公路壓覆巖鹽礦的地質(zhì)背景及資源儲(chǔ)量邊界確定方法

姜燦強(qiáng)

（中鹽勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長沙 410014）

由于我國道路交通體系的不斷完善，公路工程的建設(shè)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，為了保證公路能夠更好地投入到使用當(dāng)中，針對(duì)河南省普通省道網(wǎng)中S228衛(wèi)新線進(jìn)行改造，能夠進(jìn)一步滿足物資流通需求，推動(dòng)該地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，使得河南省公路網(wǎng)建設(shè)更為完善。

1 工程概況

項(xiàng)目起點(diǎn)位于襄城縣與葉縣交界處，向南下穿禹亳鐵路后，與S324（原S242）相交，經(jīng)河北高村后上跨沙河，沿灣李村東側(cè)向南，經(jīng)呂莊后下穿孟平鐵路復(fù)線，向南經(jīng)鄧?yán)钹l(xiāng)西，于趙莊繼續(xù)向南與G329（原S241）相交，于汪莊村南下穿寧洛高速，穿過老樊寨村，路線全長43.34 km，設(shè)計(jì)速度80 km/h。本項(xiàng)目共修建涵洞22道，其中新建18道，拆除重建4道。涵洞統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 涵洞設(shè)置統(tǒng)計(jì)表

2 公路壓覆巖鹽礦的地質(zhì)背景

項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)倩幢睕_積湖積平原，占全國平原面積的1.8%。項(xiàng)目沿線區(qū)域地貌、地勢如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目沿線區(qū)域工程地勢圖

該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造屬中朝準(zhǔn)地臺(tái)一級(jí)大地構(gòu)造單元，南部邊緣區(qū)分屬地臺(tái)的兩個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，即華熊臺(tái)緣坳陷和華北坳陷的南緣。區(qū)域內(nèi)以斷裂構(gòu)造為主，另有部分褶皺構(gòu)造，其中，斷裂構(gòu)造直接影響全縣的地體結(jié)構(gòu)和地貌形態(tài)。境內(nèi)葉魯斷裂西起魯山，經(jīng)程寨通過縣城北約2 km處，過廉村東至舞陽縣泥河洼以東，全長百余公里，兩側(cè)相對(duì)北升南降，落差800～1 000 m，是葉舞盆地北部邊緣的控制構(gòu)造。

巖鹽主要賦存于核桃園組一段和核桃園組二段中上部，礦層呈固態(tài)產(chǎn)出，鉆探未發(fā)現(xiàn)鹵水層。固態(tài)礦層一般為塊狀、層狀構(gòu)造，也有少部分為似層狀、紋層狀構(gòu)造。在礦層頂?shù)装宓哪鄮r中常有呈團(tuán)塊狀、透鏡狀或脈狀出現(xiàn)的石鹽礦石。礦層和圍巖呈突變接觸，界面比較清晰，礦層產(chǎn)狀和地層產(chǎn)狀一致，傾向7°左右，傾角一般6～12°。項(xiàng)目區(qū)豎向穿越普查區(qū)中部， 線路經(jīng)過ZK5，午4井、午2和ZK8在項(xiàng)目區(qū)附近。據(jù)ZK5資料，具有開發(fā)利用價(jià)值的層段共有7個(gè)，2個(gè)含礦地層，含鹽礦層總厚427.71 m。

3 公路壓覆巖鹽礦資源儲(chǔ)量邊界確定方法研究

3.1 公路壓覆巖鹽礦概況

該公路呈現(xiàn)條帶狀布置，主線路基寬度是12.0 m，路面寬度是15.0 m，途徑河南省葉舞凹陷巖鹽礦普查區(qū)內(nèi)公路長度為10 600 m。在北側(cè)壓覆范圍壓覆具有開發(fā)利用價(jià)值的層段共有6個(gè)：第一含礦層段，含礦層累計(jì)厚度37.55 m，地層埋深范圍1 645～1 697 m；第二含礦層段，含礦層累計(jì)厚度58.23 m，地層埋深范圍1 732～1 804 m；第三含礦層段，含礦層累計(jì)厚度26.5 m，地層埋深范圍1 849～1 883 m；第四含礦層段，含礦層累計(jì)厚度52.45 m，地層埋深范圍1 933～2 016 m；第五含礦層段，含礦層累計(jì)厚度67.63 m，地層埋深范圍2 037～2 142 m；第六含礦層段，含礦層累計(jì)厚度35.55 m，地層埋深范圍2 324～2 383 m。

