內(nèi)蒙興和曹四夭鉬礦床工程地質(zhì)條件及其對礦山開發(fā)的影響

韓建剛，權(quán)知心，丁軍召，袁　征，張　浩，付治國

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，呼和浩特 010020；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，鄭州 461000)

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內(nèi)蒙興和曹四夭鉬礦床工程地質(zhì)條件及其對礦山開發(fā)的影響

韓建剛1，權(quán)知心2，丁軍召2，袁征2，張浩2，付治國2

(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，呼和浩特 010020；2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，鄭州 461000)

摘要：曹四夭鉬礦床是目前全國發(fā)現(xiàn)并探明的10個(gè)超大型鉬礦床中唯一以太古宙基底作為賦礦圍巖的礦床。太古宇及其巖性為集寧巖群黃土窯巖組淺粒巖和變粒巖；巖石飽和抗壓強(qiáng)度10.56～106.02 MPa，屬軟弱-堅(jiān)硬巖類；其利于開采而不利于支護(hù)。巖、礦體整體屬中等-穩(wěn)定巖體，局部巖體穩(wěn)定性差，工程地質(zhì)勘查類型為第三類第一型。在未來礦山開采過程中應(yīng)注意局部的軟弱夾層，尤其是在構(gòu)造破碎帶或碎裂巖石區(qū)等地段實(shí)施坑道作業(yè)易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題，應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)；其余巖段穩(wěn)固性能尚屬良好。

關(guān)鍵詞：曹四夭鉬礦床；礦床充水；工程地質(zhì)勘查類型；抗壓強(qiáng)度；礦山開發(fā)；內(nèi)蒙古

0引言

內(nèi)蒙古自治區(qū)興和縣曹四夭超大型鉬礦床為近年探明的超大型斑巖型鉬礦床[1]，鉬金屬資源量132.76×104t，w(Mo)>0.1%，為富礦床。該礦床主要工業(yè)鉬礦體分布集中，埋藏淺，頂板埋深52～173m，平均95m，適于大規(guī)模機(jī)械化露天開采[2]。本文分析了該礦床的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)特征，并指出了未來開采可能出現(xiàn)的影響因素，可為地質(zhì)勘查及礦山開發(fā)設(shè)計(jì)提供參考。

1礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1區(qū)域地質(zhì)簡述

內(nèi)蒙古曹四夭鉬礦位于華北板塊與西伯利亞板塊結(jié)合部位，長期的板塊運(yùn)動及地幔柱活動為巨量鉬質(zhì)的運(yùn)移提供了物質(zhì)和能量保證。

圖1　曹四夭鉬礦床區(qū)域地質(zhì)略圖Fig.1　Geologic skstch of Caosiyao molybdenum deposit1.中新生界；2.古元古界二道洼群變質(zhì)巖；3.新太古界烏拉山群變質(zhì)巖；4.中太古界集寧巖群變質(zhì)巖；5.古太古界興和巖群變質(zhì)巖；6.中生代花崗巖；7.實(shí)測和推測深大斷裂(F1.固陽—武川—尚義—崇禮EW向斷裂；F2.臨河—包頭—呼和浩特—集寧近EW向斷裂；F3.岱?！S旗海NEE向斷裂；F4.大同—尚義NE向斷裂；F5.商都—興和—蔚縣NW向斷裂)；8.鉬礦床；9.鉛-鋅-銀礦床；10.金礦床；11.曹四夭鉬礦區(qū)

曹四夭鉬礦屬于華北陸塊北緣西段鉬礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)，該遠(yuǎn)景區(qū)已發(fā)現(xiàn)西沙德蓋、大蘇計(jì)、曹四夭3個(gè)大型-超大型斑巖鉬礦床。曹四夭礦區(qū)出露地層及巖性主要為：中太古界集寧巖群黃土窯巖組含夕線石榴二長淺粒巖(石英巖)、含黑云夕線石榴鉀長片麻巖，底部在黃土窯一帶見有透輝大理巖；中生界侏羅系中統(tǒng)長漢溝組黃褐色灰紫色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。區(qū)域上礦區(qū)位于大同—尚義NE向構(gòu)造-巖漿巖帶中段，處于大同—尚義NE向構(gòu)造-巖漿巖帶、岱?！S旗海NEE向斷裂帶、商都—蔚縣NW向構(gòu)造-巖漿巖帶與呼和浩特—集寧—赤城近EW向深大斷裂“米”字型交匯部位西南側(cè)(圖1)，屬華北地臺北緣，北側(cè)以烏拉特前旗—呼和浩特—集寧EW向深大斷裂為界。巖漿巖主要為中生代燕山期晚侏羅世中細(xì)粒似斑狀黑云母二長花崗巖(J3ηγ)，早白堊世多斑花崗斑巖(K11γπ)、少斑花崗斑巖(K12γπ)出露面積都很小，但與本區(qū)鉬礦成礦關(guān)系密切。

