可可塔勒礦區(qū)10號鉛鋅礦體水、工、環(huán)地質(zhì)特征研究評價

周振

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地勘局706隊阿勒泰 836500）

1 水文地質(zhì)

1.1 礦區(qū)自然地理概況

1.1.1 地形地貌

可可塔勒礦區(qū)10號鉛鋅礦體詳查區(qū)總的地形特征是：二個平臺、三個分水嶺、四個溝谷；礦區(qū)地貌主要見有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級地貌，其地貌類型及其形態(tài)主要有：中低山地貌類型：高程為1050～1450 米，切割深度小于400米，屬侵蝕成因類型；侵蝕谷：礦區(qū)內(nèi)為科依來普溝谷、科克塔爾溝谷以及什根特河谷；沖溝：主要分布于以上四大溝谷的兩側(cè)，為主溝谷的支溝，寬數(shù)米至數(shù)十米，長數(shù)十米至數(shù)百米，規(guī)模較小，均為洪水短暫的沖刷而成；階地：主要分布于四大溝谷溪流主流線兩側(cè)，階地高1.5～4.0 米，階面平坦，階地寬5～10米，階坡多陡立，主要由河水沖刷下切而成。

1.1.2 氣象

測區(qū)地處歐亞大陸腹地，屬典型的北溫帶寒冷干旱氣候。夏季干燥炎熱，冬季寒冷漫長，春秋兩季短暫而多風(fēng)，晝夜溫差15℃～20℃，氣溫變化大，年平均氣溫2.8℃。最高氣溫38.7℃，最低氣溫-49.8℃，年降水量350.40 毫米，蒸發(fā)量1191.90 毫米，濕潤系數(shù)0.29，為濕潤不足帶，雨季在7～8月，封凍期為每年11月至次年4 月，凍土深度0.29～1.38 米，常年多西北風(fēng)，風(fēng)力3～5級。

1.1.3 水文

本區(qū)水系較為發(fā)育，北部為塔爾結(jié)拜河，由東向西徑流，匯入什根特河；什根特河，由北東向南西徑流（平水期流量29.44 升/秒），匯入喀拉額爾齊斯河。中部為科依萊普小溪（平水期流量1.828升/秒），由北東向南西徑流，匯入科克塔爾小溪；科克塔爾小溪（平水期流量為2.172 升/秒），由東向西徑流，匯入什根特河。

可可塔勒礦區(qū)10號鉛鋅礦體詳查區(qū)地下水的自然露頭較少，多分布于沖溝中，少數(shù)以泉的形式獨立出現(xiàn)，絕大多數(shù)沿溝谷出露，直接補(bǔ)給地表水，表現(xiàn)形式多為線狀，少數(shù)呈片狀。

1.2 礦區(qū)（床）水文地質(zhì)

礦區(qū)內(nèi)有科克塔爾小溪、科依萊普小溪、什根特河支流由北東向南西穿過礦區(qū)，侵蝕基準(zhǔn)面1100～1200m，泉水較發(fā)育，多分布在切割較強(qiáng)的溝谷內(nèi)，以下降泉形式出露。

1.2.1 水文地質(zhì)分區(qū)

（1）水文地質(zhì)分區(qū)

Ⅰa：基巖裂隙水中等富水區(qū)

本區(qū)由花崗巖組成，風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙延伸較大，透水性好，富水性中等，受大氣降水補(bǔ)給，地形起伏不大，在有暴雨時可形成地表徑流，一般降水均很快滲入形成地下水，并補(bǔ)給科克塔爾小溪。

Ⅰb：基巖裂隙水弱富水區(qū)

本區(qū)主要由變鈣質(zhì)砂巖、含磁鐵礦變凝灰質(zhì)砂巖、變鈣質(zhì)砂巖夾變粉砂巖、大理巖、鐵錳質(zhì)大理巖、黑云母變粒巖、變流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、條帶狀變沉凝灰?guī)r、變流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r、變酸性熔巖、變石英角斑巖等巖層組成，裂隙較發(fā)育，以風(fēng)化裂隙為主，裂隙延伸不大，且較細(xì)小，富水性及透水性均很弱，泉水涌水量0.037～0.454升/秒。

Ⅱa：第四系孔隙水中等富水區(qū)

本區(qū)主要分布于河流及溝谷等低洼處，由砂礫石及含碎石亞砂土夾砂礫石層組成，泉水涌水量1.405升/秒，屬于中等富水性，厚度極不穩(wěn)定，由1米至數(shù)米不等。

Ⅱb：第四系孔隙水弱富水區(qū)

本區(qū)主要分布于沖溝中，溝谷平緩、寬大，有暫時性流水，泉水涌水量0.325升/秒，屬弱富水性，厚度不大，0.5～3 米，有砂礫石層，主要為含碎石亞砂土，水位埋深較淺，有喜水植物發(fā)育。

