內(nèi)蒙古某多金屬礦床地質(zhì)特征及開采技術(shù)條件

張譯丹，劉夢璐

（遼寧省化工地質(zhì)勘查院，遼寧 錦州 121000）

太基敖包南銀鉛鋅多金屬礦區(qū)位于內(nèi)蒙古西烏珠穆沁旗太基敖包地區(qū)大興安嶺南段西坡，大地構(gòu)造位于內(nèi)蒙古中部愛力格廟－錫林浩特中間地塊（Ⅱ3）的中部，成礦條件優(yōu)越。研究區(qū)屬低山丘陵區(qū)，地形切割較弱，山脈總體呈北東—南西向展布。區(qū)內(nèi)地表水系不發(fā)育，水資源貧瘠。前人先后多次對該地區(qū)進(jìn)行過勘查工作，本次在前人工作的基礎(chǔ)上對工作區(qū)開展地質(zhì)及水工環(huán)調(diào)查，并在鉆孔施工中做了水文地質(zhì)觀測及代表性水井的長期觀測，結(jié)合區(qū)域資料對礦床地質(zhì)、水文、工程和環(huán)境地質(zhì)特征進(jìn)行分析，確定水工環(huán)地質(zhì)類型、詳細(xì)分析礦區(qū)開采技術(shù)條件，為礦山開采提供技術(shù)依據(jù)。

1 礦區(qū)基本概況

礦區(qū)位于內(nèi)蒙古中部愛力格廟－錫林浩特中間地塊（Ⅱ3）的中部。區(qū)域地層有二疊系下統(tǒng)格根敖包組和達(dá)里諾爾組，侏羅系中下統(tǒng)馬尼特廟群，侏羅系上統(tǒng)興安嶺群。區(qū)域構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，斷裂期主要是華力西晚期和燕山期，走向主要為北東和北東東，區(qū)域巖漿活動主要時(shí)期為華力西期和燕山早期，巖性以中酸性巖為主，少量中性及基性巖。

1.1 礦區(qū)地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)除沿溝谷分布有第四系松散沉積外，大面積分布燕山期花崗斑巖侵入體，局部分布火山碎屑巖沉積，脈巖不發(fā)育，區(qū)內(nèi)出露的地層主要為上侏羅統(tǒng)興安嶺群酸性火山巖組。工作區(qū)構(gòu)造發(fā)育，常表現(xiàn)為構(gòu)造破碎蝕變帶，主要為北西向和北東向，沿走向不連續(xù)。在構(gòu)造破碎帶中及附近，常發(fā)育有赤鐵礦化、硅化、綠泥石化等后期熱液蝕變，局部地段見有銅的硫化物蝕變形成的銅藍(lán)。

1.2 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)內(nèi)金屬礦化均受構(gòu)造裂隙或裂隙帶控制，區(qū)內(nèi)主裂隙面產(chǎn)狀一般呈北西走向且以傾向南西為主，因此礦體或礦化帶也一般呈北西走向，Ⅰ號礦段礦體走向?yàn)?33°左右，在Ⅱ號礦段銅礦化地段礦體走向150°。所有的礦體或礦化帶都傾向南西，傾角一般較大，其中Ⅰ號礦段礦體傾角為66°，Ⅱ號礦段銅礦體傾角為75°。礦體厚度變化較大，礦體真厚度從7.55 m到小于可采厚度，Ⅱ1號礦體厚度變化系數(shù)達(dá)到131%。礦區(qū)內(nèi)礦體的賦礦巖石主要為花崗斑巖。

2 水文地質(zhì)特征

根據(jù)地表水流域劃分水文地質(zhì)單元的原則，礦區(qū)所在地的水文地質(zhì)單元屬錫林河流域的徑流區(qū)。地下水主要為松散堆積層、基巖裂隙及構(gòu)造破碎帶潛水，風(fēng)化裂隙發(fā)育深度在50 m左右，大氣降水的垂直滲入直接補(bǔ)給地下水。山前洼地和溝谷地帶，主要分布孔隙潛水及局部的承壓水，除接受大氣降水補(bǔ)給外，還接受基巖裂隙水的補(bǔ)給。

