白山堂铜矿工程地质特征分析

李大彦

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000）

白山堂地区的构造演化经过了从B型板块俯冲-弧后扩张-洋盆形成-B型板块俯冲-碰撞-后碰撞阶段-A型俯冲～碰撞～后撞碰阶段等过程，A型俯冲碰撞后的后碰撞阶段为本区主要的成矿期，并且控制了区内铜铅锌锑铁等金属矿床的形成[1]。白山堂矿区主要分布有三种岩体，通过锆石U-Pb年代学研究分别获得了其侵入年龄，其中花岗岩和斜长花岗斑岩形成于早二叠世(281.4Ma和290Ma)，而流纹质浅成侵入体形成于早泥盆世(388Ma)，岩石地球化学特征表明流纹质浅成侵入体具有典型S型花岗岩的特征，而斜长花岗斑岩和花岗岩具有相同的成岩物质来源，且均属Ⅰ型花岗岩[2]。

1 区域地质条件

白山堂铜矿位于塔里木地块东北缘的红柳园古生代多旋回裂谷带。区内出露的地层主要有蓟县系平头山群浅变质绢云石英片岩、石墨石英片岩、钙质片岩，侏罗系火山岩和第四系等。蓟县系平头山群地层褶皱发育，褶皱形态复杂多样。区内岩浆岩主要为海西期的二长花岗岩，呈近EW向分布，主要受区域内近东西向构造控制[3]。

1.1 地层

矿区内地层主要为中震旦统平头山群，以倒转的单斜层位产出，走向-4～300，倾向北东，倾角5O°～70°；岩性主要为绢云母石英片岩、斑点片岩、石墨石英片岩、透辉石石英片岩等。其次为侏罗系统赤金堡群，岩性为沉相沿积的碎屑岩、砂岩、砂砾岩、粉砂岩。再次为第四系冲洪积物。

1.2 岩浆岩

区内岩浆活动较强，主要为海西期。侵入岩有花岗闪长岩、闪长岩、石英闪长岩，分布在矿区北部，石板泉花岗岩体分布在矿区南部。次火山岩(岩性为流纹斑岩)分布于矿区的东部和西部，北部亦有出露，由一个复杂的小岩体和不完整的环状岩墙组成，流纹斑岩与成矿关系密切，岩石特征属铝、硅过饱和系列。另外，矿区内有一些中酸性脉岩类沿断层构造充填。

1.3 构造

矿区内地层呈倒转的单斜构造，断裂构造较为发育，大致可分为近东西向、北北东向、北西西向和北东东向四组。近东西向断裂从矿区北部通过，为区域性大断裂；北北东向断裂是次级断裂，属矿区内容矿构造；另有北西西向和北东东向断裂为一组剪裂，属成矿后断裂。

1.4 矿区水文地质条件

白山堂铜矿矿体基本在当地最低侵蚀基准面以下，为直接充水的矿床，充水水源为基岩裂隙水。矿区及其附近无地表水体，含水层和断裂带与地表水体的联系不密切。由于基岩渗透性差，补给条件差，水量贫乏，矿山基岩裂隙水赋水裂隙主要发育在地表20m～50m的深度内，对矿坑充水影响程度轻微。

断裂带脉动状水只在构造发育段对矿床具有充水作用，破碎带岩石破碎，裂隙发育程度好，具有较好的储水空间和导水性，但受破碎带宽度的影响，对矿床的充水范围有限，开拓工程揭露时，瞬时突水量较大，但以消耗静储量为主，水量有限，对矿坑充水影响小。

表1 工程地质分区说明表

表2 岩石物理力学性质测试结果表

2 工程地质特征

白山堂铜矿大地构造位置处于塔里木地台东北缘的敦煌地轴与天山地槽褶皱系北山优地槽褶皱带的东段。区内构造复杂，断裂发育。主要为白山堂复背斜，由五道明水向斜、野马井东背斜、五道明水一碱泉子构造岩浆带、白山堂背斜、长铜山一石板泉断陷和四道红山向斜组成。

白山堂铜矿区地处北山坚硬-较坚硬工程地质区，白山堂低山丘陵坚硬～较坚硬工程地质亚区，按地貌单元和岩、土体类型可进一步划分为三个工程地质地岩组段，分别为较坚硬含角砾凝灰岩组、坚硬块状花岗岩组、松散碎石土，各岩组工程地质特征见表1。

与矿床开采较为密切的工程地质岩组有为较坚硬含角砾凝灰岩组、坚硬块状花岗岩组。矿体主要赋存于黄铁方解石绢云岩及蚀变碎裂钾长花岗岩和石英脉中。块状构造，岩心多呈柱状、短柱状，岩石RQD值一般20～80，Ⅲ-Ⅴ结构面发育，以Ⅳ级结构面为主，结构面多闭合，岩石坚硬，岩体完整性差，裂隙发育。

3 工程地质问题及治理

白山堂铜矿区发生的工程地质问题主要是地形地貌的改变。地形地貌的改变主要是露天采坑及废渣的堆放。矿区内较大规模的采坑1个，呈圆形，南北长约150m，东西宽约180m，最大深度约50m；渣堆规模大小不一，大者3000m3～5000m3，小者200m3～500m3。呈不规则形状，堆高约3m～8m。目前矿山为防止矿山环境破坏，已终止露天采矿。对露天采坑做好边坡稳定防护治理。

采矿过程中应做好渣堆放规划，及时清运。对老渣堆应做好环境恢复治理工作，不产生环境的二次破坏。

4 工程地质条件现状评价

矿区地层岩性较简单，岩石整体强度较高，稳定性好。因局部风化带、蚀变带、软弱夹层或构造断裂的存在，岩体整体性和稳定性明显降低，易发生矿山工程地质问题（表2）。

5 工程地质条件预测评价

5.1 工程地质条件预测及建议

白山堂铜矿设计采用浅孔留矿采矿法开采，竖井现已施工到1150m中段，随着采矿的不断加大，在的矿山开采过程中可能加剧地面塌陷的程度，引起地面开裂等。

铜矿矿体围岩为片理化英云闪长岩为主、变安山岩、绢云千枚岩、大理岩，局部为辉长岩、英云闪长岩，岩石较坚硬，稳定性较好，实际调查情况表明，开采巷道内确有掉块、片帮等现象，矿体顶板也有发生冒顶、掉块等事故和危险性，在以后的开采过程中应加强顶板支护或留好保安矿柱，特别是节理裂隙发育地段更应注意。

5.2 工程地质条件预测评价

矿区岩石岩性简单，岩石坚硬，岩石的物理力学性质好，稳定性较好，但在井下开采时有掉块、片帮现象。随着采矿工程一向下一水平段的掘进，掉块、片帮现象会仍会发生，但其发生的规模较小，有引发地面塌陷的趋势，科学合理工程措施会大大降低地面塌陷等工程地质问题发生的机率。

确定矿区工程地质条件为中等。

6 开采技术条件小结

矿区岩石岩性简单，岩石坚硬，岩石的物理力学性质好，稳定性较好。在井下开采时有掉块、片帮现象，确定矿区工程地质条件为中等。

综上所述，白山堂铜矿开采技术条件中等，以工程地质问题为主（Ⅱ-2型）。