內(nèi)蒙古圖古日格金礦床開采技術(shù)條件分析

呂榮平，趙劍波，劉東升

(中核地礦科技集團(tuán)有限公司)

圖古日格金礦床位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏拉特中旗甘其毛都鎮(zhèn)，為正在開采的中—大型巖金礦床。因地處內(nèi)蒙古高原西部，該礦區(qū)及周邊地形地勢較平緩，主要為低山丘陵地貌，河谷較不發(fā)育，切割程度中等，縱坡降5 %～10 %;平均氣溫為3.0 ℃～6.3 ℃，平均降雨量為115～250 mm/a，蒸發(fā)量為2 032～2 958 mm/a，為總降雨量的11～16倍。本文從水文、工程和環(huán)境地質(zhì)等3方面對礦區(qū)的開采技術(shù)條件進(jìn)行了深入剖析，為更好實(shí)現(xiàn)礦山開發(fā)提供理論依據(jù)。

1 礦區(qū)及礦床地質(zhì)概況

礦區(qū)出露地層主要是第四系(Q)溝谷沉積物，古元古界寶音圖群上段(Pt1by3)的石英巖、大理巖夾灰色石榴石藍(lán)晶石二云片巖和云母石英片巖。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖主要有二疊紀(jì)蝕變閃長巖(P2δ)、二疊紀(jì)透輝巖(P2Σ)、志留紀(jì)斜長花崗巖(S1γο)及二疊紀(jì)似斑狀花崗巖(P1γ)(見圖1)，含金石英脈賦存于志留紀(jì)斜長花崗巖、二疊紀(jì)蝕變閃長巖、二疊紀(jì)似斑狀花崗巖和寶音圖群上段的構(gòu)造裂隙中[1-2]。

1—寶音圖群上段 2—志留紀(jì)斜長花崗巖 3—二疊紀(jì)似斑狀花崗巖 4—二疊紀(jì)蝕變閃長巖 5—二疊紀(jì)透輝巖 6—第四系 7—地質(zhì)界線 8—礦體及編號(hào) 9—地表水系 10—采礦許可證界線圖1 圖古日格金礦西礦區(qū)地質(zhì)略圖

礦區(qū)內(nèi)共圈定礦體14條。其中，6,7和2-2礦體為主礦體。礦體整體呈北西向展布。礦區(qū)內(nèi)未見較大規(guī)模斷裂，控礦斷裂已被含金石英脈充填，后期構(gòu)造破壞礦體連續(xù)性?？氐V斷裂大致分為2組：一組走向?yàn)?17°，傾向南西，傾角較陡，且局部具有反傾特征；另一組走向約140°，傾向北東，傾角較緩。這2組斷裂在平面上呈“入”字形展布[3]。礦石類型為碎裂蝕變巖型和含金石英脈型，且以含金石英脈型為主。礦石礦物主要為黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦和銅藍(lán)；在電子探針測試中見自然金、銻黝銅礦、輝銻銅礦、銻金礦、銻銀金礦等。脈石礦物大多為石英，少量方解石、斜長石、綠泥石、角閃石及黏土礦等[4]。

2 水文地質(zhì)特征

2.1 區(qū)域水文地質(zhì)

礦區(qū)所處區(qū)域水文單元為寶音圖隆起裂隙水區(qū)，東西兩側(cè)為中生代斷陷盆地層狀裂隙水區(qū)。區(qū)域地下水補(bǔ)給來源主要為大氣降水，地下水類型主要包括第四系孔隙潛水及構(gòu)造裂隙水。第四系孔隙潛水一般分布于低山丘陵和中生代斷陷盆地的第四紀(jì)溝谷中，地下水位埋深1.4～3.5 m，單位涌水量0.66～7.81 L/(s·m)。水化學(xué)類型為HCO3·Cl-Ca型，礦化度小于1 g/L。因構(gòu)造裂隙水以較大規(guī)模的擠壓破碎帶和壓性斷裂帶為主，構(gòu)造多為擠壓閉合性質(zhì)；張性裂隙多被硅質(zhì)巖脈充填，構(gòu)造和巖性均不利于水分的滲透，故富水性較弱，單位涌水量為0.10～0.60 L/(s·m)，對礦床充水量的影響較小。水化學(xué)類型通常是HCO3-NaCa型或HCO3SO4-NaCa型，礦化度一般小于1 g/L。

2.2 礦區(qū)水文地質(zhì)

礦區(qū)最低河流侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高為1 298.25 m，井下自然排泄面標(biāo)高為1 130 m。礦區(qū)所在區(qū)域水文地質(zhì)單元為徑流區(qū)。按照含水介質(zhì)性質(zhì)和水動(dòng)力特性，將地下水類型界定如下。

