云南省文山市竽头山水泥用石灰岩矿矿床开采技术条件分析

靳树聪

（云南壮山实业股份有限公司，云南文山 663000）

0 前言

矿区位于文山城270°方向，平距2km处，行政区处于文山市开化镇旧城村境内。矿区紧临云南壮山实业股份有限公司厂部西侧，距文山城约3km，有三级沥青公路与环城西路衔接[1]。该矿山始建于2003年，目前的采矿权人是云南壮山实业股份有限公司，矿山采矿许可证即将到期，矿权人云南壮山实业股份有限公司申请延续变更，经相关部门批准，同意办理采矿权延续、变更登记手续。矿山生产水泥用石灰岩矿，核定原年生产规模为42万吨/年，本次申请延续变更，生产规模由42万吨/年变更为95万吨/年，开采深度变更为：1550～1385m，矿区平面范围不变。

1 矿区水文地质

1.1 矿区地貌、水文及气象特征

矿区内为岩溶峰丛洼地地貌，一般标高为1385～1470m，最高点位于矿区中部山顶，标高1549.8m，最低点位于矿区南西侧岩溶洼地中，标高1377.0m，相对高差172.8m。

区内属亚热带高原气候，月平均温度最高27.7℃，最低8.2℃，多年平均气温17.7℃，无霜期330d以上。每年5—10月为雨季，11月至次年4月为旱季，多年平均降雨量1394.9mm，日最大降雨量77.3mm；多年平均蒸发量1680.83mm。多年相均相对湿度77.65%，多年平均绝对湿度16.05毫巴。

矿区属红河水系之一级支流盘龙河流域，区内无地表水体。盘龙河由北西向南东自矿区北部通过文山县城，据龙潭寨水文站资料，多年平均流量为32.89m3/s。

1.2 矿区含隔水层划分

根据出露地层岩性、岩溶裂隙发育程度和地层富水性等将本区地层划分为第四系松散岩类孔隙弱含水层（Qal+el）、碳酸盐岩岩溶裂隙强含水层（C3m）。

2 矿区工程地质条件及开采后的变化

2.1 工程地质条件现状评价

2.1.1区域稳定性评价

矿区新构造运动主要表现为晚第三纪以来老构造体系的复活和新构造的产生。老构造体系的复活如东西向构造、南北向构造、环状构造、歹字形构造等均有不同程度的活动，控制了现代地貌的形成和发展；新构造的产生表现为北北东向和北东向褶皱和断裂形成较多；晚第三系地层产生南北向褶皱和断裂并伴随有酸性火山喷出岩；形成层状地形（夷平面、剥夷面和三级阶地）和不同高度分布的溶洞层；文麻断裂的频繁活动等。矿区总体表现为均匀掀升中隆型运动。

本区属于地震相对稳定区，位于文麻活动性断裂南西侧，百年未发生过强烈地震，1972—1980年间曾发生过13次地震，震级均在2.7～3.6级之间，1960年西畴鸡街发生的4.8级地震、2000年1月27日弥勒—邱北发生的5.5级地震、2005年8月13日文山秉烈发生的5.3级地震均波及本区，造成部分民房墙裂和掉瓦，根据《云南省地震烈度区划图》和《中国地震参数区划图》（GB 18306—2001），本区属于VI度基本烈度区，地震动峰值加速度0.05g，区域稳定性较好。

2.1.2工程地质岩组划分

本区地层岩性据其工程地质性能和物理力学强度可划分为松散结构土体（Qal+el）和层块状结构坚硬岩组（C3m）。各岩组工程地质特征如下：

（1）松散结构土体（Qal+el）

为残坡积（Qal+el）红粘土，碎石、块石土。粘土、粉质粘土、淤泥质粘土和红粘土半潮湿至潮湿，软至可塑状，承载力fak=40～150kPa。

（2）层块状结构坚硬岩组（C3m）

为厚层—块状亮晶—粉晶灰岩、泥粉晶藻团块灰岩、亮晶—粉细晶内砂屑、生物碎屑灰岩、含生物碎屑泥晶灰岩等碳酸盐岩。岩石坚硬状，据《云南省文山县旧城芋头山石灰岩矿普查评价地质报告》资料，风干抗压强度Rc=78.7～91.7MPa，饱和抗压强度 Rb=57.9～79.8MPa，软化系数 Kd=0.74～0.87，内摩擦角 φq=39°17′，凝聚力C=27.28MPa。强度高，层厚较大，承载力高，其承载力fak=12000kPa。

矿体及围岩物理力学性能良好，属坚硬层块状结构岩组，力学强度高，稳固性好。但由于节理裂隙和爆破等因素的影响，开采边坡容易导致局部坍塌方、掉块或滑坡等地质灾害，应引起重视[2]。矿区工程地质条件中等。