2.1 地表水與地下水的一般特征

2.1.1 地表水

工作區(qū)地表水呈樹枝狀且不發(fā)育，主要水系為山間第四系溝谷，東西向穿越全區(qū)，常年干涸，局部偶形成短暫地表徑流?？辈閰^(qū)屬侵蝕構(gòu)造中低山區(qū)，地形大致形成南北向分嶺，向東西兩側(cè)溝谷發(fā)育，離礦區(qū)較近，它們及其匯流方向?qū)淼V床開采影響較大。河水平時(shí)一般干涸，水流量相對較小，7-9月雨季時(shí)稍有短暫性徑流。地表水主要靠大氣降水、地下水補(bǔ)給。

2.1.2 地下水的一般特征

區(qū)內(nèi)地下水可分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水。松散巖類孔隙水由第四系孔隙水含水層和強(qiáng)風(fēng)化空隙含水層組成，富水程度隨地形條件及沉積厚度而變化，二者靠大氣降水垂直補(bǔ)給。在斜坡地段以蒸發(fā)滲透形式排入溝谷，轉(zhuǎn)化為地表水，部分沿構(gòu)造破碎帶下滲形成構(gòu)造裂隙水。塊狀巖類裂隙含水巖組，主要分布于區(qū)內(nèi)的巖漿巖成巖裂隙和構(gòu)造裂隙中，局部可能有承壓性。地下水主要為松散堆積層、基巖裂隙及構(gòu)造破碎帶潛水，風(fēng)化裂隙發(fā)育深度在50 m左右，大氣降水的垂直滲入直接補(bǔ)給地下水。

2.1.3 礦床涌水量預(yù)測

收集預(yù)測資料可知，毛登鉬錫銅礦露天礦坑在1 065 m高程的涌水量為100～250 m3/d，礦區(qū)中部鉆孔抽水試驗(yàn)涌水量僅為55.2 m3/d，滲透系數(shù)為0.014 8 m/d，單位涌水量為0.007 6 L/（s·m），單位涌水量遠(yuǎn)小于0.1 L/（s·m），類比本礦區(qū)富水性為弱。

2.2 水文地質(zhì)類型

礦區(qū)水文地質(zhì)邊界簡單，地表分水嶺明確，周邊無大地表水體、待開采礦區(qū)無地下老窯等存在，大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給來源。地下水與地表水的運(yùn)移方向基本一致，并受地質(zhì)巖性和地質(zhì)構(gòu)造控制。礦床充水層為基巖裂隙水含水層，充水方式應(yīng)以頂板裂隙線流、面流為主，毗鄰毛登鉬錫銅礦單孔抽水試驗(yàn)得單位涌水量為0.007 6 L/（s·m），遠(yuǎn)小于單位涌水量0.1 L/（s·m），富水性為弱且不均勻。礦體雖多位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，但地表第四系覆蓋少且薄，巖體多部位隔水性好，疏干排水不會造成塌陷沉降。

綜上，水文地質(zhì)類型為Ⅱ-1，即以裂隙含水層充水為主的簡單型。

3 工程地質(zhì)特征

本區(qū)出露巖石地層主要為侏羅系上統(tǒng)、二迭系下統(tǒng)火山雜巖及燕山早期花崗斑巖和石英斑巖，工作區(qū)西北方向出露較大規(guī)模興安嶺群酸性火山巖組：淺灰、灰紫色流紋質(zhì)凝灰?guī)r夾安山巖及小規(guī)模礫巖。近地表風(fēng)化作用明顯，微風(fēng)化～中風(fēng)化，一般呈塊狀，碎塊狀多見于山體的坡面和坡腳處；在地表下50 m后，

