安徽省黟縣打鼓嶺釩礦、地?zé)峥碧降拈_采技術(shù)條件分析

詹華煒

摘要：打鼓嶺釩礦自獲得探礦權(quán)以來，未勘查水文地質(zhì)。本次勘查工作主要查明含水層的巖性、厚度、產(chǎn)狀、分布規(guī)律及水位、水質(zhì)等，評價(jià)斷裂破碎帶充水程度和地表水與地下水的水力聯(lián)系、地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄規(guī)律，劃分水文地質(zhì)界線及水文地質(zhì)工程地質(zhì)類型，調(diào)查環(huán)境地質(zhì)的類型和現(xiàn)狀，為礦床的開發(fā)利用提供基礎(chǔ)地質(zhì)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：打鼓嶺釩礦；礦床；開采技術(shù)條件

1.前言

安徽省黟縣打鼓嶺釩礦區(qū)位于黟縣縣城320°方向，約20km處。區(qū)內(nèi)為中等山區(qū)，工作地段地形最高為658m，侵蝕基準(zhǔn)面200m，相對高差達(dá)460m。地形切割強(qiáng)烈，山高坡陡。植被發(fā)育，礦區(qū)內(nèi)通行條件差。區(qū)內(nèi)無規(guī)模以上工礦企業(yè)，經(jīng)濟(jì)作物主要以竹、木為主，茶葉少量。農(nóng)村剩余勞動(dòng)力多外出打工。當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，開發(fā)礦業(yè)對促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，具有積極的意義。

2.礦區(qū)水文地質(zhì)

2.1自然地理?xiàng)l件

礦區(qū)位于安徽省黃山市黃山區(qū)境內(nèi)，屬黃山山脈邊緣區(qū)，屬于1∶5萬郭村幅（H50E012016）。為中低山區(qū)剝蝕地貌，工作區(qū)內(nèi)地形最高高程達(dá)462m，最低高程約為175m，相對高差約290m，地形南高北低。主流打鼓嶺溪由南向北流經(jīng)礦區(qū)中部，并橫穿礦區(qū)。礦區(qū)內(nèi)水系發(fā)育，地表水沿溝谷由高向低流經(jīng)礦區(qū)，季節(jié)性較強(qiáng)?？菟诟珊?，豐水期流量較大，流速較快，對露天采礦有直接影響，應(yīng)引起重視。

2.2含水巖組劃分及特征

（1）第四系松散巖類孔隙水含水巖組

在礦區(qū)范圍內(nèi)，第四系（Q4）松散地層為坡積、殘積（Qdl+ el）成因和沖積、洪積（Qal+el）成因，總面積約為0.50km2，占總礦區(qū)面積的10.68%。坡積、殘積地層分布于楊梅溪西部北側(cè)，沿山腳展布，由粉土混碎石組成，碎石成分為炭質(zhì)、硅質(zhì)板巖等，次棱角狀，粒徑5cm～8cm，大者10cm～15cm，含量約20%，上部為腐殖質(zhì)土，厚度0.30m～1.00m不等，下部為粉土混碎石、碎塊，土黃色、灰色，性軟、松散；沖積、洪積地層分布于楊梅溪、深坑溪兩岸，沿河道展布，由細(xì)沙與礫卵石層組成，上部為細(xì)沙，灰黃色，石英質(zhì)為主，長石次之，厚度0.30m～0.70m不等，下部為礫卵石，灰黃色，硅質(zhì)巖，偶見脈石英，次圓狀，粒徑一般5cm～10cm，大者10cm～10cm多，含量約60%，骨架間隙被中粗砂，局部地段與上部細(xì)沙互層，總厚度1.00m～2.00m，含孔隙水，大氣降水補(bǔ)給，與地表水水力聯(lián)系密切。由水分析知水質(zhì)類型HCO3-SO4-Ca。

（2）寒武系楊柳崗組（∈2y）沉積巖類裂隙水含水巖組

分布于礦區(qū)的北部，出露較少。巖性為灰色、深灰色硅質(zhì)炭質(zhì)板巖、泥灰?guī)r夾灰?guī)r透鏡體。大氣降水補(bǔ)給，泉流量0.050L/s，水溫18℃，未做水質(zhì)分析，故水質(zhì)類型不詳。

