大营子金矿矿区水文地质、工程地质调查研究

何斌力

摘 要 丰宁集成矿业有限责任公司大营子金矿，矿区主要含水层为高于庄组白云岩岩溶水和大红峪组基岩裂隙水，水文地质条件简单。矿体围岩质量为中等，矿体围岩属中等或中等以上比较稳固的岩体，工程地质条件中等。

关键词 金矿 含水层 围岩 裂隙

中图分类号：P618.51 文献标识码：A

1矿山概况

丰宁集成矿业有限责任公司大营子金矿，位于丰宁满族自治县城150€胺轿唬本？4km、运距30km处，行政隶属于丰宁满族自治县黑山咀镇大营子村管辖。矿山开采矿种为金矿，开采方式为地下开采，生产规模3万吨/年，矿区面积4.971km2。

2矿区水文地质

矿区位于燕山山脉东段，山峦起伏，“V”型谷发育，属受强烈切割的中、低山地貌。区内山峦起伏，沟谷发育。地势西高东低，南陡北缓，最高峰猫耳朵山海拨835m。当地侵蚀基准面海拨370m，相对高差465m，属中低山区。

区内地表水体为长河，属滦河水系，流经矿区东侧，据长观资料，最小流量0.093m3/s，最大流量2.495 m3/s，平均流量一般为0.68 m3/s，最大洪水水深1.50m。

2.1矿区含水层特征

2.1.1第四系孔隙潜水（I）

（1）第四系坡洪积物（Q4spl）及人工堆积物（Q4s）贫水区（I-1）

主要分布于大西沟、洒金沟及河床两侧一级阶地之上。由人工堆积的废石矿渣及沟谷中的坡洪积物组成，后者岩性为砂土、砾石等。厚一般0.5m～5.0 m，透水性能好，含水微弱。

（2）第四系冲洪积物（Q4spl）富水区（I-2）

分布于长河两岸的一级阶地，岩性为亚砂土、砂及砾石等，厚3m～8 m。水位埋深0.3m～5.28 m，含水层厚度1.0m～6.0 m，单井出水量10～30 L/s，水温8～10℃，水位、水量随季节性变化，矿化度0.3～0.67 g/L，水化学类型为HCO3· SO4—Ca·Mg和HCO3—Ca·Mg型水。

2.1.2高于庄组（Chg）白云岩岩溶水（Ⅱ）

（1）高于庄组二段（Chg2）贫水区（Ⅱ-1）

分布于测区南部，岩性为泥质白云岩、含锰白云岩、含锰粉矿质白云岩、白云质灰岩夹黑色页岩，厚150m，岩层相对隔水，不含水。

（2）高于庄组（Chg）富水区（Ⅱ-2）

除二段外，其余各段大面积分布，为矿体围岩，岩性主要为中厚层状灰质白云岩、薄层状灰质白云岩及含结核灰质白云岩等，厚1000余米，岩石浅部风化裂隙较发育，深部见有溶蚀裂隙，水位埋深14.3m～104.0 m，据坑道突水点长期观测，水量1.02～2.04 L/s，矿化度0.54g/L，水化学类型为HCO3· SO4—Ca·Mg型水。

2.1.3大红峪组（Chd）基岩裂隙水（Ⅲ）

分布矿区南端，出露标高500m～600m，岩性为石英砂岩，浅部节理、裂隙较发育，泉水流量0.186～0.45 L/s，水温11℃，水化学类型为HCO3 —Ca·Mg型水。

2.1.4花岗岩构造裂隙脉状水（Ⅳ）

分布矿区中部，出露面积为0.59km2，岩性为中粗粒花岗岩，浅部风化裂隙和垂直节理较发育，据坑道调查以走向北东向、北西向两组较发育（图1），风化带发育深度14.15m～76.5 m，深部构造裂隙较发育，水位埋深28.25m～177.50 m。水位标高417.28m～587.59 m，含水层厚度4.54m～70.16 m，坑道突水点流量0.03～2.04L/s，矿化度0.43～0.46 g/L，水化学类型为HCO3· SO4—Ca·Mg型水。

