吉林省汪清縣廟嶺大理巖礦開(kāi)采技術(shù)條件分析

王一楠

（吉林省第一地質(zhì)調(diào)查所，吉林長(zhǎng)春 130033）

1 礦區(qū)自然地理、水文氣象情況

礦區(qū)位于汪清縣340°方向，直距25km，行政隸屬吉林省汪清縣大興溝鎮(zhèn)。

礦區(qū)位于老爺嶺山地的余脈，屬小起伏低山區(qū)，地形北高南低。礦區(qū)最高點(diǎn)海拔標(biāo)高為480m，最低點(diǎn)海拔標(biāo)高約為267m，相對(duì)高差為213m。當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面標(biāo)高250m，礦體分布標(biāo)高250.88～441.5m。區(qū)域最大河流為嘎呀河，發(fā)源于老爺嶺，在礦區(qū)外西南側(cè)自北向南流過(guò)，最后注入圖們江。嘠呀河流速為2.17m/s（2020.4.10），年平均流量15m3/s，河水補(bǔ)給受大氣降水影響較大，2 月份流量最小為1.7m3/s，7～8 月份水量充沛，流量最大可達(dá)60m3/s。該區(qū)為中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷、干晴，多西北風(fēng)，平均風(fēng)速1.33m/s；春季時(shí)間短，且溫度變化劇烈，晝夜溫差大，多東南風(fēng)，平均風(fēng)速3.13m/s；夏季濕熱多雨；秋季涼爽，多晴朗天氣。年平均氣溫4.6℃，極端最高氣溫34.3℃，極端最低氣溫-36.3℃。1990～2019 年，年平均降水量為562.52mm，年最大降水量為759.3mm，最小降水量為334.3mm，降雨集中在6～8月，占全年降雨量的28%～71%，日最大降水量為97.5mm（2019.08.16）；年最大蒸發(fā)量為1537.4mm，年最小為1060.6mm，年平均蒸發(fā)量為1255.31mm。封凍期在11 月中旬至翌年4 月初，最大凍土深度為1.6m[1]。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)

2.1 含水層

（1）第四系砂礫石孔隙水含水層:分布于嘎呀河沿岸及其支流溝谷中的河漫灘沖積物中。巖性由棱角狀砂、礫石夾粘土質(zhì)泥砂層組成，厚度2～10m，含水層富水性中等。

（2）裂隙巖溶含水層：主要為二疊系下統(tǒng)廟嶺組大理巖、硅質(zhì)大理巖、變質(zhì)巖屑砂巖，刺猬溝組巖屑凝灰?guī)r及二長(zhǎng)花崗巖等，本區(qū)大理巖礦賦存此層位，淺部風(fēng)化強(qiáng)烈，風(fēng)化裂隙發(fā)育深度5.5～15.7m，平均10.87m。另外，巖石本身裂隙不發(fā)育，富水性弱。

2.2 相對(duì)隔水層

礦區(qū)范圍內(nèi)深部二疊系下統(tǒng)廟嶺組大理巖，巖石完整，裂隙不發(fā)育，含水微弱，透水性差，起隔水作用，可劃為相對(duì)隔水層。

2.3 構(gòu)造破碎帶水文地質(zhì)特征

（1）構(gòu)造破碎帶裂隙水：礦區(qū)位于區(qū)域上廟嶺復(fù)式背斜、斷裂構(gòu)造，構(gòu)造相對(duì)較發(fā)育。廟嶺復(fù)式背斜：該背斜構(gòu)造因后期侵入巖體破壞和中生代上疊構(gòu)造掩蓋而出露不全，其核部位于廟嶺-馬鹿溝一線(xiàn)，由中二疊世廟嶺組組成，巖性為鈣質(zhì)砂巖、粉砂巖、灰?guī)r。大理巖礦層賦存于此層位，位于北東向及北西向。構(gòu)造破碎帶賦含構(gòu)造破碎帶裂隙水。

（2）基巖構(gòu)造裂隙巖溶含水層：分布于礦區(qū)，巖性為二疊系下統(tǒng)廟嶺組大理巖、硅質(zhì)大理巖、變質(zhì)巖屑砂巖，刺猬溝組巖屑凝灰?guī)r及二長(zhǎng)花崗巖等，大理巖礦層賦存于此層位。據(jù)鉆孔簡(jiǎn)易水文觀(guān)測(cè)，未見(jiàn)有大巖溶、裂隙存在，含水層富水性弱。

2.4 地下水的補(bǔ)給、徑流、排泄條件

礦區(qū)地下水主要由大氣降水補(bǔ)給，大氣降水通過(guò)坡積、沖積層孔隙，經(jīng)基巖風(fēng)化裂隙滲入地下，在風(fēng)化裂隙發(fā)育處匯集，形成地下水。礦體均埋藏在侵蝕基準(zhǔn)面以上，有利于地下水徑流排泄于溝谷的溪流。

2.5 礦床充水因素分析

本礦床為一露天開(kāi)采的礦床，根據(jù)礦區(qū)動(dòng)態(tài)資料，本次勘探最低開(kāi)采標(biāo)高為250.8m，高于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面，區(qū)內(nèi)巖溶裂隙不發(fā)育，采礦場(chǎng)主要充水水源為大氣降水，深部礦體位于地下水位以下，地下水為次要充水水源。

