山東平邑盆地梁家崖礦段三號石膏礦礦層特征及開采技術(shù)條件分析

郭祥利

（平邑縣自然資源和規(guī)劃局，山東 平邑 273300）

礦區(qū)位于平邑縣卞橋鎮(zhèn)安靖水庫西側(cè)梁家崖村西，在平邑縣東南21 km處，行政區(qū)劃隸屬卞橋鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)大地構(gòu)造位置位于華北板塊（Ⅰ）魯西隆起區(qū)（Ⅱ）魯中隆起（Ⅲ）尼山－平邑?cái)嗦。á簦┢揭匕枷荩á酰┪鞑?，北部為蒙山凸起，南部與尼山凸起、臨沂穹斷相接。區(qū)域地質(zhì)簡圖見圖1。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡圖

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

1.1 地層

礦區(qū)發(fā)育地層古近系官莊群卞橋組及第四系地層。地層總體走向?yàn)楸蔽鳌蠔|，傾向北東，傾角20°～30°，局部略有變化。石膏礦賦存于古近系官莊群卞橋組二段第三巖性帶中。

1.1.1 官莊群卞橋組二段（K2E1b2）

根據(jù)巖性特征將官莊群卞橋組二段自下而上劃分為5個(gè)巖性帶。礦區(qū)內(nèi)主要出露第三、四、五巖性帶，現(xiàn)分述如下：

（1）第三巖性帶（K2E1b2-3）

含石膏礦帶，主要巖性為紫紅色、灰白色、灰綠色泥巖、紫紅色中—細(xì)粒砂巖互層或夾層，厚度為120 m，其中夾數(shù)層石膏、硬石膏層，厚度為1～10 m不等和數(shù)十層乳白色纖維石膏，單層厚度一般為0.5～10 cm，最厚達(dá)40 cm左右，為氧化－還原環(huán)境的咸化湖相沉積。

（2）第四巖性帶（K2E1b2-4）

該帶出露較好，為膏上灰?guī)r帶，厚度46 m，根據(jù)巖性特征分為5個(gè)巖性層：

含泥、白云質(zhì)灰?guī)r：灰白色、微帶肉紅色，中厚層狀，性脆，斷口貝殼狀，微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，由白云質(zhì)、碳酸鹽泥亮晶膠結(jié)。

礫屑白云質(zhì)灰?guī)r：暗灰白色礫屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，堅(jiān)硬，斷口參差狀，由白云質(zhì)、方解石亮晶膠結(jié)。

白云質(zhì)灰?guī)r：淺灰白色，以白云質(zhì)為主，性脆質(zhì)純，斷口貝殼狀，微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，由白云石、方解石亮晶膠結(jié)，中厚層狀。

砂屑白云巖質(zhì)灰?guī)r：暗灰—淺棕色，以白云質(zhì)為主，砂屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，堅(jiān)硬，斷口參差狀，由方解石亮晶膠結(jié)。

含泥生物碎屑—白云質(zhì)灰?guī)r：淺灰白色，以白云質(zhì)為主，含有泥質(zhì)和生物碎屑，微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，碎屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，斷口光滑，性脆，由碳酸鹽泥亮晶膠結(jié)。

（3）第五巖性帶（K2E1b2-5）

主要巖性為紫紅色、灰白色泥巖、砂巖、暗灰色砂巖、土黃色砂礫巖夾薄層泥灰?guī)r，上部夾有膏層，厚度可達(dá)100 m，礫石成分為灰?guī)r、石英巖、脈石英等，傾向北東，傾角20°～30°。

1.1.2 第四系（Q）

礦區(qū)內(nèi)廣泛出露，為黃褐、灰黃色粘土質(zhì)砂及砂質(zhì)粘土，底部常具厚度、層數(shù)不等的古河床礫石層，礫石成分以石英為主，灰?guī)r次之，呈鵝卵狀，礫徑一般0.5～3 cm，厚度0.5～5 m。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)地層呈單斜構(gòu)造，局部僅見北西走向F1斷層1條和北東東走向F2小斷層1條。

F1斷層：分布在礦區(qū)西部及外圍，整體走向300°左右，傾向北東，傾角不明。斷裂帶寬度3～10 m，根據(jù)兩側(cè)巖性層錯(cuò)動情況分析，為左行扭動的正斷層，水平斷距10 m左右。該斷裂對本礦石膏礦層影響較小。

F2斷 層：分 布 在 礦 區(qū) 東 南 部，產(chǎn) 狀153°∠30°，正斷層，斷距10 m，斷裂帶寬度1～3 m，斷面有擦痕。該斷層對膏層影響不大。