2.2构造破碎带的水文地质特征及对矿床充水的影响

矿区断层以走向北东向，北西向两组较发育，多为压扭性断层，断层通过白云岩时，断面光滑，高岭土化、硅化，具有泥质充填物及方解石细脉，断层带两侧溶蚀裂隙发育，见有滴水和渗水现象，含水微弱。断层通过花岗岩体时，岩石挤压破碎，破碎带由花岗岩碎块及泥质充填，局部地段含有构造裂隙脉状水。

2.3地表水和地下水的动态变化及水力联系

通过对地表长河水体长期观测，地表水随季节变化明显，流量变化区间在93～110.2 L/s，地下水也随季节变化，变化较明显，从坑道长期观测看，坑道涌水量变化区间23～31 L/s，因此，地表水、地下水同大气降水关系密切。从地表水体长河的上、下游观测资料对比中，发现地表水与地下水有水力联系，但联系不明显（图2）。从A'—B'水文地质剖面图中可以看出，由新竖井及斜井364水平坑道的排水及疏干过程中，能够形成一个比较完整的降落漏斗，地下水与地表水的水力联系不明显，是因为降落漏斗的影响范围没有到达地表水体所处的位置。由长河充电率等直线图推测，在低阻值区第四系含水层直接覆盖于充水灰岩或岩溶发育地段，说明白云岩岩溶水除接受大气降水补给外，还有地表水通过第四系的渗透补给。

2.4岩溶的分布范围和发育规律

2.4.1岩溶的分布范围

（1）岩溶主要分布在近河床部位

从地表调查中发现河床两侧陡崖局部发育有溶洞，大者直径0.8 m，小者0.2 m。洞深3.0m～5.0 m。在ZK3325，ZK4121钻孔中也发现有溶洞。

（2）岩溶分布在构造破碎带部位

在尾矿坝北侧，沿构造破碎带发育一溶洞，洞口2€？ m，洞深10余米，洞内面积约200㎡，发育有钟乳石，洞内并见十几个小溶洞。构造破碎带产状，走向北西330€啊⑶阆？40€埃憬？5€啊？拥赖鞑橹幸卜⑾郑诠乖炱扑榇讲嗟陌自蒲页7⒂腥苁戳严叮植考型凰恪？

（3）岩溶分布在侵入接触带部位

在新竖井调查中，在侵入接触带白云岩一侧常发育有溶蚀裂隙，竖井165中段S1突水点即为侵入接触带的溶蚀裂隙水（图3）。

2.4.2岩溶含水层的发育规律

岩溶含水层的富水性一般较强，但不均一，具有明显的各向异性，在坑道调查中发现在未遇溶蚀裂隙的地段，一般仅见滴水或潮湿现象，若遇溶蚀裂隙，则见突水或渗水现象，但其分布也有一定的规律性，岩溶发育程度的强弱，与其富水性的强弱协调一致。

2.5矿床充水因素

目前，矿山生产坑道已位于当地侵蚀基准面以下及地下水水位以下，矿床充水的主要因素为白云岩岩溶水及矿体顶底板花岗岩构造裂隙脉状水。其地下水的补给来源为垂直向大气降水及侧向地表水通过第四系渗透补给的地下水。

2.6供水水源地

目前，矿山年处理矿石量50～100万吨，生活用水和生产需水总量约为3000m3/d，可供选择的水源地有：

（1）第四系孔隙潜水：长河两岸一、二级阶地赋存有较丰富的孔隙潜水，单井涌水量一般为20～40m3/h，最大涌水量可大于60m3/h。

（2）基岩裂隙水（坑道排水）：据一坑、八坑、西大井和竖井坑道长观与排水资料，坑道排水枯水期最小流量501.93m3/d，丰水期最大流量为5294.21m3/d。

（3）长河地表水：据长河实测资料，长河枯水期最小流量为550m3/h。

综上所述，第四系孔隙潜水目前已不能满足矿山需水要求。从经济效益考虑，矿山现已利用八坑排水作为选矿用水。长河水和西大井、一坑水可以作为后备水源地。如果将来再扩大生产规模，第四系孔隙水和八坑排水不能满足需要时，可考虑开采之。总之，大营子金矿的水源地是有充分选择余地和一定保障程度的。

