繁峙縣松澗金礦礦床開采技術(shù)條件研究

袁寶勇

（山西中晉冶金地質(zhì)環(huán)境科技有限公司，山西 忻州 034000）

松澗金礦礦區(qū)位于繁峙縣城北東方向直距35km的松澗村附近，隸屬繁峙縣砂河鎮(zhèn)管轄。

1 水文地質(zhì)條件

1.1 區(qū)域水文地質(zhì)

本區(qū)位于五臺山西段滹沱河北岸的變質(zhì)巖地區(qū)。①富水區(qū)。主要分布于南部滹沱河為軸心帶狀區(qū)間內(nèi)，水位埋深0m～20m，地下水水位標(biāo)高1070m～1150m。含水層主要為第四系粉細(xì)砂至中粗砂。該單元地下水補(bǔ)給充足，水量豐富。單位涌水量5.0L/s·m～30.0L/s·m。②中等富水區(qū)。沿滹沱河沖積傾斜平原兩側(cè)呈帶狀分布，由黃土丘陵或臺地組成，地下水水位標(biāo)高1025m～1300m。在較大溝口洪積扇及古洪道地段，水量比較豐富[1]。在黃土覆蓋區(qū)地下水位埋深變化較大，富水性變化也較大。③弱富水區(qū)。分布于基巖山區(qū)。地下水主要賦存于基巖裂隙中，沒有穩(wěn)定的含水層存在。

1.2 礦區(qū)水文地質(zhì)

礦區(qū)位于區(qū)域水文地質(zhì)以及地形地貌單元的低中山、黃土臺地區(qū)及丘陵，區(qū)內(nèi)北高南低，地形起伏大，切割強(qiáng)烈。

（2）地表水體。礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)無地表水體，滹沱河一級支流——義興寨子河西距礦區(qū)2km，河流長度約20km。礦區(qū)內(nèi)沖溝較發(fā)育，南北向展布，溝內(nèi)無泉水出露。

（1）礦區(qū)含水層類型與分布。礦區(qū)可劃分為砂卵礫石含水層、黃土類孔隙水含水層、基巖裂隙含水層等3類。①砂卵礫石含水層：主要由砂礫石及細(xì)砂層組成，厚5m～25m。地下水PH值8.12，屬弱堿性、冷水、低耗氧、HCO3—Ca·Mg型水。②黃土孔隙水含水巖組：由上更新統(tǒng)砂質(zhì)土層組成。廣泛分布于區(qū)內(nèi)山坡及坡頂，覆蓋于太古界老地層之上，厚度5m～25m，層底標(biāo)高約1080m～138m，無泉水點(diǎn)出露，黃土孔隙水單位涌水量遠(yuǎn)小于0.1L/s.m。屬微弱含水層。③基巖裂隙含水層：風(fēng)化基巖層巖石表面多呈碎塊及土狀，一般厚0m～25m，據(jù)抽水試驗(yàn)，基巖裂隙含水層單位涌水量0.050L/s·m。平均滲透系數(shù)0.1187m/d。屬弱富水性含水層。新鮮巖層巖性由黑云斜長片麻巖、石英脈巖、斜長角閃片巖等組成，據(jù)鉆孔抽水試驗(yàn)資料，新鮮的基巖層構(gòu)造裂隙段最大單位涌水量0.0321L/s.m，平均滲透系數(shù)為0.84m/d～1.1m/d。屬弱富水。當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面1332m，礦體賦存標(biāo)高1020m～1400m，即礦體大部分賦存于侵蝕基準(zhǔn)面以下，一方面礦層傾角陡，基巖裂隙水多由水平方向運(yùn)移至礦層對礦床充水；另一方面上部蓋層中的地下水直接或間接進(jìn)入礦體，對礦床形成造成影響。

（3）礦區(qū)地下水的補(bǔ)、徑、排條件。受區(qū)域補(bǔ)徑排條件控制，礦區(qū)地下水除接受大氣降水部分滲入補(bǔ)給外，主要是義興寨河側(cè)向補(bǔ)給。礦區(qū)所在地為徑流區(qū)，地下水最終排入義興寨河流出區(qū)外，地下水流向由北向南。

（4）礦床充水因素分析。①地表水充水：義興寨河一般標(biāo)高1280m.，礦區(qū)最低開采標(biāo)高1040m，河床高出最低采高240m，當(dāng)有構(gòu)造導(dǎo)通時(shí)，河水可能對礦床充水。②斷裂導(dǎo)水：現(xiàn)階段礦區(qū)未發(fā)現(xiàn)導(dǎo)水?dāng)鄬?，探礦工程也未揭露出較大斷裂構(gòu)造。從井下工程分析，僅個(gè)別地段有零星滴水，最多1分鐘50滴。說明礦床含水微弱。

（5）礦坑涌水量預(yù)測?，F(xiàn)用“大井法”預(yù)測正常涌水量。

式中Q：涌水量，k:滲透系數(shù)，取0.5m，h:含水層厚度，取30m，S:降深，取10m；R0:引用影響半徑，取500m，r0:引用半徑。取100，代入上式得Q=495m3/d。

