安徽省铜陵市宝山陶银锌矿床地质特征及开采技术条件

丁瑞颖，胡彦强，吴敏宏

（华东冶金地质勘查局八一五地质队，安徽 合肥 238000）

1 矿区地质

1.1 地层

区内出露地层较齐全，有志留系中统坟头组(S2f)，志留系上统茅山组(S3m)，泥盆系上统五通组(D3w)，石炭系中统黄龙组(C2h)，石炭系上统船山组(C3c)，二叠系下统栖霞组(P1q)、孤峰组(P1g)，二叠系上统龙潭组(P2l)、大隆组(P2d)，三叠系下统殷坑组(Tly)、和龙山组(T1h)、南陵湖组(T1n)，三叠系中统东马鞍山组(T2d)、月山组(T2y)。其中船山组(C3c)、龙潭组(P2l)和大隆组(P2d)为本区主要赋矿层位。

1.2 构造

矿区位于舒家店背斜南西段之南东翼，区内为由泥盆系上统五通组至三叠系下统南陵湖组组成的单斜构造，地层倾向南东，倾角60°～75°。区内断裂构造主要为层间滑动构造和平移断层。层间滑动断层主要是为含矿热液提供运移通道和储矿空间，是成矿的有利部位。平移断层主要为成矿期后断层，对矿体具破坏作用，局部矿体可能发生叠加。

1.3 岩浆岩

区内岩浆岩发育，岩体基本上由两次侵入岩组成，第一次为黑云母辉石闪长岩，第二次为花岗闪长岩。后者出露面积约占总面积的90%以上。

1.4 变质作用及围岩蚀变

区内广泛发育热变质作用和接触交代变质作用。围岩蚀变中硅化、矽卡岩化为成矿前的热液蚀变，高岭土化、绢云母化、碳酸盐化为成矿期后热液蚀变。

2 矿体特征

矿区共圈定银铅锌矿体12个、铜矿体30个、钼矿体4个，其中4个主矿体矿石量占矿区总量的72%[1]。

矿床为多金属共伴生矿床，有接触交代和中低温热液充填2种成因类型。接触交代型铜矿床，矿石中金属矿物主要由黄铁矿、黄铜矿和少量斑铜矿、黝铜矿、方铅矿、闪锌矿、磁黄铁矿等组成。中低温热液充填型矿床，矿石中金属矿物主要由黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和少量黄铜矿、黝铜矿、毒砂及微量的银金矿、自然银、碲银矿等组成。

3 开采技术条件

3.1 水文地质条件

3.1.1 含水岩组及富水程度

按矿区内岩性组合，地下水分布类型及富水程度划分为以下含水岩组：

（1）松散岩类孔隙含水岩组(Q)

分布于矿区坡麓及沟谷低凹地带，厚度0.5m～25.4m，岩性为粘土、粉质粘土夹碎石。民井简易抽水试验，单位涌水量0.056/s·m～0.247L/s·m，渗透系数1.47m/d～6.63m/d，富水程度弱，矿化度0.23g/L～0.42g/L，PH值7.0～7.6，地下水化学类型属HCO3-Ca型水。

（2）碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组

①厚～巨厚层状生物碎屑灰岩、白云质灰岩岩溶裂隙含水亚组(T1n、P1q、C2+3)，该亚组混合抽水时，单孔最大涌水量279m3/d，最大单位涌水量0.197L/s·m。栖霞组单孔最大涌水量227 m3/d，最大单位涌水量0.127L/s·m，平均渗透系数0.61m/d。含水层富水程度中等，水化学类型属HCO3·SO4-Mg、HCO3-CaMg型水。该亚组为大竹园矿段9号～17号矿体的主要充水层位。②薄层～中厚层状灰岩裂隙岩溶含水亚组(T2y1、T1h、P1g2)，三叠系中统月山组下段(T2y1)，地表岩溶不发育，含水性不均，钻孔抽水试验q=0.0058L/s·m～0.02L/s·m，该地层远离矿体，对矿床影响有限；三叠系下统和龙山组(T1h)，钻孔中未见溶洞，坑道中岩溶基本不发育，富水程度弱，水化学类型属HCO3·SO4-Ca·Mg型水；二叠系下统孤峰组上段(P1g2)，在赋矿部位及与岩体接触带附近10m内岩溶较发育，本次ZK39孔抽水试验中，与大龙组砂岩、龙潭组硅质岩进行混合抽水试验，最大降深66.55m，单位涌水量0.0022L/s·m，渗透系数0.0031m/d。