1.2礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)出露中太古界集寧巖群黃土窯組，自下而上分3個(gè)巖段：第一巖段以石榴二長淺粒巖為主；第二巖段主要為夕線石石榴黑云二長片麻巖；第三巖段以石榴二長淺粒巖、二長淺粒巖為主。第四系全新統(tǒng)沖洪積物、新近系上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組、新近系中新統(tǒng)漢諾壩組、新近系中新統(tǒng)老梁底組、古近系漸新統(tǒng)呼爾井組和烏蘭戈楚組。礦區(qū)處于華北地臺北緣桑干斷塊與集寧斷塊的結(jié)合部，構(gòu)造以NE向斷裂為主，屬區(qū)域深斷裂的一部分，巖漿巖主要為中生代燕山晚期花崗斑巖，其鋯石樣品的LA-ICP-MS同位素年齡為134～131Ma，屬早白堊世[3]，巖體兼具S型與I型花崗巖的雙重特征，產(chǎn)狀為超淺成微型巖株，為曹四夭超大型鉬礦床的成礦巖體。

1.3礦床地質(zhì)特征

該礦床為斑巖型鉬礦床，工業(yè)鉬礦體絕大部分賦存于成礦巖體的外接觸帶，外接觸帶的賦礦地層和巖石全部為中太古界集寧巖群黃土窯組淺粒巖和變粒巖，礦體就像倒扣于花崗斑巖株頂端的碗狀，幾乎均為隱伏礦體，其展布狀態(tài)與花崗斑巖體頂面起伏形態(tài)一致，兩者基本呈“整合”關(guān)系產(chǎn)出(圖2)。對礦床4件輝鉬礦樣品進(jìn)行的Re-Os同位素測試，獲得了(128.6±2.4)～(131.9±2.3)Ma模式年齡，證實(shí)了成礦作用與花崗斑巖具有成因關(guān)系。

2水文地質(zhì)

2.1區(qū)域水文地質(zhì)特征

區(qū)域位于陰山山脈東段北部?？辈閰^(qū)東部為低山丘陵區(qū)，西部為平坦的山間平原。區(qū)內(nèi)溝谷較發(fā)育，均為季節(jié)性河流，有利于地表徑流的排泄[4]?？辈閰^(qū)屬永定河(海河)流域洋河水系。

含、隔水巖層(組)為：①新生界蓋層孔隙含水巖層(組)；②中太古界集寧巖群黃土窯巖組(Ar2h)基巖裂隙含水組；③隔水巖組主要由新近系上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組(N2b)、古近系漸新統(tǒng)呼爾井組和烏蘭戈楚組(E3wl+h)組成。

本區(qū)地下水的補(bǔ)給、徑流及排泄受區(qū)內(nèi)地層巖性、構(gòu)造、地形地貌等因素控制。大氣降水為地下潛水的主要補(bǔ)給來源。區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，大氣降水在地表匯集后形成地表徑流而排泄，少部分則緩慢垂直下滲或側(cè)向補(bǔ)給地下潛水。

圖2　橫08勘探線礦體剖面圖Fig.2　Section of ore body at Line 081.新生界；2中太古界黃土窯巖組；3.輝綠巖脈；4.早白堊世少斑花崗斑巖；5.早白堊世多斑花崗斑巖；6.晚侏羅世黑云母二長花崗巖；7.爆破角礫巖；8.工業(yè)鉬礦體；9.低品位鉬礦體；10.鉛鋅礦體；11.斷層；12.裂隙

2.2礦區(qū)水文地質(zhì)

礦區(qū)出露地層主要為中太古界集寧巖群黃土窯巖組、新生界古近系漸新統(tǒng)呼爾井組和烏蘭戈楚組、新近系中新統(tǒng)老梁底組、漢諾壩組及上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組，沿河谷低地發(fā)育第四系全新統(tǒng)沖積物。礦區(qū)基巖出露較少，大面積被新生界覆蓋。

