武安坦岭村水泥用石灰岩矿床地质特征及开采技术条件

孙思晓

（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 071000）

武安坦岭村水泥用石灰岩矿床地质特征及开采技术条件

孙思晓

（中国建筑材料工业地质勘查中心河北总队，河北 保定 071000）

河北省武安坦岭水泥用石灰岩主要赋存层位为中奥陶统磁县组第二段(O2c2)。矿石各项指标均达到Ⅰ级品。通过对该矿床的地质特征及开采技术条件进行研究，认为本矿区开采技术条件简单，适宜露天开采。

石灰岩矿；地质特征；开采技术条件

1 地质概况

河北省武安坦岭村水泥用石灰岩矿床位于中朝准地台(Ⅰ2)燕山台褶带武安凹断的中部。分布地层主要为古生界奥陶系地层，水泥用石灰岩主要含矿层位为中奥陶统磁县组第二段

矿区地质构造较简单，地层总体呈单斜产出，倾向310～35°，倾角一般5～15°，局部略陡。产状基本稳定。发育断层一条，分布于矿区东部边缘，为逆断层，延伸长约900m。

2 矿床地质特征

2.1 矿层特征

矿床由5个矿体和4个夹石层组成。矿体特征见表1。

2.2 矿石自然类型

矿石按自然类型可分为致密灰岩、花斑状灰岩两种。

表1 矿体特征

致密灰岩：为深灰至灰黑色，隐晶结构—微晶结构、生物碎屑结构、鲕粒结构，块状构造。岩石主要由隐晶状它型粒状方解石组成，另有少量生物碎屑及多晶鲕。方解石含量＞90%，粒径0.001～0.002mm。生物碎屑含量＜5%，为棒状壳状，由微晶方解石所充填，其内的微晶一般为他形的方解石，粒径0.01～0.02mm。多晶鲕粒含量＜5%。为薄皮多晶鲕，粒径0.1～0.5mm。

花斑状灰岩：灰、深灰、灰褐色，微晶质结构，花斑状构造。矿物成分主要为方解石，其次为白云石、生物碎屑、铁质等。方解石含量90%～95%。粒径＜0.01mm。白云石含量5%～10%，粒径0.05～0.01mm。白云石化强烈。白云石交代方解石呈花斑状分布于泥晶方解石中，构成花斑状构造。

2.3 矿石化学成分及变化规律

矿石化学成分(%)为：CaO 44.27～54.94、 MgO 0.08～7.69、K2O+Na2O 0.008～0.606、SiO21.94～3.61、Al2O30.32～0.64、Fe2O30.16～0.42、LOI 41.37～42.54、SO30.053～0.064、Cl-0.007～0.010、fSiO20.26～0.34。

矿石化学成分总体上具有高钙低镁低碱的特性。

各矿体CaO、MgO和K2O+Na2O变化性质和变化程度总体为：CaO变化属均匀(变化系数3%)；MgO变化属不均匀(变化系数97%)；K2O+Na2O变化属较均匀(变化系数49%)。

从化学成分上看，矿石中MgO、K2O+Na2O含量偏低，CaO含量高，其他化学成分均含量低。各矿层平均成分详见表2。

表2 矿体平均化学成分(%)

综上所述，该矿床为一高品位水泥用石灰岩矿床，按照DZ/T0213-2002《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》中水泥用石灰岩矿床评价的一般工业指标要求：

Ⅰ级品：CaO≥48%、MgO≤3.0%、K2O+Na2O≤0.6%、SO3≤1%、fSiO2≤4%。

Ⅱ级品：CaO≥45%、MgO≤3.5%、K2O+Na2O≤0.8%、SO3≤1%、fSiO2≤4%。

5个矿体均为Ⅰ级品。

2.4 夹石类型及特征

该矿床有4层夹石，主要由白云质灰岩和花斑状灰岩组成，为低钙高镁质夹层。各夹层特征见表3。

表3 各夹层类型及特征统计

3 矿床开采技术条件

3.1 水文地质

矿区地处太行山东麓，属低山丘陵区。总体地貌为一东西向山梁，中间高，南北两侧低。区内最高海拔标高为502.974m，最低海拔标高为335.05m，相对高差为168m。

经调查统计，矿区内岩溶不发育，未发现大的溶洞、漏斗或塌陷等，岩石中局部可见蜂窝状溶孔及溶蚀坑。矿区节理裂隙主要有两组，第一组倾向175°左右，倾角78°左右，第二组倾向275°左右，倾角83°左右，两组节理走向分别为85°、5°，第一组占2/3，后者占1/3，裂隙率为1%。矿区所有钻孔均漏水严重，终孔后孔底均无水，民采竖井经调查均穿过矿床底板，未发现有水，故本区为透水不含水层，是良好的大气降水排泄通道。矿区地下水补给主要靠大气降水。

矿床为露天开采，最低开采标高确定为340m，矿区内侵蚀基准面及最大洪水位标高均在318m左右，低于最低采高约22m，有利于大气降水的自然排泄。矿区内所有水井已干枯，通过对周边水井调查，地下水标高在126.5～130.4m，低于最低采高约190m。由此看来地表水、地下水对矿山开采无影响。矿床水文地质条件简单。

