吉林省大石棚銀多金屬礦床開采技術(shù)條件

袁普普，楊鐵軍，黃 靜

（吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六0二隊(duì)，吉林 白山 134300）

1 區(qū)域地質(zhì)特征

區(qū)域大地構(gòu)造位置位于塔里木-中朝準(zhǔn)地臺(tái)（Ⅰ）、遼東臺(tái)?。á颍㈣F嶺～靖宇臺(tái)拱（Ⅲ），龍崗斷塊（Ⅳ）南翼。區(qū)內(nèi)廣泛出露太古宙巖石組合，即太古宙花崗綠巖地體，控制著鞍山式鐵礦的分布，具備優(yōu)越的鞍山式鐵礦成礦地質(zhì)條件。

2 礦床開采技術(shù)條件

2.1 水文地質(zhì)

2.1.1 自然地理

礦區(qū)自然地理分區(qū)屬長(zhǎng)白山系龍崗山脈中段南側(cè)，地勢(shì)區(qū)域上北高南低，海拔標(biāo)高在770m～933.20m，相對(duì)高差163.20m，勘查區(qū)大部分被針闊葉林覆蓋，地貌特征屬構(gòu)造剝蝕低山區(qū)。

礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高755m，本次詳查資源儲(chǔ)量估算標(biāo)高795～633m，礦體大部分位于礦區(qū)侵蝕基準(zhǔn)面以下。

本區(qū)水系主要有渾江支流頭道羊岔河、二道羊岔河。其中頭道羊岔河在礦區(qū)內(nèi)東北部自西北向東南流出礦區(qū)后匯入西南岔河。河床寬度3m～15m，水面寬度1m～5m，河床底面標(biāo)高755m，岸坡標(biāo)高756m，洪水水位標(biāo)高756m。頭道羊岔為季節(jié)性河流，2016年7月18日測(cè)得流量為9072m3/d、10月10日測(cè)得流量為1134m3/d，2017年5月26日測(cè)得流量為9292m3/s。二道羊岔河在礦區(qū)外西南部自西北向東南徑流，流量較小，隨季節(jié)變化較大，2016年7月20日測(cè)得流量為885m3/d，2017年4月19日測(cè)得流量為87m3/d。

礦區(qū)地形坡度大，河流水量隨季節(jié)變化明顯，雨后（雪水融化后）河水迅猛增多。該區(qū)植被覆蓋較厚，地表水無(wú)污染，水質(zhì)良好。

勘查區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，冬季寒冷漫長(zhǎng)，夏季溫?zé)岫嘤?，春秋干燥溫和。年最高氣?1.6℃，最低氣溫-34.5℃，年平均氣溫4℃；年日照射時(shí)數(shù)為2200～2884小時(shí)，無(wú)霜期105～160天，積雪期90～110天；雨季多集中在7～8月份。年平均降雨量650～800mm，最大降雨量1117mm，連續(xù)降雨最長(zhǎng)天數(shù)13天，日最大降雨量128mm。蒸發(fā)量介于800mm～1600mm。最冷季節(jié)在12月至翌年2月，11月中旬至翌年4月初為冰凍期，凍土層深度為1.00m～1.60m。風(fēng)向春夏季多為西南風(fēng)、東南風(fēng)，秋冬兩季多為西北風(fēng)，最大風(fēng)速17m/s。

2.1.2 含水層與隔水層

含水層：

區(qū)內(nèi)地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙潛水弱含水層、基巖風(fēng)化裂隙潛水含水層兩種。

（1）第四系松散巖類孔隙潛水弱含水層：主要分布在山間河谷中，巖性為第四系全新統(tǒng)沖積、洪積物，即含粘土砂礫石、碎石、含砂亞粘土組成。厚度2m～5m，水位埋深0.5m～1.5m，據(jù)民井資料，單位涌水量為0.05L/s·m，屬弱富水性。水化學(xué)類型為HCO3+Cl-Ca型，礦化度71.62mg/L。pH值6.03。該含水層接受大氣降水補(bǔ)給，排泄途徑為向河水排泄、地下水徑流排泄和潛水蒸發(fā)排泄。