据上述资料，本矿区属以降水渗入补给为主，裂隙直接充水的矿床，年降水量为600～1100mm。矿层顶、底板富水性弱，地下水补给条件差。矿区东侧之长河与矿床无导水构造连通，矿区涌水量不大。露天开采区Ⅰ、Ⅱ号矿体位于当地侵蚀基准面（标高370m）以上，大气降水可自然排泄。总体上该矿床水文地质条件简单。

3矿区工程地质

3.1工程地质条件现状评价

3.1.1岩层工程地质特征

本矿区高于庄组第三段（Chg3）为矿体围岩，其工程地质特征评述如下：

主要岩性为灰色一黑色巨厚一厚层状灰质白云岩，块状构造，岩石一般完整至中等完整，强风化带3.0m～31.85m，弱风化带75.0m，钻孔岩心质量指标RQD值，风化带30%，一般值为60%～80%，岩石质量等级为中等。据观察，大部分地段岩石稳固。局部见0.10～0.30m宽的挤压破碎带，带内充满泥质，构成不稳定结构面。属中等以上完整的岩体，岩石质量系数一般>0.2，属一般质量等级。

3.1.2花岗岩体工程地质特征

出露在矿区中部。为中粗粒花岗结构，块状构造。近地表为风化带岩石破碎疏松，强风化带发育深度16.77m，弱风化带发育深度76.47m。岩心完整性差，质量指标RQD值0～24%，岩石软化系数0.73，抗压强度最大165.9MPa，最小19.86MPa，岩石质量系数10.17，岩石质量指标M0.05，属软弱岩石。风化带以下岩石，致密坚硬，岩心完整或较完整。RQD值70%～80%，抗压强度58.82～132.62MPa，岩石质量系数10.47，质量指标 0.11～0.18，为坚硬岩石。据实地观察：岩石坚硬稳定，开采边帮规整易于成形，很少发生坍塌等不良工程地质现象。岩体质量中等，故矿体围岩顶、底板、边帮较稳定，属中等或中等以上稳固的岩体。

3.1.3构造破碎带工程地质特征

局部发育的挤压破碎带，含矿破碎带、蚀变破碎带，岩石质量等级为一般或坏的，岩体质量等级为中等或差的，岩体质量差，稳固性差，井巷工程施工中遇有此类岩体多易坍塌掉块，需采取防护措施。

露天开采区断裂裂隙较发育，但规模较小，对矿体的稳固性影响不明显。由于浅部以露天开采为主，小裂隙的发育程度是造成矿体不稳固的主要因素。在采矿场施工中遇到不同厚度的构造破碎带10多条。岩石破碎为碎块、碎屑及泥质。RQD值0～4.42%，为散体结构，岩体质量极差。有25条挤压破碎带，产状有倾向270€啊？43€埃憬？0～87€傲阶椋话憧矶？.05～0.70m。

3.1.4露采边坡现状

矿区出露地层有第四系（人工堆积、冲洪积物、残坡积物）及长城系高于庄组l～3段中厚层含燧石条带灰质白云岩、含锰灰质自云岩、含钙质结核灰质白云岩、含内屑白云岩等。该碳酸盐地层构成了花岗岩体或矿体的围岩。

矿区出露的花岗岩体形成于燕山期，是区内唯一的成矿岩体。矿体围岩为花岗岩时其蚀变主要为黄铁矿化、硅化、绢云母化。矿体与围岩呈渐变关系。矿体顶底、板岩石主要为花岗岩，岩石基本完整、稳定。