2.2.1含、隔水巖組

(1)新生界蓋層孔隙含水巖層(組)：①第四系全新統(tǒng)沖洪積物孔隙含水層；②新近系上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組孔隙含水層；③新近系中新統(tǒng)漢諾壩組裂隙含水層；④新近系中新統(tǒng)老梁底組孔隙裂隙含水層；⑤古近系漸新統(tǒng)呼爾井組和烏蘭戈楚組裂隙含水層。

(2)基巖裂隙含水層(組)：分布于新生界沉積物以下，地表局部有少量出露[5]。基巖風(fēng)化深度一般0～78.62m，基巖裂隙含水層富水性中等-強(qiáng)，其富水性與基巖的裂隙分布和發(fā)育度有關(guān)，具有較強(qiáng)的不均一性，主要富水部位集中在阻水?dāng)嗔延粋?cè)，是將來礦體開采礦坑充水的主要來源。

(3)斷裂構(gòu)造含水性：①NE向構(gòu)造為區(qū)域性斷裂，大部分被古近系、新近系地層覆蓋。斷層帶內(nèi)以碎裂巖為主，發(fā)育有構(gòu)造泥礫巖；②NW向構(gòu)造為NE向構(gòu)造的次級斷裂，規(guī)模一般較小，地表完全隱伏，通過鉆孔共控制3組深部斷層，分別為F4，F(xiàn)5，F(xiàn)6。

2.2.2礦床地下水的補(bǔ)給、徑流及排泄條件

礦區(qū)位于地下水的徑流排泄區(qū)，裸露區(qū)接受大氣降水后，一部分蒸發(fā)和通過地表徑流排泄，一部分補(bǔ)給地下水。排泄方式主要是向地下潛水補(bǔ)給徑流和蒸發(fā)[6]。

2.2.3礦床水文地質(zhì)特征

礦床位于礦區(qū)中部，礦體大部分在風(fēng)化帶以下，礦體頂、底板及圍巖主要為太古宇淺粒巖和片麻巖等。礦體基巖裂隙含水層富水性中等-強(qiáng)，直接充水水源為礦體脈狀裂隙水和大氣降水。

2.2.4礦床充水因素

(1)主要構(gòu)造破碎帶對礦床充水的影響。礦區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造分為NE向、NW向2組。斷層主要表現(xiàn)為壓扭性，斷層泥發(fā)育，透水性差，對礦床充水影響弱[7]。但在阻水?dāng)嗔延粋?cè)可能會形成豐富的地下水富集帶，開采斷裂帶附近的礦體時(shí)，礦坑涌水量將會增大。

(2)地表水對礦床充水的影響。大氣降水可在地表暫時(shí)匯集，但大部分已蒸發(fā)和隨地勢而流失；在豐水季節(jié)應(yīng)注意防護(hù)暴雨形成的暫時(shí)性洪水對礦坑的危害。

2.2.5礦坑涌水量預(yù)測

礦坑日最大涌(排)水量：109 518.38+82 278.26=190 873.77t/d；礦坑在有降雨期間，正常涌(排)水量：109 518.38+2 621.25=112 110.23t/d；無降雨期間，礦坑涌水量為109 518.38t/d。礦坑內(nèi)排水主要為地下水，降雨期間正常涌(排)水量取單年日平均降水量的最大值為190 873.77t/d，對礦床稍有影響。

2.2.6礦床水文地質(zhì)勘查類型

礦床大部分位于侵蝕基準(zhǔn)面以下，主要含水層為基巖裂隙含水層?；鶐r裂隙脈狀水和大氣降水為礦坑主要充水水源，附近地表水不構(gòu)成礦床的主要充水因素，主要充水含水層、構(gòu)造破碎帶富水性中等-強(qiáng)，水文地質(zhì)邊界較復(fù)雜。礦區(qū)水文地質(zhì)類型屬以裂隙充水為主的水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦床。

3工程地質(zhì)

3.1礦區(qū)工程地質(zhì)巖組特征

礦區(qū)工程地質(zhì)巖組包括第四系全新統(tǒng)沖洪積物、新近系上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組、新近系中新統(tǒng)漢諾壩組、新近系中新統(tǒng)老梁底組、古近系漸新統(tǒng)呼爾井組和烏蘭戈楚組、中太古界集寧巖群黃土窯巖組和巖漿巖。