巖石完整而堅(jiān)硬。

3.1 工程地質(zhì)巖組的劃分

依據(jù)勘查區(qū)巖土結(jié)構(gòu)、成因類型將區(qū)內(nèi)巖土介質(zhì)劃分為巖體和土體，工程地質(zhì)巖組劃分如下。

3.1.1 第四系松散軟巖組

第四系松散堆積主要沿溝谷、河道分布，成分為松散砂礫巖和風(fēng)成、坡積、洪積、沖積砂礫層。主要由粉質(zhì)黏土及砂礫石、碎石組成，松散結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定差，強(qiáng)度低，分布于山坡及溝谷地帶，厚度0～10 m。工作區(qū)內(nèi)地形平緩，起伏不大，一般坡度10°～35°，最陡坡度＜50°。

3.1.2 塊狀半堅(jiān)硬-堅(jiān)硬巖巖組

巖體為燕山早期花崗斑巖（γπ52（2））：分為淺成侵入花崗斑巖及次火山巖相花崗斑巖（含火山碎塊2%～5%）。風(fēng)化殼范圍內(nèi)，地表多有基巖出露，切割侵蝕較弱，局部有低矮危巖存在，多小V型溝谷，風(fēng)化程度強(qiáng)風(fēng)化以上較薄，為0～5 m，為碎裂結(jié)構(gòu)，弱風(fēng)化影響深度一般為30～65 m，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級結(jié)構(gòu)面發(fā)育。不規(guī)則裂隙3～4組，產(chǎn)狀210°～240°∠77°～82°裂隙最發(fā)育，地表觀測線裂隙率為8～18，局部地表近片理化，坡溝多見崩滾礫石，RQD值在50%～80%（見表1），完整性多中等，局部差，工程性質(zhì)較差。微風(fēng)化巖體塊狀構(gòu)造致密、堅(jiān)硬，發(fā)育Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級結(jié)構(gòu)面，礦化帶及蝕變帶中Ⅴ級微結(jié)構(gòu)面發(fā)育明顯。線裂隙率2～4，RQD值一般55%～95%，巖芯采取率多95%以上，巖石較完整-完整，礦體賦存其中。

3.2 礦床頂?shù)装宓姆€(wěn)定性分析

3.2.1 礦床出露的地層及構(gòu)造特點(diǎn)

礦體富存于燕山期花崗斑巖中，受構(gòu)造裂隙及蝕變帶控制，飽和抗壓強(qiáng)度為28.52～114.22 MPa。蝕變有綠泥石化、碳酸鹽化及少許高嶺土化。部分張裂隙多被石英細(xì)脈、碳酸鹽細(xì)脈充填。礦區(qū)未見Ⅰ、Ⅱ級結(jié)構(gòu)面明顯存在，次火山巖相花崗斑巖和淺層侵入花崗斑巖為漸變接觸關(guān)系?？變?nèi)次級構(gòu)造發(fā)育，走向多為NW，多呈先期壓扭性、后期張扭性的特征。

表1 巖石質(zhì)量等級

3.2.2 邊坡、頂?shù)装宓姆€(wěn)定性

（1）邊坡的穩(wěn)定性。礦區(qū)內(nèi)地形切割侵蝕中等，無明顯的區(qū)域斷裂通過，見小V字型溝谷及幾米高危巖崖，地形坡度為10°～35°，為較穩(wěn)定坡度；最發(fā)育裂隙傾角在65°以上，坡向和裂隙傾向一致時(shí)，二者角度之差多大于30°為較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；水等外力作用較弱，地表牧草茂盛，水土保持尚好；不存在山體滑移失穩(wěn)的可能性，自然條件下山體是穩(wěn)定的。但災(zāi)害多和人類活動有關(guān)，坡積物和強(qiáng)風(fēng)化層較厚地段，多碎石土狀及碎裂結(jié)構(gòu)，人為開挖后易引發(fā)坍塌滑移。

（2）頂?shù)装宓姆€(wěn)定性。礦體富存于花崗斑巖中，飽和抗壓強(qiáng)度較高。礦石亦屬半堅(jiān)硬-堅(jiān)硬巖類，總體頂?shù)装宸€(wěn)定性好。亦應(yīng)注意構(gòu)造破碎帶及蝕變帶地段亦有落塊或小坍塌的可能，隨著開采深度的加大，應(yīng)預(yù)防局部破碎地帶巖爆的發(fā)生。