2.6 礦坑涌水量

礦區(qū)周邊大理巖礦水文地質(zhì)情況：本次勘探最低開(kāi)采標(biāo)高為250.8m，高于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面，礦床的主要充水來(lái)源為大氣降水，包括直接降落在露天采礦場(chǎng)中的降水量和降落在露天采礦場(chǎng)外緣徑流到礦坑內(nèi)的降水量；次要充水水源為深部地下水，故采用下列公式計(jì)算：Q=Q1+Q2+Q3...........①，求得Q正常=463.68m3/d。該預(yù)算結(jié)果為正常條件下的礦坑涌水量，不包括生產(chǎn)條件的改變、人為、遇構(gòu)造帶、導(dǎo)通地表水、洪水期間、瞬間突水等及其他因素影響[2]。

2.7 水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

綜上所述，本礦區(qū)水文地質(zhì)類(lèi)型是：頂板直接接受大氣降水滲透補(bǔ)給的裂隙充水礦床，當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面為250m，礦床最低開(kāi)采標(biāo)高在250.88m，地形有利于自然排水。該礦床水文地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類(lèi)型。

3 礦區(qū)工程地質(zhì)條件

根據(jù)礦區(qū)地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖石物理力學(xué)性能、巖石風(fēng)化程度及礦區(qū)水文地質(zhì)特征等條件，將礦區(qū)劃分為4 個(gè)工程地質(zhì)巖組：松散軟弱巖組、堅(jiān)硬塊狀巖組、半堅(jiān)硬塊狀巖組、半堅(jiān)硬-堅(jiān)硬塊狀巖組[3]。

3.1 松散軟弱巖組

殘坡積層主要由一套雜亂堆積的覆蓋土及大理巖、花崗巖及脈巖類(lèi)碎石組成。厚度一般2～l0m，巖土體疏松，壓縮性較高，屬松散軟巖類(lèi)，穩(wěn)定性差，屬剝離層。

3.2 堅(jiān)硬塊狀巖組

脈狀閃長(zhǎng)玢巖屬礦體夾層，致密堅(jiān)硬，抗壓強(qiáng)度62.20Mpa，屬堅(jiān)硬巖石。

3.3 半堅(jiān)硬塊狀巖組

大理巖礦體遍布全區(qū)，厚層狀。大理巖抗壓強(qiáng)度31.4Mpa，屬半堅(jiān)硬巖石，穩(wěn)定性較好。

3.4 半堅(jiān)硬-堅(jiān)硬塊狀巖組

礦體圍巖均為硅質(zhì)大理巖和凝灰質(zhì)砂礫巖，硅質(zhì)大理巖抗壓強(qiáng)度56.19Mpa，屬半堅(jiān)硬巖石；凝灰質(zhì)砂礫巖抗壓強(qiáng)度107.02Mpa，屬堅(jiān)硬巖石，穩(wěn)定性好。

3.5 露采邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

礦區(qū)已有南北兩處采礦場(chǎng)，形成人工陡崖(采礦場(chǎng))，目前礦床最低開(kāi)采標(biāo)高為325m，臺(tái)段高度約12m，安全平臺(tái)寬度6m，開(kāi)采邊坡角為52°～60°，場(chǎng)區(qū)內(nèi)碎石堆料邊坡角約40°，比較穩(wěn)定。廟嶺大理巖經(jīng)多年的連續(xù)開(kāi)采，采用的邊坡角可靠且安全，至今未發(fā)生巖體崩落邊坡失穩(wěn)等工程地質(zhì)問(wèn)題。

3.6 工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

綜上所述，本礦區(qū)工程地質(zhì)類(lèi)型是：本礦床為斜坡地段裸露型礦床，地層巖性單一，巖層結(jié)構(gòu)類(lèi)型為厚層狀。礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，局部破碎帶發(fā)育影響邊坡局部穩(wěn)定，礦山開(kāi)采多年邊坡均相對(duì)穩(wěn)定。因此，該礦床工程地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類(lèi)型。

4 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)

（1）地震狀況：本區(qū)地震烈度為Ⅵ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，屬地震穩(wěn)定區(qū)[4]。

（2）水體現(xiàn)狀：礦山排水不會(huì)引起區(qū)域性地下水位下降，同時(shí)礦床開(kāi)采也不會(huì)導(dǎo)致礦區(qū)及周邊巖溶塌陷。

（3）采礦產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題：目前采礦平臺(tái)堆積一定量的礦石廢渣，廢石堆比較穩(wěn)定，未發(fā)生過(guò)地質(zhì)災(zāi)害。礦石和廢石不易分解出有害組分，礦山開(kāi)采不會(huì)造成土壤、河流及地下水污染。綜上所述、礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量屬良好型。

5 開(kāi)采技術(shù)條件小結(jié)

綜上所述，該礦床是以裂隙充水為主的水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單類(lèi)型；工程地質(zhì)條件屬簡(jiǎn)單類(lèi)型；地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好；該礦床開(kāi)采技術(shù)條件為簡(jiǎn)單型。