1)松散巖類孔隙潛水。該類地下水主要分布在第四系全新統(tǒng)沖、洪積砂巖層和上更新統(tǒng)坡洪積砂巖、碎巖體中，位于礦區(qū)北西端溝谷低洼開闊處，厚度最大為4.5 m，埋藏條件較差，含水層厚度1.5 m，與下伏基巖裂隙水形成的統(tǒng)一含水體最大涌水量為0.29 L/s，最大降水深度為0.30 m，最大單位涌水量為0.97 L/(s·m)，最大滲透系數(shù)為34.81 m/d，水化學(xué)類型為HCO3SO4-CaMg型，最大礦化度0.50 g/L。

2)基巖風(fēng)化裂隙潛水。該類地下水主要分布在志留紀(jì)斜長花崗巖和古元古界石英巖、大理巖等基巖風(fēng)化帶的裂隙中。水位隨地形而發(fā)生變化，靠近分水嶺區(qū)域的水位埋深較大，含水性根據(jù)風(fēng)化程度自上而下逐步降低，富水性也較弱。根據(jù)民井抽水資料研究，最大涌水量為0.30 L/s，最大降水深度0.5 m，最大單位涌水量為0.06 L/(s·m)，最大滲透系數(shù)為21.6 m/d，揭露的含水層厚度約為0.52 m，水化學(xué)類型為HCO3SO4-MgCa型，礦化度為0.41～0.58 g/L。

3)構(gòu)造裂隙水?？拥勒{(diào)查顯示，石英脈發(fā)育地段均有淋水跡象，表明石英脈中含有裂隙水；但其含水量甚微，對礦坑的充水作用并不大。

礦區(qū)中部有北西向小沖溝，其在距礦區(qū)下游約6.2 km處形成排泄區(qū)域，供水方式主要為季節(jié)性河槽和地下構(gòu)造裂隙水供給[5-7]。礦區(qū)水源地水化學(xué)類型為HCO3Cl-Ca型，礦化度為0.41 g/L；紅房子井水源地水化學(xué)類型為HCO3ClSO4-NaCa型，礦化度為0.63 g/L。2處水體的有害微量元素均未超標(biāo)。

構(gòu)造裂隙和節(jié)理是礦床內(nèi)充水的主要通道，坑道觀察顯示，在局部地段坑道頂板及兩幫裂隙較為發(fā)育，地下水沿裂縫少量滲透，單點(diǎn)控制流速為0.001～0.020 L/s。圖古日格金礦床礦體各中段涌水量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。

表1 圖古日格金礦床礦體各中段涌水量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

由表1可知：隨著礦體開采深度的加深，礦體水量逐漸增大，采礦段標(biāo)高40 m或50 m，每增加1個(gè)中段，水量增加最大值為20.00 m3/d，按類比法預(yù)測，礦區(qū)開采至1 030 m中段時(shí),礦井最大涌水量可增加到129.00 m3/d，礦區(qū)的排水設(shè)計(jì)完全可以滿足安全生產(chǎn)需要。

總體分析，該礦區(qū)礦床水文地質(zhì)條件比較簡單，是由孔隙、裂隙充水為主的礦床，屬第Ⅱ類第一型[8]，但要注意隨著采礦深度的增加及涌水量的變化，及時(shí)開展水文監(jiān)測工作。

3 礦區(qū)工程地質(zhì)特征

3.1 礦體及其頂?shù)装宓姆€(wěn)定性

礦體主要賦存于古元古界寶音圖群上段石英巖大理石組、二疊紀(jì)透輝巖、志留紀(jì)斜長花崗巖及二疊紀(jì)似斑狀花崗巖等巖石中。礦體頂?shù)装宓暮鹞g變巖抗壓強(qiáng)度一般為52～58 MPa，屬半堅(jiān)硬巖類，抗剪切強(qiáng)度為10.1～14.4 MPa，內(nèi)摩擦角為34.4°～36.4°，內(nèi)聚力為4.50～8.52 MPa，平巷中的自然安息角為35°～42°，礦石結(jié)構(gòu)以碎裂結(jié)構(gòu)為主。在礦體的頂?shù)装逯?，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ?jí)結(jié)構(gòu)面均比較發(fā)育。在含礦蝕變帶中，石英脈條帶順層發(fā)育，大多呈塊狀鑲嵌構(gòu)造，少數(shù)則為碎裂鑲嵌構(gòu)造，穩(wěn)定性較好。

3.2 主要井巷圍巖的穩(wěn)定性

礦體圍巖主要為蝕變閃長巖、斜長花崗巖、二疊紀(jì)似斑狀花崗巖等，其抗壓強(qiáng)度為98.2～127.9 MPa，為堅(jiān)硬巖類，內(nèi)摩擦角為36.4°～37.2°，內(nèi)聚力為5.09～17.43 MPa，軟化系數(shù)為0.6～0.8。巖石構(gòu)造以厚層狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造為主，巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD值)39 %～86 %，巖石強(qiáng)度和整體性都比較穩(wěn)定。似斑狀花崗巖、透閃石巖位于2，2-2，7，125，122礦體上下盤，抗壓強(qiáng)度為111.1～120.8 MPa，為堅(jiān)硬巖類。蝕變閃長巖抗壓強(qiáng)度為204.5～236.0 MPa，為特別堅(jiān)硬巖類[5]。