3.2 擬壓覆資源儲(chǔ)量邊界確定采用的方法

本次壓覆共涉及1個(gè)巖鹽礦地勘項(xiàng)目，確定其壓覆邊界重點(diǎn)以礦體開采技術(shù)條件為依據(jù)，涉及的礦體埋藏比較深，開采方法采用鉆井水溶開采法，設(shè)工程為條帶狀，所以本次利用垂線法確定單個(gè)建筑物影響邊界，然后視具體情況選取最大可能影響范圍的建筑物為確定壓覆范圍，即建筑物下礦體埋深最深，然后確定整個(gè)擬建項(xiàng)目的壓覆范圍。該地區(qū)的巖性為砂泥巖、白云巖與泥巖互層。頂部為淺灰色泥巖與粉砂巖、灰白色白云巖；中部為紫色砂巖、泥巖及白云巖、泥灰?guī)r；下部為棕色、紫色砂巖、泥巖互層，夾有雜色礫巖及薄層灰色粉砂巖等。

在確定壓覆范圍時(shí)，采用方法為移動(dòng)角選取，維護(hù)帶寬度及依據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷礦柱留設(shè)與壓礦開采規(guī)程》和《采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》的有關(guān)規(guī)定，以及根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況確定壓覆區(qū)范圍。根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》 《采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》相關(guān)規(guī)定，本項(xiàng)目公路保護(hù)等級(jí)為Ⅰ級(jí)。按照保護(hù)等級(jí)Ⅰ級(jí)來確定圍護(hù)帶的寬度為20 m。垂線法適用于建設(shè)工程呈長條狀或長條彎曲狀的情況，如鐵路、公路等。上述工程窄而長，如果用垂直剖面法可能需要作數(shù)條或十?dāng)?shù)條剖面，無疑就加大了報(bào)告工作量，且圖上線段較多，容易混淆。

垂線法操作要點(diǎn)：將本高速公路及附屬設(shè)施建設(shè)場地位置發(fā)展到礦區(qū)的資源儲(chǔ)量估算平面圖上，在場地邊界之外圈出20 m寬一個(gè)圍護(hù)帶邊界。從圍護(hù)帶邊界的各角點(diǎn)向外作垂線，垂線長由各區(qū)松散層平均厚乘以余切45°所得，連接各垂線端點(diǎn)，即得到建(構(gòu))筑物在地表松散層與基巖接觸面上的保護(hù)邊界。從得到的建(構(gòu))筑物在地表松散層與基巖接觸面上的保護(hù)邊界的各角點(diǎn)向外作垂線，將各垂足連線即得到壓覆邊界線。

3.3 擬壓覆資源儲(chǔ)量邊界移動(dòng)角選取及計(jì)算依據(jù)

結(jié)合《建筑物、水體、鐵路及主要井巷、煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》的有關(guān)條例得知，該建設(shè)項(xiàng)目屬于延伸形構(gòu)筑物，適用于垂線法計(jì)算保護(hù)邊界，本項(xiàng)目采用“垂線法”進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。

3.3.1 移動(dòng)角選取及依據(jù)

移動(dòng)角參數(shù)選用平頂山礦區(qū)地表移動(dòng)實(shí)測參數(shù)，依照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷、煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》附錄五中附表5-2及附表5-4，結(jié)合省內(nèi)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，本次松散層移動(dòng)角φ、巖層走向移動(dòng)角δ、巖層上山方向移動(dòng)角γ、下山方向移動(dòng)角β等，均按照個(gè)礦區(qū)具體情況選取和計(jì)算。松散層移動(dòng)角φ值見表2。