(1)第四系全新統(tǒng)沖洪積物主要分布于河溝的河床中，由沖洪積砂礫石組成，厚度0～3.00m，局部厚>10m，較散松。含孔隙潛水。對礦床開采影響不大。

(2)新近系上新統(tǒng)寶格達(dá)烏拉組巖性為棕紅色泥巖、砂礫石，局部夾有薄層泥灰?guī)r?？偤穸?0～103.04m，屬松散軟巖類，巖石力學(xué)性質(zhì)極差，巖體穩(wěn)定性差。對礦體開采有一定影響，應(yīng)注意邊坡支護(hù)。

(3)新近系中新統(tǒng)漢諾壩組僅出露于曹四夭南一小溝內(nèi)，巖性主要為灰色氣孔狀玄武巖、致密橄欖玄武巖夾紫紅色泥巖。鉆孔穿見厚度4.20～50.90m，玄武巖分為2層，中間夾紫紅色泥巖隔水層。第一層玄武巖厚3～21.00m，第二層玄武巖厚6.00～9.00m。方解石細(xì)脈和氣孔發(fā)育，含裂隙孔洞水。該巖性在地表易風(fēng)化，較疏松，工程地質(zhì)條件差。

(4)新近系中新統(tǒng)老梁底組地表巖性為灰白色礫質(zhì)巖和雜色粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖組成，固結(jié)程度差，地表均為松散狀，含孔隙潛水。巖體穩(wěn)固性差[8]。

(5)古近系漸新統(tǒng)呼爾井組和烏蘭戈楚組在礦區(qū)大面積分布，鉆孔中巖性以紫紅色粉砂質(zhì)泥巖為主，夾薄層砂巖和礫巖。屬松軟巖類，巖石力學(xué)性質(zhì)差，巖體穩(wěn)定性差。在曹四夭斷裂附近對礦床開采影響較大。新生界蓋層總體力學(xué)性質(zhì)差，在曹四夭斷裂以西較厚，巖體穩(wěn)定性差；曹四夭斷裂以東新生界蓋層較薄，對礦床開采影響不大。

(6)中太古界集寧巖群黃土窯巖組。勘查區(qū)內(nèi)主要巖性為淺粒巖、變粒巖、片麻巖,是礦體和圍巖的主體工程地質(zhì)巖組，巖石結(jié)構(gòu)致密，局部裂隙發(fā)育，地下水作用明顯。巖石的鉆探巖心以短柱狀、長柱狀為主，塊狀、碎塊狀次之。裂隙密度一般淺部6～7條/m，局部裂隙發(fā)育段可達(dá)8～12條/m，深部1～2條/m?？拷鼣鄬硬课?，裂隙發(fā)育，巖石破碎，含脈狀裂隙水。近地表巖石風(fēng)化較強(qiáng)。淺粒巖、變粒巖等巖石飽和抗壓強(qiáng)度10.56～106.02MPa，屬軟弱-堅(jiān)硬巖類；片麻巖飽和抗壓強(qiáng)度4.25～46.29MPa，屬軟弱-半堅(jiān)硬巖類。當(dāng)其賦存輝鉬礦時(shí)構(gòu)成礦體；當(dāng)其不賦存輝鉬礦時(shí)，作為礦體的頂?shù)装??？拷鼣鄬硬课粠r石破碎，利于礦石的開采。巖體、礦體整體穩(wěn)定，局部巖體穩(wěn)定性差。

(7)巖漿巖。

①黑云母二長花崗巖：在礦區(qū)深部呈隱伏巖體產(chǎn)出，巖心堅(jiān)硬，裂隙密度平均2～5條/m，RQD=60%～84%；②多斑花崗斑巖巖組：主要出露于曹四夭村南東約1km，縱16與縱24勘查線之間，呈NNE向展布，似巖墻狀產(chǎn)出，長約330m，寬約200m，出露面積約0.06km2；深部多斑花崗斑巖傾向約300°，傾角約58°，平均厚約200m；裂隙發(fā)育，平均裂隙密度6～8條/m；巖心多呈短柱狀、扁柱狀、塊狀，RQD=55%～95%。巖石飽和抗壓強(qiáng)度29.29～55.37MPa，屬半堅(jiān)硬巖類。當(dāng)其賦存輝鉬礦時(shí)，構(gòu)成礦體；當(dāng)其不賦存輝鉬礦時(shí)，為礦體的圍巖。靠近斷層部位巖石破碎，可開采性好，利于礦石的開采。巖體、礦體整體穩(wěn)定，局部巖體穩(wěn)定性差；③少斑花崗斑巖巖組：主要出露于曹四夭村南邊，呈小巖株?duì)?，形態(tài)復(fù)雜，出露面積約0.02km2，傾向約220°，傾角約70°。巖石裂隙發(fā)育，平均裂隙密度8～12條/m，裂隙多呈閉合狀，含脈狀裂隙水；巖石飽和抗壓強(qiáng)度48.57～54.09MPa，屬半堅(jiān)硬巖類。當(dāng)其賦存輝鉬礦時(shí)，均成礦體；當(dāng)其不賦存輝鉬礦時(shí)，為礦體的圍巖。由于該巖組分布區(qū)靠近曹四夭大斷裂，其巖石破碎，可開采性好，利于礦石的開采。但巖體穩(wěn)定性差；④爆破角礫巖巖組：巖石致密，力學(xué)性質(zhì)好。

