辽宁西北地区某金矿矿区开采条件分析

赵 旭

（辽宁省地质矿产调查院有限责任公司，辽宁 沈阳 110000）

1 研究区概况

研究区位于辽宁省西北地区朝阳市境内，区内地貌为中低山丘陵区，地势北高南低，侵蚀基准面海拔356m，最高山峰海拔570m，相对高差214m，沟谷发育，为季节性河流；气候属于北温带大陆性半干旱气候，冬季寒冷，夏季炎热，春秋两季多风，最低气温-27℃左右，最高气温41℃左右，年平均气温8℃。降雨量偏少，年平均降雨量500mm左右，年蒸发量1700mm，冰冻期在11月翌年3月。

2 矿床水文地质条件

2.1 矿区含水层分类

该区属半干旱地区，区内无地表水体，地下水主要补给源为大气降水[1]。矿区范围内大面积出露的岩性主要为黑云角闪斜长片麻岩、含柘榴紫苏辉石黑云角闪斜长片麻岩及其上覆第四系上更新统黄土状亚砂土、粘土、亚粘土、全新统残坡积物，依含水岩组及赋水特征将其分为两大类：

2.1.1 第四系松散岩类孔隙潜水

分布于矿区范围内西北～西南的第四系坡洪积裙地中，岩性为上更新统黄土状亚砂土、粘土、亚粘土，富水性较弱。局部地段水量较丰富[2]。含水层主要接受大气降水补给，局部可接受风化裂隙水补给。

2.1.2 基岩风化裂隙含水层

分布于区内太古宙变质杂岩的风化裂隙带中，风化带厚度不均，岩石的赋水情况与裂隙发育程度密切相关，地下水富水性较弱，导水性差，含水层主要岩性为黑云角闪斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩等。主要接受大气降水补给，以井、泉和地下迳流的方式排泄[3]。处于第四系松散堆积物以下的风化裂隙带富水性较强，常与孔隙水构成统一含水体。根据区域水文地质资料，水化学类型为重碳酸钙及重碳酸、硫酸钙型水，水温在10℃～13℃之间，矿化度一般0.38克/升～0.60克/升。

2.2 地下水的补给、径流、排泄条件

区内地下水主要接受大气降水补给，降水一部分以地表径流方式排泄出区外。另一部分则渗入地下，形成地下水。区内地表植被不太发育，地形坡度较大，利于地下水的径流及排泄，因此，区内地下水的补给、径流、排泄条件较好。

2.3 矿床充水因素

本区属于干旱气候，大气降雨主要集中在6月份～8月份，地下水主要靠大气降雨渗透补给。矿体位于山坡地带，地形地势不利于地下水富积，矿体附近无地表水体，矿体及顶、底板围岩含水微弱，因此矿坑水的主要来源为大气降水和基岩裂隙水。

3 矿床工程地质条件

3.1 工程地质岩组划分

根据岩土层的成因类型、岩体结构、风化程度等因素，将矿床岩土层划分为两个工程地质岩组。

3.1.1 第四系散体结构工程地质岩组

分布于矿区西北～西南部分地段堆积有耕作粘土、亚粘土及残坡积物，厚度5m～30m，岩性为上更新统黄土状亚砂土、粘土、亚粘土组成，结构松散，含碎块石，中等压缩性，可塑～硬塑状，土体不均匀，岩性较弱，力学性质较差，工程地质稳定性差。

3.1.2 矿岩工程地质岩组

广泛分布于矿区及第四系散体结构工程地质岩组之下。矿体顶、底板围岩为黑云角闪斜长片麻岩或蚀变角砾岩。黑云角闪斜长片麻岩：根据邻近铁矿区岩石经验值，硬度系数f=7-8，根据成矿地质条件、矿石矿物成份、化学成份与矿石结构、构造均与本矿床相同的有关铁矿床数据，顶、底板围岩单轴饱和抗压强度R=44.6Mpa～90.8Mpa，按《工程地质手册》岩石坚硬程度分类表4-2划分，顶、底板岩石属半硬岩～坚硬岩，有利于维持顶板、边坡稳定性。

蚀变角砾岩：胶结疏松，岩石破碎，稳固性差，易片帮冒顶，工程地质条件较差。

3.2 工程地质评价

矿床内基岩均属于半坚硬～坚硬的块状或层状工程地质岩组，以块状整体结构为主，浅部地表岩石风化较强烈，向深部风化程度变弱，矿体围岩属半硬岩～坚硬岩，力学强度大，稳固性好，但岩组结构较复杂，各类结构面较发育，尤其是矿体赋存段，构造蚀变破碎带很发育，导致岩石力学性质较差。在开采深部矿体时，由于巷道开拓，矿层开采破坏了自然平衡状态，使岩层承受的重力较大，导致围岩的性状发生变化，当顶部岩石内部形成的张抗力超过岩石抗拉强度时，产生向下弯曲和移动，进而发生断裂破坏和相继冒顶。尤其是在采空区底部，蚀变角砾岩厚度较大，为其不稳定状态的发生、发展提供了条件。此外，采矿过程中的大能量爆破也会对冒顶产生影响。今后开采时，应引起高度重视，并采取有效的防范措施。

总的看，矿床工程地质条件属简单～中等类型。对于未来井巷开采而言，一般不易发生较大的工程地质问题。井巷开采设计中一定要考虑构造蚀变破碎带对工程稳定性的影响，在开采过程中采取有效措施，避免地质灾害的发生。

4 矿床环境地质条件

根据2001年8月1日实施的《中国地震动参数区划图(GB18306—2001)》，本地区地震反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度分区为0.10g(相当于原地震烈度Ⅶ度区)。

现状条件下矿山环境内发地震、山洪、滑坡、泥石流等地质灾害事件机率很小。未来矿山开采过程中合理排放废石和渣土应该对附近环境无污染，矿山开采活动基本不会引起区域地下水位下降和造成水均衡问题；矿山排放废石或渣土，岩性为黑云斜长角闪片麻岩和斜长角闪片麻岩，均属难溶性岩石，不易分解出有害物质，其淋溶液不会对地表水体或地下水含水层构成污染，其放射性γ值较低，对人身体无危害。本区地下水水质较好，为重碳酸钙型水，矿山排水不会对环境造成水污染。

矿山地质环境问题类型少，危害小。总体评价矿区环境地质条件复杂程度为简单。

5 结论

该矿区矿床开采技术条件类型为Ⅱ-2型。矿区水文地质勘探类型属于以裂隙含水层充水为主、顶底板直接进水、水文地质条件简单的裂隙充水矿床。区内无地表水体，矿床充水主要与风化裂隙水有关。大气降水是区内地下水的唯一补给源，也是矿床充水的间接因素；矿区工程地质勘探类型属于块状岩类简单～中等类型。矿床顶底板围岩为坚硬的块状、层状岩石，坚固性和稳定性较好，受构造裂隙影响，局部强度降低，工程地质条件较差；矿区属地质环境简单类型。现状条件下矿山环境内发生地震、山洪、滑坡、泥石流等地质灾害事件机率很小。未来开采条件下矿山地质环境问题类型少，危害小。