淺談中衛(wèi)市天景山白路泉北段水泥灰?guī)r礦山地層特征及礦床開采技術(shù)條件

郝梅

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊(duì)，寧夏 銀川 750021）

1 礦山概況

1.1 交通位置

礦區(qū)位于中衛(wèi)市宣和鎮(zhèn)以南約25km的天景山腹地，行政區(qū)劃屬中衛(wèi)市宣和鎮(zhèn)管轄。礦區(qū)內(nèi)山大溝深，地形險(xiǎn)要，現(xiàn)已修有約15km的硬化混凝土路、瀝青混凝土路與縣道“迎大線”相接連通，汽車可通行。礦區(qū)北側(cè)17km處有G2012（定武高速）公路通過，東距中寧縣城約32km，北西距中衛(wèi)市區(qū)約28km，交通便利。

1.2 自然地理?xiàng)l件

礦區(qū)位于天景山腹地、主峰南西部。山體總體呈南西向延伸，總體地勢(shì)呈北東高南西低。山勢(shì)陡峻，地形切割強(qiáng)烈，山大溝深，溝谷發(fā)育，溝谷多呈“V”字形，溝谷兩側(cè)多為陡坡及斷崖。北東最高海拔2153m，北西最低海拔1752m，相對(duì)高差401m，屬中山地貌。植被不發(fā)育，基巖出露良好。地表無常年性徑流，溝谷多為干溝，只在夏秋季雨后才有短暫洪流。礦區(qū)地處寧夏中西部，處于溫帶干旱氣候區(qū)，屬典型的中溫帶大陸性季風(fēng)氣候。春季寒冷干燥，風(fēng)沙猛烈，夏季干旱炎熱，晝夜溫差大，秋季微寒，溫度適中，冬季寒冷。日照充足，蒸發(fā)強(qiáng)烈，氣候干燥，降水量少，根據(jù)中衛(wèi)市2010 年至2017 年統(tǒng)計(jì)的氣象資料，該區(qū)年平均氣溫8.4℃，年均無霜期167 天，年均降水量180mm左右，年均蒸發(fā)量1913.8mm。

2 礦區(qū)地層特征

礦區(qū)內(nèi)出露的地層有奧陶系中下統(tǒng)天景山組第二巖性段（O1-2t2）、中上統(tǒng)米缽山組（O2-3m）及第四系殘坡積物（Qhedl），基巖基本裸露。地層分述如下：(1)奧陶系中下統(tǒng)天景山組第二巖性段第一亞段（O1-2t2a），主要分布于礦區(qū)北部及外圍北西部，基巖裸露。巖性主要為灰、淺灰色薄- 中- 厚層角礫狀灰?guī)r、中- 厚層狀燧石結(jié)核灰?guī)r，其次為厚- 巨厚層狀灰?guī)r，偶見黑色燧石結(jié)核呈團(tuán)塊狀分布。巖石為隱晶- 細(xì)晶、角礫狀結(jié)構(gòu)，塊狀、層狀構(gòu)造。主要成分為方解石。巖石中裂隙發(fā)育，裂隙常被結(jié)晶方解石呈脈狀填充。為含礦層。(2)奧陶系中下統(tǒng)天景山組第二巖性段第二亞段（O1-2t2b），分布于礦區(qū)的中南部及外圍南部，沿走向貫穿于整個(gè)礦區(qū)，山體陡峭，基巖裸露。巖性主要為灰、淺灰色厚- 巨厚層狀灰?guī)r，厚層狀含燧石結(jié)核灰?guī)r、燧石條帶灰?guī)r。該層以富含燧石結(jié)核而區(qū)別于其它巖性段。礦物主要成分為方解石，鏡下可見細(xì)粒狀（0.025mm）石英集合體出現(xiàn)于方解石組成的石基之中，被方解石交代呈不規(guī)則圓粒狀殘留。為含礦層。(3)奧陶系中上統(tǒng)米缽山組第一段（O2-3m1），分布于礦區(qū)及外圍中東部，巖性上部為角礫狀灰?guī)r，風(fēng)化呈黃褐色，角礫成分為灰?guī)r，鈣質(zhì)膠結(jié)，礫徑大小不等，磨圓度差，下部為土黃色及灰綠色板巖、頁巖夾少量薄層狀砂屑灰?guī)r，厚度為135.23m。(4)奧陶系中上統(tǒng)米缽山組第二段（O2-3m2），分布于礦區(qū)及外圍南東部，巖性上部為灰綠色厚層狀細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖夾少量灰色厚層狀灰?guī)r，砂巖向東延伸逐漸變薄缺失，下部為土黃色、灰綠色板巖、頁巖，厚度124.17m。(5)奧陶系中上統(tǒng)米缽山組第四段（O2-3m4），分布于礦區(qū)外圍北西部，巖性主要為灰綠色板巖，底部可見有少量的薄層狀白云質(zhì)灰?guī)r及土黃色板巖，厚度大于67.76m，未見頂。(6)第四系殘坡積物（Qhedl），小范圍分布于礦區(qū)外圍東部，以及零星殘留在礦區(qū)山體的北坡及溝谷的背風(fēng)面，由黃土、巖石碎塊及腐植質(zhì)組成，生長(zhǎng)有灌木、雜草等植被，厚0-2.7m。