1.2.2 水化學(xué)特征

（1）水化學(xué)類型

（2）水質(zhì)評價

①飲用水評價：礦區(qū)地表水及地下水水質(zhì)很好，為無色、無味、無嗅、透明的淡水，礦化度170～358 毫克/升，總硬度118.24～227.43 毫克/升（以CaCO3計），主要為暫時硬度，pH值7.6，為好的飲用水。

②工業(yè)用水評價：水垢很少的水-水垢少的水；軟沉淀物水；非腐蝕性水-半腐蝕性水；半起泡的水為好的工業(yè)用水。

1.3 地下水補(bǔ)、徑、排條件

礦區(qū)內(nèi)地表水系較發(fā)育，北側(cè)有什根特河，東南有什根河支流科依萊普小溪和科克塔爾小河，河床侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高980～1000 米，主礦床大部分位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，主要接受大氣降水的補(bǔ)給，在礦區(qū)毗鄰的什根特河河谷及其支溝邊坡或溝底地帶以下降泉的形式出露于地表成溪，其涌水量大多小于1升/秒，富水性弱，據(jù)動態(tài)資料表明：礦區(qū)地下水位及其他動態(tài)要素均隨著降水量的變化而變化，水位峰值與降水峰值基本一致或稍有滯后，年水位變幅值較大，大致為2.52～4.25米。

結(jié)合等水位線圖及地表水地下水長觀數(shù)據(jù)，礦山平硐及泉水出露標(biāo)高均高于河床標(biāo)高，地下水流向基本與地勢變化最大處一致，由中低山區(qū)流向河流進(jìn)行補(bǔ)給，當(dāng)平硐及泉水流量變小時，什根特河及附屬小溪流量明顯變小，可知礦山勘查區(qū)范圍內(nèi)地表水（什根特河及其支流小溪）主要受礦山基巖裂隙潛水補(bǔ)給，地下水與地表水動態(tài)基本一致，水力聯(lián)系密切。

1.4 涌水量預(yù)測

⑴礦床充水因素

圍巖地下水與礦體無隔水邊界，圍巖裂隙水及其構(gòu)造破碎帶中的地下水隨著礦坑地下水降落漏斗的不斷擴(kuò)展涌入礦坑，當(dāng)降落漏斗擴(kuò)展到一定距離后，即分水嶺處時，地下水對礦坑涌水量的影響將開始逐漸減小；因科依萊普小溪、什根特河支流橫穿礦區(qū)，礦區(qū)主礦床位于河流侵蝕基準(zhǔn)面1100～1200m以下，河水可能通過構(gòu)造破碎帶或裂隙發(fā)育密集帶流入井巷系統(tǒng)，因此預(yù)測涌水量時需考慮河水對井巷系統(tǒng)的補(bǔ)給影響作用。

（2）公式的選擇

①本次采用大井法預(yù)測43～121線井巷系統(tǒng)涌水量。

②將井巷系統(tǒng)模擬為兩側(cè)供水邊界的“大井模型”，進(jìn)行計算河水對井巷系統(tǒng)涌水量的影響。

（3）計算結(jié)果

表1 可可塔勒礦區(qū)10號鉛鋅礦體井巷系統(tǒng)涌水量預(yù)測一覽表

大井法一般沒有考慮地下水補(bǔ)給量的問題，加之基巖裂隙含水層的不均一性，基巖裂隙水富水性弱，對井巷系統(tǒng)補(bǔ)給面積較大，河水富水性好，但對井巷系統(tǒng)補(bǔ)給面積較小，涌水量計算時考慮兩側(cè)河流對礦坑系統(tǒng)的補(bǔ)給，視作無限補(bǔ)給邊界，但兩側(cè)河流流量較小，且有逐年變小趨勢，所以對礦坑系統(tǒng)的真實補(bǔ)給量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于預(yù)測數(shù)值。本次預(yù)測的井巷系統(tǒng)涌水量精度只有D 級，誤差在60～80%，預(yù)測的涌水量偏大。

1.5 水文地質(zhì)勘探類型的劃分

詳查區(qū)礦體多位于侵蝕基準(zhǔn)面以下，地下水位以下，礦區(qū)外圍水體發(fā)育。充水含水層富水性弱，地下水補(bǔ)給條件較好。確定礦床屬裂隙充水，水文地質(zhì)條件簡單。建井和生產(chǎn)階段要加強(qiáng)水文地質(zhì)觀測，防止發(fā)生突水事故。依據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查規(guī)范》（GB12719—91）標(biāo)準(zhǔn)，可將可可塔勒10號鉛鋅礦床劃分為水文地質(zhì)條件簡單～中等的裂隙充水礦床，水文地質(zhì)勘探類型為二類簡單～中等型。