2.1.3工程地质条件现状评价

竽头山石灰岩矿至今已开采14年，矿山采用直进式公路开拓，露天分台阶缓帮开采，在矿区南西部已经形成面积约15.02hm2的采剥区，约770万立方米的岩体已经采空；采剥区形成边坡，7 个开采平台，边坡斜高 10～30m，边坡坡面角 60°～75°；边坡岩体结构类型为中至厚层状砂砾屑灰岩夹生物碎屑灰岩，岩体整体强度较高，结构面互相交叉组合，岩石表面发育溶沟、溶槽、溶蚀孔洞及一组裂隙，产生大规模岩体失稳的可能性较小；岩体表层风化程度较强，表层开挖可能产生小规模垮塌，爆破震动可能加剧垮塌产生，对采矿工程设施和采矿人员生命安全构成一定威胁。建议采矿权人即时采取有效措施，如减缓坡面角，降低开采台阶高度，增设安全平台，设置安全警界线及提示牌等。

2.2 工程地质条件预测评价

矿山开采随着露采场空区范围的扩大和剥采深度的加深，矿体及围岩虽然力学强度高，稳固性好，但由于节理裂隙和爆破等因素的影响，可能诱发或加剧的主要工程地质问题为边坡系统崩塌、滑坡和掉块等工程地质问题，根据现有边坡调查情况，边坡总体组合属较稳定结构类型，开采过程中存在沿节理裂隙面引发小规模崩塌或掉块的可能性。除此之外，还可导致地表形成裂缝、陡坎、悬崖，给采矿工程设施和采矿人员生命安全构成严重威胁。建议建立安全监测预警系统，随时对矿山地表（最终开采境界）和边坡系统进行监测，对稳定性较差、易发生地质灾害事故的地段有必要采取减缓坡面角，降低开采台阶，增设安全平台，设置安全警界线及提示牌等防治措施[3]。矿区工程地质条件复杂程度属于中等类型。

3 矿区环境地质条件及开采后的变化

3.1 矿区环境地质条件现状评价

矿区内无村庄，植被覆盖率10%～20%。区内未发现滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂缝等现状地质灾害分布，仅见采场和周边的关闭采石场边坡有小的坍塌和掉块现象。另外，开采过程中产生的粉尘和废气对工作面、运输道路、农作物和周围造成一定的污染，矿山开采造成原有地质环境破坏，改变了原始地形地貌条件和生态平衡。其他环境地质问题现象主要表现为岩溶化作用，区内发岩溶洼地、漏斗、石芽、溶沟。矿山地形条件好，坡面稳定，无现状地质灾害。区内无地表水体，采矿标高高于矿区最低标高和地下水位，采矿对地下水无影响。

3.2 矿区环境地质条件预测评价

根据矿区地质条件及矿体特征，开采中采用爆破剥离，汽车运输方式，剥离结束后，最低开采深度1385m以下剩余的属坚硬岩体，基底稳固。周边最近的村寨离矿山约1.3km，不会造成对周围环璄的太大影响或污染。

本项目主要污染源有噪声、粉尘和废渣，采矿对地质环境影响和破坏程度较大。露天开采矿石和加工产生的粉尘、废气和废水对周围环境和地下水会造成一定的污染。

开采过程中应加强加粉尘、废气排放的控制和管理工作，采取相应措施，尽量减少粉尘和废气的排放量，减小对周边环境的污染。矿产资源是不可再生资源，严格按设计要求进行开采，严禁乱挖、乱采，保护好矿区范围内的资源。对露天采场及破碎车间所产生的粉尘和废气，采用湿式作业，并配备洒水工对工作面、运输道路、喷雾洒水。穿孔凿岩采用湿式作业，在破碎设备的进、排料口等产生粉尘较多、较集中的部位，设置密闭罩、机械抽风、湿式除尘等措施。并加强个体防护，当班作业人员一律配戴防尘口罩。要求治理后，产尘点粉尘浓度应低于150mg/m3的大气污染物综合排放标准。

在采场生产时期还应加强矿区周围空地的植树造林，以减少水土流失，粉尘飞扬，净化矿区周围空气，绿化、美化矿山环境。开采过程中对开采境界内的高边坡和失稳边坡实施工程和生物措施进行加固（如挡土墙、喷浆、削坡减载等）；矿山服务结束后，对采场进行土地再造工程，复土、植树种草覆盖或种庄稼，做好土地复垦工作。综上所述，矿区环境地质条件属简单类型。

4 结语

综上所述，矿山属山坡露天—浅凹露天开采，矿坑汇水由大气降水组成，矿区及附近没有对开采造成影响的地表水体，矿体位于地下水位之上。水文地质条件简单；矿体及围岩力学强度高，稳固性好。但由于节理裂隙和爆破等因素的影响，开采边坡容易导致局部坍塌方、掉块或滑坡等地质灾害，应引起重视。矿区工程地质条件中等。矿区位于海拔高程1385m以上的山坡地带，周围无村庄，地形相对高差较大，植被少。随着露采范围的扩大和剥采深度的加深，可能导致的主要环境地质问题为：造成地质环境和生态环境影响和破坏程度较大，水土流失严重，产生的噪声、粉尘、废水和废渣等对周围环境和地下水会造成一定的污染。矿区环境地质条件属简单类型。综合本矿区为开采技术条件中等（II）之工程地质问题为主的矿床（II—2）。