青海门源县某金矿区工程地质与环境地质特征浅析
2018-01-30漆颖超杨延林
漆颖超,杨延林
(核工业西藏地质调查院,四川 成都 610052)
1 工程地质
1.1 工程地质岩组及稳固性评价
矿区区域大地构造位置属北祁连板块之北祁连缝合带与中祁连岛弧隆起带接壤的大坂山早古生代缝合带中段[1,2],属冰蚀构造中—高山水文地质区,按矿区内地层时代岩性特征及力学属性,在矿区内划分了三个工程地质岩组,即第四系松散岩类、基岩类、破碎带三组。
(1)第四系松散岩类岩组。主要分布于沟谷、山坡低洼处。为冰水沉积物、坡积物和洪冲积、残坡积形成的砂土砾石层。其厚度在1m~10m不等。遇水塌陷、地基沉降,边坡坍塌位移,属极不稳固型。由于该岩组多位于低洼沟谷中,矿床内基本没有分布,对矿床开采没有影响。但分布于斜坡地带的坡积物对矿山基本建设有一定的影响,因此,矿山建设中基础部分要注意深入基岩。
(2)基岩类岩组。主要由工作区出露地层主要为前寒武系(An∈)、上奥陶统(O3)、三叠系(T)、岩组组成,分布于整个矿区,形成中高山地貌形态。对矿床开采有直接影响的为前寒武系(An∈)变质岩系组成,其岩性组合为:斜长角闪岩、斜长角闪片岩、云母斜长片麻岩,含石榴石斜长片麻岩以及变粒岩、云母石英片岩等。岩石的结构类型为块状—层状结构。
①岩体结构类型:矿区内前寒武系(An∈)岩石片岩、片麻岩等为厚层结构;而角闪岩,为块状结构,因其特殊的产出环境与变质岩石形成一个统一矿带围岩,故将矿区围岩按层状结构考虑。②岩石质量与完整性:矿区内基岩受多期构造影响,岩石破碎、裂隙面上可见铁质锈斑,根据坑道编录,RQD值达到60%~75%,岩石质量较好。③岩石硬度:在矿体内及顶底板岩性采集体6组岩石力学样分析结果为半坚硬—坚硬岩石。
(3)构造带组。矿区内构带主要为北东向的F2、F3、F4、F5等断裂。主要控矿断裂为F3,走向320°左右,南西倾,倾角60°~80°,断裂性质为张扭性,断面呈舒缓波状。宽度一般十数米—数十米不等。断层归于Ⅲ级和Ⅳ级结构面,为层状碎裂—散体结构。
1.2 井巷围岩岩体质量评价
(1)井巷围岩岩体质量评价。井巷围岩岩体质量按照M=Rc/300×RQD公式进行概略计算,其中,M-岩体质量指标;RC-岩石饱轴向搞压强度,采样段为矿体及矿体顶底板,因此,取其加经平均值67.79;RQD-岩石质量指标,取其霁道岩石质量统计平均值67.5%。因此,依据上述经验值可知,矿区的M=67.79/300×67.5%=0.15,按照岩体质量分级,岩体质量为中等。
(2)岩石结构对井巷稳定性的影响。矿体围岩由斜长角闪岩、斜长角闪片岩、云母斜长片麻岩组成,又有破碎带分布其间,片理面、接触面、节理面、破碎带组合在一起,综合形成一个层状结构岩体,而其中的断层碎裂结构可视为层状岩体中的软弱夹层,加之受地下水的影响,强度降低,极易软化,将对采矿井巷稳定性带来不利影响。因此,在今后开采过程中,应采取有效措施,加强矿层顶板的管理力度,在施工中,穿越破碎带时应短掘短砌,防止围岩的移动。
1.3 冻土
根据矿区坑道揭露,矿床位置在3850m以上为冻土层,最大冻土厚度达100m,生产设施管线、生产管线埋设深度应要做好防冻措施,以防止各类管线在冬季遭遇冻结破环。