（2）基巖風(fēng)化裂隙潛水含水層：分布在基巖上部，主要巖性玄武巖、混合巖、混合花崗巖、鉀長(zhǎng)偉晶巖、斜長(zhǎng)角閃巖、角閃巖、黑云角閃斜長(zhǎng)片麻巖等。風(fēng)化帶深度一般在地表以下10m～20m，裂隙寬度一般在0.1cm，個(gè)別為1.0cm，也常伴泥砂質(zhì)充填，裂隙頻率最大為98條/m2，并隨著深度增加而減少。泉水流量0.069-1.276L/s（4666806，42546049）,泉水流量隨季節(jié)變化較大，為弱富水性。地下水化學(xué)類型為HCO3+Cl—Ca型水，礦化度76.72mg/L。pH值6.00。

隔水層：

分布在基巖風(fēng)化帶以下的新鮮巖石，裂隙不發(fā)育，結(jié)構(gòu)完整、致密堅(jiān)硬，透水性差，是良好的隔水層。

2.1.3 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件

地下水補(bǔ)給條件：工作區(qū)位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面（716.1m）以上的中低山區(qū)，頭道羊岔河流經(jīng)區(qū)內(nèi)。地下水主要通過(guò)第四系沖洪積卵礫石、砂礫石層孔隙和面狀風(fēng)化裂隙帶接受大氣降水補(bǔ)給。區(qū)內(nèi)植被茂盛，攔蓄大氣降水，相對(duì)增大了降水入滲能力，由于礦區(qū)內(nèi)山體坡度較陡，地表徑流量大于入滲量。溝谷賦存的第四系孔隙潛水，其補(bǔ)給來(lái)源除直接接受大氣降水補(bǔ)給外，主要接受周邊山區(qū)的地下水補(bǔ)給。

地下水徑流條件：工作區(qū)地下水流向受地形控制，總體上沿山脊向兩側(cè)河流徑流，排泄于兩側(cè)河流、溝谷，徑流條件好。

地下水排泄條件：區(qū)內(nèi)地下水排泄方式主要是地下徑流排泄，此外尚有少量蒸發(fā)排泄。根據(jù)野外調(diào)查與資料分析，詳查區(qū)地下水分水嶺與地表分水嶺一致，地下徑流排泄方向由地表分水嶺向河谷排泄。本區(qū)植被發(fā)育，樹木密集，冬季封凍時(shí)間長(zhǎng)，地下水水位埋深大，潛水蒸發(fā)強(qiáng)度很小，蒸發(fā)排泄主要是植物蒸（散）發(fā)。

2.1.4 礦床充水因素分析

礦床充水來(lái)自大氣降水、河水補(bǔ)給和基巖風(fēng)化裂隙潛水含水層。其中②號(hào)礦組資源儲(chǔ)量分布標(biāo)高825m～560m，出露地表，受大氣降水、基巖風(fēng)化裂隙水和河水多重補(bǔ)給，基巖風(fēng)化裂隙水水量較小，大氣降水直接入滲補(bǔ)給地下水，所以在雨季時(shí)節(jié)應(yīng)加強(qiáng)河水監(jiān)測(cè)；①號(hào)和③號(hào)礦組礦床充水來(lái)源主要為基巖風(fēng)化裂隙水，基巖風(fēng)化裂隙水為弱含水層，水量較小，而且礦體大部分埋深在完整基巖中，為相對(duì)隔水層，因此基巖風(fēng)化裂隙水對(duì)礦床充水影響較小。

2.1.5 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

頭道羊岔河從②礦組上部流過(guò)，開采礦體在地下形成采空區(qū)，形成冒落帶、裂隙帶和整體移動(dòng)帶，其中冒落帶和裂隙帶可形成充水水源進(jìn)入礦坑的通道，因此需計(jì)算冒落帶最大高度Hc和導(dǎo)水裂隙帶最大高度Hf，用以確定預(yù)留礦柱高度。根據(jù)GB12719-91中冒落帶導(dǎo)水裂隙帶最大高度經(jīng)驗(yàn)公式（礦層傾角在0～54°范圍內(nèi)）：