1.3 巖漿巖

礦區(qū)內(nèi)未見巖漿巖分布。

2 礦層特征

根據(jù)各鉆孔中石膏礦層較大的沉積間斷（指有較厚的泥灰?guī)r沉積）劃分出含礦帶，然后根據(jù)相對較大的石膏礦層間隔劃分出主礦層，最后參照相鄰工程中礦石品位、類型及圍巖特征進(jìn)行連接。共圈定5個(gè)主礦層，走向138°左右，傾向48°，傾角30°，編號自上而下為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ礦層，其中Ⅲ、Ⅴ礦層為主礦層，詳細(xì)敘述如下：

（1）Ⅰ礦層。采礦權(quán)范圍內(nèi)礦層賦存標(biāo)高+81～ -50 m，采礦證范圍內(nèi)礦層沿走向長450 m左右，兩端延至區(qū)外，傾向上礦層延伸約290 m，有3個(gè)鉆孔控制，1個(gè)鉆孔沉缺，分布不穩(wěn)定，呈透鏡狀產(chǎn)出，變化無規(guī)律。礦層最小真厚度為2.17 m，最大真厚度為3.82 m，平均真厚度3.04 m，厚度變化系數(shù)為73.0%，屬厚度不穩(wěn)定礦層。礦石最低品位為73.79%，最高品位為82.91%，平均品位77.87%，品位變化系數(shù)為6.48%，屬品位穩(wěn)定礦層。

（2）Ⅱ礦層。采礦權(quán)范圍內(nèi)礦層賦存標(biāo)高+81～ -120 m，區(qū)內(nèi)礦層沿走向長450 m左右，兩端延至區(qū)外，傾向上礦層延伸350 m，有4個(gè)鉆孔控制，礦區(qū)內(nèi)延伸較穩(wěn)定。在第Ⅰ勘探線上自淺部向深部厚度變薄，礦層最小真厚度為2.34 m，最大真厚度為9.61 m，平均真厚度7.19 m，厚度變化系數(shù)為47.44%，屬厚度較穩(wěn)定礦層。礦石最低品位為56.36%，最高品位為88.80%，平均品位67.74%，品位變化系數(shù)為21.28%，屬品位穩(wěn)定礦層。

（3）Ⅲ礦層。采礦權(quán)范圍內(nèi)礦層賦存標(biāo)高+81～ -126 m，區(qū)內(nèi)礦層沿走向長450 m左右，兩端延至區(qū)外，傾向上礦層延伸370 m，有4個(gè)鉆孔控制。礦層最小真厚度為2.94 m，最大真厚度為10.49 m，平均真厚度7.12 m，厚度變化系數(shù)為43.92%，屬厚度較穩(wěn)定礦層。礦石最低品位為57.23%，最高品位為69.25%，平均品位64.60%，變化系數(shù)為8.10%，屬品位穩(wěn)定礦層。

（4）Ⅳ礦層。采礦權(quán)范圍內(nèi)礦層賦存標(biāo)高+81～ -126 m，區(qū)內(nèi)礦層沿走向長450 m左右，兩端延至區(qū)外，傾向上礦層延伸370 m，有4個(gè)鉆孔控制。礦層最小真厚度為2.34 m，最大真厚度5.46 m，平均真厚度3.76 m，厚度變化系數(shù)為47.62%，屬厚度較穩(wěn)定礦層。礦石最低品位為57.56%，最高品位為77.70%，平均品位68.83%，變化系數(shù)為12.12%，屬品位穩(wěn)定礦層。

（5）Ⅴ礦層。采礦權(quán)范圍內(nèi)礦層賦存標(biāo)高+81～ -126 m，其中-80 m以上標(biāo)高已采空。區(qū)內(nèi)礦層沿走向長450 m左右，兩端延至區(qū)外。礦層最小真厚度為9.07 m，最大真厚度為16.89 m，平均鉛直厚度11.74 m，變化系數(shù)為39.25%，屬厚度穩(wěn)定的礦層。礦石最低品位為66.70%，最高品位為85.42%，平均品位77.84%，變化系數(shù)為10.31%，屬品位穩(wěn)定礦層。

主礦層特征見表1及圖2。

表1 主礦層特征一覽表

圖2 礦層對比圖

3 開采技術(shù)條件分析

3.1 水文地質(zhì)分析

區(qū)域上屬魯中南中低山丘陵碳酸鹽巖類為主水文地質(zhì)區(qū)曲阜—臨沂單斜斷陷水文地質(zhì)亞區(qū)，平邑凹陷西端的單斜斷陷盆地中，區(qū)內(nèi)地形起伏不大，東北略高，南西平坦，屬丘陵地形。礦區(qū)內(nèi)地表水主要有安靖水庫，另外發(fā)育多條近南北向季節(jié)性小河，是該區(qū)地表水、地下水主要排泄途徑。