礦區(qū)各類巖石的物理試驗(yàn)結(jié)果指標(biāo)見表1。

3.2礦體及其頂、底板巖石工程地質(zhì)特征

礦體主要分布于隱伏花崗巖頂部北東側(cè)，淺粒巖、片麻巖、變粒巖、花崗斑巖和輝綠巖均可成為賦礦巖石。礦體單工程最大厚度(不含氧化礦)869.72m。當(dāng)淺粒巖、片麻巖、變粒巖、花崗斑巖和輝綠巖不賦存輝鉬礦時(shí)，即作為礦體的圍巖或頂、底板。

表1　巖石物理試驗(yàn)結(jié)果

礦體及礦體的頂、底板巖石屬軟弱-堅(jiān)硬巖石類，以半堅(jiān)硬巖類居多。由于受氣候、地貌特征的影響，該區(qū)地表基巖風(fēng)化，破碎程度較強(qiáng)，具褐鐵礦化，表層巖石多被新生界所覆蓋。風(fēng)化后的巖石多呈碎片狀、碎屑狀及土狀，飽和抗壓強(qiáng)度13.94～28.45MPa，屬軟弱巖類。巖石風(fēng)化深度一般<78.62m。

3.3斷裂及各級結(jié)構(gòu)面工程地質(zhì)特征

礦區(qū)構(gòu)造以斷裂為主。區(qū)內(nèi)新生界覆蓋嚴(yán)重，在黃土窯巖組及花崗斑巖出露區(qū)斷裂較發(fā)育，主要為NE向、NW向的F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)5和F6斷裂。

3.3.1斷裂及構(gòu)造破碎帶

(1)F1斷裂：屬Ⅰ級結(jié)構(gòu)面，在曹四夭村通過，為大同—尚義NE向斷裂帶南緣斷裂。大部分被古近系、新近系覆蓋，區(qū)內(nèi)為隱伏斷裂，走向38°～42°，傾向308°～312°，傾角59°～61°，寬27～62m，斷層帶內(nèi)主要為碎裂巖，發(fā)育有構(gòu)造泥礫巖、角礫巖、擠壓片理化帶，并充填有少斑花崗斑巖脈，普遍具硅化、高嶺土化、褐鐵礦化，花崗斑巖脈具輝鉬礦化且有強(qiáng)烈破碎現(xiàn)象，碎塊為1～10cm。由此說明此斷層為以張性為主的正斷層，至少經(jīng)歷過成礦前、成礦期及成礦后3次活動[9]。

(2)F2斷層：屬Ⅲ級結(jié)構(gòu)面，主要分布在礦區(qū)內(nèi)小紅土窯一帶，P2鉛鋅礦化帶產(chǎn)于其中。斷裂帶寬10～30m，走向60°，傾向NW，傾角75°。該斷裂多次活動，帶內(nèi)巖石強(qiáng)烈破碎，構(gòu)造巖主要為碎裂巖，發(fā)育有構(gòu)造泥礫巖、角礫巖。

(3)F3斷層：屬Ⅲ級結(jié)構(gòu)面，位于曹四夭西南部約600m，完全隱伏。P1鉛鋅礦化帶產(chǎn)于其中，總體走向103°，傾向193°，傾角79°。礦帶沿走向、傾向方向變化較大。帶內(nèi)巖石較為破碎，主要為角礫巖、碎裂巖、鉛鋅礦化碎裂巖。

