遼寧省永安鐵礦區(qū)開采技術(shù)條件研究

趙 旭

（遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110000）

關(guān)鍵字：永安鐵礦；開采技術(shù)條件；水文地質(zhì)條件

1 研究區(qū)慨況

研究區(qū)屬遼東山地丘陵區(qū)，為長白山余脈向西南延伸部分，地勢(shì)西高東低、南高北低，海拔200—500米左右。區(qū)內(nèi)水系、植被較發(fā)育，氣候濕潤，四季分明，年平均降水量830毫米。年平均氣溫6.2°C。無霜期140天左右。

永安高地標(biāo)高809米，為研究區(qū)最高峰，最低侵蝕基準(zhǔn)面為黃柏峪河永安河谷段標(biāo)高220米左右，為研究區(qū)內(nèi)最低處，地勢(shì)起伏較大，區(qū)內(nèi)地下水的埋藏與分布，主要受地質(zhì)構(gòu)造、巖性、地形地貌、古地理及氣象條件等綜合因素的影響與制約[1]。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)條件概況

2.1 區(qū)域地下水類型及富水性

區(qū)域地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水和裂隙水。各類型富水性分述如下：

（1）松散巖類孔隙水

第四紀(jì)山間溝谷沖積，洪積孔隙潛水層，呈條帶狀分布，含水層為第四紀(jì)松散之坡積、洪積、沖積層，成分以砂及爍石為主，厚度一般1-3米，水位埋深0.5-1米，在山巒低洼處有泉水出露，當(dāng)?shù)孛裼盟∽源藢?。在廟兒溝、黃柏峪溝谷中，因與常年流水的河流密切相關(guān)，故水量較豐富。

（2）碳酸鹽裂隙巖溶水

巖性主要是寒武系紫色頁巖，黃白色石英砂巖，條紋狀分布于區(qū)域的西北，地表易于風(fēng)化，裂隙較發(fā)育，地下水以泉的形式在溝谷中出露，泉流量大于10噸/日，以大氣降水滲透補(bǔ)給。

（3）構(gòu)造基巖裂隙水

富水性中等區(qū)巖性主要為青白口系南芬組頁巖、泥灰?guī)r和釣魚臺(tái)組石英巖。主要覆蓋于鞍山和遼河群地層之上，為斷層接觸關(guān)系，分布于礦區(qū)西部，地表裂隙發(fā)育，尤其是石英巖尤為發(fā)育，地下水沿溝谷中以泉的形式排泄，泉流量約10噸/日-100噸/日，主要補(bǔ)給來源為大氣降水。

富水性貧乏區(qū)巖性主要為遼河群蓋縣組石英巖和大石橋組片巖。

（4）風(fēng)化基巖裂隙水

巖性主要為鞍山群石英云母片巖、綠色片巖及黑云母斑狀花崗巖、片麻狀混合巖、混合花崗巖、混合花崗片麻巖等侵入巖體，分布于整個(gè)區(qū)域的東部、東南部及中部，為粗粒斑狀或片麻狀構(gòu)造，地表易于風(fēng)化，裂隙發(fā)育，地下水沿溝谷以泉排泄，泉流量小魚10噸/日，地下水類型為硫酸鹽重碳酸鹽鈣鎂水。

2.2 區(qū)域地下水補(bǔ)、徑、排條件

大氣降水是區(qū)域內(nèi)地下水的主要補(bǔ)給來源，除部分蒸發(fā)外，其余補(bǔ)給地下水和形成地表徑流，地表徑流多排泄入細(xì)河，補(bǔ)給地表水。區(qū)內(nèi)地表水系較為發(fā)育，河水也是溝谷洼地和河谷平原地下水的又一主要補(bǔ)給水源，枯水季節(jié)又成為地下水的排泄通道。

山區(qū)、低山丘陵區(qū)：賦存于山區(qū)和低山丘陵的基巖裂隙水主要接受大氣降水的垂直滲入補(bǔ)給，大氣降水是山區(qū)地下水的主要補(bǔ)給來源。地下水一是以泉的形式流泄到溪流溝谷洼地，沿途下滲，除部分蒸發(fā)外，其余補(bǔ)給地下水；二是以地下徑流的形式，向西北方向補(bǔ)給丘間溝谷洼地中的地下孔隙潛水，同時(shí)以蒸發(fā)形式排泄，該區(qū)為區(qū)域的補(bǔ)給區(qū)。

丘間溝谷洼地地區(qū)：賦存于其中的第四系孔隙潛水，主要接受大氣降水的補(bǔ)給，其次還接受基巖裂隙水和河水的側(cè)向補(bǔ)給，地下水通過徑流排泄到區(qū)外，沿途進(jìn)行蒸發(fā)排泄。該區(qū)為本區(qū)地下水的徑流排泄區(qū)。

2.3 礦床充水因素分析

礦床主要分布在廟兒溝和黃柏峪兩河之間的變質(zhì)巖系中，圍巖透水性弱，可視為隔水層。鐵礦層中北東和北西兩組裂隙較發(fā)育，可直接受大氣降水的補(bǔ)給或河水通過風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙補(bǔ)給地下水[2,3]。

3 礦區(qū)工程地質(zhì)條件

3.1 礦區(qū)巖體工程地質(zhì)巖組劃分及特征

依據(jù)巖石物理力學(xué)指標(biāo)，現(xiàn)將礦區(qū)分布主要巖石的工程地質(zhì)巖組劃分及特征分述如下：

（1）風(fēng)化的塊狀、扁柱狀沉積巖組

礦區(qū)風(fēng)化帶巖層包括張夏組灰?guī)r，徐莊組石砂巖、灰?guī)r和頁巖，堿廠組灰?guī)r和饅頭組泥灰?guī)r，康家組泥灰?guī)r及橋頭組石英砂巖和頁巖，礦床巖石風(fēng)化程度一般，風(fēng)化裂隙發(fā)育深度5～15m，強(qiáng)度不大。巖芯均較破碎，呈塊狀和短柱狀，風(fēng)化裂隙發(fā)育，多見水蝕現(xiàn)象，巖石整體穩(wěn)定性差。

