德兴九区铜金矿5000t/d采选工程地质灾害危险性评价

2018-09-12毛光水李资斌

世界有色金属 2018年13期

尹祝，毛光水，李资斌

(江西省地质矿产勘查开发局赣东北大队，江西上饶 334000)

德兴九区铜金矿位于江西省德兴市银城镇北郊3km，是在已探明的特大型铜铅锌金银多金属矿床中，在鄱阳湖生态经济区内的乐安江水系泪水河中游区。矿区范围自银山铅锌矿至百岭湾一带，面积3.31km2，矿化面积6km2，由北向南分为北山、九龙上天、九区、西山、银山和南山6个区（矿）段。矿山5000t/d采选技术改造工程境界设计露采区面积0.86km2,标高242m～-192m。

本次拟征用地主要位于露天矿、采矿工业场地、尾矿库及道路、废石场、尾矿回水管线、选矿工业场地及精矿运输道路等改扩建工程共7块段，面积约179.49kh。露采设计近同心环形开采，露采边坡最高434m。

露采边坡和尾矿库坝的稳定性是采选矿安全最重要问题，对生产建设和生命财产造成严重威胁。采选建设有必要查明区内的地质灾害类型、特征、分布状况，分析研究地质灾害成因和分布规律，评价地质灾害危险性、工程切坡稳定性、地基稳定性和地质环境安全性影响等，对拟建工程建设场地适宜性作出评价，为拟建工程减灾防灾提供科学依据[1]。

本次研究范围为拟建采选技术改造工程境界外推约1000m，采用多种方法进行了详细调查[2]，对区内地质灾害的危险性进行现状评价，对工程建设可能受到的地质灾害及工程建设可能引发或加剧地质灾害的可能性和危险程度分别进行了预测评价。评价具重要的生态经济建设意义。

1 研究区地质环境概况

研究区属亚热带湿润季风气候区，四季分明，雨量充沛。多年年均降雨量1996.6mm，年最大降雨量2803.6mm。降雨集中在4～7月，降雨量700mm～1800mm，占全年降雨量70%～80%，日最大降雨量39.5mm～311.7mm。银山河是采区最大的河流。

研究区属丘陵区，海拔43m～298.6m，最大高差255.6m，相对高差30m～200m，地形自然坡度一般在20°～40°，自然斜坡多较高陡。最高点发源银山河，由北东向南西横穿研究矿区中部。河流沟谷下切相对较剧烈，高差20m以上。

表1 断层及其对工程影响程度表

区内出露地层为新元古界青白口系双桥山群（Pt3la）千枚岩类和砂质板岩等；侏罗系鹅湖岭组（J3e）火山岩；第四系松散堆积层（Q）。岩浆岩主要是燕山早期石英斑岩（λπ5）、英安斑岩（ζμ5）等。

区域地质构造较复杂，主要构造为近EW、NE及NW向，主要表现为NE向背斜和断裂构造，有岩浆的喷发和侵入成生的岩浆岩。本区地震动峰值小于0.05g，属区域地壳稳定性较好的地区。

矿区地质构造复杂，以褶皱和断裂构造形式出现，主要表现为构造结构面（断层、层间破碎、节理裂隙）和褶皱变质结构面（片理）。矿区地质构造如下：

褶皱构造主体是银山背斜，其铀向NE45°～50°，向NE倾伏。断裂构造主体是沿背斜轴产生主干断裂F7及其两侧的平行断裂。在背斜北西翼，NNE向的压扭性断裂和裂隙较发育；在背斜南东翼，NNE向的扭性断裂、NNW向的张扭性断裂及NW向的张扭性断裂较发育。

成矿后构造主要是断层，褶皱构造不明显。与九区露采场有关的成矿后断层有以下几种：

NNE向断层：走向5°～25°，产状SE∠70°～83°。主要有: F8、F9、F12、F13，在露采场西部及西侧。F8、F13为成矿前压扭性断裂带，正断层性质，成矿后仍活动。F9、F10、F12为火山口边环状正断层。

NE向断层：走向25°～70°，产状NW或SE∠64°～85°。主要有F7、F10、F15、F16、F17、F19、F21、F26、F32、F38、F39、F43。其中 F7、F10、F15、F17、F19、F21、F26、F32倾向NW，走向最长＞3000m，控深330m，在银山背斜轴附近和露采场东南部；F15的北东端、F21西南端和F16倾向SE，最长＞70m，在露采场中北部、中至南部、南东侧及南东外侧。成矿后活动主要表现在错断矿体和岩体上，（水平）断距2m～7m。