本區(qū)雨季一般在六月中旬到八月底，年降水量在800 mm左右，七月為最高降水月份，一般可達(dá)到200 mm。年蒸發(fā)量1700 mm，五月份為最高蒸發(fā)月份，一般可達(dá)300 mm。

根據(jù)本礦區(qū)各含水巖組剖面上的分布位置、巖性及接觸關(guān)系綜合分析，膏上、下灰?guī)r帶裂隙-巖溶含水巖組之間因受礦層頂板、礦層及底板的阻隔無水力聯(lián)系。膏下灰?guī)r帶裂隙-巖溶含水巖組與第四系孔隙潛水含水巖組因相距較遠(yuǎn)，水力聯(lián)系較弱或無聯(lián)系。膏上、下灰?guī)r帶裂隙-巖溶含水巖組、第四系孔隙孔隙潛水含水巖組各自構(gòu)成相對獨(dú)立的補(bǔ)給、徑流、排泄系統(tǒng)。

礦山水文地質(zhì)條件復(fù)雜程度為簡單。

3.2 工程地質(zhì)分析

（1）第四系殘積、沖積層穩(wěn)固性：巖性松散，厚度0.87～2.0 m，穩(wěn)固性差。

（2）軟～較硬層狀泥巖、粉砂巖、泥灰?guī)r礦帶頂板巖組穩(wěn)固性：巖性成分較雜，力學(xué)強(qiáng)度差異大，屬軟-較硬巖，較硬巖中裂隙發(fā)育程度較好，裂隙面光滑，巖體質(zhì)量Ⅳ級。泥巖、砂巖遇水易軟化，造成片幫、冒頂?shù)炔涣脊こ痰刭|(zhì)現(xiàn)象。

（3）較硬層狀石膏礦帶巖組穩(wěn)固性：力學(xué)強(qiáng)度一般，屬較硬巖，裂隙發(fā)育一般，巖體完整程度為較完整，巖體質(zhì)量Ⅲ級，不易出現(xiàn)冒頂、坍塌，穩(wěn)固性較好。

（4）軟層狀泥巖、粉砂巖礦帶底板巖組穩(wěn)固性：泥巖、粉砂巖屬軟巖，遇水易軟化，并造成底鼓現(xiàn)象。

綜上認(rèn)為，該礦床現(xiàn)狀工程地質(zhì)問題及未來工程地質(zhì)問題均為礦體頂?shù)装迥鄮r、砂巖遇水軟化，造成片幫、冒頂、底鼓等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。礦區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜程度為復(fù)雜。

3.3 環(huán)境地質(zhì)分析

礦區(qū)大部被第四系覆蓋，地勢稍有起伏但高差不大，地表無高差較大的陡坎，不具備形成崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的致災(zāi)因子，礦區(qū)這類地質(zhì)災(zāi)害不存在。石膏礦石不含有害物質(zhì)及放射性物質(zhì)，對周圍環(huán)境無污染。在礦山開采過程中產(chǎn)生的廢料廢渣，應(yīng)單獨(dú)安排合適的地方集中排放，防止雨水對其沖刷和侵蝕，使其中的有害物質(zhì)溶出、流失，對周圍環(huán)境造成損害。礦渣及夾石及時(shí)回填到地下采空區(qū)，以減少廢料廢渣對地質(zhì)環(huán)境的影響。

本礦區(qū)今后井下采空塌陷時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)颶風(fēng)可摧毀生產(chǎn)設(shè)施，威脅工人生命安全，地面可毀壞耕地，并使地面產(chǎn)生強(qiáng)烈變形，威脅地面人員安全。由于礦區(qū)地面為農(nóng)田，人員活動較頻繁，采空區(qū)塌陷及伴生地裂縫地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性大。本礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境條件為中等。

綜上，礦山地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度確定為中等。礦山開采技術(shù)條件為III-2。

4 結(jié)論及建議

（1）官莊群卞橋組二段共5個(gè)巖性帶，礦區(qū)內(nèi)主要出露第三、四、五巖性帶。

（2）本礦床為一中型礦床，礦床賦存地層為卞橋組二段第三巖性帶中，礦山地質(zhì)環(huán)境條件屬中等類型。

（3）目前下層礦基本開采完畢，遺留下8 m高的采空區(qū)，給上層礦的開采造成難度。所以，今后在開采上層礦的過程中，要加強(qiáng)上層礦開采技術(shù)條件的研究，提高礦產(chǎn)資源的利用率。