云南銅礦廠礦床開采技術(shù)條件分析

劉文祥

摘要： 隨著社會的發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需求量日益加大，為更合理地利用礦產(chǎn)資源，需先對礦區(qū)的開采技術(shù)條件進行分析。本文通過地表、出水點、泉點的流量觀測，水質(zhì)分析，鉆孔抽水試驗，圍巖及礦體穩(wěn)定性的觀察記錄，地表不良工程地質(zhì)現(xiàn)象的觀察等，基本查明礦區(qū)的水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件和環(huán)境地質(zhì)條件，為礦山合理設計和開采提供一個可靠依據(jù)。

Abstract： With the development of society， the demand for mineral resources is increasing， and for more rational use of mineral resources， it is first to analyze mining technical conditions. Through the surface， flow observation of water spot and spring spot， water quality analysis， pumping test， observation record of surrounding rock and orebody stability， observation of surface engineering geological phenomena， basic identification of hydrogeological conditions of mining area， the engineering geological conditions and environmental geological conditions has been achieved， providing a reliable basis for the rational design of mines and mining.

關(guān)鍵詞： 開采技術(shù)條件；水文地質(zhì)；工程地質(zhì)；環(huán)境地質(zhì)

Key words： mining technical conditions；hydrogeology；engineering geology；environmental geology

中圖分類號：P618.41 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）13-0087-02

0 引言

某銅礦廠位于云南省玉溪市青龍鎮(zhèn)內(nèi)，礦區(qū)地理坐標范圍為東經(jīng)102°02′07″～102°02′59″北緯23°47′40″～23°48′33″。該區(qū)段為一補償型裂谷盆地[1-2]，區(qū)內(nèi)經(jīng)歷多次構(gòu)造運動，由南北向淺變質(zhì)的元古界昆陽群巖系構(gòu)成區(qū)域基底，且火山、巖漿活動頻繁，因此其成礦條件極為優(yōu)越。前人對該銅礦區(qū)已做了大量研究，但主要集中在地質(zhì)特征和控礦因素方面，對其礦床開采技術(shù)條件還沒有系統(tǒng)的研究[3-4]。本文在對礦區(qū)水文地質(zhì)條件及工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件進行研究的基礎上，分析揭示礦區(qū)開采技術(shù)的主要影響因素，為礦山后續(xù)開采生產(chǎn)工作提供依據(jù)。

1 水文地質(zhì)條件

1.1 礦區(qū)水文地質(zhì)條件 某銅礦廠位于以青龍廠鎮(zhèn)一帶為分水嶺的北側(cè)，礦區(qū)面積0.979km2。地表水以水渠和沖溝為主，自西向東轉(zhuǎn)向北東流入河底江。礦區(qū)最低侵蝕基準面為它克河溝谷1170m左右，潛水面標高1284～1265m，礦體大部分在潛水面以上。核實礦體最低標高1036m，開采方式主要有露采和坑采，現(xiàn)有坑道控制最低標高為二號坑（1265m），礦區(qū)地形利于礦坑自然排水。

1.1.1 地下水的補給、徑流、排泄條件 礦床地下水主要包括大氣降水補給和徑流補給[5]。該銅礦廠在勘探時根據(jù)鉆孔及坑道所揭露的資料確定深部無大的地下水體存在，潛水面存在于1284～1265m以下，補給主要靠大氣降水。礦區(qū)礦體產(chǎn)于山脊或近山脊的山坡上，地形坡度較陡，大氣降水難于積聚，且礦體均在當?shù)刈畹颓治g基準面（1170m）以上，自然排水條件有利。

1.1.2 坑道水文地質(zhì)特征 坑道涌水主要來自構(gòu)造裂隙發(fā)育地段，以滴水和淋漓兩種形式出現(xiàn)。據(jù)觀測，二號坑（1265m）坑口總涌水量，最大流量463.97m3/日，最小流量13.22m3/日，平均133.66m3/日。露天采場面積僅0.069km2，因開采分水嶺以北的土狀礦，采場位于近南北的山脊上，采場由北向南采，底板南高北低，大氣降雨由南向北自然排放。雨水下滲較少，對礦坑涌水量影響甚微。

