四川会理县中厂铜矿床开采技术条件分析

黄 波

（四川省核工业地质局二八一大队，四川 西昌 615000）

中厂铜矿位于四川省会理县中厂乡境内，矿区位于扬子地台西南缘之康滇地轴中南段东侧的攀西裂谷中[1]，矿体赋存于下元古界通安组Pt1t石英白云石大理岩中，受层间滑动带控制和断层控制，主要呈透镜状、似层状产出。四川省核工业地质局二八一大队对该矿床进行了详查工作，现就前期所取得的成果资料对矿区矿床开采技术条件作初步总结评价，为矿山开发可行性评价、矿床初步技术经济评价、矿山建设可行性研究和设计提供参考[2]。

1 矿区水文地质条件

矿区位于黑箐向斜南东段之南西翼，呈北西～南东向分布。矿区北西高，南东低，属于侵蚀构造中山丘陵地形，地形坡度一般为10°～15°海拔1770m～1920m，相对高差100m～200m。秧田沟为矿区最低侵蚀基准面，海拔1740m。矿区属温带大陆性气候，年平均温度15℃，最高气温34.7℃，最低气温-4.9℃。年降水量为619.29mm～1195.47mm，大部份集中在6～10月（占年降水量的85%～90%）。11月至翌年5月降水量很少（仅占10%～15%）。

矿区无大的地表水体，仅有麦冲、酒房、海溪、樱桃沟四条雨后水沟，至矿区东汇成中厂大沟，汇水面积约11.8km2。上游溪沟口比降5.0～10%。到矿区比降1.0%～3.0%。干季流量1.519升/秒，雨季达5～10升/秒，流经矿区，向南汇入尘河（海拔1100m）。

矿区地层主要为下元古界通安组，岩性为千枚岩、石英绢云片岩、石英白云大理岩（属矿区主要含水层）。次为三叠系砂岩。根据地形特征、岩性、构造、裂隙成因类型，主要划分为第四系孔隙含水层；孔隙、裂隙含水层；风化裂隙含水带（深部隔水带）；溶蚀裂隙含水层（带）。含水层特征简述如下：

（1）第四系孔隙含水层：主要由坡洪积物组成，其上部为粘土、亚粘土；中部为砂质粘土夹1～2层腐殖质淤泥层，厚0.1m～0.4m，透镜状；底部为砂砾石层，分选性差，多为泥砂质充填，松散，富水性不均。据钻孔控制含水层厚度0m～32.0m。民井单位涌水量0.05升/秒·米。渗透系数0.1217米/日。

（2）孔隙、裂隙含水层：主要分布于矿区东南隅，由上三叠统白果湾组砂岩、页岩、砾岩组成。据钻孔揭露，岩芯破碎，且砾石分选性层，为砂泥质胶结。砂岩中水蚀裂隙较多，裂隙频率平均3.3条/米，最多达6.39条/米，含孔隙、裂隙水，含水层厚度32.76～34.63m。

（3）风化裂隙含水带（深部隔水带）：由通安组绢云石英片岩、炭质钙质板岩、千枚岩组成，分布于矿区东西两侧，近地表风化强烈，岩芯破碎，且少数裂面有小型溶蚀空洞，直径0.1cm～0.3cm。裂隙频率平均2.49条/米，最发育者达6.95条/米。含水带平均厚度54.62m，据钻孔抽水试验结果：单位涌水量为0.00462升/秒·米；渗透系数0.122米/日。水质属于HCO3～Ca+Mg型，矿化度0.192克/升，硬度6.03度（德国度），PH值7.5。