NW向断层：走向290°～330°，产状NE或SW∠一般68°～80°。主要有：F24长100m，断距2m～15m，在露采场北东部，；F40长800m，断距约2m～16m，在露采场东南外侧。成矿前断层，F24成矿后有活动。

SN向断层：走向近SN，产状W或少数E∠一般79°～89°。主要在3号英安斑岩体南接触带附近及露采场南部，主要有：F3、F28、F36、F42。断层长度150m～1300m，断距3m～15m。

研究区断层（裂）对工程影响程度总体中等、局部影响大。详见表1。

铜金矿区岩石风化裂隙较发育，深部裂隙一般不发育。露采场西侧北东向走向断裂和北西向断裂的复合部位，部分老断层受后来的构造运动影响重新复活（如F13），破碎带两侧穿脉裂隙较发育[3]。

研究区地下水有孔隙水、基岩裂隙水和少量老窿水。区内无大的地表水体，含水层（带）富水性一般较差，矿体及围岩渗透性差，水文地质条件简单。

研究区岩土体有松散软弱岩、较硬岩、坚硬岩三大类，以较硬岩为主。

第四系（Q）：残坡积层（Qel+dl）厚度0.5m～3m，冲洪积层（Qal+Pl）厚度1m～3m，人工堆积层（Q4ml）主要分布于南山、西区、露采场北东外竹兴坞及东外百岭湾等主要废土石场及尾矿库中，一般厚度5m～30m、部分厚度50m。第四系土体工程地质性质较差，属松散软弱岩组。

侏罗系鹅湖岭组（J3e）：主要出露于中南部西山火山口一带，主要属块状坚硬岩类。

图1 九区铜金矿08线剖面工程地质示意图

青白口系早期双桥山群（Pt3la）：广泛分布，地层总厚度约2500m，本岩层主要属较硬中等完整岩体，绢云母千枚岩、凝灰质千枚岩等属（较）软岩。

燕山早期第三阶段岩浆岩类的岩石属块状坚硬岩类。

现任寺庙管委会主任李世坤是当地人，2004年进入寺庙负责会计工作。后来管委会成立，被推举为管委会主任，是管委会七名成员之一。他见证了祝国寺初创时期的乱象。

构造破碎带（断层）抗压强度和稳固性比围岩稍差，近地表部位受风化作用破坏稳固性较差。

区内采空区主要为老窿、平窿、地下开采中段及其相应的连通巷道。老窿主要位于银山区、九龙上天和北山区，最深达侵蚀基准面以下约100m。6个中段平窿主要位于银山区、九区和北山区。地下开采中段位于北山区、九龙上天区、九区北侧及北东侧、西山区东北段极少量（合入九龙上天区西端）和银山区，采空区覆盖了大部分区域。现中段最低水平标高达-330m。

露采场调查5个老硐，硐高2m、宽1.5m，标高73m左右。二个呈半坍塌状态，其余未坍塌。

区内为非岩溶地区，顶底板围岩主要为千枚岩，矿体及其顶板稳固性较好至好。

仅矿床近地表岩石风化较强，风化带深10m～50m，风化带内岩石稳固性差；另外构造影响带岩石亦较破碎，稳固性相对较差。

分析认为研究区工程地质条件总体中等、局部复杂。

区内地表有大量建民房、修路切坡，清除浮土、大量露采和坑采矿，同时建有采选矿等的厂房、尾矿库、排土石场、隧洞等，人类工程活动强烈。主要工程地质剖面如图1所示。

2 研究区地质灾害类型及分布

2.1 地质灾害类型及特征

研究区内地质灾害为崩塌、塌陷类的崩塌和采空塌陷。

现已查明区内有崩塌（BT）2处，均发生在陡切坡部位,岩性均为较软的中等风化绢云母千枚岩，并均有发育一条断层及多组次生裂隙，节理裂隙面粗糙度多为3～5，崩塌主要因破碎岩石遇降水冲刷浸泡饱和粘聚力降低，局部岩块体顺节理裂隙面滑动产生（图2）。