(4)F4斷層：屬Ⅲ級結(jié)構(gòu)面，寬約1.5～4m。該斷層明顯截?cái)?組輝綠巖脈，總體呈現(xiàn)逆斷層特征。

(5)F5斷層：屬Ⅲ級結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀50°～60°∠71°～80°，工程控制長730m，主要為碎裂巖及斷層泥，碎斑成分與斷層上下盤巖石同成分，主要為淺粒巖、黑云斜長片麻巖，粒徑一般為4～8mm，泥質(zhì)膠結(jié)。巖石受擠壓具高嶺土化。

(6)F6斷層：屬Ⅲ級結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀50°～60°∠71°～80°，工程控制長約500m，斷層切割了黃土窯巖組及輝綠巖脈，斷距約4m。斷層帶內(nèi)充填黑云斜長片麻巖、淺粒巖碎塊及碎裂巖、斷層泥。

3.3.2節(jié)理裂隙

區(qū)內(nèi)Ⅳ級結(jié)構(gòu)面為節(jié)理裂隙，組數(shù)多、密度大。主要發(fā)育3組(表2)，其力學(xué)性質(zhì)屬張性，裂隙面粗糙。裂隙發(fā)育程度與所處地段有關(guān)[10]，在碎裂巖石區(qū)及構(gòu)造帶影響范圍內(nèi)發(fā)育。

3.4風(fēng)化帶特征

礦區(qū)基巖出露較少，大部分巖石被新生界松散沉積物覆蓋。風(fēng)化帶巖石破碎程度受巖性、產(chǎn)狀、地貌特征及其距構(gòu)造破碎帶遠(yuǎn)近、蝕變類型等因素控制。巖石風(fēng)化深度一般0～78.62m。多斑花崗巖地表風(fēng)化后具褐鐵礦化，巖石飽和抗壓強(qiáng)度13.94～28.45MPa，屬軟弱巖類。淺粒巖地表風(fēng)化后具褐鐵礦化，巖石飽和抗壓強(qiáng)度15.26～35.75MPa，屬軟弱-半堅(jiān)硬巖類。片麻巖地表風(fēng)化后，多呈碎屑狀、土狀，巖石力學(xué)強(qiáng)度低。

3.5工程地質(zhì)評價(jià)

3.5.1風(fēng)化帶巖石

在強(qiáng)風(fēng)化帶內(nèi)，巖石節(jié)理、裂隙均較發(fā)育，力學(xué)強(qiáng)度較低，硅化較強(qiáng)的巖石稍堅(jiān)硬，穩(wěn)固性較好。該工程巖組在露采或坑采時(shí)，可能會發(fā)生坍塌、滑移、崩落等，雨季會發(fā)生涌水。

3.5.2斷層(斷裂破碎帶)

由于受區(qū)域大斷裂F1的影響，深部斷裂破碎帶(F2—F6斷層)較發(fā)育，多屬壓扭性斷裂，主要由構(gòu)造泥礫巖、角礫巖及碎裂巖組成，結(jié)構(gòu)疏松，半膠結(jié)狀態(tài)，易風(fēng)化破碎，遇水會出現(xiàn)松散、泥化等現(xiàn)象，巖石力學(xué)強(qiáng)度多<30MPa，為軟弱巖石。開采對，局部斷裂破碎帶會導(dǎo)致圍巖產(chǎn)生一些塌方、崩落、掉塊等，在該地段施工時(shí)，應(yīng)采取支護(hù)、噴漿、錨固等工程措施加以防護(hù)。

3.5.3圍巖

圍巖巖體工程地質(zhì)評價(jià)，采用巖體質(zhì)量系數(shù)法和巖體質(zhì)量指標(biāo)法。

巖體質(zhì)量系數(shù)法：Z=I·f·S，S=Rc/100；巖體質(zhì)量指標(biāo)法：M=(Rc/300)·RQD。

其中，Z為巖體質(zhì)量系數(shù)；M為巖體質(zhì)量指標(biāo)；I為巖體完整系數(shù)；f為結(jié)構(gòu)面摩擦系數(shù)(內(nèi)摩擦角的正切值)；S為巖塊堅(jiān)硬系數(shù)；Rc為巖塊飽和軸向抗壓強(qiáng)度；RQD為巖石質(zhì)量指標(biāo)，礦區(qū)各種巖性RQD值見表3。