式中：Hc：冒落帶最大高度（m）；

Hf：導(dǎo)水裂隙帶最大高度（m）；

M：礦層厚度（m）；

n：礦體分層層數(shù)，等于1。

根據(jù)②礦組主要礦體：2號(hào)、4號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、12號(hào)等礦體，確定平均值M=3.32m。計(jì)算出Hc=6.64m，Hf=37.33m。

由于導(dǎo)水裂隙帶最大高度為37.33m，所以預(yù)留礦柱應(yīng)不小于37.33m。

礦坑涌水量計(jì)算公式選擇：

依據(jù)礦床勘查中坑道涌水的充水因素分析資料，本礦床與已開采的愛林鐵礦相連，在同一成礦帶，地質(zhì)特征、水文地質(zhì)條件相同，因此未來(lái)礦坑涌水量計(jì)算采用比擬法。

計(jì)算公式：

式中：Q1—已知礦坑涌水量，由二岔鐵礦收集；

F1—已知礦山開采面積，由二岔鐵礦收集為2346m2；

F—本區(qū)礦體資源儲(chǔ)量分布面積；

S1—已知礦山開采水位降深，由愛林鐵礦收集為75m（井口標(biāo)高878m減去最低中段標(biāo)高803m得）；

S—本區(qū)礦體開采水位降深（礦區(qū)各鉆孔平均穩(wěn)定水位標(biāo)高減去計(jì)算礦體資源儲(chǔ)量分布最低標(biāo)高得）。

涌水量計(jì)算：

東區(qū)②礦組：礦床開采面積為37405m2，水位降深235.59m（鉆孔穩(wěn)定水位平均標(biāo)高795.59m—礦體最低埋深標(biāo)高560m），利用公式：

此涌水量屬弱富水性礦床。礦床充水巖層以風(fēng)化裂隙水和第四系松散巖類孔隙水為主，都為弱富水性。

2.1.6 礦區(qū)供水方向評(píng)價(jià)

根據(jù)水質(zhì)分析結(jié)果，整個(gè)礦區(qū)地下水和地表水中無(wú)有毒有害元素，適宜作為生活飲用水。礦區(qū)東北角有頭道羊岔河，渾江距離礦區(qū)也僅有5km，生產(chǎn)用水可以直接取自河（江）水。

2.1.7 礦區(qū)水文地質(zhì)評(píng)價(jià)

本次基本查明了礦區(qū)水文地質(zhì)條件，重點(diǎn)查明了各含水巖層，尤其是礦床充水主要含水層組的巖性、厚度、分布、產(chǎn)狀、埋藏條件、水位、水溫、水質(zhì)、富水性及地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件、動(dòng)態(tài)變化規(guī)律等，但本年度屬于枯水年，所調(diào)查的水量值相比于平水年會(huì)偏低，導(dǎo)致計(jì)算水量等結(jié)果亦會(huì)偏低。由于礦床的主要充水含水層為松散巖類孔隙潛水含水層和基巖風(fēng)化裂隙潛水含水層，都為弱富水性含水層。礦床主要充水含水層與礦床直接接觸，地下水直接進(jìn)入礦坑。礦體70%位于當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面以上，有30%位于當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面以下，地形有利于自然排水，②礦組礦床開采受頭道陽(yáng)岔河水影響，故將礦床水文地質(zhì)條件劃分為中等分區(qū)類型，即Ⅱ型。

2.2 工程地質(zhì)

2.2.1 巖組工程地質(zhì)特征

根據(jù)巖體的成因，將礦區(qū)巖體劃分為松散軟弱巖組和堅(jiān)硬塊狀巖組。

松散軟弱巖組：

礦區(qū)近地表強(qiáng)至中等風(fēng)化帶的太古宙斜長(zhǎng)角閃片麻巖、角閃片巖，斜長(zhǎng)角閃巖、磁鐵石英巖；太古宙英云閃長(zhǎng)巖、鉀長(zhǎng)混合花崗巖，二長(zhǎng)花崗巖類巖組為松散軟弱巖組（基巖風(fēng)化帶巖組）。根據(jù)鉆探資料，近地表2.5m～7.5m為強(qiáng)風(fēng)化帶，巖石風(fēng)化為碎石；部分鉆孔強(qiáng)風(fēng)化帶向下2m～4m為中等風(fēng)化帶，巖芯較破碎，斷口凹凸不平；少數(shù)鉆孔強(qiáng)風(fēng)化帶下無(wú)中等風(fēng)化帶，直接為微風(fēng)化或未風(fēng)化新鮮巖石。碎裂巖組為堅(jiān)硬巖強(qiáng)風(fēng)化或中等風(fēng)化的產(chǎn)物，為較軟巖。RQD為40%～50%，平均值為45%。