2 环境地质
2.1 自然、生态环境质量现状
该区气候属内陆高寒季风气候,主要受东南海洋季风和地势的影响,表现为冬季严寒,夏季多雨。以冬春季节西北风为主,年平均风速2.9m/s,最大风速21m/s,总体气候特点是干旱寒冷、干燥多风。
区内年平均气温-5℃~7℃,月平均气温低于0℃的时间长达8~10个月,极端最高气温26.7℃(7月份),极端最低气温-35.3℃(1月份),山顶多发育片状多年冻土,仅生长高山草甸。自然灾害是冰雹、洪涝、冻害和病虫害灾。植物主要有高寒草甸,如矮嵩草、线叶嵩草、小嵩草和华扁穗草草甸群落,优势种为线蒿草、及小蒿草;生态动物种群属高寒生态动物种群。
2.2 矿区地质环境质量现状
勘查区内基岩大部分为裸露,山脊坡角及低洼的冲沟中为坡积及冲积砂土覆盖。地层较简单、出露地层主要为前寒武纪(An∈)、上奥陶统(O3)、三叠纪(T)、第四纪(Q)。含矿地层前寒武纪(An∈),岩性主要为:岩性为斜长角闪岩、斜长角闪片岩、云母斜长片麻岩,含石榴石斜长片麻岩以及变粒岩、云母石英片岩等组成。含矿层主要为受F2、F3控制的碎裂岩带,以F3碎裂岩带为主体,十至数十米不等。矿区构造组总为北西向的断裂构造为主。从断裂性质上表现为张扭性断裂。地质构造复杂程度为中等构造。区内岩浆活动比较频繁,既有前寒武纪的侵入体,也有早古生代以来的侵入体,以后者为主。各类岩体广泛出露,且都受区域主构造方向的控制,呈北西向展布。
2.3 水文地质环境质量现状
矿区范围内表水系较发育,其中,多拉沟为长年水流。地下水主要为第四系冲洪积、坡积层潜水、基岩裂隙及构造裂隙脉状水,大气降水补给较为充沛,富水性相对较好,构造裂隙水是井巷开采中的主要影响因素。矿区远离工业区,无工业污染,水质基本未受污染,但水质较好,多为低矿度的淡水。按照生活饮用水、灌溉用水及工业用水标准评价,均属可利用水。
2.4 地震与矿区稳定性
工作区位于北祁连山加里东造山带与中祁连隆起带接壤的大坂山断裂带北侧,断裂构造及次生裂隙发育。按中国地震裂度表,该区地震基本裂度为Ⅶ度。有发生地方性中强地震或邻区中强震波及本区的危险,因此在矿区开发建设中应注意区域性断裂活动对工程建筑物的影响,并采取一些必要的防震措施。设计基本地震加速度值为0.15g。
2.5 矿床开发引起的环境影响及评价
地下矿层采空后常常会发生地面塌陷,采矿塌陷是矿区地面不稳定的重要因素。它通常造成上覆岩层发生弯曲、变形、破裂、冒落,引起地表不均匀沉降和地面塌陷,不仅严重破坏草原、道路、管线和建筑物,而且可能改变矿区的地形地貌条件、草场地利用类型,以及地下水水质、水量和流动状态。由于区域内人口密度稀少,村落稀疏,对当地居民的影响较小,但随着矿山开采规模扩大,占用场地增加,部分草场将受到损害;矿坑排水量增加,使地下水循环速度加快,将疏干流矿山区域的含水层,使地下水位下降,泉水干枯,将使部分草场产生干旱;选厂废水处理不当,将使地下水水质恶化。
[1]左英,孙川,吴金波.青海省某地金矿地质特征及成矿规律研究[J].世界有色金属,2017,(1):240-241.
[2]吴金波,彭向春,颜梦柯,左英.青海门源县某金矿区水文地质条件[J].世界有色金属(收录).