桓仁縣木盂子鐵礦水工環(huán)地質(zhì)勘查研究

于立紅

（遼寧省有色地質(zhì)勘查總院有限責任公司，遼寧 沈陽110013）

1 工作概況

調(diào)查區(qū)位于吉林的哈達嶺向南延續(xù)山區(qū), 歸屬長白山支脈。地勢總體上高度呈現(xiàn)由北向南由高向低的過渡。山體起伏變化較大，由于山體受到強烈切割作用，致地形陡峭，溝谷眾多，地貌類型屬于低山丘陵?；静槊鞯V區(qū)環(huán)境、水文和工程地質(zhì)條件，對工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)進行評價，并對礦產(chǎn)開發(fā)過程中可能發(fā)生的問題提出合理的建議和主動的防治措施。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)

2.1 礦區(qū)含水層

2.1.1 第四系含水層：第四系主要以全新統(tǒng)為主，主要分布在溝谷的兩側(cè)和山的前緣的沖溝內(nèi)部。第四系主要有洪水期沖積層、殘積層、坡積層和碎石土等組成。為季節(jié)性潛水含水層出現(xiàn)，由于地貌位置不同水量大小不同。

2.1.2 侏羅系小東溝組裂隙含水層（帶）：工作區(qū)東北部為其主要分布區(qū)域，其成分主要為礫巖夾巖屑，巖屑的主要成分以石英長石砂巖為主，圓礫狀，礫徑為5-20cm，無分選性，雜亂分布，膠結(jié)物為砂質(zhì)，孔隙度高，裂隙較發(fā)育，含水量與季節(jié)有關，富水快，排泄亦快。

2.1.3 青白口系裂隙含水層（帶）：該組地層主要出露在工作區(qū)的西南部，巖性主要為頁巖夾微晶灰?guī)r、泥灰?guī)r。巖石呈厚層狀，巖石頁理及層理發(fā)育，層間裂隙含水較明顯。

2.1.4 太古界鞍山群通什村組裂隙含水層（帶）：是區(qū)域內(nèi)分布最廣的變質(zhì)巖系巖層，其廣布在工作區(qū)中部。巖石呈片狀、厚層狀。本組巖層遭受較強烈的混合巖化作用，鐵礦主要賦存于該層的磁鐵礦角閃- 石英巖中。地下水賦存在該層導水裂隙中。

2.1.5 構(gòu)造裂隙含水帶：北西向構(gòu)造裂隙含水帶，礦區(qū)北西向構(gòu)造比較發(fā)育，多為層間斷裂且多被中性脈巖充填，根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計占62%，斷裂性質(zhì)多屬于壓性，另外一個突出特點是含鐵礦巖體出水點較多，水量不大。

2.2 隔水層（帶）

根據(jù)調(diào)查，本區(qū)遠離斷裂帶的巖石多干燥，堅硬完整，裂隙節(jié)理不發(fā)育，是相對的隔水層；礦區(qū)內(nèi)鐵礦體圍巖為黑云變粒巖、含磁鐵角閃- 石英巖，巖石幾乎不含水或含有微量的水，屬于不透水巖層做為隔水層。

2.3 地表水特征

地形陡峭，溝谷眾多為調(diào)查區(qū)的主要特征。溝谷中地表水比較發(fā)育，向附近水域匯流后排泄。由水文地質(zhì)實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)溝谷中的表水通過松散層和巖石之間裂隙滲流出地表還有坡積層和殘積層。大氣降水還有少量的巖石裂隙水二者是地表水的主要來源。調(diào)查區(qū)內(nèi)的地形陡峭并且降雨集中，導致降水主要以地表徑流的方式排走，只有少數(shù)通過巖石風化裂隙滲流到地下作為裂隙水補給源。潛水伴隨季節(jié)的更替水位變化明顯，地下水位在降水后的2 至3 天時間抬高。潛水有以下兩種排泄方式：一、以季節(jié)性泉水的方式直接排泄到低洼溝谷處匯入溪流；二、從高水位至低水位再排泄至低洼溝谷處在匯入溪流而后進入較大水域中。

區(qū)內(nèi)礦體圍巖體厚度較大，地表水雖然對礦床沖水影響有限，但仍有少量水通過巖石風化裂隙和巖石裂隙滲流至礦層圍巖空間內(nèi)，在低標高開采地段使涌水量增大。據(jù)勘查區(qū)地表水觀測，水量隨季節(jié)變化較大。因此，應注意季節(jié)性水流變化對開采礦坑的影響。

3 礦區(qū)工程地質(zhì)

3.1 礦區(qū)工程地質(zhì)特征

第四系松散層主要分布在溝谷的兩側(cè)和山的前緣的沖溝內(nèi)部。第四系主要有洪水期沖積層、殘積層、坡積層和碎石土。物理力學性質(zhì)不均, 承載力特征值為140～160kpa。

侏羅系小東溝組礫巖夾砂巖；青白口系南芬組頁巖、泥灰?guī)r；太古界鞍山群通什村組黑云片巖、黑云變粒巖、斜長角閃巖、磁鐵石英巖及片麻巖，鐵礦主要賦存于該層的磁鐵礦石英巖中；太古代混合巖礦區(qū)太古代混合巖。以上各組巖石物理力學性質(zhì)為：飽和狀態(tài)下抗壓強度為157.8～188.6MPa,干狀態(tài)下抗壓強度為201.4～226.5MPa, 抗剪斷強度為Ф=40°16′～48°30′; C=21.2～28.1MPa, 巖石塊體干重度=22.4～24.3KN/m3;巖石天然重度=24.2～26.4KN/m3; 飽和吸水率為0.48 至0.54%;孔隙率為1.60 至1.80%，軟化系數(shù)為0.78 至0.83。圍巖底層深度為17 至300 米, 厚度在17.0m～>300.0m。根據(jù)中華人民共和國國家標準《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）巖石按強度分類, 抗壓強度fr>60MPa，軟化系數(shù)等于或大于0.75 為硬巖，因此，該層屬于堅硬完整巖石。

