白山堂銅礦工程地質(zhì)特征分析

李大彥

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

白山堂地區(qū)的構(gòu)造演化經(jīng)過了從B型板塊俯沖-弧后擴(kuò)張-洋盆形成-B型板塊俯沖-碰撞-后碰撞階段-A型俯沖～碰撞～后撞碰階段等過程，A型俯沖碰撞后的后碰撞階段為本區(qū)主要的成礦期，并且控制了區(qū)內(nèi)銅鉛鋅銻鐵等金屬礦床的形成[1]。白山堂礦區(qū)主要分布有三種巖體，通過鋯石U-Pb年代學(xué)研究分別獲得了其侵入年齡，其中花崗巖和斜長花崗斑巖形成于早二疊世(281.4Ma和290Ma)，而流紋質(zhì)淺成侵入體形成于早泥盆世(388Ma)，巖石地球化學(xué)特征表明流紋質(zhì)淺成侵入體具有典型S型花崗巖的特征，而斜長花崗斑巖和花崗巖具有相同的成巖物質(zhì)來源，且均屬Ⅰ型花崗巖[2]。

1 區(qū)域地質(zhì)條件

白山堂銅礦位于塔里木地塊東北緣的紅柳園古生代多旋回裂谷帶。區(qū)內(nèi)出露的地層主要有薊縣系平頭山群淺變質(zhì)絹云石英片巖、石墨石英片巖、鈣質(zhì)片巖，侏羅系火山巖和第四系等。薊縣系平頭山群地層褶皺發(fā)育，褶皺形態(tài)復(fù)雜多樣。區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為海西期的二長花崗巖，呈近EW向分布，主要受區(qū)域內(nèi)近東西向構(gòu)造控制[3]。

1.1 地層

礦區(qū)內(nèi)地層主要為中震旦統(tǒng)平頭山群，以倒轉(zhuǎn)的單斜層位產(chǎn)出，走向-4～300，傾向北東，傾角5O°～70°；巖性主要為絹云母石英片巖、斑點片巖、石墨石英片巖、透輝石石英片巖等。其次為侏羅系統(tǒng)赤金堡群，巖性為沉相沿積的碎屑巖、砂巖、砂礫巖、粉砂巖。再次為第四系沖洪積物。

1.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿活動較強(qiáng)，主要為海西期。侵入巖有花崗閃長巖、閃長巖、石英閃長巖，分布在礦區(qū)北部，石板泉花崗巖體分布在礦區(qū)南部。次火山巖(巖性為流紋斑巖)分布于礦區(qū)的東部和西部，北部亦有出露，由一個復(fù)雜的小巖體和不完整的環(huán)狀巖墻組成，流紋斑巖與成礦關(guān)系密切，巖石特征屬鋁、硅過飽和系列。另外，礦區(qū)內(nèi)有一些中酸性脈巖類沿斷層構(gòu)造充填。

1.3 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)地層呈倒轉(zhuǎn)的單斜構(gòu)造，斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，大致可分為近東西向、北北東向、北西西向和北東東向四組。近東西向斷裂從礦區(qū)北部通過，為區(qū)域性大斷裂；北北東向斷裂是次級斷裂，屬礦區(qū)內(nèi)容礦構(gòu)造；另有北西西向和北東東向斷裂為一組剪裂，屬成礦后斷裂。

1.4 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

白山堂銅礦礦體基本在當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面以下，為直接充水的礦床，充水水源為基巖裂隙水。礦區(qū)及其附近無地表水體，含水層和斷裂帶與地表水體的聯(lián)系不密切。由于基巖滲透性差，補(bǔ)給條件差，水量貧乏，礦山基巖裂隙水賦水裂隙主要發(fā)育在地表20m～50m的深度內(nèi)，對礦坑充水影響程度輕微。

斷裂帶脈動狀水只在構(gòu)造發(fā)育段對礦床具有充水作用，破碎帶巖石破碎，裂隙發(fā)育程度好，具有較好的儲水空間和導(dǎo)水性，但受破碎帶寬度的影響，對礦床的充水范圍有限，開拓工程揭露時，瞬時突水量較大，但以消耗靜儲量為主，水量有限，對礦坑充水影響小。

表1 工程地質(zhì)分區(qū)說明表

表2 巖石物理力學(xué)性質(zhì)測試結(jié)果表

2 工程地質(zhì)特征

白山堂銅礦大地構(gòu)造位置處于塔里木地臺東北緣的敦煌地軸與天山地槽褶皺系北山優(yōu)地槽褶皺帶的東段。區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂發(fā)育。主要為白山堂復(fù)背斜，由五道明水向斜、野馬井東背斜、五道明水一堿泉子構(gòu)造巖漿帶、白山堂背斜、長銅山一石板泉斷陷和四道紅山向斜組成。