矿区构造以断裂构造为主，主要有四组：NE、NNE、NEE和NW向。裂隙较发育，但规模相对较小，对矿体的稳固性影响不明显。加之地形条件较为有利，为露天采矿生产创造了良好条件。

目前露天开采台阶高度10m，并段后20m，最终边坡角47€啊？0€埃ń灼旅娼？0€啊？5€啊1咂伦槌桑？个台阶并段后，设一个安全清扫平台兼作运输平台之用，宽度10m。虽然局部裂隙发育，但规模较小，对整体边坡的稳固性影响不明显。

综上所述：本矿区矿体围岩岩性简单，属中等以上的岩体，岩体质量等级一般，岩石质量为中等，矿体围岩属中等或中等以上比较稳固的岩体。局部挤压破碎带，蚀变破碎带，含矿破碎带属岩体质量差的，整体露采边坡稳定性较好，矿区属工程地质条件中等的矿床。

3.2工程地质条件预测评价

矿区所处区域工程地质条件基本稳定。矿体围岩主要为燕山期中粗粒花岗岩和长城系高于庄组（Chg）层厚状或巨厚层状灰质白云岩。岩性比较简单，无较弱岩层夹层。岩层倾角较陡，风化带以下岩石致密坚硬，完整性较好。RQD值一般大于60%，属于中等以上完整的岩体。岩石质量系数一般>0.2，属一般质量等级。岩体质量指标M>0.17，岩体质量中等。在已有采矿生产中，未发生较大规模的坍塌、变形、片帮等不良工程地质问题。

目前露天开采生产中碎带内有闪长玢岩侵入，总宽度0.5m～3.0m不等。开采过程中，在雨季地表渗透水量较大的情况下易塌落，要加以注意，但对整体边坡无大影响。

矿体围岩花岗岩及灰质白云岩属中等或中等以上稳固的岩体。局部发育的挤压破碎带、含矿破碎带、围岩接触蚀变带及岩体内蚀变破碎带，岩石质量等级为一般或坏的，岩体质量等级为中等或差的。采矿施工中遇此类岩体多易产生坍塌、掉块，需采取防护措施。露采施工中要避免其残留在边坡上，与同一台阶施工同时作业，保证作业安全和避免诱发安全隐患。

综上所述：矿区矿体围岩岩性简单，属中等以上的岩体，岩体质量等级一般，岩石质量为中等，矿体围岩属中等或中等以上比较稳固的岩体。矿区断裂构造较发育，各种结构面组合关系较复杂，局部存在挤压破碎带岩体质量较差，矿区工程地质条件中等。

4结语

矿区位于燕山山脉东段，属受强烈切割的中、低山地貌。区内最高峰猫耳朵山海拨835m。当地侵蚀基准面海拨370m，相对高差465m，属中低山区。

区内地表水体为长河，属滦河水系，流经矿区东侧，最小流量0.093m3/s，最大流量2.495 m3/s，平均流量一般为0.68 m3/s，最大洪水水深1.50m。

矿区地处温带季风型大陆性气候区，一年中四季分明，年平均降水量657.5mm，年最大降水量1056.9mm。

矿区主要含水层为高于庄组（Chg）白云岩岩溶水和大红峪组（Chd）基岩裂隙水，地下水以降水渗入补给为主，矿床充水以裂隙直接充水为主，矿层顶、底板富水性弱，地下水补给条件差。矿区东侧之长河与矿床无导水构造连通，矿区涌水量不大。露天开采区Ⅰ、Ⅱ号矿体位于当地侵蚀基准面（标高370m）以上，大气降水可自然排泄。总体上该矿床水文地质条件简单。

矿区矿体围岩岩性简单，属中等以上的岩体，岩体质量等级一般，岩石质量为中等，矿体围岩属中等或中等以上比较稳固的岩体。矿区断裂构造较发育，各种结构面组合关系较复杂，局部存在挤压破碎带岩体质量较差，矿区工程地质条件中等。