3.3 工程地質(zhì)類型

礦區(qū)地形有利于自然排水，圍巖巖性為單一花崗斑巖，屬于塊狀堅(jiān)硬巖類，構(gòu)造以次級構(gòu)造為主，全、強(qiáng)風(fēng)化層較薄，地下水以潛水為主，局部有弱承壓性，地下水富水性弱，壓力總體較小，故不易發(fā)生礦山地質(zhì)問題，工程地質(zhì)為Ⅲ類一型，即塊狀巖類簡單型。

4 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)特征

礦區(qū)處于內(nèi)蒙古愛力格廟－錫林浩特中間地塊（Ⅱ3）的中部。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動不強(qiáng)烈。河流、氣候等外動力地質(zhì)作用較弱，對區(qū)內(nèi)環(huán)境地質(zhì)影響不大。礦區(qū)內(nèi)目前未見新的崩塌、滑坡、泥石流以及地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害痕跡。按地震強(qiáng)度劃分，屬東北地洼之中強(qiáng)震區(qū)的興安嶺構(gòu)造中震帶，地震活動微弱。根據(jù)《中國地震區(qū)劃圖》的劃分，本區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05 g。

礦區(qū)內(nèi)雜草叢生，水土保持狀況良好；人口稀疏分布于各寬闊支溝，沿支溝多圈定的草場，生產(chǎn)條件較落后，牧業(yè)對生態(tài)環(huán)境有破壞但影響不大；錫林浩特毛登鉬錫銅礦已經(jīng)停產(chǎn)，錫鋅礦剛開采，對附近生態(tài)環(huán)境未造成破壞；目前的勘查深度對礦區(qū)水均衡條件基本不產(chǎn)生影響，故生態(tài)環(huán)境較好。

區(qū)內(nèi)外力地質(zhì)作用較弱，礦區(qū)內(nèi)目前未近期的崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害痕跡。礦體位于花崗斑巖巖體內(nèi)，頂?shù)装宸€(wěn)定，開采不會引起地面沉降或變形。根據(jù)地下水水質(zhì)分析可知，地下水硝酸鹽含量超出飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，其他指標(biāo)均在飲用水Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。綜上，區(qū)內(nèi)環(huán)境地質(zhì)類型為良好。

5 結(jié)論

一是綜合水文、工程、環(huán)境地質(zhì)條件及礦體賦存狀態(tài)可知，礦區(qū)整體巖性為單一的花崗斑巖，巖石穩(wěn)定性較好，建議選擇地下巷道開拓。地下巷道開采時(shí)，主要不穩(wěn)定因素是構(gòu)造破碎地及蝕變發(fā)育強(qiáng)烈地帶，易造成局部地段頂板掉塊及崩塌，為了安全生產(chǎn)，坑道要進(jìn)行有效支護(hù)，保留足夠的安全礦柱。二是礦區(qū)氣候干旱-半干旱，少雨多風(fēng)，植被覆蓋差，加之畜牧業(yè)過度發(fā)展，生態(tài)脆弱。選冶采用封閉式流程，盡量減少環(huán)境污染，產(chǎn)生的廢渣、廢水應(yīng)科學(xué)堆放和處理。在礦山勘察和開采中，更應(yīng)合理布置工程，減少對植被的破壞。三是下一步通過抽水試驗(yàn)，摸清構(gòu)造的導(dǎo)水性及儲水性，準(zhǔn)確預(yù)測礦坑涌水量，通過深部水樣分析找出礦化度垂直分帶規(guī)律，確定水質(zhì)類型，給出飲用水全項(xiàng)的評價(jià)指標(biāo)，指導(dǎo)供水水源地的選擇。結(jié)合礦石的有關(guān)物相分析，確定將來廢渣中是否可淋出有害組分，進(jìn)一步預(yù)測開采對環(huán)境地質(zhì)的影響。