唐山市丰润区王官营外围水泥用石灰岩矿地质特征

郑 新 马立明 李万增 崔 伟

(河北省地矿局第二地质大队 唐山 063000)

1 矿区地质

1.1 地层

矿区出露地层有寒武系中统张夏阶，上统崮山阶、长山阶、凤山阶，奥陶系下统冶里组及第四系。详见图1。

唐山市丰润区王官营水泥用石灰岩矿地质图

(1)寒武系中统张夏阶(∈2z)

沿马头山北山麓呈环形分布，为矿区最老地层，底部被第四系覆盖，顶部与崮山阶整合接触。地层走向55°～160°，倾向145°～250°，倾角一般20°～40°。分为二段，特征如下：

一段：底部未出露。出露厚度一般约80 m，岩性以暗紫色泥质页岩为主，局部夹鲕状灰岩。顶部为泥灰岩，作为与二段的分层标志。其厚度一般为2～5 m。

二段：厚度约为40～55 m，岩性以鲕状灰岩为主，局部夹厚层灰岩、泥质页岩、泥质条带灰岩，为矿区的含矿层位。

(2)寒武系上统崮山阶(∈3g)

厚度约为55～70 m，岩性以灰绿色、紫红色泥质页岩为主，局部夹厚层条带状泥质灰岩、竹叶状灰岩。

(3)寒武系上统长山阶(∈3c)

厚度约为40～110 m，以竹叶状灰岩为主，其次为泥质条带灰岩、泥质灰岩及页岩。底部以紫红色中厚层含铁竹叶状灰岩与崮山阶整合接触，顶部以薄层灰岩或竹叶状灰岩与凤山阶整合接触。

(4)寒武系上统凤山阶(∈3f)

厚度约为50～150 m，平均厚度约为110 m。灰色中厚、薄层泥质条带灰岩夹薄层灰岩、竹叶状灰岩及黄绿色页岩。顶部以薄层泥质条纹灰岩、中厚层竹叶状灰岩夹黄绿色页岩，顶部与冶里组整合接触；底部以薄层泥纹灰岩与长山阶整合接触。

(5)奥陶系下统冶里组(O1y)

厚度约为120～260 m。上部为薄层灰岩、厚层灰岩、竹叶状灰岩。中部为中厚层灰岩夹竹叶状灰岩、薄层灰岩。下部为巨厚层豹皮灰岩。

(6)第四系(Q)

为冲洪积、坡积组成。分布于沟谷及坡麓地带。岩性主要为浅黄色含砾碎石土、粉砂、粉质粘土等松散沉积物，有机质较少。厚约1～10 m。

1.2 构造

该区以宽缓向斜构造为主，断裂构造不发育。矿区位于王官营向斜北翼，由西至东地层走向由NEE逐渐转为NNW向，倾角一般为20°～46°。

2 矿体地质特征

2.1 矿体的空间分布、规模、形态及产状

矿区东西长约2.7 km，分布Ⅰ、Ⅱ两个矿体，Ⅰ矿体为主矿体，Ⅱ矿体为小矿体，各矿体均赋存于寒武系张夏阶地层中。矿体断续出露，15线～0线间及16线东300 m以南大部分被第四系覆盖，第四系厚度一般1～10 m，其余地段矿体出露较好。

(1)Ⅰ矿体

矿体赋存于寒武系张夏阶二段(∈2z2)地层中，沿马头山北山麓、东山麓呈环形分布，西起31线西，东至32线南，工程控制矿体走向长度约3300m；地表分布标高一般50～130 m，工程控制矿体延深108.72～206.79 m。矿体厚度一般40～50 m，最小31.16 m，最大54.98 m，平均43.26 m。沿走向由TC8探槽往东、南厚度逐渐变薄，沿倾斜厚度变化不大。

矿体呈层状，走向55°～160°，倾向145°～250°，倾角一般20°～40°。

(2)Ⅱ矿体

为未出露矿体，赋存于寒武系张夏阶一段(∈2z1)地层中，位于Ⅰ矿体之下。仅由ZK15-1钻孔控制，工程控制标高-32.7 m，矿体厚度6.84 m。

矿体呈层状，走向70°，倾向160°，倾角35°。

2.2 矿石质量

2.2.1 矿石自然类型、矿物成分、结构构造

根据矿石结构构造，划分为两种矿石类型。即鲕状灰岩与厚层灰岩。其中，Ⅰ号矿体以鲕状灰岩为主，夹少量厚层灰岩，Ⅱ号矿体全部为鲕状灰岩。

(1)鲕状灰岩

灰—深灰色，局部浅肉红色，泥亮晶鲕粒结构，块状构造。主要成份为方解石，含量约为90%，白云石含量约为10%。含少量生物碎屑、海绿石和填隙物。鲕粒呈圆状、次圆状，粒径大小一般为0.4～1.3 mm，杂乱分布，重结晶明显，部分呈影子状残留。岩内可见由方解石填充的裂隙，岩石后期受白云石化作用，白云石呈自形—半自形晶，粒度一般为0.15～1.2 mm，选择性交代鲕粒。