根據(jù)該礦區(qū)地質(zhì)及圍巖工程地質(zhì)特征，按巖體質(zhì)量將礦體及其頂、底板圍巖的穩(wěn)固性分為3大類：

表2　主要節(jié)理裂隙要素

表3　各種巖性RQD值

(1)不穩(wěn)固性巖體：由新生界的含礫砂質(zhì)泥巖及構(gòu)造角礫巖、碎裂巖組成。裂隙密度為>6條/m。巖石松軟-半堅(jiān)硬，巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)0～53%，巖體質(zhì)量系數(shù)(Z)為0.00，巖體質(zhì)量等級為極壞。巖體質(zhì)量指標(biāo)(M)為<0.01，巖體質(zhì)量屬Ⅴ級，易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題。

(2)較穩(wěn)固性巖體：主要由淺部易風(fēng)化的黑云斜長片麻巖、(石榴)斜長淺粒巖、斜長變粒巖和花崗斑巖組成，巖石具褐鐵礦化、黃鐵礦化。裂隙密度一般5～10條/m，巖石半堅(jiān)硬-堅(jiān)硬，巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)34%～90%，巖體質(zhì)量系數(shù)(Z)0.03～0.42，巖體質(zhì)量等級為極壞—一般。巖體質(zhì)量指標(biāo)(M)0.02～0.18，巖體質(zhì)量為差—中等，屬Ⅳ—Ⅲ級巖體；局部地段較易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題。

(3)中等穩(wěn)固性巖體：由風(fēng)化帶以下的斜長淺粒巖、斜長變粒巖、斜長片麻巖、輝綠巖、二長淺粒巖及花崗斑巖組成，巖石多具輝鉬礦化。裂隙密度多>5條/m，含裂隙水。巖石多堅(jiān)硬，巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)為54%～100%，巖體質(zhì)量系數(shù)(Z)為0.34～1.03，巖體質(zhì)量等級為一般。巖體質(zhì)量指標(biāo)(M)0.13～0.35，巖體質(zhì)量為中等，屬Ⅲ級巖體。不易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題。

3.5.4露天采場邊坡

構(gòu)成露天采場邊坡的巖性主要分為新生界松散巖類和中太古界集寧巖群黃土窯巖組變質(zhì)巖類。主礦體分布區(qū)新生界蓋層厚0～37.20m，平均厚14.65m，新生界屬松散巖類，巖石力學(xué)性質(zhì)差，其厚度較薄易于剝離；下部為厚層塊狀變質(zhì)巖類，巖石飽和抗壓強(qiáng)度為4.25～106.02MPa，風(fēng)化和碎裂巖抗壓強(qiáng)度較低，屬軟弱-堅(jiān)硬巖類。露采邊坡工程穩(wěn)定性較好，局部構(gòu)造發(fā)育地段工程地質(zhì)性質(zhì)差。

根據(jù)調(diào)查，地表風(fēng)化的片麻巖類在坡向和地層傾向一致的時(shí)候，地形坡度大于地層傾角時(shí)就構(gòu)成了不穩(wěn)定巖體，沿地層傾向產(chǎn)生小型滑塌體[11]。曹四夭鉬礦露采坑?xùn)|坡和南坡傾向與地層傾向相同，建議最終邊坡角設(shè)計(jì)為45°；北坡和西坡傾向與地層傾向相反，建議最終邊坡角設(shè)計(jì)為50°。

影響露天礦邊坡穩(wěn)定的因素較多，如地層巖石、地質(zhì)構(gòu)造、結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀、生產(chǎn)爆破等。其中，巖體的巖石組成、巖體構(gòu)造和地下水是主要因素。此外，爆破、地震、邊坡形狀等對邊坡也會產(chǎn)生一定影響。

3.6工程地質(zhì)勘查類型

礦區(qū)地層較簡單，構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜，局部新生界蓋層較厚，巖石風(fēng)化作用較弱，巖石為軟弱-堅(jiān)硬巖類。局部有軟弱夾層，在構(gòu)造破碎帶或碎裂巖石區(qū)以及局部軟弱夾層地段，會對礦床開采產(chǎn)生局部影響，其他地段不易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題。巖石整體較堅(jiān)硬，穩(wěn)固性較強(qiáng)，局部工程地質(zhì)性質(zhì)差。礦區(qū)工程地質(zhì)勘探類型為塊狀巖類中等型。

4環(huán)境地質(zhì)

4.1自然環(huán)境地質(zhì)

地震。本區(qū)地震烈度為Ⅵ度區(qū)。區(qū)域穩(wěn)定性好。

滑坡、崩塌、泥石流。礦區(qū)內(nèi)曹四夭斷裂以西地形地貌為山間沖積平原，地形平緩，被新生界松散沉積物覆蓋，不具備滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的條件；曹四夭斷裂以東為低丘陵區(qū)，新生界蓋層厚度不大，沖溝發(fā)育，沿沖溝兩壁由于雨水侵蝕，形成陡坎，易產(chǎn)生微小型崩塌體，其危害不大。