2 工程地質(zhì)

2.1 區(qū)域工程地質(zhì)概述

礦區(qū)處在向斜構(gòu)造的北翼，構(gòu)造線總體方向呈北西-南東向展布，礦區(qū)屬構(gòu)造剝蝕和構(gòu)造侵蝕為主的低山～中山區(qū)，海拔高程810～1927米，地形切割深度多為50～100米，最深達(dá)150米以上。

礦區(qū)北東和東部為華力西中期花崗巖，呈巖基廣泛分布，中部（大平臺）及東南部有第四系覆蓋，區(qū)內(nèi)溝谷切割較深大，僅少數(shù)部位有崩塌的倒石堆外，無其它不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生。本區(qū)雖不是地震最強(qiáng)帶，但經(jīng)常受到地震強(qiáng)烈影響，屬不穩(wěn)定區(qū)。

2.2 礦區(qū)工程地質(zhì)特征

2.2.1 巖體完整性評價

根據(jù)各勘探線不同深度的RQD 值、線裂隙率及線裂隙密度統(tǒng)計資料來看：

0～10 米：巖體破碎（其中27 線巖體中等完整除外）；

10～20米：巖體破碎—巖體中等完整；

20～30米：巖體完整性差—巖體中等完整；

30～40米：巖體中等完整。

由地表向地下巖體完整程度逐漸增高，40 米以下，除發(fā)育有構(gòu)造破碎帶以外，巖體完整程度均較高，為巖體中等完整—巖體完整。

2.2.2 巖石質(zhì)量評價

本礦床氧化帶發(fā)育很少，均在65米深度以上，主要發(fā)育在地表（大部分在15線以東），強(qiáng)氧化帶極少，呈松散粉末狀及碎屑狀弱氧化帶巖石，呈塊狀、碎塊狀及碎屑狀，松散-半堅硬。

軟弱夾層發(fā)育很少，一般僅1米左右，呈泥狀，一般不會引起不良工程地質(zhì)問題。在ZK23-2 孔見到較厚大的軟弱層，不良工程地質(zhì)問題嚴(yán)重。軟弱夾層的主要巖性為：黑云母變粒巖、黃鐵礦化大理巖、綠泥石黑云母石英片巖、條帶狀變沉凝灰?guī)r等。

除上述遇到的少數(shù)情況外，本礦床巖石均屬堅硬巖石，巖石抗壓強(qiáng)度大于或接近600kg/cm2，巖體質(zhì)量很好。

經(jīng)綜合評價，本礦床圍巖RQD 值介于54.03～74.68%之間，巖石質(zhì)量為中等～好；質(zhì)量巖體系數(shù)Z介于2.3～7.0之間，巖石質(zhì)量等級為一般～特好；巖體質(zhì)量指標(biāo)M 介于0.76～2.13 之間，巖體質(zhì)量為中等～良?？傮w來說巖石質(zhì)量較好，屬半堅硬巖。

2.3 工程地質(zhì)勘探類型的劃分

礦區(qū)構(gòu)造較不發(fā)育，地形地貌較簡單。礦體圍巖巖性較為單一，頂?shù)装宥酁楹谠颇甘⒆兞r、黑云母變粒巖，多為半堅硬巖，巖體質(zhì)量中等～良，現(xiàn)狀井巷圍巖穩(wěn)固性較好，一般不宜發(fā)生工程地質(zhì)問題，僅局部破碎帶可能產(chǎn)生滑塌、冒頂、片幫等，要加強(qiáng)頂?shù)装骞芾?。確定礦床屬塊狀巖類，工程地質(zhì)條件簡單，礦區(qū)工程地質(zhì)勘探類型為第二類簡單型。

3 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)

3.1 地震效應(yīng)區(qū)域穩(wěn)定性

依據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（1：400萬），其設(shè)防水準(zhǔn)為50 年超越概率10%，按照GB18306—2001 的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，可可塔勒鉛鋅礦區(qū)處在富蘊縣境內(nèi)，位于地震動峰值加速度0.20g 區(qū)內(nèi)，地震活動頻繁，震級一般較大，均可波及到本區(qū)，造成不同程度的災(zāi)害。根據(jù)地震專家們的分析判斷，該斷裂帶現(xiàn)已具有發(fā)生較大地震的背景，所以本礦區(qū)處在該斷裂帶附近，屬不穩(wěn)定區(qū)。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害評價

根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）中所列災(zāi)種，并結(jié)合礦山建設(shè)的實際情況，通過工程地質(zhì)測繪和調(diào)查研究，基本查明了礦區(qū)內(nèi)存在的滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地面沉降，地面裂縫等地質(zhì)災(zāi)害的分布范圍，規(guī)模及其對礦山建設(shè)的影響，現(xiàn)分述如下：