（3）寒武系大陳嶺組（∈1d）變質(zhì)巖類裂隙水含水巖組

分布于礦區(qū)的北部，與荷塘組相伴分布，巖性為灰色紋層狀亮晶灰?guī)r夾鈣質(zhì)板巖，出露較少。大氣降水補(bǔ)給，泉流量0.186L/s，水溫18℃，與地表水力聯(lián)系密切，未做水質(zhì)分析，故水質(zhì)類型不詳。

（4）寒武系荷塘組（∈1h）變質(zhì)巖類裂隙水含水巖組

分布于礦區(qū)的中部，自下而上分三個(gè)韻律層，分別為第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ韻律層，巖石特征：黑—灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，致密，性硬、碎，富含泥，炭，硅等難溶物質(zhì)，未見明顯富段，僅部分巖孔孔內(nèi)出現(xiàn)漏水情況，現(xiàn)將三層合并敘述于下：

礦區(qū)內(nèi)分布較廣，面積約3.11km2，占礦區(qū)總面積66.45%，出露標(biāo)高175m～417m，該巖組含釩礦，是重點(diǎn)考察的地段。主要巖性為灰黑色含炭硅質(zhì)、少量磷結(jié)核、鈣質(zhì)磷質(zhì)結(jié)核與結(jié)核狀黃鐵礦，裂隙或板理，局部地段發(fā)育，板理厚度1cm～4cm，泉擊水量0.022 L/s～0.513 L/s，弱富水性，水質(zhì)類型SO4-Ca-Mg，水溫9℃～18℃。

①風(fēng)化裂隙水：

據(jù)基巖裸露資料與巖孔資料統(tǒng)計(jì)，風(fēng)化段厚度1.25m～28.80m，平均15.706m，風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂面帶鐵染，局部地段有水蝕現(xiàn)象，巖芯多呈碎塊狀、少量塊狀或扁平狀、柱狀。所有鉆孔自施工至穿越強(qiáng)風(fēng)化帶均有不同程度的漏水現(xiàn)象，所施工的巖孔大部分漏水、掉塊現(xiàn)象嚴(yán)重，其中普查階段的ZK101鉆孔，施工至12.00m左右漏水嚴(yán)重，無法鉆進(jìn)，采取阻漏措施后，方可正常鉆進(jìn)，穿過該層后，漏水現(xiàn)象消失；普查階段的ZK301鉆孔，施工至11.40m左右漏水嚴(yán)重，無法鉆進(jìn)，采取阻漏措施后，方可正常鉆進(jìn)，全孔漏水嚴(yán)重，無法正常觀測水位，并時(shí)常有崩塌和掉塊現(xiàn)象產(chǎn)生，無法正常進(jìn)行水文觀測。

②礦層水文地質(zhì)特征：

礦層賦存于寒武系下統(tǒng)荷塘組（∈1h）中段石煤層中，以類質(zhì)同象形式，釩離子狀態(tài)賦存于鋁硅酸巖石中。礦區(qū)含釩黑色巖系為寒武系荷塘組中段灰黑色炭質(zhì)板巖層，巖芯多呈短柱狀，裂隙不發(fā)育，礦體頂?shù)桶鍩o明顯分層界限，在構(gòu)造發(fā)育帶部位，裂隙較發(fā)育，多呈閉合狀，無填充物，部分裂面具鐵染。

節(jié)理面平直光滑，巖石為炭質(zhì)板巖，巖性硬脆，上部受風(fēng)化影響，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，在地形低洼處有滲水現(xiàn)象，量較小，用三角堰測不出流量。鉆探進(jìn)入該層，漏水現(xiàn)象不明顯。

（5）震旦系皮園村組（Z2-∈1P）沉積巖類裂隙水含水巖組分布于礦南部，呈條帶展布，面積約為1.07km2，占礦區(qū)總面積22.86%，出露高程289m～576m，巖性為灰黑色硅質(zhì)巖、條紋狀硅質(zhì)巖，巖石堅(jiān)硬、完整、性脆。未見明顯裂隙發(fā)育帶，在一些小皺曲的核部，由“虛脫”而形成的空洞，呈月牙形，長0.50m～1.00m，高0.30m～0.50m，扣在QS07泵點(diǎn)的上部懸崖上，其延深深度的富水性與裂隙發(fā)育程度已不祥，淺部泉流量0.014L/s～1.046L/s，富水性中等，水質(zhì)類型SO4-HCO3-Ca-Mg，水溫10℃～17℃。