（3）碎屑盐岩类裂隙含水岩组

①碎屑岩夹碳酸盐岩类裂隙含水亚组(T1y)，厚度约130m，岩性为钙质页岩、条带状灰岩，变质后为大理岩、角岩、矽卡岩等，地表见溶蚀现象，钻孔中未见溶洞，坑道中岩溶基本不发育，富水程度弱。②硅质岩、碳质页岩含水亚组(P2d、P2l、P1g1)，泉流量小于0.2L/s。据周边钻孔抽水试验结果，单位涌水量0.02L/s·m，滲透系数0.04m/d，富水程度弱。龙潭组顶部炭质页岩内涌水，涌水量50m3/d～120m3/d，该层位为泉水冲矿段的主要矿体赋存部位，也是主要充水层位。③砂岩、页岩含水亚组(D3w、S3m、S2f)，渗透系数K=0.0006m/d～0.0007m/d，单位涌水量最大值q=0.0078L/s·m，单孔最大出水量27m3/d，具弱富水性，水化学类型主要为HCO3-Ca·Mg型，pH=7.4～7.8，矿化度0.37g/L～0.46g/L。

（4）岩浆岩构造裂隙含水岩组(γδ、γπ)

地表岩石风化呈砂土状，含风化裂隙水。深部钻孔揭露岩石新鲜完整，裂隙不发育，为相对隔水体。

3.1.2 断层及富水性特征

（1）北东向的层间滑动构造

①分布于志留系及顶部、泥盆系与石炭系之间的层间滑动断层，倾向145°～150°，倾角60°～75°，ZK652钻孔内见石炭系局部岩体较破碎，富水性较强；②位于二叠系底部及二叠系上统龙潭组与大隆组之间的层间滑动断层，在本矿区内为横山岭断层[2]的南西段，倾向145°～150°，倾角50°～70°，沿断裂带岩石破碎，为压性层间逆断层。

（2）北西向的平移断层

如F1～F9，大多为岩脉充填，导水性、富水性较差。

3.1.3 地表水与地下水及各含水层之间的水力联系

（1）地表水与地下水之间水力联系

宝山陶矿段地表不远有河流，河下部有隔水粘土层，另地表大理岩岩溶不发育，地下水与地表水水力联系很弱。

（2）各含水层之间的水力联系

孤峰组上段灰岩与栖霞组、黄龙船山组灰岩之间易于发生水力联系，而碎屑岩类含水岩组，地下水一般不发生水力联系或水力联系较弱。

3.1.4 地下水补迳排条件

大气降水是矿区地下水的主要补给水源。在矿区附近地下水主要靠矿坑疏干排水排泄，在外围以泉或供水井抽水的形式排泄。随着深度增加，地下水入渗径流逐渐减弱，区内地下水大多以潜水形式赋存于矿区浅部，局部由于第四系或岩体的覆盖，形成承压水。

3.1.5 矿坑涌水量预测

矿区与宝山铜矿同属一个水文地质构造单元，水文地质条件相似，且该铜矿有多年实际排水资料，因此用比拟法预测宝山陶银锌矿的矿坑涌水量是可行的。比拟法计算公式如下，计算结果见表1。

式中：Q—预测矿坑涌水量(m3/d)；Q1—实测坑道涌水量(m3/d)；F—设计坑道面积(m2)；F1—已开拓坑道面积(m2)；S1—水位降低(m)；S—设计水位降低(m)。

3.1.6 矿山供水

矿山及周边村民生活用水由市政供水，矿山生产用水目前采用-90m中段水仓的矿坑排水，能够满足矿山生产的需要。

综上，本矿床以溶蚀裂隙充水为主，各含水层富水性弱～中等，地下水主要赋存于溶蚀裂隙、溶洞及构造裂隙、风化裂隙空间中，地表水与地下水的水力联系较弱，-450m中段以上，矿坑预测的涌水量中等，矿区水文地质条件属中等。