堅(jiān)硬塊狀巖組：

堅(jiān)硬塊狀巖組：礦體圍巖主要為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖、黑云片巖、黑云角閃片巖，分布于整個(gè)礦區(qū)。除少數(shù)近地表中等風(fēng)化至微風(fēng)化外，全部為塊狀結(jié)構(gòu)巖組，巖石完整，巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、礦物色澤新鮮或基本未變，部分裂隙面有鐵質(zhì)渲染，主要為IV、V級(jí)結(jié)構(gòu)面，層面有一定的結(jié)合力，結(jié)構(gòu)面一般發(fā)育2～3組，巖石堅(jiān)硬，為堅(jiān)硬巖組，抗壓強(qiáng)度為80MPa～120MPa（本區(qū)地質(zhì)特征、工程地質(zhì)條件與鄰區(qū)渾江板石鐵礦極其相似，故參照其物理力學(xué)測(cè)試結(jié)果），穩(wěn)定性好。RQD平均值在90%及以上。工程地質(zhì)條件好。

2.2.2 巖體質(zhì)量

巖石的風(fēng)化特征：

（1）巖石的風(fēng)化帶特征：

礦區(qū)內(nèi)出露地表的巖石均被風(fēng)化，但厚度不大，據(jù)鉆孔資料統(tǒng)計(jì)，風(fēng)化殼最厚20m，一般在5m～15m。強(qiáng)風(fēng)化帶巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石多為塊狀及碎屑狀，RQD值一般30%～40%。

（2）裂隙工程地質(zhì)特征：

裂隙發(fā)育比較均勻。根據(jù)鉆孔資料情況，除地表風(fēng)化帶裂隙發(fā)育外（裂隙率6%～10%），基巖裂隙不發(fā)育（裂隙率0.1%～0.9%），并且基巖裂隙大多被方解石等礦物充填，結(jié)構(gòu)致密。

巖體質(zhì)量：

鉆孔編錄資料得知，礦區(qū)內(nèi)的巖體中裂隙分布比較均勻：地表較差，深部完整。地表風(fēng)化帶RQD值一般30%～40%，25m深度以下RQD值一般大于90%，構(gòu)造裂隙帶均不發(fā)育，巖體完整。

綜上所述，巖體質(zhì)量總體為良，即Ⅱ級(jí)。

2.2.3 工程地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

綜合分析工作區(qū)工程地質(zhì)條件，區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，基巖巖石質(zhì)量較好，巖體質(zhì)量在良好以上，圍巖堅(jiān)固、穩(wěn)定，未來(lái)礦區(qū)開采深部開拓基本不用支護(hù)。但對(duì)于可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問(wèn)題，比如采空區(qū)圍巖的坍塌、掉塊，防治措施應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的支護(hù)措施。露天邊坡穩(wěn)定，在未來(lái)采礦過(guò)程中，不會(huì)對(duì)采礦造成影響。但露采邊坡在地表水和地下水的作用下，易發(fā)生坡面沖刷與坡體滑塌等現(xiàn)象，施工時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況加以防護(hù)。

綜上所述，礦區(qū)工程地質(zhì)條件屬于簡(jiǎn)單類型。

2.3 環(huán)境地質(zhì)

2.3.1 地震區(qū)劃及區(qū)域穩(wěn)定性

根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306～2015），本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的地震基本烈度值為Ⅵ度，未發(fā)生過(guò)地震災(zāi)害，場(chǎng)區(qū)區(qū)域穩(wěn)定性較好。

