦區(qū)東側(cè)，最小流量0.093m3/s，最大流量2.495 m3/s，平均流量一般為0.68 m3/s，最大洪水水深1.50m。

礦區(qū)地處溫帶季風(fēng)型大陸性氣候區(qū)，一年中四季分明，年平均降水量657.5mm，年最大降水量1056.9mm。

礦區(qū)主要含水層為高于莊組（Chg）白云巖巖溶水和大紅峪組（Chd）基巖裂隙水，地下水以降水滲入補(bǔ)給為主，礦床充水以裂隙直接充水為主，礦層頂、底板富水性弱，地下水補(bǔ)給條件差。礦區(qū)東側(cè)之長(zhǎng)河與礦床無導(dǎo)水構(gòu)造連通，礦區(qū)涌水量不大。露天開采區(qū)Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面（標(biāo)高370m）以上，大氣降水可自然排泄?？傮w上該礦床水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

礦區(qū)礦體圍巖巖性簡(jiǎn)單，屬中等以上的巖體，巖體質(zhì)量等級(jí)一般，巖石質(zhì)量為中等，礦體圍巖屬中等或中等以上比較穩(wěn)固的巖體。礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，各種結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系較復(fù)雜，局部存在擠壓破碎帶巖體質(zhì)量較差，礦區(qū)工程地質(zhì)條件中等。