3.2 工程地质

3.2.1 矿(夹)层及其顶底板岩石及边坡的稳定性

本矿床主要矿石自然类型为致密灰岩和花斑状灰岩，二者均为隐晶或微晶结构，厚层—巨厚层状构造，主要矿物成分为方解石，矿石完整坚硬，抗风化能力强，稳固性好。

夹层的主要岩石类型为白云质灰岩、花斑状灰岩。岩石为隐晶—细晶结构，块状构造，主要矿物成分为方解石、白云石。为中厚—厚层状，致密坚硬，稳固。

矿体的顶板为白云质灰岩，岩石坚硬稳固。底板为角砾状白云质灰岩，为中厚层状，角砾状构造，近地表风化强烈，岩石变软易碎，风化深度1～2m。稳固性相对较差，矿山开采时应注意安全。

区内断层F1，断距约105m，断层走向近南北，倾向东，倾角45～55°，断距约105m，断层两盘岩层有拖曳现象，且较破碎，故断层对矿床开采有一定的影响。

本区岩溶不发育。节理裂隙主要有两组走向分别为85°、5°，和开采边坡走向均斜交，面裂隙率仅1%，裂隙不发育。故岩溶裂隙对矿床开采稳固性影响不大。

按工业指标要求，矿床北部边坡高度＜150m，边坡角按60°预留，边坡倾向与地层倾向相反为稳定型边坡，底板边坡按底板的自然边坡，边坡倾向与地层倾向相同，属不稳定型边坡，但岩层倾角仅10°左右，边坡尚属稳定，但开采时应注意安全。

3.2.2 抗压强度

为了解矿石和围岩的力学性质,在矿体和底板共采取抗压强度样3组(每组6块)，做垂直和平行层面的抗压强度试验，试验结果列于表4。

表4 抗压强度测试结果

由表4可见，矿夹石力学强度高，结构面不发育，稳固性良好。工程地质条件简单。

3.3 环境地质

3.3.1 地质环境及生产安全条件

为确保矿区的安全生产，对矿区的环境地质条件进行了调查了解，矿区远离地震活动带，区域稳定性良好；矿区及其周围不存在有害元素及污染源，所开采的矿石也无有害元素及污染物。

另外，矿区内未发现滑坡、泥石流等不良地质现象。因此，矿区地质环境和生产安全条件良好。

3.3.2 矿山开发对环境的影响及治理建议

(1) 矿山生产过程中，主要有以下污染源。

石灰岩矿为山坡露天开采矿床，矿山的开采不可避免的对矿区及周围环境造成一定程度的破坏。矿山开采可能产生的污染源有：①凿岩：在凿岩过程中将产生粉尘、燥声污染；②装卸、运输：无论矿石、废石，在装卸过程中都会产生尾气、燥声、粉尘污染；③固体废弃物：矿山开采时对上覆的第四系黄土作为水泥粘土配料进行开采，夹层及盖层用碎石机加工成碎石作为建筑骨料使用，矿山开采过程产生的矿石废渣、废石等固体废弃物较少，不会形成泥石流。

(2) 矿山开采可能造成的环境影响有：①大气环境质量变差，矿山开采使空气中的可吸入颗粒物、NO2、CO等浓度增加，从而降低大气空气质量；②矿山开采造成山体破坏、岩石裸露、植被破坏，从而加剧水土流失，造成土地砂化，崩塌滑坡产生的可能性增大。

(3) 环境治理的建议。

由于矿山开采可能对生态环境产生的上述污染，建议在矿山生产作业过程中采取以下措施使危害减少到最低：①在矿石生产、装卸及运输时实行湿式作业，以减少粉尘污染；②对凿岩机等加装消音装置，减少燥声污染；③合理安排开采区，尽量减少开采面积和岩石裸露面积,减少水土流失；④保护现有林木，在堆渣区及时种植树木，以防止水土流失和生成泥石流，并减少粉尘和噪声污染。

3.4 小结

本矿床为露天开采的水泥用石灰岩矿，最低开采标高位于当地侵蚀基准面之上，地形有利于自然排水，矿山开采不受地下水威胁，水文地质条件简单。地质构造较简单，矿夹层厚度较稳定，矿石质量较好，矿体裸露地表，覆盖少，矿夹石力学强度高，结构面不发育，矿夹石稳固性良好。废石、废渣不含有毒有害组分，对水土污染影响较小，对人体健康危害较小；因此本矿床为开采技术条件简单的矿床，适宜露天开采。

[1]河北省地质矿产局.河北省区域地质志[M].北京:地质出版社, 1989:136-137,591-592.

[2]中国建筑材料工业地质勘查中心.DZ/T0213-2002.冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范[S].北京:中国标准出版社,2002.

[3]王春华.石灰岩矿安全高效坑采技术研究[D].赣州:江西理工大学,2012.

Study on the Geological Characteristics and Genesis of Tanling Limestone Deposit for Cement in Wu'an City

SUN Si-xiao
(Hebei Branch of China National Geological Exploration Center of Building Materials Industry, Baoding 071000, China)

The position of Tanling limestone deposit for cement is the middle Ordovician Cixian formation the second paragraph (O2c2) in Wu'an City. Ore indicators meet the requirements of cement Ⅰ. Through the study on the geological characteristics and mining technical conditions of the deposit, the mining technical conditions is simple. It is suited to open-pit mining.

limestone deposit; geological characteristics; mining technical conditions

P619.225

A

1007-9386(2017)02-0027-03

2016-11-17