(2)厚层灰岩

灰色，粉泥晶结构，厚层状层理。主要矿物成分为方解石，含量90%～95%，白云石5%～10%左右，含少量生物碎屑。方解石呈半自形—它形粒状，粒径大小以<0.01 mm泥晶为主，0.01～0.05 mm的粉晶次之，具不同粒级似堆状分布。岩内可见由方解石、白云石等填充的裂隙，岩石后期受白云石化作用，白云石呈自形—半自形粒状，粒度一般为0.01～0.1 mm，杂乱或堆状交代岩石。

2.2.2 矿石品级

根据各矿体矿石化学成分特点及工业指标要求，矿石品级按矿体划分，Ⅰ矿体矿石品级除16线深部有少量Ⅱ级品，其它地段均为Ⅰ级品；Ⅱ矿体矿石品级均为Ⅱ级品。各矿体化学成分含量见表1。

表1 各矿体品级及矿石化学成分统计表

3 矿床开采技术条件

3.1 矿床开采技术条件

3.1.1 水文地质条件

矿区位于燕山山脉南麓，地貌形态为侵蚀、剥蚀型低山丘陵和山间河谷冲积平原，地势北高南低，中部丘陵地带，地形起伏较大，沟谷切割较深，矿区最高标高212.5 m。第四系坡洪积物主要分布在山前坡地及山间凹地一带，表层岩性为黄褐色及红褐色黄土状粉土或粉质粘土，含碎石、砾石，局部夹砂砾石透镜体，厚5～25 m。矿区最低侵蚀基准面标高约55 m。

矿山露天开采，结合边坡角及钻孔终孔稳定水位，本次最低开采标高定为35 m，矿区最低侵蚀基准面标高55 m，大部分矿体位于侵蚀基准面以上，矿区内第四系覆盖层透水而不含水，矿层是主要基岩含水层，鲕状灰岩裂隙岩溶不发育，富水性弱，顶板岩性多为页岩、薄层泥质条带灰岩和竹叶状灰岩，顶板岩层弱透水，不含水，底板页岩层隔水，地下水位标高35.19 m，因此，地下水对矿山开采影响较小，大气降水是采场唯一充水水源。

矿区地质构造简单，岩层层位连续稳定，地形地貌有利于矿坑水自然排出，矿区水文地质条件为简单性型。

3.1.2 工程地质条件

矿区岩性主要为鲕状灰岩、厚层灰岩夹少量泥质灰岩、泥质页岩。岩石坚硬、较完整，节理裂隙不太发育，鲕状灰岩平均垂直抗压强度为82.41～87.96 mPa，水平109.46～122.50 mPa。厚层灰岩平均垂直抗压强度为92.03～125.00 mPa，水平111.57～114.12 mPa。矿区内矿山目前开采边坡角多为60°～80°，未出现边坡坍塌及崩落现象。因此，采用60°边坡角是可靠的。

工程地质条件为简单型。

3.1.3 环境地质条件

矿区位于马头山北部、东部山坡上，局部距村庄距离较近，虽然以300 m为界，对矿体进行了划分，但开采爆破及矿山生产产生的粉尘对周边仍有一定影响。生产过程中必须注意安全，爆破时做好警戒工作，以防造成人员伤亡事故。该矿为露天开采，必将对附近地表植被及地貌景观造成一定的破坏，建议矿山在开采过程中，注意对矿山环境的保护和综合治理。

矿区属地震多发区，历史上曾多次发生7级以上的地震，1976年唐山发生7.8级强烈地震，曾波及本区。

根据2010年《建筑抗震设计规范》附A规定，矿区抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20 g，特征周期为0.35 s。

矿区环境地质属简单型。

矿区区水文地质条件、工程地质条件和环境地质条件均为简单型，矿床开采技术条件为简单型(Ⅰ)。

3.2 剥采比

经估算，全区剥采比为0.47:1。

4 矿床成因

中寒武世张夏期，本区海侵达到高峰。水下隆起造成大范围的浅滩环境，以鲕状灰岩沉积为主，特别是平山—天津以南，鲕状灰岩占80%以上。气候变得潮湿，三叶虫等海洋生物极为繁盛。属局限海与水下浅滩沉积。由于古陆范围缩小，且基本夷平，所以张夏阶几乎没有陆源砂的混入,矿床即在此期间沉积形成。

[1]河北省地矿局.河北省、北京市、天津市地质志,北京:地质出版社,1983

[2]河北省地矿局第二地质大队.唐山市丰润区王官营水泥用石灰岩矿外围普查报告.2014