3.2.1 滑坡

本區(qū)處于構(gòu)造-侵蝕型低山區(qū)，地形切割較強(qiáng)，溝谷發(fā)育，地形坡降大。但由于第四紀(jì)松散堆積物薄，厚度一般0.5～1.5 米，植被較發(fā)育，降水量少，故本區(qū)沒有形成滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)及氣象條件，一般不會形成滑坡。

3.2.2 崩塌

區(qū)內(nèi)局部山高坡陡且風(fēng)化較強(qiáng)，風(fēng)化裂隙發(fā)育，局部可能具有發(fā)生崩塌的潛在危險。

3.2.3 洪水及泥石流

根據(jù)氣象資料，區(qū)內(nèi)雖干旱少雨，年降水量350.40毫米，但降水量常較集中，且地表匯水面積較大，礦區(qū)北側(cè)什根特河河谷處于季節(jié)性洪水及泥石流流通區(qū)，具有形成泥石流的物質(zhì)來源和動力基礎(chǔ)。

3.2.4 地面塌陷

區(qū)內(nèi)出露巖性為變流紋斑巖和變流紋質(zhì)熔巖、含角礫變流紋質(zhì)熔巖和黑云母變粒巖、鐵錳大理巖、不純大理以及變流紋質(zhì)凝灰?guī)r變流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、變流紋質(zhì)熔巖、變流紋質(zhì)角礫熔巖、集塊角礫巖等。巖石較堅硬，質(zhì)量中等，巖體較完整，結(jié)構(gòu)面以Ⅲ、Ⅳ級為主，邊坡穩(wěn)定性較好，沒有地下采空區(qū)，不會產(chǎn)生地面塌陷。

3.2.5 地裂縫

區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動活動強(qiáng)烈，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，屬地震高發(fā)地帶，自全新世以來，發(fā)生多次大地震，本區(qū)有形成地裂縫的地質(zhì)條件，若條件成熟，可能產(chǎn)生地裂縫。

3.3 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件

3.3.1 地下水和地表水環(huán)境質(zhì)量評述

礦區(qū)地表水和地下水將隨著礦山開采規(guī)模的不斷加大，可能受炮煙污染影響而導(dǎo)致地下水中的胺、硝酸根、亞硝酸根離子含量超標(biāo)，礦化度逐漸增高，引起礦區(qū)地下水環(huán)境不斷惡化，須采取礦山開采與環(huán)境治理并重的原則，防止水環(huán)境惡化。

3.3.2 礦床開采對地質(zhì)環(huán)境的影響

礦山開采不僅會使影響范圍內(nèi)的地質(zhì)應(yīng)力環(huán)境失去平衡，造成卸荷裂隙的增加，影響邊坡的穩(wěn)定性，還會因大量礦渣的堆放和礦坑的開挖，改變原有地形地貌的狀態(tài)，導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀的改觀和惡化，影響生態(tài)平衡。

3.3.3 地下水疏干排水對環(huán)境地質(zhì)的影響

隨著礦坑連續(xù)不斷的人工疏干排水，以礦坑為中心的方圓46.94～263.63米范圍內(nèi)，引起地下水水位持續(xù)下降，形成降落漏斗，降落漏斗中心部位將地下水水頭下降約46.59～141.59米，很大程度上改變了原有礦區(qū)周圍的地下水補(bǔ)、徑、排條件，水力坡度變陡，并加速了水循環(huán)，局部不同程度的改變區(qū)內(nèi)地下水的水位、水質(zhì)、水化學(xué)類型，從而出現(xiàn)鄰近的地表水干涸、草原退化，植被萎縮等環(huán)境地質(zhì)問題，但對總體區(qū)域水文地質(zhì)補(bǔ)、徑、排條件影響不大。

3.2.4 選礦冶煉對環(huán)境的污染及防護(hù)措施

礦山在選冶過程中，必將對大氣和地表水造成污染，其污染主要為選礦冶煉中排放出的污水、污酸、煙氣中的二氧化硫等元素。對污染必須按環(huán)保法的規(guī)定和要求采取防治措施。

3.4 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境類型劃分

礦區(qū)屬地殼不穩(wěn)定區(qū)，現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害欠發(fā)育，采礦可能產(chǎn)生局部的地表變形，但對地質(zhì)環(huán)境破壞不大；區(qū)內(nèi)無熱害（地溫在8℃以下），地表水、地下水水質(zhì)較好（污染區(qū)除外），礦坑排水對地表水體有一定污染；礦石和廢石化學(xué)成分基本穩(wěn)定，無其它環(huán)境地質(zhì)隱患。綜上所述，確定礦床地質(zhì)環(huán)境類型為第二類，礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)質(zhì)量中等。