图2 裂隙切割岩体示意图

表2 现状地质灾害点危险性表

表3 技改施工场地地基稳定性评价表

总体上，地形地貌、岩性、软弱结构面、人为工程活动是区内崩塌、塌陷形成的主要因素，气候是崩塌、塌陷形成的次要因素。

2.2 地质灾害分布

崩塌分布在陡坡、人工切坡破坏部位,岩性均为中等风化绢云母千枚岩，基岩天然露头良好，断层和裂隙发育。如BT1崩塌分布在东采坡中上部人工切坡破坏陡坡上。

塌陷分布在采空区部位, 岩性为绢云母千枚岩，岩体较软弱至半坚硬，地下采空区大。如TX1分布在露采境界东北界内100m九龙上天采空区中[4]。

3 研究区地质灾害危险性评价

3.1 现状地质灾害危险性评价

研究区内现状地质灾害中等发育，崩塌规模均为小型，塌陷规模均为中大型，将再次发生崩塌、塌陷的可能性中等—大，危险性中等, 地质灾害已造成的社会影响小，对铜金矿5000t/d采选技术改造建设工程威胁程度小—中等、危险性中等。各灾害点现状条件详见表2。

3.2 地质灾害危险性预测

由于采选建设的工程切坡、堆积以及采选运营的动静荷载影响，可能诱发或加剧地质灾害。

（1）工程切坡稳定性

研究区工程切坡数十条，多为岩质小切坡，露采场区多为高大切坡。预测露采场北坡（部，后同）-105m（以）上、北西坡-60m上、东坡50m上、及枫树岭尾矿库主坝左坝肩等切坡可能会有少量变形、小规模崩滑、塌陷，露采场北东坡和南坡（-192m上）切坡可能会有一定量变形、小规模崩滑、中型塌陷；其余切坡处结构面或其组合交线切坡稳定性绝大多数中等。露采场北坡-105m上、北西坡-60m上、东坡50m上、及枫树岭尾矿库主坝左坝肩等切坡稳定性相对较差（中等偏差），北东坡和南坡（-192m上）等少数切坡稳定性差。其余切坡稳定性中等～好。工程切坡稳定性总体较好（中等）、局部较差至差。

（2）地基稳定性

研究区地基稳定性总体中等至较好，仅露采场局部、枫树岭尾矿库（左坝肩和坝基、隧洞）局部、及废石运输公路局部地基稳定性较差（或中等偏差）。主要工程问题是工程建设地下采空区、运输井巷、爆破震动、建筑加载、机械震动作用产生的内应力较长久作用，易引发岩体中节理裂隙张开、岩块体变形、开裂, 可能产生局部地面开裂或塌陷；及软弱层重力压缩下可能产生局部土体压缩变形。造成地基失稳。拟建工程地基稳定性详见表3。

（3）采选工程安全性影响

露采场高边坡诱发和遭受崩塌、滑坡及采空区地面塌陷和采坡塌陷危险性总体中等、部分较大。威胁采场人员（约100人）生命及生产设备安全。正常情况下安全影响中等，遇强降雨或管理疏忽情况下安全影响大[5]。

西山老尾矿库正常情况下诱发和遭受地质灾害危险性总体小，遇强降雨时坝体可能有局部坍塌。当遇特大暴雨或管理疏忽或受枫树岭尾矿库影响，该库诱发泥石流灾害的危险性中等，但威胁（特）大，威胁其下游选矿厂、居民等人员（约2000人）生命和财产安全。安全影响大。

枫树岭尾矿库左坝肩及坝基的稳定性中等偏差，绕坝渗漏量较大的危险性中等、主坝有滑移或局部坍塌的危险性中等。库水易污染下游农田及地下水，库坝局部可能的垮塌而诱发的泥石流灾害易破坏下游农田、公路及威胁下游居民（约200人）生命和财产安全。安全影响大。

排土场有局部边坡崩塌及诱发泥石流的危险，泥石流威胁酸性水库、新粗碎站、露采场及其北采坡局部、露采平台截洪沟排水渠和导流隧道过水等的安全。排土场诱发和遭受地质灾害危险性总体小、局部中等。安全影响总体小、特殊情况下中等。

其余工程施工诱发和遭受地质灾害危险性总体小、安全影响总体小。

采选工程诱发和遭受地质灾害的危险性中等、安全影响中等，遇大（暴）雨或管理疏忽等特殊情况下诱发和遭受地质灾害的危险性大、威胁（特）大、安全影响大。