3.2 工程地质条件

3.2.1 矿区工程地质岩组划分

根据岩土体的岩性、成因、结构类型及坚硬程度等工程地质特征将区内岩土体划分为7种岩组，各岩组特征见表2。

3.2.2 结构面

矿区内发育有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级结构面。Ⅱ级结构面为矿区内主要断裂，Ⅲ级结构面为矿区内次一级断裂，Ⅳ、Ⅴ级结构面。

（1）Ⅱ级结构面

①横山岭断层的南西段，该断层沿大隆组与龙潭组接触面发育，为区域性断层，长约2km，倾向南东。为逆冲断裂，造成大隆、龙潭组地层变薄。受此影响，矿区泉水冲矿段龙潭组粉砂岩岩体较破碎。②北东向层间滑动构造，远离矿体底板，对矿床影响有限。

表2 矿区工程地质岩组划分及特征表

（2）Ⅲ级结构面

为一系列北西向断层，其使地层不连续，由于区内岩脉充填作用，对矿床开采影响不大。

（3）Ⅳ、Ⅴ级结构面

包括岩层层面、原生软弱夹层、节理裂隙面、侵入接触面、劈理面、次生裂隙面等。这些结构面会破坏岩体的稳定性。

本矿床岩性复杂程度为较复杂，地质构造较发育，各岩组岩石力学性质较好，围岩物理力学性质较好，矿床浅部围岩稳固性基本稳定～稳定，工程地质条件属中等。

3.3 环境地质条件

3.3.1 区域稳定性及地震

本区地震动峰值加速度分区值为0.05g，地震基本烈度为Ⅵ度。

3.3.2 矿区环境地质现状

（1）水环境质量

水化学类型以HCO3-Ca·Na为主，次为HCO3·SO4-Ca·Na型。矿化度0.249～0.387g/L，pH值6.0～6.2。区内水环境质量较好，质量等级为Ⅲ类。

（2）地温与天然放射性

地温类型属于低温～常温类，各地层天然放射性值约3γ～100γ，基本无异常。

（3）不良地质现象发育特征

区内地形主要为低丘，坡度整体较缓，局部较陡，且基岩大多裸露，侵蚀及风化作用较强，局部可能发生小型滑坡现象，山洪、小型泥石流等不良地质条件不发育。矿区内碳酸盐岩普遍发育，在工程活动的影响下，有可能引发岩溶塌陷。

（4）风景名胜对矿区环境要求

矿区南东方向3km外有旅游景点，可能对矿山生产、环保要求提高。

3.3.3 矿区环境地质预测

（1）地表水、矿坑水污染

随着矿山的开发，部分采矿废渣被雨水淋滤，有害物质随雨水排泄，特别是矿坑水直接外排，硫化物氧化产生酸性水，铅锌重金属将会对周围地表水和浅层地下水造成一定程度的污染。要注意污水达标排放。

（2）矿坑突水

碳酸盐岩及碳酸盐岩夹碎屑岩含水层为本矿开拓直接的含水层和补给源，该含水层富水程度弱～中等，局部地段岩溶较发育，井巷工程大面积穿过该含水层时，不排除局部有瞬时突水、突泥现象，应予以注意。

（3）井巷变形

矿区泉水冲矿段粉砂岩稳固性较差，岩石蚀变较强地段岩石完整性较差，需要工程支护。预测将来在矿山坑道开拓过程中，局部可能影响巷道的稳定性。

（4）采空塌陷

主要矿体埋藏深度较大，厚度较小，发生采空塌陷可能性较小。但泉水冲矿段浅部矿体埋深较小，发生采空塌陷的可能性较大，但周围500m范围内无居民区，其危害较小。

综上，本矿区环境地质条件复杂程度属中等。

4 结论

该矿床为一多金属共伴生矿床，有接触交代和中低温热液充填2种成因类型。现阶段矿床中上部开采技术条件属以水文地质、工程地质、环境地质复合问题为主的中等复杂类型（Ⅱ-4）。