3 礦區(qū)開采技術(shù)條件

3.1 水文地質(zhì)

礦區(qū)山體呈北東- 南西向延伸，地形總體呈北東高南西低、中部高南北低，北東側(cè)緊鄰天景山主峰，最高海拔2158m，最低海拔1752m，相對(duì)高差約406m，屬中山地貌。山勢(shì)陡峻，地形切割強(qiáng)烈，山大溝深，溝谷發(fā)育，溝谷多呈“V”字形、漏斗形，近南北- 東西向分布，溝谷兩側(cè)多為陡坡及斷崖。礦區(qū)以中部北東- 南西向山脊為分水嶺，北西部、南部發(fā)育兩大沖溝。北西部沖溝近東西走向，溝底至山頂相對(duì)高差約52-92m，雨季流水方向由東向西；南部沖溝近東西走向，切割深度約48-126m，雨季流水方向由東向西。礦區(qū)內(nèi)無地表水系，補(bǔ)給來源主要是大氣降水，蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水量，僅有少部分降水滲入地下補(bǔ)給地下水。沒有好的貯水空間，工業(yè)、生產(chǎn)用水供水水源可選擇南部、南西部3 處機(jī)井及泉眼拉運(yùn)，但生活用水需要對(duì)水質(zhì)進(jìn)行處理或選擇礦區(qū)周邊水質(zhì)達(dá)標(biāo)的井中拉運(yùn)。礦區(qū)未見地下水露頭，深部地質(zhì)鉆探最低標(biāo)高1818m，未揭露含水層。礦山最低開采標(biāo)高為1860m，最低侵蝕基準(zhǔn)面為1752m，最低開采標(biāo)高于最低侵蝕基準(zhǔn)面。礦區(qū)的水文地質(zhì)勘探類型劃分為第三類巖溶充水礦床,屬第一型水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦床，即第三類第一型。

圖1 區(qū)域地質(zhì)圖

圖2 厚層含燧石結(jié)核微晶灰?guī)r

圖3 厚層燧石條帶灰?guī)r

圖4 礦區(qū)西北部角度不整合面出露情況

3.2 工程地質(zhì)

礦區(qū)巖石飽和抗壓強(qiáng)度為52.10～70.20Mpa、抗剪強(qiáng)度為2.90～5.41Mpa、抗拉強(qiáng)度為2.32～3.65Mpa，屬較堅(jiān)硬- 堅(jiān)硬巖石，力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較高，抗壓強(qiáng)度相對(duì)較大，巖石穩(wěn)固性較好。水泥灰?guī)r礦層呈正地形裸露地表，基本無覆蓋、無植被，礦山采用山坡露天方式開采。礦區(qū)部分地段山勢(shì)陡峻，形成70-80°的陡崖，說明巖石的穩(wěn)固性良好。在露采時(shí)，應(yīng)注意邊坡的穩(wěn)定性，防止巖塊塌落現(xiàn)象。未來開采邊坡坡向與巖層傾向一致，為順向坡，工作坡面角不宜超過55°，并在開采時(shí)需加強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，對(duì)危險(xiǎn)地段進(jìn)行邊坡支護(hù)。礦區(qū)礦體及其圍巖均呈層狀構(gòu)造，巖石物理力學(xué)性質(zhì)較好，穩(wěn)固性較好；巖石質(zhì)量一般極好的- 中等的，巖體完整性完整- 中等完整。根據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB12719-91）將礦區(qū)的工程地質(zhì)復(fù)雜程度劃分為簡(jiǎn)單型。