表2 松散層移動(dòng)角φ值

3.3.2 松散層厚度

根據(jù)擬建公路與受壓覆項(xiàng)目中的鉆孔分布情況，巖移計(jì)算點(diǎn)松散層厚度利用距離擬建項(xiàng)目最近鉆孔的松散層厚度。結(jié)合《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》第17條和《采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》6.2.2條規(guī)定，高速公路 （包括橋梁和隧道） 按照保護(hù)等級(jí)Ⅰ級(jí)，確定該項(xiàng)目圍護(hù)帶寬度是20 m。

3.3.3 圍護(hù)帶寬度

根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》第17條和《采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》6.2.2條規(guī)定，高速公路（包括橋梁和隧道）按照保護(hù)等級(jí)Ⅰ級(jí)來確定圍護(hù)帶的寬度為20 m。通過合理確定圍護(hù)帶寬度，能夠保證公路壓覆巖鹽礦資源儲(chǔ)量邊界確定更為合理，為相關(guān)人員提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，保證公路壓覆巖鹽礦資源得到高效的開發(fā)與利用。

3.4 公路壓覆保護(hù)范圍的確定

結(jié)合《公路安全保護(hù)條例》中有關(guān)規(guī)定，具體如下：縣級(jí)以上地方人民政府應(yīng)當(dāng)根據(jù)保障公路運(yùn)行安全和節(jié)約用地的原則以及公路發(fā)展的需要，組織交通運(yùn)輸、國土資源等部門劃定公路建筑控制區(qū)的范圍。公路建筑控制區(qū)的范圍，從公路用地外緣起向外的距離標(biāo)準(zhǔn)為：國道不少于20 m；省道不少于15 m；縣道不少于10 m；鄉(xiāng)道不少于5 m。公路彎道內(nèi)側(cè)、互通立交以及平面交叉道口的建筑控制區(qū)范圍根據(jù)安全視距等要求確定。

壓覆區(qū)上部地層為第四系黏土層夾粉質(zhì)黏土層，中部為新近系，下部為古近系。地層主要巖性為泥巖、砂巖、油頁巖、巖鹽等，擬壓覆區(qū)內(nèi)葉舞凹陷巖鹽礦松散層北部厚度為471 m，南部厚度為271 m。灰白色巖鹽與泥巖呈韻律沉積，屬松軟巖類頂?shù)装澹瑸樗綆r層。為確保建設(shè)項(xiàng)目安全，本次核實(shí)參照《采空區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)細(xì)則》相關(guān)規(guī)定，合理確定核實(shí)區(qū)巖層移動(dòng)角和松散層移動(dòng)角指標(biāo)，然后估算壓覆的鹽層資源量。該地區(qū)的巖性為砂泥巖、白云巖與泥巖互層。頂部為淺灰色泥巖與粉砂巖、灰白色白云巖；中部為紫色砂巖、泥巖及白云巖、泥灰?guī)r；下部為棕色、紫色砂巖、泥巖互層，夾有雜色礫巖及薄層灰色粉砂巖等。

結(jié)合該公路壓覆移動(dòng)角指標(biāo)計(jì)算能夠得知，公路壓覆范圍超過保護(hù)條例確定的保護(hù)范圍，因此，確定成鹽區(qū)內(nèi)本高速公路壓覆范圍時(shí)，結(jié)合有關(guān)指標(biāo)確定本建設(shè)項(xiàng)目擬對(duì)葉舞凹陷巖鹽礦普查區(qū)（3）（4）區(qū)塊形成壓覆的范圍。zk8向線路做垂線，交點(diǎn)以北擬壓覆成鹽區(qū)拐點(diǎn)坐標(biāo)（西安80坐標(biāo)）見表3。

表3 S228衛(wèi)新線葉縣段擬壓覆北部成鹽區(qū)拐點(diǎn)坐標(biāo)一覽表

4 結(jié)語

綜上，通過對(duì)某公路壓覆巖鹽礦的地質(zhì)背景及資源儲(chǔ)量邊界確定方法進(jìn)行有效分析，能夠保證該公路項(xiàng)目施工的有序進(jìn)行，有效減小壓覆巖鹽礦對(duì)項(xiàng)目施工產(chǎn)生的影響，能夠保證公路工程項(xiàng)目整體質(zhì)量得到更好提升，故可以為有關(guān)工程提供良好參考。