云南省文山市竽頭山水泥用石灰?guī)r礦礦床開采技術(shù)條件分析

靳樹聰

（云南壯山實業(yè)股份有限公司，云南文山 663000）

0 前言

礦區(qū)位于文山城270°方向，平距2km處，行政區(qū)處于文山市開化鎮(zhèn)舊城村境內(nèi)。礦區(qū)緊臨云南壯山實業(yè)股份有限公司廠部西側(cè)，距文山城約3km，有三級瀝青公路與環(huán)城西路銜接[1]。該礦山始建于2003年，目前的采礦權(quán)人是云南壯山實業(yè)股份有限公司，礦山采礦許可證即將到期，礦權(quán)人云南壯山實業(yè)股份有限公司申請延續(xù)變更，經(jīng)相關(guān)部門批準(zhǔn)，同意辦理采礦權(quán)延續(xù)、變更登記手續(xù)。礦山生產(chǎn)水泥用石灰?guī)r礦，核定原年生產(chǎn)規(guī)模為42萬噸/年，本次申請延續(xù)變更，生產(chǎn)規(guī)模由42萬噸/年變更為95萬噸/年，開采深度變更為：1550～1385m，礦區(qū)平面范圍不變。

1 礦區(qū)水文地質(zhì)

1.1 礦區(qū)地貌、水文及氣象特征

礦區(qū)內(nèi)為巖溶峰叢洼地地貌，一般標(biāo)高為1385～1470m，最高點位于礦區(qū)中部山頂，標(biāo)高1549.8m，最低點位于礦區(qū)南西側(cè)巖溶洼地中，標(biāo)高1377.0m，相對高差172.8m。

區(qū)內(nèi)屬亞熱帶高原氣候，月平均溫度最高27.7℃，最低8.2℃，多年平均氣溫17.7℃，無霜期330d以上。每年5—10月為雨季，11月至次年4月為旱季，多年平均降雨量1394.9mm，日最大降雨量77.3mm；多年平均蒸發(fā)量1680.83mm。多年相均相對濕度77.65%，多年平均絕對濕度16.05毫巴。

礦區(qū)屬紅河水系之一級支流盤龍河流域，區(qū)內(nèi)無地表水體。盤龍河由北西向南東自礦區(qū)北部通過文山縣城，據(jù)龍?zhí)墩恼举Y料，多年平均流量為32.89m3/s。

1.2 礦區(qū)含隔水層劃分

根據(jù)出露地層巖性、巖溶裂隙發(fā)育程度和地層富水性等將本區(qū)地層劃分為第四系松散巖類孔隙弱含水層（Qal+el）、碳酸鹽巖巖溶裂隙強含水層（C3m）。

2 礦區(qū)工程地質(zhì)條件及開采后的變化

2.1 工程地質(zhì)條件現(xiàn)狀評價

2.1.1區(qū)域穩(wěn)定性評價

礦區(qū)新構(gòu)造運動主要表現(xiàn)為晚第三紀(jì)以來老構(gòu)造體系的復(fù)活和新構(gòu)造的產(chǎn)生。老構(gòu)造體系的復(fù)活如東西向構(gòu)造、南北向構(gòu)造、環(huán)狀構(gòu)造、歹字形構(gòu)造等均有不同程度的活動，控制了現(xiàn)代地貌的形成和發(fā)展；新構(gòu)造的產(chǎn)生表現(xiàn)為北北東向和北東向褶皺和斷裂形成較多；晚第三系地層產(chǎn)生南北向褶皺和斷裂并伴隨有酸性火山噴出巖；形成層狀地形（夷平面、剝夷面和三級階地）和不同高度分布的溶洞層；文麻斷裂的頻繁活動等。礦區(qū)總體表現(xiàn)為均勻掀升中隆型運動。

本區(qū)屬于地震相對穩(wěn)定區(qū)，位于文麻活動性斷裂南西側(cè)，百年未發(fā)生過強烈地震，1972—1980年間曾發(fā)生過13次地震，震級均在2.7～3.6級之間，1960年西疇雞街發(fā)生的4.8級地震、2000年1月27日彌勒—邱北發(fā)生的5.5級地震、2005年8月13日文山秉烈發(fā)生的5.3級地震均波及本區(qū)，造成部分民房墻裂和掉瓦，根據(jù)《云南省地震烈度區(qū)劃圖》和《中國地震參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306—2001），本區(qū)屬于VI度基本烈度區(qū)，地震動峰值加速度0.05g，區(qū)域穩(wěn)定性較好。