1.3 礦區(qū)水文地質(zhì)條件略評

礦體賦存于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，礦床充水一方面由基巖裂隙水直接進(jìn)入，在豐水期對礦體開采也會形成很大的威脅，如采礦中萬一貫通地表水體，后果將不堪設(shè)想。綜述認(rèn)為礦床水文地質(zhì)條件屬中等。

2 工程地質(zhì)

2.1 礦區(qū)工程地質(zhì)條件

根據(jù)巖石形成的先后順序、成因類型和結(jié)構(gòu)特征以及物理力學(xué)性質(zhì)，礦區(qū)可劃分為5個(gè)工程地質(zhì)巖組。①中厚層片麻巖組?；野谆尹S色，粒狀變晶結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造。BQ值介于480～550之間，巖石屬質(zhì)量等級屬于完整級。含金石英脈賦存于該組地質(zhì)體中，為礦體的頂板及底板。該組巖石干容重2.70～2.74（g/cm3），吸水率0.16～2.32，軟化系數(shù)0.3～0.8，極限抗壓強(qiáng)度59Mpa～226Mpa，抗拉強(qiáng) 度7.84Mpa～11.5Mpa，內(nèi)聚力6.97～8.23，內(nèi)摩擦角40.1～44.7°屬脆性硬質(zhì)巖石。②斜長角閃巖巖組。暗灰色、灰綠色，粒狀變晶、塊狀構(gòu)造。脈狀產(chǎn)出，節(jié)理較發(fā)育。該組巖石干容重3.21（g/cm3），吸水率0.19，軟化系數(shù)0.4～0.7，極限抗壓強(qiáng)度55Mpa～135Mpa，抗拉強(qiáng)度1.7Mpa～6.3Mpa，內(nèi)聚力16.1，內(nèi)摩擦角36.9°屬脆性硬質(zhì)巖石。BQ平均470，巖石質(zhì)量等級屬較完整。③石英巖組。分布于礦區(qū)深部，脈狀產(chǎn)出。據(jù)井下揭露，BQ值為700～750，巖石質(zhì)量等級屬巖體完整。④砂質(zhì)土單層土體。廣泛分布于礦區(qū)表層，主要由上更新統(tǒng)黃土組成，厚度5～35，呈松散狀，上部垂直節(jié)理發(fā)育，大孔隙，具濕陷性，工程地質(zhì)條件差。

2.2 礦區(qū)工程地質(zhì)條件略評

礦區(qū)礦體產(chǎn)于脈狀石英巖中，礦體及頂?shù)装濉鷰r屬堅(jiān)硬巖石，巖體質(zhì)量等級屬中等－巖體完整。穩(wěn)固，性較好，礦區(qū)工程地質(zhì)條件簡單。

3 環(huán)境地質(zhì)

（1）區(qū)域地殼穩(wěn)定性及新構(gòu)造運(yùn)動。本區(qū)地理位置處于云恒山-五臺山之間馬鞍形部位滹沱河新裂陷之東，大地構(gòu)造位置在山西臺背斜五臺山塊隆的恒山五臺山穹起之上。自新構(gòu)造運(yùn)動（喜馬拉雅運(yùn)動）以來，滹沱河裂陷區(qū)一直在緩慢下降，北部山區(qū)則在不斷隆起。本區(qū)位于華北地震帶山西地震亞帶北中部，該區(qū)域地震動峰值加速度值為0.2g，根據(jù)1990年中國地震局《中國地震烈度區(qū)劃圖》，該區(qū)域地震基本烈度為Ⅷ度。

（2）礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀。本礦區(qū)位于基巖山區(qū)，山巒迭復(fù)，山勢陡峭，地表風(fēng)化強(qiáng)烈。污染源主要為廢石、粉塵、固體廢棄物，尾礦壩順河溝北測布設(shè)，可能形成泥石流物源，但離礦帶較遠(yuǎn)，危及不到礦山?，F(xiàn)狀條件下礦區(qū)范圍內(nèi)無崩塌滑坡、采礦塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害。礦區(qū)范圍內(nèi)無村莊，絕大部分地區(qū)仍為原始地貌，基本屬于地質(zhì)環(huán)境良好的地區(qū)。但相鄰義興寨金礦選礦生產(chǎn)有氰化侵出工藝，廢液中存在劇毒氰化物，加上廢石中的金屬硫化物中Pb、Zn、S等元素的影響，嚴(yán)重威脅到周邊的生態(tài)環(huán)境及土壤，應(yīng)引起注意。

（3）礦床開采對地質(zhì)環(huán)境的影響。礦山開采所能引發(fā)的塌陷一般均出現(xiàn)在無人區(qū)，礦床開采過程中一般不會加劇或引發(fā)崩塌滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，但采礦過程中廢石日積月累，由于風(fēng)化和淋濾作用，對周邊的環(huán)境有一定的污染。根據(jù)附近礦山物探測井資料，未發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)異常。本礦床開采可能會造成一定的地質(zhì)環(huán)境影響，但危害不會很大。環(huán)境地質(zhì)條件中等。綜合礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件分析將本區(qū)礦床開采技術(shù)條件類型劃分為開采技術(shù)條件中等的以水文地質(zhì)問題和環(huán)境地質(zhì)問題為主的礦床。