對勘查區(qū)內(nèi)典型鉆孔的巖心RQD 質(zhì)量進行觀測且有針對性取樣，并對巖心開展室內(nèi)試驗了解其物理力學性質(zhì)。通過對數(shù)據(jù)分析，勘查區(qū)內(nèi)巖石為硬質(zhì)、較硬質(zhì)巖，呈條帶狀、厚層狀、塊狀構(gòu)造，屬于較完整程度，通過上述可以看出工程地質(zhì)條件為良或中等類型。

3.2 礦床開采的工程地質(zhì)評價

根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)查，礦區(qū)出露地層通過鉆探工程和槽探工程發(fā)現(xiàn)巖石強度高為硬質(zhì)巖。開采方式為露天時，接近地表的上層巖石節(jié)理裂隙較發(fā)育形成的不穩(wěn)定面易造成滑坡。因此在開采作業(yè)中要加強對易發(fā)生滑坡的部位進行實時監(jiān)測做好預防工作。開采方式為井巷開采時，雖然礦體圍巖比較堅硬，大部分地段不用支護，但仍要注意斷裂破碎帶脫落和地表水滲漏產(chǎn)生突水現(xiàn)象，應加強監(jiān)測。

4 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)

4.1 地質(zhì)災害評價

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001），勘查區(qū)地震抗震設防烈度為Ⅶ度，設計的基本地震加速度是0.10g，設計的地震分組是第一組。木盂子鐵礦區(qū)未發(fā)生過地震，區(qū)域穩(wěn)定性良好。但外圍的地震對本區(qū)曾有過一定影響，其中影響最大的地震現(xiàn)象是1975 年遼寧海城地震，震級為1.5－4.0 級，無房屋倒塌現(xiàn)象。

勘查區(qū)所在位置為分支水系的上游分水嶺附近，森林植被茂密覆蓋較好，周圍沒有居民居住。不具備產(chǎn)生泥石流、滑坡、崩塌和陷落等地質(zhì)災害條件。暫未發(fā)現(xiàn)有環(huán)境污染源存在，且自然環(huán)境地質(zhì)條件優(yōu)良。

4.2 礦山開采對生態(tài)環(huán)境的影響

木盂子鐵礦產(chǎn)狀相對較平緩且礦體傾向與山坡坡向相同，上部覆蓋層較簿，采用露天開采和井巷開采結(jié)合的方式。在采礦過程會所產(chǎn)生大量的生產(chǎn)礦堆，經(jīng)長期風吹雨淋等風化作用，礦堆中的有害元素可能流失導致周邊水土遭受污染；在選礦過程中形成廢渣和尾礦及選礦廢水中存有有害物質(zhì)，若處理不當會對周邊環(huán)境造成污染，危害生態(tài)環(huán)境；礦山生產(chǎn)所使用的土地、對森林植被的破壞、遺留采坑，都會對破壞當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。應采用有效的手段和措施對上述存在問題進行處置，以避免對生態(tài)環(huán)境造成危害。

4.3 減清礦山生態(tài)環(huán)境不良影響的建議

礦山建設前，應對生產(chǎn)設施和建筑物進行合理的規(guī)劃布局,以期達到適應礦區(qū)水文地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)有狀況。礦山生產(chǎn)過程中，要嚴格執(zhí)行采礦方案，運用先進的合理的采選技術，盡可能的在生產(chǎn)過程減輕或避免對生態(tài)環(huán)境造成影響。對井巷內(nèi)通風措施進行改善，設置好防洪系統(tǒng)。生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢氣、廢渣與生活和工業(yè)污水須通過化學物理相結(jié)合的方法處理達到標準后方可對外排放。以期達到礦山開發(fā)和生態(tài)環(huán)境保護和諧共生。

5 結(jié)論

通過對勘查區(qū)水文、工程、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其水文地質(zhì)條件比較簡單。對區(qū)內(nèi)鐵礦體圍巖結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性基本查明，并討論了礦區(qū)因開采等因素可能引起的環(huán)境地質(zhì)問題，并提出了木盂子鐵礦適于露采和坑采相結(jié)合的采礦方法。

如露天開采礦體周圍一定修好防洪溝（渠），避免雨季洪水對礦床開采影響，淺部由于巖石風化破碎，裂隙較發(fā)育，相對富水性較強。深部巖石較完整，裂隙不發(fā)育，巖層富水性弱，礦床圍巖巖體穩(wěn)定性能好。生產(chǎn)過程中應對構(gòu)造破碎帶加以重視，在雨季在構(gòu)造破碎帶易軟化，誘發(fā)滑坡、突水等不良地質(zhì)現(xiàn)象，同時也要關注雨季時礦坑涌水的防治工作。

因此，在今后的工作中應加強對礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)的監(jiān)測，同時在采、選工作中，要注意廢石、尾礦的安全堆放和對廢水的妥善處理和安全排放，最大限度地減少對生態(tài)環(huán)境破壞。