2.1.2工程地質(zhì)巖組劃分

本區(qū)地層巖性據(jù)其工程地質(zhì)性能和物理力學(xué)強度可劃分為松散結(jié)構(gòu)土體（Qal+el）和層塊狀結(jié)構(gòu)堅硬巖組（C3m）。各巖組工程地質(zhì)特征如下：

（1）松散結(jié)構(gòu)土體（Qal+el）

為殘坡積（Qal+el）紅粘土，碎石、塊石土。粘土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土和紅粘土半潮濕至潮濕，軟至可塑狀，承載力fak=40～150kPa。

（2）層塊狀結(jié)構(gòu)堅硬巖組（C3m）

為厚層—塊狀亮晶—粉晶灰?guī)r、泥粉晶藻團(tuán)塊灰?guī)r、亮晶—粉細(xì)晶內(nèi)砂屑、生物碎屑灰?guī)r、含生物碎屑泥晶灰?guī)r等碳酸鹽巖。巖石堅硬狀，據(jù)《云南省文山縣舊城芋頭山石灰?guī)r礦普查評價地質(zhì)報告》資料，風(fēng)干抗壓強度Rc=78.7～91.7MPa，飽和抗壓強度 Rb=57.9～79.8MPa，軟化系數(shù) Kd=0.74～0.87，內(nèi)摩擦角 φq=39°17′，凝聚力C=27.28MPa。強度高，層厚較大，承載力高，其承載力fak=12000kPa。

礦體及圍巖物理力學(xué)性能良好，屬堅硬層塊狀結(jié)構(gòu)巖組，力學(xué)強度高，穩(wěn)固性好。但由于節(jié)理裂隙和爆破等因素的影響，開采邊坡容易導(dǎo)致局部坍塌方、掉塊或滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)引起重視[2]。礦區(qū)工程地質(zhì)條件中等。

2.1.3工程地質(zhì)條件現(xiàn)狀評價

竽頭山石灰?guī)r礦至今已開采14年，礦山采用直進(jìn)式公路開拓，露天分臺階緩幫開采，在礦區(qū)南西部已經(jīng)形成面積約15.02hm2的采剝區(qū)，約770萬立方米的巖體已經(jīng)采空；采剝區(qū)形成邊坡，7 個開采平臺，邊坡斜高 10～30m，邊坡坡面角 60°～75°；邊坡巖體結(jié)構(gòu)類型為中至厚層狀砂礫屑灰?guī)r夾生物碎屑灰?guī)r，巖體整體強度較高，結(jié)構(gòu)面互相交叉組合，巖石表面發(fā)育溶溝、溶槽、溶蝕孔洞及一組裂隙，產(chǎn)生大規(guī)模巖體失穩(wěn)的可能性較?。粠r體表層風(fēng)化程度較強，表層開挖可能產(chǎn)生小規(guī)模垮塌，爆破震動可能加劇垮塌產(chǎn)生，對采礦工程設(shè)施和采礦人員生命安全構(gòu)成一定威脅。建議采礦權(quán)人即時采取有效措施，如減緩坡面角，降低開采臺階高度，增設(shè)安全平臺，設(shè)置安全警界線及提示牌等。

2.2 工程地質(zhì)條件預(yù)測評價

礦山開采隨著露采場空區(qū)范圍的擴大和剝采深度的加深，礦體及圍巖雖然力學(xué)強度高，穩(wěn)固性好，但由于節(jié)理裂隙和爆破等因素的影響，可能誘發(fā)或加劇的主要工程地質(zhì)問題為邊坡系統(tǒng)崩塌、滑坡和掉塊等工程地質(zhì)問題，根據(jù)現(xiàn)有邊坡調(diào)查情況，邊坡總體組合屬較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)類型，開采過程中存在沿節(jié)理裂隙面引發(fā)小規(guī)模崩塌或掉塊的可能性。除此之外，還可導(dǎo)致地表形成裂縫、陡坎、懸崖，給采礦工程設(shè)施和采礦人員生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。建議建立安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，隨時對礦山地表（最終開采境界）和邊坡系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測，對穩(wěn)定性較差、易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害事故的地段有必要采取減緩坡面角，降低開采臺階，增設(shè)安全平臺，設(shè)置安全警界線及提示牌等防治措施[3]。礦區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度屬于中等類型。