（2）未風(fēng)化工程地質(zhì)巖組

①層狀次硬巖組。該巖組主要包括張夏組灰?guī)r，康家組泥灰?guī)r，堿廠組灰?guī)r和饅頭組泥灰?guī)r，和南芬組中部紫色泥灰?guī)r。灰?guī)r巖石破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體質(zhì)量指標(biāo)M約為0.04，劃分為Ⅳ類，巖體質(zhì)量差。南芬組紫色泥灰?guī)r，巖石質(zhì)量好，巖體質(zhì)量指標(biāo)M介于0.12～0.13，劃分為Ⅲ類，巖體質(zhì)量中等。

②層狀堅(jiān)硬巖組。該巖組主要包括橋頭組石英砂巖夾頁巖、南芬組蛋青色泥灰?guī)r和茨溝組鐵礦層。橋頭組巖石較破碎，巖石質(zhì)量劣，巖體質(zhì)量指標(biāo)M介于0.056～0.11，劃分為Ⅳ類，巖體質(zhì)量差。

蛋青色泥灰?guī)r巖石完整，節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖石質(zhì)量極好，巖體質(zhì)量指標(biāo)M約為0.3，劃分為Ⅲ類，巖體質(zhì)量中等。鐵礦層巖石完整，節(jié)理裂隙斷續(xù)發(fā)育，偶見方解石細(xì)脈充填，巖石質(zhì)量極好，巖體質(zhì)量指標(biāo)M約為0.32，劃分為Ⅲ類，巖體質(zhì)量中等。

③層狀次軟巖組。該巖組主要為礦體頂板圍巖綠泥片巖，巖石較軟、破碎，節(jié)理裂隙較為發(fā)育，巖石質(zhì)量好，巖體質(zhì)量指標(biāo)M介于0.01～0.12，劃分為Ⅳ類，巖體質(zhì)量差。

④塊狀堅(jiān)硬巖組。該巖組主要包括釣魚臺(tái)組石英砂巖和浪子山組硅化大理巖。釣魚臺(tái)組石英砂巖巖石完整，節(jié)理裂隙不發(fā)育，個(gè)別孔局部存在破碎帶。巖石質(zhì)量極好，巖體質(zhì)量指標(biāo)M約為0.32，劃分為Ⅲ類，巖體質(zhì)量中等。浪子山組硅化大理巖巖石硬脆，鉆孔揭露巖心較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙為張開型，偶見方解石薄膜，巖石質(zhì)量中等，巖體質(zhì)量指標(biāo)M介于0.15～0.23，劃分為Ⅲ類，巖體質(zhì)量中等。

3.2 礦體及圍巖頂板穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

礦床基巖屬于堅(jiān)硬的、次硬的層狀、塊狀工程地質(zhì)巖組，但巖組結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，各類結(jié)構(gòu)面較發(fā)育。頂板圍巖為綠泥石英黑云片巖、二云母石英片巖，巖石較完整、較硬。鐵礦層下盤圍巖綠簾角閃片巖、絹云石英片巖，巖石較完整、較硬。綜上所述，礦區(qū)工程地質(zhì)條件屬中等類型。

4 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件

研究區(qū)緊鄰本溪市南芬鐵礦，南芬鐵礦為大型露天開采鐵礦，隨著開采的深入與擴(kuò)大，排土場(chǎng)土方規(guī)模不斷擴(kuò)大。南芬礦排土場(chǎng)位于研究區(qū)北部的廟溝河北側(cè)山頂，長約800米，土石方厚度不一，最大厚度65.4米。經(jīng)常出現(xiàn)大石滾落至山腳下的廟溝河內(nèi)的現(xiàn)象。另外，在廟溝河下游有一尾礦壩，給廟溝河造成的污染較重，主要是上游礦山選礦造成的污染。

通過地質(zhì)環(huán)境條件的調(diào)查顯示，研究區(qū)中存在泥石流地質(zhì)災(zāi)害，采礦活動(dòng)中爆破震動(dòng)容易引起崩塌地質(zhì)災(zāi)害，廟溝河有一定污染，其他地質(zhì)災(zāi)害不存在。地質(zhì)環(huán)境一般，人為活動(dòng)較多，對(duì)進(jìn)一步勘查有一定的影響。

5 結(jié)論

（1）永安鐵礦床以裂隙水充水為主，水文地質(zhì)條件中等。有三個(gè)地下水含水層：第一層為第四系孔隙潛水;第二層是以風(fēng)化裂隙水為主的裂隙潛水；第三層為裂隙承壓水。兩層承壓水之間隔水層為厚層狀南芬組紫色蛋青色泥灰?guī)r。

（2）礦床屬堅(jiān)硬、半堅(jiān)硬的層狀、塊狀工程地質(zhì)巖組。頂板圍巖為綠泥石英黑云片巖、二云母石英片巖，巖石較完整、較硬。鐵礦層下盤圍巖綠簾角閃片巖、絹云石英片巖，巖石較完整、較硬。礦區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度屬中等類型。

（3）研究區(qū)現(xiàn)狀條件下地質(zhì)環(huán)境條件一般，存在泥石流地質(zhì)災(zāi)害。研究區(qū)人為活動(dòng)較多，礦山開采活動(dòng)對(duì)巖體穩(wěn)定性造成影響。上游鐵礦尾礦庫對(duì)廟溝河造成一定污染。