3.礦區(qū)工程地質(zhì)

3.1地震

根據(jù)史料記載，區(qū)內(nèi)及鄰近地區(qū)，地震頻率不高，基本上未發(fā)生過破壞性地震，近期1999年6月1日，歙縣溪頭鎮(zhèn)發(fā)生了3.2級地震，僅歙縣與屯溪河鄰近地區(qū)有所感應(yīng)，但無任何破壞性，其它地區(qū)無感應(yīng)；2005年12月26日，江西九江—瑞昌發(fā)生了5.7級地震，在震中及鄰近地區(qū)有破壞性，有震感的范圍涉及較廣，在江西、湖南、安徽等地均有感應(yīng)，本區(qū)也有震感，但對該工作區(qū)沒有破壞性，其他地區(qū)無感應(yīng)。

據(jù)2001年8月1日實(shí)施的（GB18306-2001）國標(biāo)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》及《安徽省地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》得知：本區(qū)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期分區(qū)為1區(qū)（0.35s），地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)為<0.05g（相當(dāng)于原地震烈度

3.2工程地質(zhì)巖組劃分

通過對巖層的巖性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)天然現(xiàn)象與勘探工程揭露的工程地質(zhì)現(xiàn)象，結(jié)合巖（礦）石物理力學(xué)性能試驗(yàn)成果，RQD統(tǒng)計(jì)值，劃分兩個(gè)主要工程地質(zhì)巖組：①松散碎屑堆積物地質(zhì)巖組（Ⅰ）；②軟弱—堅(jiān)硬變質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組（Ⅱ）。

（1）松散碎屑堆積物工程地質(zhì)巖組（Ⅰ）沿溝谷、河床展布，溝谷以殘、坡積層（Qdl+el）為主，厚度0.30m～1.00m，有粉土混碎石組成，河床以沖、洪積層（Qal+pl）為主，由細(xì)砂、礫卵石組成，總厚度1.30m～2.70m，呈松散～稍密狀，含空隙水，出露高程244.52m～259.34m，該巖組對露天開采影響不大。

（2）軟弱—堅(jiān)硬變質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組（Ⅱ）

寒武系華嚴(yán)寺組（∈3h）、楊柳崗組（∈2y）、大陳嶺組（∈1d）、荷塘組（∈1h）、震旦系皮園村組（Z2—∈1P）；震旦系皮園村組分布于礦區(qū)的南部，皮園村組黑白相間、條帶狀的硅質(zhì)巖夾硅質(zhì)板巖大多形成陡坎和懸崖；寒武系的楊柳崗組、大陳嶺組分布于礦區(qū)的北部及中北部，嚴(yán)寺組厚度大，出露不全，本次鉆孔均未見及，對礦體開采無影響。寒武系荷塘組分布于礦區(qū)的中部，出露面積廣，為賦礦層位，分上中下三段，其中荷塘段中段（∈1h2）是石煤V2O5的含礦巖系，由三個(gè)韻律組組成，主要巖層為炭質(zhì)板巖、硅質(zhì)巖、炭質(zhì)硅質(zhì)板巖，部分地段類帶狀硅碳質(zhì)板巖、含磷結(jié)核及黃鐵礦結(jié)核。礦體主要產(chǎn)于炭質(zhì)板巖，其頂?shù)装鍨樘抠|(zhì)硅質(zhì)板巖，根據(jù)巖石物理試驗(yàn)成果，風(fēng)干狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度平均值20.7MPa～180MPa，飽和狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度平均值10.2MPa～133MPa，綜合分析，屬軟弱—堅(jiān)硬巖組類。

鉆進(jìn)過程中，炭質(zhì)板巖進(jìn)尺較快，巖芯多呈柱狀，據(jù)礦巖石物理力學(xué)測試成果表：飽和單軸抗壓強(qiáng)度38.2MPa～58.2MPa，平均47.6MPa；炭質(zhì)硅質(zhì)板巖進(jìn)尺較慢，有坍塌掉塊現(xiàn)象，巖芯多呈塊狀或扁柱狀，飽和單軸抗壓強(qiáng)度8.38MPa～141.0MPa，平均58.76MPa。據(jù)RQD統(tǒng)計(jì)單層最大值100%，最小值0.00%，平均46.065%，平均值29.85%～62.28%，巖石質(zhì)量為極劣—中等，巖石完整性為破碎—巖體中等完整，巖體質(zhì)量級別為差—中等。