3 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件及開采后的變化

3.1 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件現(xiàn)狀評價

礦區(qū)內(nèi)無村莊，植被覆蓋率10%～20%。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫等現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害分布，僅見采場和周邊的關(guān)閉采石場邊坡有小的坍塌和掉塊現(xiàn)象。另外，開采過程中產(chǎn)生的粉塵和廢氣對工作面、運輸?shù)缆?、農(nóng)作物和周圍造成一定的污染，礦山開采造成原有地質(zhì)環(huán)境破壞，改變了原始地形地貌條件和生態(tài)平衡。其他環(huán)境地質(zhì)問題現(xiàn)象主要表現(xiàn)為巖溶化作用，區(qū)內(nèi)發(fā)巖溶洼地、漏斗、石芽、溶溝。礦山地形條件好，坡面穩(wěn)定，無現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害。區(qū)內(nèi)無地表水體，采礦標(biāo)高高于礦區(qū)最低標(biāo)高和地下水位，采礦對地下水無影響。

3.2 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件預(yù)測評價

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)條件及礦體特征，開采中采用爆破剝離，汽車運輸方式，剝離結(jié)束后，最低開采深度1385m以下剩余的屬堅硬巖體，基底穩(wěn)固。周邊最近的村寨離礦山約1.3km，不會造成對周圍環(huán)璄的太大影響或污染。

本項目主要污染源有噪聲、粉塵和廢渣，采礦對地質(zhì)環(huán)境影響和破壞程度較大。露天開采礦石和加工產(chǎn)生的粉塵、廢氣和廢水對周圍環(huán)境和地下水會造成一定的污染。

開采過程中應(yīng)加強加粉塵、廢氣排放的控制和管理工作，采取相應(yīng)措施，盡量減少粉塵和廢氣的排放量，減小對周邊環(huán)境的污染。礦產(chǎn)資源是不可再生資源，嚴(yán)格按設(shè)計要求進(jìn)行開采，嚴(yán)禁亂挖、亂采，保護(hù)好礦區(qū)范圍內(nèi)的資源。對露天采場及破碎車間所產(chǎn)生的粉塵和廢氣，采用濕式作業(yè)，并配備灑水工對工作面、運輸?shù)缆?、噴霧灑水。穿孔鑿巖采用濕式作業(yè)，在破碎設(shè)備的進(jìn)、排料口等產(chǎn)生粉塵較多、較集中的部位，設(shè)置密閉罩、機械抽風(fēng)、濕式除塵等措施。并加強個體防護(hù)，當(dāng)班作業(yè)人員一律配戴防塵口罩。要求治理后，產(chǎn)塵點粉塵濃度應(yīng)低于150mg/m3的大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。

在采場生產(chǎn)時期還應(yīng)加強礦區(qū)周圍空地的植樹造林，以減少水土流失，粉塵飛揚，凈化礦區(qū)周圍空氣，綠化、美化礦山環(huán)境。開采過程中對開采境界內(nèi)的高邊坡和失穩(wěn)邊坡實施工程和生物措施進(jìn)行加固（如擋土墻、噴漿、削坡減載等）；礦山服務(wù)結(jié)束后，對采場進(jìn)行土地再造工程，復(fù)土、植樹種草覆蓋或種莊稼，做好土地復(fù)墾工作。綜上所述，礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件屬簡單類型。

4 結(jié)語

綜上所述，礦山屬山坡露天—淺凹露天開采，礦坑匯水由大氣降水組成，礦區(qū)及附近沒有對開采造成影響的地表水體，礦體位于地下水位之上。水文地質(zhì)條件簡單；礦體及圍巖力學(xué)強度高，穩(wěn)固性好。但由于節(jié)理裂隙和爆破等因素的影響，開采邊坡容易導(dǎo)致局部坍塌方、掉塊或滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)引起重視。礦區(qū)工程地質(zhì)條件中等。礦區(qū)位于海拔高程1385m以上的山坡地帶，周圍無村莊，地形相對高差較大，植被少。隨著露采范圍的擴大和剝采深度的加深，可能導(dǎo)致的主要環(huán)境地質(zhì)問題為：造成地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境影響和破壞程度較大，水土流失嚴(yán)重，產(chǎn)生的噪聲、粉塵、廢水和廢渣等對周圍環(huán)境和地下水會造成一定的污染。礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件屬簡單類型。綜合本礦區(qū)為開采技術(shù)條件中等（II）之工程地質(zhì)問題為主的礦床（II—2）。