白山堂銅礦區(qū)地處北山堅硬-較堅硬工程地質(zhì)區(qū)，白山堂低山丘陵堅硬～較堅硬工程地質(zhì)亞區(qū)，按地貌單元和巖、土體類型可進(jìn)一步劃分為三個工程地質(zhì)地巖組段，分別為較堅硬含角礫凝灰?guī)r組、堅硬塊狀花崗巖組、松散碎石土，各巖組工程地質(zhì)特征見表1。

與礦床開采較為密切的工程地質(zhì)巖組有為較堅硬含角礫凝灰?guī)r組、堅硬塊狀花崗巖組。礦體主要賦存于黃鐵方解石絹云巖及蝕變碎裂鉀長花崗巖和石英脈中。塊狀構(gòu)造，巖心多呈柱狀、短柱狀，巖石RQD值一般20～80，Ⅲ-Ⅴ結(jié)構(gòu)面發(fā)育，以Ⅳ級結(jié)構(gòu)面為主，結(jié)構(gòu)面多閉合，巖石堅硬，巖體完整性差，裂隙發(fā)育。

3 工程地質(zhì)問題及治理

白山堂銅礦區(qū)發(fā)生的工程地質(zhì)問題主要是地形地貌的改變。地形地貌的改變主要是露天采坑及廢渣的堆放。礦區(qū)內(nèi)較大規(guī)模的采坑1個，呈圓形，南北長約150m，東西寬約180m，最大深度約50m；渣堆規(guī)模大小不一，大者3000m3～5000m3，小者200m3～500m3。呈不規(guī)則形狀，堆高約3m～8m。目前礦山為防止礦山環(huán)境破壞，已終止露天采礦。對露天采坑做好邊坡穩(wěn)定防護(hù)治理。

采礦過程中應(yīng)做好渣堆放規(guī)劃，及時清運(yùn)。對老渣堆應(yīng)做好環(huán)境恢復(fù)治理工作，不產(chǎn)生環(huán)境的二次破壞。

4 工程地質(zhì)條件現(xiàn)狀評價

礦區(qū)地層巖性較簡單，巖石整體強(qiáng)度較高，穩(wěn)定性好。因局部風(fēng)化帶、蝕變帶、軟弱夾層或構(gòu)造斷裂的存在，巖體整體性和穩(wěn)定性明顯降低，易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題（表2）。

5 工程地質(zhì)條件預(yù)測評價

5.1 工程地質(zhì)條件預(yù)測及建議

白山堂銅礦設(shè)計采用淺孔留礦采礦法開采，豎井現(xiàn)已施工到1150m中段，隨著采礦的不斷加大，在的礦山開采過程中可能加劇地面塌陷的程度，引起地面開裂等。

銅礦礦體圍巖為片理化英云閃長巖為主、變安山巖、絹云千枚巖、大理巖，局部為輝長巖、英云閃長巖，巖石較堅硬，穩(wěn)定性較好，實際調(diào)查情況表明，開采巷道內(nèi)確有掉塊、片幫等現(xiàn)象，礦體頂板也有發(fā)生冒頂、掉塊等事故和危險性，在以后的開采過程中應(yīng)加強(qiáng)頂板支護(hù)或留好保安礦柱，特別是節(jié)理裂隙發(fā)育地段更應(yīng)注意。

5.2 工程地質(zhì)條件預(yù)測評價

礦區(qū)巖石巖性簡單，巖石堅硬，巖石的物理力學(xué)性質(zhì)好，穩(wěn)定性較好，但在井下開采時有掉塊、片幫現(xiàn)象。隨著采礦工程一向下一水平段的掘進(jìn)，掉塊、片幫現(xiàn)象會仍會發(fā)生，但其發(fā)生的規(guī)模較小，有引發(fā)地面塌陷的趨勢，科學(xué)合理工程措施會大大降低地面塌陷等工程地質(zhì)問題發(fā)生的機(jī)率。

確定礦區(qū)工程地質(zhì)條件為中等。

6 開采技術(shù)條件小結(jié)

礦區(qū)巖石巖性簡單，巖石堅硬，巖石的物理力學(xué)性質(zhì)好，穩(wěn)定性較好。在井下開采時有掉塊、片幫現(xiàn)象，確定礦區(qū)工程地質(zhì)條件為中等。

綜上所述，白山堂銅礦開采技術(shù)條件中等，以工程地質(zhì)問題為主（Ⅱ-2型）。