（4）溶蚀裂隙含水层（带）：是矿区主要含水层（带），由一套硅质条带状石英白云石大理岩类、绢云母钙质板岩组成，呈带状分布，出露宽130m～165m，长2100m～2200m。大理岩中溶蚀裂隙与小型溶洞较发育。其溶蚀裂隙大部分与层面斜交（20°～45°），呈垂直发育，宽5cm～10cm，长1.5m～3.5m。而溶洞呈现漏斗状零星分布，直径0.5m～1.2m。据钻孔岩芯溶蚀裂隙统计，线溶裂频率1.63～5.64条/米，富含溶蚀裂隙水。泉水流量0.114～0.483升/秒，水位埋深3.83m～41.11m，钻孔抽水试验结果：单位涌水量0.076～0.0603升/秒；渗透系数0.0135～0.1457米/日。水质类型属于HCO3～Ca+Mg型与HCO3～K+Na+Mg型水。矿化度0.153～0.326克/升。全硬度6.07～10.37度(德国度)。PH值6.5～7.7。

区内断裂按走向可划分为北西～南东向、东西向及北东～南西向三组。据地表调查与钻孔控制资料分析：北西～南东向组属于压扭性断裂，倾角陡，实无水文地质意义；东西向组属于压扭性断裂，导水性较强。

矿区地下水来源主要靠大气降水补给，次为中厂沟水补给。第四系覆盖层较厚，渗透性弱，大部分形成地表迳流。据泉水、沟谷观测，地下迳流系数为0.0589，其次中厂沟水亦是地下水补给之一。枯季流量100～120m3/日，雨季可达1000 m3/日以上。沿沟及沟之东侧小型蓄水池较多，总蓄水量约15万m3。区内地下水主要通过泉的形式沿沟排泄。由于地形平缓，冲沟不发育，切割弱，比降小（0.1%～0.3%），矿区南端第四系及三叠系覆盖，且矿区南端秧田沟最低侵蚀基准面高程（1740m）与矿区地下水位高程基本一致，排泄条件较差。

矿区内矿床充水方式主要为矿床直接充水、断层带和裂隙间接充水。根据矿体及顶底板含水特征分析，矿床直接充水量小。矿区内断层中等发育，大部分断层呈压扭性，局部段为张性。根据坑道编录资料，坑道内断层带和断面一般有3m～5m的滴水或淋水带，最大宽度达10m左右。断层间接充水是区内矿床主要充水类型之一。据坑道和钻孔编录资料：较大厚度的岩石强风化层内裂隙发育，据已有的坑道观察，潮湿段大部为风化裂隙间接充水所致，其厚（宽）度一般为3m～5m，揭露初期大多为滴水和淋水段，经过一段时间的排泄成为潮湿段。据此判断，裂隙间接充水是区内重要充水类型。

矿区铜矿体长900m，矿区未来开采工程比较集中，区内含水带明显受裂隙发育程度影响。矿体主要赋存于石英白云石大理岩中（矿区主要含水层），呈单斜产出，倾向北东，倾角60°～70°，埋藏标高为海拔1760～1300m，大部矿体埋藏于当地侵蚀基准面（1740m），及地下水水位以下。矿区无大的地表水体，矿体充水因素除大气降水外，基岩风化裂隙含水带与白云石大理岩中溶蚀裂隙含水带是矿床充水主要因素，现有探矿坑道涌水低于200m3/d，预测未来矿坑最大涌水量为4182 m3/d，矿坑涌水受大气降水控制，属于水文地质中等复杂矿床。各含水层（带）富水性弱～中等，且富水性随深度增加而减弱。矿山未来开采，以坑采为主，随着对矿体的逐渐开采，采空区面积增大，汇水面积也增大，在雨季会有大量的大气降水和地下水汇入采场，矿区地形不利于地下水排泄。含水层的顶、底板为一套炭岩、钙质板岩、千枚岩、石英绢云母片岩、石英岩，构成矿区良好隔水边界，同属致密坚硬～半坚硬岩石。因此，矿区水文地质条件属于简单-中等类型矿床。

2 矿区工程地质条件

矿区主要出露第四系、下元古界通安组Pt1t。岩性为粉土、碎石土、大理岩、片岩、千枚岩、板岩等。可分为第四系松散堆积层软弱岩组、下元古界通安组半坚硬～坚硬岩组。

（1）第四系松散堆积层软弱岩组：呈散体状，胶结程度差，局部呈架空状态，抗压强度一般小于5MPa。该岩组在沟谷两侧及其地形陡峭处易产生崩塌或顺基岩接触面的小型滑坡，工程地质条件差。