1.2 礦坑涌水量預測 本次坑道涌水量預測用水文地質(zhì)比擬法，根據(jù)原勘探報告HCK（1/31）孔抽水試驗資料對未來1150m礦坑進行預測，涌水量計算公式如下：

式中：Q-預測坑道開采時的涌水量（m3/日）；Q0-現(xiàn)有坑道開采時的涌水量（m3/日）；F-預測坑道開采時的控制面積（m2）；F0-現(xiàn)有坑道控制面積（m2）；S-預測坑道系統(tǒng)開采時的水位降低值（m）；S0-現(xiàn)有坑道系統(tǒng)開采時的水位降低值（m）。

根據(jù)資料可知：最大涌水量Q0=463.97m3/日，平均涌水量Q0=133.66m3/日；F0=237575m2；S0=55m；1150m中段坑道控制范圍長1074m，寬228m，F(xiàn)=244872m2；S=120m。計算結(jié)果詳見表1。從計算結(jié)果看，坑道的涌水量大小與控制面積和水位降深有關(guān)，其預測的坑口最大涌水量為706.37m3/日，由于礦區(qū)地形有利于自然排水，所以對礦坑不易造成大的涌水事故。盡管如此，礦山還應做好疏排水工作，防止涌水給礦坑帶來安全隱患，影響礦山正常生產(chǎn)工作。

2 工程地質(zhì)條件

礦區(qū)位于青揚斷裂西側(cè)，總體構(gòu)造線走向30°，次級撓曲構(gòu)造發(fā)育。礦區(qū)總體為單斜構(gòu)造，構(gòu)造線方向與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，區(qū)內(nèi)褶皺、斷層、節(jié)理及裂隙等均較發(fā)育。

2.1 斷裂構(gòu)造破碎帶的工程地質(zhì)特征及對開采的影響

礦區(qū)斷層較為發(fā)育，沿巖層走向及傾向均有分布，計有F1～F9九組主要斷層：其中F1、F4、F8三組為成礦前斷層，其他斷層為成礦后破壞礦體的斷層，規(guī)模較大斷層為F1、F2、F3。

F1：為青揚斷裂派生的礦區(qū)內(nèi)最主要的斷層，延長4km，產(chǎn)狀：305～325°∠70°，走向幾乎與青揚斷裂一致。該斷層顯擠壓性斷裂特征，對礦床開采有一定影響，坑道揭露該斷層時，應進行支護處理。

F2：此斷層為對礦床礦體破壞最大的斷層，走向和傾向延伸均大于300m，產(chǎn)狀：290°∠40～60°，個別地段緩至24°。

F3：規(guī)模與F2相當，走向長達300m以上，出露在礦床深部，使礦體普遍向西錯移50m以上，造成約40m左右的礦體缺失帶。

F2、F3斷層破碎帶充填物均由松散物質(zhì)組成，抗壓強度低，礦床開采中易受應力作用影響而破碎，工程揭露后易產(chǎn)生垮塌、崩落、掉塊等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，對開采影響較大，應予以重視，坑道開拓中需要進行支護。

2.2 礦層頂、底板及井巷圍巖、采場穩(wěn)定性評價 礦體主要賦存在昆陽群落雪組二段、三段（Pt2l2-3）的白云巖中，次要賦礦層為落雪組一段（Pt2l1）、鵝頭廠組一段（Pt2e1）。其產(chǎn)狀與圍巖一致，局部有穿層現(xiàn)象，其巖石抗壓強度較低，按硐室圍巖分類將其劃為完整軟巖類組，工程揭露該巖體易產(chǎn)生不良地質(zhì)現(xiàn)象。斷裂構(gòu)造較發(fā)育，節(jié)理裂隙、破碎帶由石英長石、破碎巖石、泥炭質(zhì)等組成，局部有滴水現(xiàn)象。