地表水和地下水。二道河(后河)是興和縣唯一的常年性地表水流，總的來說勘查區(qū)地表水和地下水水質(zhì)良好，不存在大的污染源。礦區(qū)水環(huán)境質(zhì)量不超過Ⅲ類。

放射性。通過對礦區(qū)環(huán)境及鉆孔放射性檢測，礦區(qū)內(nèi)處于低放射性環(huán)境，大部分出露巖體和巖心樣品都低于30μR/h(微倫琴/小時(shí))，一般不會對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成放射污染。

4.2環(huán)境地質(zhì)評價(jià)

礦區(qū)內(nèi)不存在形成大的泥石流及滑坡的條件；地下水水質(zhì)良好，無重大污染源；礦區(qū)處于低放射性環(huán)境。因此，礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)類型為良好。

5結(jié)語

(1)礦區(qū)工程地質(zhì)條件綜評。①礦床所處地形有利于自然排水，礦體大部分位于侵蝕基準(zhǔn)面以下，基巖裂隙脈狀水和大氣降水為礦坑主要充水水源，附近地表水不構(gòu)成礦床的主要充水因素；②礦床地層較簡單，構(gòu)造形態(tài)復(fù)雜，局部新生界蓋層較厚，巖石風(fēng)化作用較弱，多為半堅(jiān)硬巖石，局部有軟弱夾層存在，在構(gòu)造破碎帶或碎裂巖石區(qū)以及局部軟弱夾層地段，易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題；③礦區(qū)內(nèi)不存在形成大的泥石流及滑坡的條件；地下水水質(zhì)良好，無重大污染源；礦區(qū)內(nèi)處于低放射性環(huán)境，大部分出露巖體和鉆孔巖心放射性值都低于30μR/h，一般不會對當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成放射污染。

(2)對礦山開采的建議：①露天采場首采段臨河邊坡應(yīng)注意保護(hù)，防止洪水及春季冰雪融水向礦坑側(cè)滲和涌入；雨季時(shí)應(yīng)防止溝谷匯水及山洪淹沒礦坑；②選礦廠廢液是地表水及地下水受污染的主要來源，應(yīng)采取措施，輸送至遠(yuǎn)離水源地后處理；③露天采場邊坡應(yīng)重視局部構(gòu)造破碎帶的影響；④礦山建設(shè)前，應(yīng)進(jìn)行礦山建設(shè)用地地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評估。

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EngineeringgeologicalconditionofCaosiyaomolybdenumdepositandtheinfluencesonexploitation

HANJiangang1，QUANZhixin2，DINGJunzhao2,YUANZheng2,ZHANGHao2，F(xiàn)UZhiguo2

(1．Inner Mongolia Institute of Geological Survey, Hohhot 450001，China；2. No. 2 Geo-exploration Institute Henan Provincial Bureau of Geo-exploration and Mineral Development, zhengzhou 461000, China)

Abstract：Caosiyao molybdenum deposit is hosted by the basement strata-the Archean medium-strong metamorphic rock series of leptite and granulite in Huangtuyao formation of Jining-Huangtuyao group. The saturated and compressive strength of the host is 10.56-106.02 MPa belonging to weak-hard rocks which are conductive to mining but unfavorable to support. The rocks and ore body are generally medium-stable but partially weak. The engineering geological exploration belongs to the third kind of type one. In the future mining, more attention should be paid to the weak intercalation, especially in structurally fractureed zone and cataclastic area where engineering geological problems are easily to happen in tunnel and mining works.

Key Words：Caosiyao molybdenum deposit; water filling in deposit; engineering geological exploration type; compressive strength; mine exploitation; Inner Mongolia

收稿日期：2015-10-09；責(zé)任編輯：趙慶

基金項(xiàng)目：內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目(編號：09-1-KC045)資助。

作者簡介：韓建剛(1961—)，男，高級工程師，畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源勘查工程專業(yè)，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。 通信作者：付治國(1956—)，男，教授級高級工程師，從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及研究工作。

通信地址：河南省鄭州市鄭東新區(qū)鄭開大道與康莊路交叉口地礦大廈811室；郵政編碼：451000。

doi：10. 6053/j. issn.1001-1412. 2016. 01. 020

中圖分類號：P641.4；P642.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A