3.3 環(huán)境地質(zhì)

3.3.1 環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀

礦區(qū)屬于中山地貌，相對(duì)高差為406m。山勢(shì)陡峻，切割強(qiáng)烈，無常年性地表徑流，僅有較大的沖溝為雨季洪水排泄的通道，雨后短期即干涸。植被稀少，褐黃色砂、粉砂或亞砂土和基巖基本暴露地表，在暴雨期很易形成山洪、泥石流、山體滑坡及崩塌，從而影響礦石開采。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，僅在暴雨季節(jié)偶有松動(dòng)巖石塌落、局部滑坡現(xiàn)象。但在礦山開采過程中可能引發(fā)崩塌、滑坡等災(zāi)害性地質(zhì)現(xiàn)象，在F3 斷層北西部尤為注意，極易發(fā)生山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，尤其在6－8月份暴雨季節(jié)，需采取適當(dāng)措施。礦區(qū)礦床地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，礦山及附近無影響建筑物安全的不良地質(zhì)現(xiàn)象。礦山所在地區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度。

3.3.2 礦山開采可能產(chǎn)生的環(huán)境污染

圖5 水文地質(zhì)圖

礦山的開采將對(duì)礦區(qū)及周圍環(huán)境會(huì)造成一定程度的破壞，因此對(duì)礦山及周邊環(huán)境采取必要的預(yù)防和保護(hù)措施是很有必要的。礦山開采可能產(chǎn)生的污染有：裝卸、運(yùn)輸：無論礦石、廢石，在裝卸過程中都會(huì)產(chǎn)生尾氣、燥聲、粉塵污染。固體廢棄物：主要為第四系黃土和碎石混合物內(nèi)剝離夾石。礦山開采可能造成的生態(tài)影響有：大氣環(huán)境質(zhì)量變差：礦山開采使空氣中的可吸入顆粒、NO2、CO 等濃度增加，從而降低空氣質(zhì)量。礦山開采可能造成巖石裸露、植被破壞，從而加劇水土流失、土地砂化。

3.3.3 建議和預(yù)防措施

由于礦山開采可能對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生上述污染，建議在礦山生產(chǎn)作業(yè)過程中采取以下措施使危害減到最低。(1)運(yùn)輸、采礦、排渣時(shí)實(shí)行濕式作業(yè)，減少粉塵污染。(2)破碎篩選分級(jí)過程需增加必要的防粉塵設(shè)施，盡量避開風(fēng)口，安裝設(shè)備的高差不易過大。加裝消音裝置，減少燥音污染。(3)對(duì)廢石渣等固體廢棄物實(shí)行集中、定點(diǎn)堆放并修筑防滑墻以防滑坡。嚴(yán)禁在河道內(nèi)排渣及堆放廢棄物，防止洪水外溢沖毀草原和造成泥石流。(4)合理安排開采區(qū)，盡量縮小開采面積和巖石裸露面積，減少水土流失。在采空區(qū)和堆渣區(qū)及時(shí)種植樹木保持水土，防塵減燥。(5)禁止將廢棄物、尾礦及廢水等亂堆放，制定切實(shí)可行的防災(zāi)減災(zāi)措施，以人為本，確保環(huán)境地質(zhì)良性發(fā)展。(6)加強(qiáng)礦山管理，實(shí)行有序開采，簽定礦山開采和環(huán)境保護(hù)合同，做到誰開采，誰治理。根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及將來礦山開采可能引發(fā)的變化，將礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)類型劃分為第二類，即地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等。

綜合水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及環(huán)境地質(zhì)條件，礦區(qū)礦床開采技術(shù)條件屬環(huán)境地質(zhì)問題為主的中等類型即Ⅱ-3 類型。