矿区地质特征勘查开采技术条件研究

2018-05-26李智

中国设备工程 2018年10期

李智

（天津华北地质勘查总院，天津 300170）

本区位于河北北部，大地构造位于华北地台北缘中段，属中低山区，本区最高峰为东北方位大梁顶，海拔为1275.9m。区域地下水类型主要为基岩裂隙水和第四系松散岩类孔隙水两种基本类型，其中前者广泛分布于矿区的中低山区，占据矿区大部分面积，构成中低山地形地貌。地下水流向随地形降低流向山间沟谷洼地，补给第四系松散岩类孔隙潜水，为区域地下水补给区；后者地下水主要分布于沟谷及河流两岸，由第四系冲积、冲洪积及残坡积砂砾石、砂、粉细砂组成孔隙潜水含水岩组。

1 矿区与矿体地质概况

1.1 矿区地质概况

1.1.1 矿区地质、地形地貌及水文特征

矿区主要为晚古生代中细粒花岗岩、零星出露的石英岩脉、蚀变破碎带构成的中低山，矿区区内最低海拔标高550m，最高海拔标高820m，相对高差200～300m。区内沟谷发育，沟谷间既有联系又相互独立。小沟谷一般较浅，具有相对独立的汇水区，汇流至较大沟谷构成大一级的汇水区，再汇流至更大一级的沟谷构成更大一级的汇水区，直至流出区外参与区外水循环。矿区附近沟谷内常年无水，仅有季节性洪流，持续时间很短。

区内构造较发育，以断裂为主。通沟岩体沿燕窝铺-狮子岭-头道窝铺断裂西端侵入于燕窝铺背形核部，由于该断裂的多期次活动，在通沟岩体内部形成一系列北东向的挤压片理化带，这些片理化带在岩体中部较为密集、向南北两侧稀疏，近平行产出；走向50～70°，倾向南东，倾角46～82°，局部反倾，长度一般500～1450m，宽0.2～2.6m；断裂为压扭性逆断层，断层面光滑平整，局部可见擦痕；一般为硅化、绢云母化高岭土化蚀变碎裂岩及石英脉充填，形成本区的主要容矿构造。

矿区内出露主要以岩浆岩为主，低洼地段均为第四系全新统冲洪积物覆盖，断裂构造发育一般。矿区出露地层主要为晚古生代中细粒花岗岩和第四系全新统冲积、冲洪积及残坡积砂砾石、泥状堆积物、粘土、亚粘土及粉砂、细砂。矿区地下水依据其赋存条件，划分为花岗岩类风化孔隙裂隙水和松散岩类孔隙水两种类型。

1.1.2 含水层类型及富水性

（1）基岩裂隙水。由花岗岩风化裂隙（孔隙）水和构造裂隙水组成的基岩裂隙（孔隙）含水层是详查区矿床的主要充水含水层，分布面积约为8.7km2，占矿区面积的87%。①花岗岩风化裂隙（孔隙）含水层。地下水主要赋存于花岗岩全～强风化层中孔隙裂隙中，全～强风化层中裂隙较发育，有利于地下水的储存。②构造裂隙脉状含水层。构造裂隙脉状水主要是指矿体、岩脉体本身及其与地层、岩体接触带内的裂隙脉状水，本区受多期构造活动影响而形成的以北东～北西及近东西向为主的构造挤压破碎带是地下水的主要控水构造，大气降水通过地表风化裂隙和挤压破碎带补给深层地下水。本次勘查对老硐和钻孔的基岩裂隙水进行采集和水样全分析，水化学类型属HCO3—Ca、HCO3-Na·Ca型，矿化度0.26～0.36g/l。据施工钻孔资料知，该含水层富水性弱。矿体主要赋存于F1～F7构造破碎带及其旁侧次级断裂中，该破碎带为导水岩性，与浅部地下潜水有沟通关系，在雨季是矿坑涌水的主要威胁源。

（2）松散岩类孔隙含水层。地下水赋存于第四系冲洪积层、坡积层亚砂土、粉细砂、砾石中，很少泉点出露，其水量贫乏，水量、水位随季节变化明显。主要分布通沟沟谷，西岔沟除沟口附近其余大部分地区基本无分布，含水层厚0.5～28m，埋深1.5～12m总分布面积约1.3km2，约占调查区总面积13%。矿区地下水分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水两种类型。地下水富水性弱；大气降水为主要补给来源；径流主要受地形地貌控制，受季节的影响变化；排泄方式以径流排泄为主，蒸发、植物吸收蒸腾作用为辅。地下水水位动态具有气象型特征，与降水量关系十分密切，随季节变化明显。

1.2 矿体地质特征

根据矿区地层岩性、岩石物理力学性质、岩土体结构及工程地质特征，将矿区工程地质岩组划分坚硬块状岩组、半坚硬软弱岩组和第四系松散岩组三类。

（1）第四系松散岩组

主要分布于矿区沟谷洼地内，覆于块状岩类之上。岩性为第四系全新统砾石、砂、粘土及残坡积物。厚度1～13m，结构松散，分布不均匀，透水性好，工程地质条件差，采空区易引发地面塌陷、地面沉陷地质灾害。

（2）半坚硬块状变质岩组

在矿区零星分布，主要岩性为硅化碎裂岩、破碎蚀变岩等。根据钻孔水文地质、工程地质编录，该岩组RQD值大多为30～75%，岩石质量等级属Ⅲ～Ⅳ级，岩体完整性属劣～中等完整，工程地质条件较差。裂隙局部发育，多为闭合裂隙，裂隙面发育绿泥石化、绿帘石化等。

（3）坚硬块状岩浆岩组

分布于整个矿区，岩性主要为中细粒花岗岩。由于受风化作用的影响，地表岩石风化裂隙较发育，随着深度的增加风化裂隙逐渐减弱。由于受地形、岩性、地下水等因素的影响，强风化深度差异较大，一般为1～10m。岩石饱和抗拉强度、抗压强度试验成果如表1，岩石直剪试验成果如表2。

表1 岩石饱和抗拉强度、抗压强度试验成果表

表2 岩石直剪试验成果表

1.3 矿石岩性特征和质量

矿床顶底板围岩主要为晚古生代中细粒花岗岩，中细粒花岗结构，块状构造，属较坚硬～坚硬岩石，岩体较完整。矿床赋存于晚古生代花岗岩中，埋深较大，适于地下开采，该矿床的工程地质问题主要为地下开采井巷及矿床顶底板岩体的稳定性评价。基岩强风化带1～10m深，中风化带10～20m深，工程地质条件较差；20m以下弱风化或未风化矿床及顶、底板围岩为坚硬类岩，力学强度较高，岩体稳定性较强；局部地段的断裂破碎带影响岩体稳定性，稳定性减弱，矿体井巷掘进时将改变围岩的天然力学性质，可能诱发围岩应力的变化。