根據(jù)井巷圍巖巖體質(zhì)量系數(shù)確定巖體質(zhì)量的優(yōu)劣[9]，評(píng)價(jià)表見表2。

表2 井巷圍巖巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

綜上所述，認(rèn)為礦體和圍巖均為比較堅(jiān)硬的塊狀巖類，巖石的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為整體上穩(wěn)定性很強(qiáng)，且未發(fā)育較大規(guī)模的構(gòu)造破碎帶，裂隙被含金石英脈充填[9]。按照GB 12719—2021 《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘查規(guī)范》，工程地質(zhì)類型可劃分為第Ⅱ類第一型，即以硬巖為主，且工程地質(zhì)條件要求較簡單的礦床，比較適合于地下開采[10]。但是，隨著采礦深度的增加及地下應(yīng)力場的變化，要注意及時(shí)開展巷道圍巖穩(wěn)定性監(jiān)測工作。

4 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境

4.1 礦區(qū)地震烈度

根據(jù)烏拉特中旗地震資料，礦區(qū)地震活動(dòng)主要受臨河—集寧大斷裂控制，歷年最大地震規(guī)模為3.3級(jí)，最大烈度為3.4，地震頻率較低。根據(jù)《中國地震烈度區(qū)劃圖(1990)》，地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，對照Ⅶ度地震烈度，礦區(qū)屬于地震設(shè)防區(qū)，要注意地震對工程建設(shè)的破壞。

4.2 礦區(qū)自然環(huán)境現(xiàn)狀

4.2.1 采區(qū)對地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀

圖古日格金礦床開采方式為地下開采，經(jīng)野外實(shí)地調(diào)查，由于開采的礦石量較少，目前未出現(xiàn)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。礦業(yè)活動(dòng)對礦區(qū)地表的原地貌、巖土結(jié)構(gòu)和植被有一定破壞，但破壞較小，可以治理和恢復(fù)[11]。

4.2.2 廢石場對地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀

目前，西采區(qū)設(shè)置了1處廢石堆放場，堆放廢土石方量較小，廢石堆積量約為1.1萬t。建有擋渣石墻，對周圍地質(zhì)環(huán)境影響較小。廢石場對環(huán)境的破壞小，可以治理和恢復(fù)，故廢石場對地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕。

4.2.3 尾礦庫對地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀

尾礦庫所處位置為荒漠草地，地形整體較平坦開闊，沖溝不發(fā)育。從地表巖土觀察情況來看，尾礦庫及壩址地形穩(wěn)定[12]。尾礦庫地表無常年水體存在及泉水出露，水文地質(zhì)條件簡單；下游無山坡耕地，無居民居住。其影響礦山環(huán)境主要表現(xiàn)在3個(gè)方面：一是尾礦庫在堆積過程中對自然景觀、環(huán)境要素、生態(tài)平衡造成局部破壞和改變，從而使環(huán)境質(zhì)量發(fā)生一定變化；二是以風(fēng)為載體的粉塵是污染環(huán)境的有害因素;三是以水為載體的重金屬元素是污染環(huán)境的有害因素。綜上所述，尾礦庫對地質(zhì)環(huán)境影響程度一般。

4.3 環(huán)境污染評(píng)價(jià)

總體來看，由于礦區(qū)周邊并無主要污染源，也無常年性的地表水體，且地下水富水性較弱，因此發(fā)生自然地質(zhì)災(zāi)害的可能性較小；礦山污染源主要為氰化尾礦，礦山建設(shè)時(shí)，應(yīng)做好“三廢”處理和環(huán)境保護(hù)。礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)類型屬于第Ⅰ類簡單型。

5 結(jié) 語

圖古日格金礦床水文地質(zhì)條件比較簡單，以孔隙、裂隙充水為主；礦體和圍巖均為比較堅(jiān)硬的塊狀巖類，未發(fā)育較大規(guī)模的構(gòu)造破碎帶；礦區(qū)周邊無主要污染源，也無常年性地表水體，且地下水富水性較弱，發(fā)生自然地質(zhì)災(zāi)害的可能性較小，開采技術(shù)條件屬簡單型。但是，在節(jié)理發(fā)育或形成三角滑板及含水構(gòu)造蝕變帶，巖石容易冒落，在今后的開采工作中，要嚴(yán)格落實(shí)采場頂板三級(jí)管理，加強(qiáng)敲幫問頂，預(yù)防冒頂片幫事故。尾礦庫按要求做好筑壩、護(hù)壩和環(huán)境保護(hù)工作。為防止風(fēng)沙揚(yáng)塵，對尾礦壩坡面進(jìn)行植被綠化，確保固沙效果。同時(shí)加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)與監(jiān)測，及時(shí)開展地質(zhì)環(huán)境治理，減少水土流失。