（2）下元古界通安组半坚硬～坚硬岩组：由大理岩、片岩、千枚岩等组成。大理岩单轴抗压强度均大于60 MPa；绢云片岩和绢云千枚岩单轴抗压强度为11.6～30.9MPa。该组岩石工程地质条件整体较好，局部因风化或构造作用稳定性相对较差。

矿区铜矿体直接顶底板岩性为石英白云石大理岩、白云石大理岩、千枚岩和局部夹绢云母片岩。均属于半坚硬和坚硬岩石，抗压强度大于30MPa，抗压和抗剪能力较强。根据坑道编录及观察：大部分地段坑道岩体较稳定，基本无需支护，局部岩体较破碎，以碎裂状为主，少量为镶嵌状。局部段发生过小规模掉块、片帮和底鼓等不良工程地质现象。矿区内次级构造相对发育，所有构造均表现为小型断层和构造裂隙带，或矿体被错移。通过对巷道调查，局部矿体被断层组成的破碎带所破坏，矿体被错动，造成开采的不连续，并导致断层、折曲或挠曲范围内岩体完整性下降，出现镶嵌状和碎裂状岩体，局部甚至出现散体状岩体，故出现片帮、垮塌、掉块和冒顶等不良地质现象的可能性增大。随着开采深度的增加，巷道维修和采矿工作面顶板管理难度加大。由于大部顶板岩石属于脆性岩石，加之呈镶嵌状，出现岩爆的可能性增大，应加强岩爆的防护措施。因此，矿区工程地质条件属于中等类型。

3 矿区环境地质条件

矿区位于川滇南北向构造带中部，区域内地震十分频繁，西部为鱼鲊地震带，东部为巧家～东川地震带，均发生过6级以上地震，6级以下地震则更为常见，区域稳定性较差。新构造运动以间歇性抬升为主。矿区地质灾害不发育，地质灾害种类主要为崩塌、小型潜在不稳定斜坡和地面塌陷。矿区内无地热异常现象，区内地质体没有放射性物质和其它有毒有害物质。需要指出的是，区内采矿老硐多，大多距地表垂直高差小于50m。采空区的分布亦是区内潜在不稳定斜坡失稳的重要因素之一。矿区将来开采以地下坑采为主，对地表破坏不大。但矿山开采对地表水、地下水环境有可能产生一些负面影响：如矿山废水排放引起地表水、地下水的水质污染等；另外矿山开采产生大量的尾矿、废石，若堆放于低洼处或山坡、沟谷上，在雨季暴雨时可能产生泥石流；矿山开采修建运输道路等切坡行为将使斜坡岩土稳定条件发生变化，容易引发地质灾害产生。因此矿山将来开采要砌好边坡，做好采矿坑道系统安全防护工作，加强地质灾害监测，严格执行矿山环保措施，防止矿山开采对周围环境产生大的影响。因此，矿区环境地质条件属中等类型。

4 结语

通过前期野外调查工作资料成果及综合研究分析，矿区内主要含水层为基岩裂隙水，呈条带状分布，富水程度为中等，矿床充水类型为裂隙充水型，大部矿体埋藏于当地侵蚀基准面及地下水水位以下，因此矿区水文地质条件属于简单-中等类型。矿区位于区域构造次稳定区，除第四系松散堆积层外，基岩为半坚硬～坚硬岩石，铜矿体顶底板为半坚硬-坚硬岩石，但局部段强风化层较厚，风化、构造裂隙发育，故工程地质条件中等复杂。区内地震活动频繁，地质灾害主要为崩塌、潜在不稳定斜坡和地面塌陷，规模均为小型，影响范围不大，故环境地质条件为中等类型。综合分析，矿床开采技术条件为中等类型（Ⅱ-4类）。