4.礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)

通過對礦區(qū)內(nèi)地表調(diào)查，結(jié)合工程地質(zhì)特征，對礦區(qū)內(nèi)的環(huán)境地質(zhì)進(jìn)行評述。

4.1開采引發(fā)的不良地質(zhì)現(xiàn)象

（1）開采邊坡誘發(fā)的崩塌、撒落

崩塌：主要發(fā)育在采坑壁頂部坡肩部位，崩塌物易堆積于坑底。

撒落：其易產(chǎn)生于坑壁頂部的殘坡積層與強(qiáng)風(fēng)化層。由于坑壁的陡峻，使其凌空，經(jīng)凍融、氣溫影響所產(chǎn)生的熱脹冷縮，加速了裂隙發(fā)育，在雨水的沖蝕下形成。

（2）礦山開采對水資源、水環(huán)境的影響

露天開采對水資源、水環(huán)境影響甚微，僅在采坑底部低洼處有積水，由于巖石的透水性弱，水體在高水位時(shí)，大量流出補(bǔ)充地表水體，少量垂直入滲補(bǔ)給基巖裂隙水，枯水期以蒸發(fā)消耗為主。

（3）露天開采、廢渣堆放對土地資源、土石資源的影響露天開采改變了原有地形地貌，侵占、毀損土地資源。

4.2地面與斜坡穩(wěn)定性

地形地貌：礦區(qū)內(nèi)為中低山區(qū)，工作地段最高海拔400m左右，相對高差200m。植被發(fā)育，通行條件差，殘坡積覆蓋率高，地貌為構(gòu)造剝蝕型，地形高差大，坡度陡，屬不穩(wěn)定。

地質(zhì)構(gòu)造：礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，屬不穩(wěn)定。

巖土體構(gòu)造類型：礦區(qū)內(nèi)的巖土體分松散碎屑堆積物工程地質(zhì)巖組與軟弱—堅(jiān)硬變質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組。土體呈松散—稍密狀，巖體為薄—中層狀構(gòu)造，炭泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，基本穩(wěn)定。

經(jīng)綜合對比，礦區(qū)地面與斜坡穩(wěn)定性預(yù)測為不穩(wěn)定。

4.3礦山開發(fā)的放射性影響，黑色巖系的放射性含量一般均偏高

礦區(qū)放射性測量平均值為40γ。以40γ為界，大于40γ的區(qū)域明顯呈帶狀分布，且大致與荷塘組中段及礦體的分布近一致。據(jù)此推斷，一旦進(jìn)入礦山開采，其露天采場的放射性值將會(huì)增高，應(yīng)當(dāng)引起重視。

4.4礦石選冶對環(huán)境的影響

礦石選冶過程中將會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣、廢水、廢渣，三廢的排放直接影響了周圍環(huán)境質(zhì)量。對于廢氣、廢水，一定要實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，尤其是要控制硫向大氣排放，避免對人畜、植被的侵害；廢渣要有專門的堆放場地，要圍筑起牢固的防護(hù)壩，避免泥石流的發(fā)生。

5.結(jié)論與建議

露天開采，應(yīng)注意做好采坑排水工作，以免積水使礦體頂板沿層面滲水軟化，在圍巖壓力作用下，誘發(fā)坑壁滑動(dòng)坍塌，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。露采邊坡角不得大于55°，順向坡度要減小。開采時(shí)，應(yīng)做好廢渣的堆放工作，盡量做到選擇適當(dāng)?shù)牡刂?，做到開采、回填、復(fù)墾合理化。防治廢渣因堆放不合理，在大氣降水的誘發(fā)下，形成泥石流或水石流，沖毀農(nóng)田及礦山建筑物。為防止放射性對人體的危害，采礦作業(yè)人員要佩戴高效防塵口罩；清除表面污染，上班更衣、下班沐浴；充分提高工作效率，縮短工作時(shí)間；上班不進(jìn)食，不吸煙，皮膚破裂不得進(jìn)場作業(yè)。

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