礦山現(xiàn)有露天采場，主要是采土狀礦。采礦方法為臺階采礦，土狀礦穩(wěn)定性較好，凡按設計采礦地段，無邊坡坍塌、崩落現(xiàn)象。但局部地區(qū)裂隙較發(fā)育，應采取措施進行支護[6]。臺階高度較高，邊坡角較陡出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)，產(chǎn)生邊坡坍塌、崩落等（圖1）。為防止露天采場出現(xiàn)大的工程地質(zhì)問題，保證礦山的安全生產(chǎn)，采場邊坡頂部、各臺階應開挖截、排水溝。嚴格控制工作臺階高度在6m以內(nèi)，臺階最終邊坡角小于50°。

3 環(huán)境地質(zhì)條件

3.1 地震及區(qū)域穩(wěn)定性 按《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）附錄A劃分，礦區(qū)屬地震設防烈度Ⅶ度區(qū)。資料顯示近20年來元江縣境內(nèi)未發(fā)生6級以上地震。但該區(qū)位于綠汁江深大斷裂、普渡河大斷裂、紅河大斷裂夾持地帶，此斷裂均為活動斷裂，近期仍在發(fā)生ML≥2.0 級地震，新構(gòu)造運動較活躍，區(qū)域地殼穩(wěn)定性差，屬次穩(wěn)定性。

3.2 地表水、地下水環(huán)境質(zhì)量 礦區(qū)內(nèi)地表水系主要有它克河、紅龍廠溝及一些人工水渠、沖溝和泉點，兩條河流流量均具有明顯的季節(jié)特征，旱季水量較小，清澈無味，雨季水量大但渾濁，含泥沙較重。經(jīng)三個點的水樣分析結(jié)果：含菌值都超標，水質(zhì)量較差，需專門處理后才能飲用。細菌檢驗結(jié)果見表2。故礦山開采過程中要挖好排洪溝，做好安全防護工作，并制定用水循環(huán)等措施[7]。

3.3 有毒有害成分及放射性元素

對礦床開采有影響的有害元素主要為游離SiO2，主要存在于礦體和圍巖中，其中泥質(zhì)白云巖中含量為35.83%，褪色白云巖中含量為5.10%，青灰色白云巖含量為17.34%，需設置吸塵設備，其它硫、磷含量極低，無甚影響。巖石中鎂含量較高，對選礦和冶煉效果造成一定的影響。氧化鎂含量達10.24～14.07%，需在選礦時采取抑制泥化及冶煉時防止爐渣粘結(jié)的必要措施。其它砷、鋅等有害元素含量極低，對人體無甚影響，對礦床開采和礦山地質(zhì)環(huán)境無影響。

該銅礦廠在勘探過程中，對放射性進行了查定，礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有放射強度高值區(qū)，放射性對礦床開采和礦山環(huán)境無影響。

4 結(jié)論

①昆陽群落雪組（Pt2l）碳酸鹽巖構(gòu)造裂隙含水層為礦床的主要含水層，礦區(qū)附近無大的地表水系通過。構(gòu)造破碎帶、地下水對礦床充水有一定影響，但不會出現(xiàn)嚴重的涌水問題。礦巖層頂板為板巖，起到隔水的作用且較穩(wěn)定，所以礦床水文地質(zhì)條件屬以落雪組構(gòu)造裂隙含水層充水為主的中等類型。②昆陽群鵝頭廠組一段（Pt2e）和落雪組（Pt2l）中、厚層狀較堅硬工程地質(zhì)巖組是該銅礦廠的含礦層和礦體頂?shù)装鍘r層，構(gòu)造破碎帶存在小范圍不良工程地質(zhì)問題，采礦坑道系統(tǒng)在通過斷裂破碎帶部位時易發(fā)生冒頂、崩塌等工程地質(zhì)問題。露天采場局部地段出現(xiàn)邊坡失穩(wěn)等工程地質(zhì)問題，上述情況影響范圍均不大，且礦石圍巖較穩(wěn)定，容易護理。所以礦床工程地質(zhì)條件屬以中厚層狀較堅硬工程地質(zhì)巖組為主的簡單類型。③礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境較好，但礦床開采對地質(zhì)環(huán)境造成了一定影響，不利于礦床開采的因素存在，礦床的開采還有誘發(fā)小型地質(zhì)災害的可能性，加上區(qū)域地殼不穩(wěn)定，礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量為中等類型。

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