2.3.2 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境

礦床地處近南北走向的山體中，頭道羊岔河西岸，山坡較陡，附近沒(méi)有工廠和重要的建筑工程及其文物保護(hù)單位等，但在頭道羊岔河下游有村民居住，其飲用水多來(lái)自山泉水，未來(lái)開采礦山時(shí)應(yīng)對(duì)污水采取相應(yīng)措施。

對(duì)礦區(qū)的地表水和地下水進(jìn)行水質(zhì)分析可知，礦區(qū)內(nèi)地表水與地下水沒(méi)有有害成分。

根據(jù)1∶1萬(wàn)放射性測(cè)量，礦區(qū)放射性元素及其它有害元素通過(guò)HD-2000型伽瑪輻射儀分別對(duì)地表、探槽、鉆孔進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比《地面γ能譜測(cè)量技術(shù)規(guī)程》(DZ/T 0205-1999)后，地表及深部巖石均未發(fā)現(xiàn)放射性異常，說(shuō)明本區(qū)地表及地下礦體和圍巖放射性強(qiáng)度不高，對(duì)人體無(wú)影響。礦石及廢石分解出的硫、磷、砷等有毒有害物質(zhì)含量極低，不會(huì)引起污染。

2.3.3 礦床開采及礦坑排水對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

礦體大部分賦存于最低侵蝕基準(zhǔn)面以下，并且臨近頭道羊岔河，采礦排水容易引起對(duì)河水的污染，下游村民用水可能會(huì)因采礦造成影響，應(yīng)采取防范措施。礦體及頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定性較好，所以產(chǎn)生地面塌陷、沉降、巖體開裂等地質(zhì)現(xiàn)象的可能性很小。

綜上所述，礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量屬于良好類型。

2.4 礦床開采技術(shù)條件評(píng)價(jià)

礦區(qū)內(nèi)主要含水層為基巖風(fēng)化裂隙水含水層和第四系松散巖類孔隙水弱含水層，都為弱富水性含水層。礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高755m，礦體資源儲(chǔ)量估算標(biāo)高795m～633m，大部分礦體在侵蝕基準(zhǔn)面以下，礦床開采受頭道陽(yáng)岔河水影響，故將礦床水文地質(zhì)條件劃分為中等分區(qū)類型，即Ⅱ型。

礦體及圍巖工程地質(zhì)巖組為堅(jiān)硬巖石，塊狀結(jié)構(gòu)，礦體無(wú)構(gòu)造破壞，連續(xù)性好，露天邊坡穩(wěn)定性較好。工程地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類型。

本區(qū)地震烈度為Ⅵ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，屬穩(wěn)定的中低山區(qū)，人煙稀少，森林覆蓋良好，無(wú)自然地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，地表水及地下水無(wú)污染，自然環(huán)境良好，地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量屬良好類型。

綜上所述，本區(qū)礦床水文地質(zhì)條件為中等類型，工程地質(zhì)條件為簡(jiǎn)單類型，地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量為良好類型，其開采技術(shù)條件屬以水文地質(zhì)問(wèn)題為主的礦床。即Ⅱ-1型。

2.5 礦床開采技術(shù)條件小結(jié)

本次工作基本查明了礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件，對(duì)采礦可能遇到的主要問(wèn)題進(jìn)行了初步分析，由于工作階段的限制，對(duì)有些問(wèn)題沒(méi)有進(jìn)行深入研究，建議在下一勘查階段做進(jìn)一步研究。

2.5.1 是否滿足詳查階段要求

通過(guò)對(duì)礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)條件的詳細(xì)調(diào)查，基本符合《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GB12719-91）和《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查總則》（GB/T 13908-2002）的要求，可為現(xiàn)階段的詳查提供依據(jù)。

2.5.2 下一步工作建議

（1）對(duì)礦區(qū)地表水繼續(xù)按豐水期、平水期、枯水期進(jìn)行觀測(cè)。

（2）對(duì)巖石物理力學(xué)性質(zhì)做進(jìn)一步檢測(cè)，加強(qiáng)現(xiàn)有露天邊坡的監(jiān)測(cè)。

（3）對(duì)頭道羊岔河水與②號(hào)礦組礦床充水影響因素做進(jìn)一步研究。