吉林省汪清县庙岭大理岩矿开采技术条件分析

王一楠

（吉林省第一地质调查所，吉林长春 130033）

1 矿区自然地理、水文气象情况

矿区位于汪清县340°方向，直距25km，行政隶属吉林省汪清县大兴沟镇。

矿区位于老爷岭山地的余脉，属小起伏低山区，地形北高南低。矿区最高点海拔标高为480m，最低点海拔标高约为267m，相对高差为213m。当地最低侵蚀基准面标高250m，矿体分布标高250.88～441.5m。区域最大河流为嘎呀河，发源于老爷岭，在矿区外西南侧自北向南流过，最后注入图们江。嘠呀河流速为2.17m/s（2020.4.10），年平均流量15m3/s，河水补给受大气降水影响较大，2 月份流量最小为1.7m3/s，7～8 月份水量充沛，流量最大可达60m3/s。该区为中温带大陆性季风气候，冬季寒冷、干晴，多西北风，平均风速1.33m/s；春季时间短，且温度变化剧烈，昼夜温差大，多东南风，平均风速3.13m/s；夏季湿热多雨；秋季凉爽，多晴朗天气。年平均气温4.6℃，极端最高气温34.3℃，极端最低气温-36.3℃。1990～2019 年，年平均降水量为562.52mm，年最大降水量为759.3mm，最小降水量为334.3mm，降雨集中在6～8月，占全年降雨量的28%～71%，日最大降水量为97.5mm（2019.08.16）；年最大蒸发量为1537.4mm，年最小为1060.6mm，年平均蒸发量为1255.31mm。封冻期在11 月中旬至翌年4 月初，最大冻土深度为1.6m[1]。

2 矿区水文地质

2.1 含水层

（1）第四系砂砾石孔隙水含水层:分布于嘎呀河沿岸及其支流沟谷中的河漫滩冲积物中。岩性由棱角状砂、砾石夹粘土质泥砂层组成，厚度2～10m，含水层富水性中等。

（2）裂隙岩溶含水层：主要为二叠系下统庙岭组大理岩、硅质大理岩、变质岩屑砂岩，刺猬沟组岩屑凝灰岩及二长花岗岩等，本区大理岩矿赋存此层位，浅部风化强烈，风化裂隙发育深度5.5～15.7m，平均10.87m。另外，岩石本身裂隙不发育，富水性弱。

2.2 相对隔水层

矿区范围内深部二叠系下统庙岭组大理岩，岩石完整，裂隙不发育，含水微弱，透水性差，起隔水作用，可划为相对隔水层。

2.3 构造破碎带水文地质特征

（1）构造破碎带裂隙水：矿区位于区域上庙岭复式背斜、断裂构造，构造相对较发育。庙岭复式背斜：该背斜构造因后期侵入岩体破坏和中生代上叠构造掩盖而出露不全，其核部位于庙岭-马鹿沟一线，由中二叠世庙岭组组成，岩性为钙质砂岩、粉砂岩、灰岩。大理岩矿层赋存于此层位，位于北东向及北西向。构造破碎带赋含构造破碎带裂隙水。

（2）基岩构造裂隙岩溶含水层：分布于矿区，岩性为二叠系下统庙岭组大理岩、硅质大理岩、变质岩屑砂岩，刺猬沟组岩屑凝灰岩及二长花岗岩等，大理岩矿层赋存于此层位。据钻孔简易水文观测，未见有大岩溶、裂隙存在，含水层富水性弱。

2.4 地下水的补给、径流、排泄条件

矿区地下水主要由大气降水补给，大气降水通过坡积、冲积层孔隙，经基岩风化裂隙渗入地下，在风化裂隙发育处汇集，形成地下水。矿体均埋藏在侵蚀基准面以上，有利于地下水径流排泄于沟谷的溪流。

2.5 矿床充水因素分析

本矿床为一露天开采的矿床，根据矿区动态资料，本次勘探最低开采标高为250.8m，高于当地侵蚀基准面，区内岩溶裂隙不发育，采矿场主要充水水源为大气降水，深部矿体位于地下水位以下，地下水为次要充水水源。

2.6 矿坑涌水量

矿区周边大理岩矿水文地质情况：本次勘探最低开采标高为250.8m，高于当地侵蚀基准面，矿床的主要充水来源为大气降水，包括直接降落在露天采矿场中的降水量和降落在露天采矿场外缘径流到矿坑内的降水量；次要充水水源为深部地下水，故采用下列公式计算：Q=Q1+Q2+Q3...........①，求得Q正常=463.68m3/d。该预算结果为正常条件下的矿坑涌水量，不包括生产条件的改变、人为、遇构造带、导通地表水、洪水期间、瞬间突水等及其他因素影响[2]。

2.7 水文地质条件评价

综上所述，本矿区水文地质类型是：顶板直接接受大气降水渗透补给的裂隙充水矿床，当地侵蚀基准面为250m，矿床最低开采标高在250.88m，地形有利于自然排水。该矿床水文地质条件属简单类型。

3 矿区工程地质条件

根据矿区地层岩性、地质构造、岩石物理力学性能、岩石风化程度及矿区水文地质特征等条件，将矿区划分为4 个工程地质岩组：松散软弱岩组、坚硬块状岩组、半坚硬块状岩组、半坚硬-坚硬块状岩组[3]。

3.1 松散软弱岩组

残坡积层主要由一套杂乱堆积的覆盖土及大理岩、花岗岩及脉岩类碎石组成。厚度一般2～l0m，岩土体疏松，压缩性较高，属松散软岩类，稳定性差，属剥离层。

3.2 坚硬块状岩组

脉状闪长玢岩属矿体夹层，致密坚硬，抗压强度62.20Mpa，属坚硬岩石。

3.3 半坚硬块状岩组

大理岩矿体遍布全区，厚层状。大理岩抗压强度31.4Mpa，属半坚硬岩石，稳定性较好。

3.4 半坚硬-坚硬块状岩组

矿体围岩均为硅质大理岩和凝灰质砂砾岩，硅质大理岩抗压强度56.19Mpa，属半坚硬岩石；凝灰质砂砾岩抗压强度107.02Mpa，属坚硬岩石，稳定性好。

3.5 露采边坡稳定性评价

矿区已有南北两处采矿场，形成人工陡崖(采矿场)，目前矿床最低开采标高为325m，台段高度约12m，安全平台宽度6m，开采边坡角为52°～60°，场区内碎石堆料边坡角约40°，比较稳定。庙岭大理岩经多年的连续开采，采用的边坡角可靠且安全，至今未发生岩体崩落边坡失稳等工程地质问题。

3.6 工程地质条件评价

综上所述，本矿区工程地质类型是：本矿床为斜坡地段裸露型矿床，地层岩性单一，岩层结构类型为厚层状。矿区断裂构造较发育，局部破碎带发育影响边坡局部稳定，矿山开采多年边坡均相对稳定。因此，该矿床工程地质条件属简单类型。

4 矿区环境地质

（1）地震状况：本区地震烈度为Ⅵ度，地震动峰值加速度为0.05g，属地震稳定区[4]。

（2）水体现状：矿山排水不会引起区域性地下水位下降，同时矿床开采也不会导致矿区及周边岩溶塌陷。

（3）采矿产生的地质环境问题：目前采矿平台堆积一定量的矿石废渣，废石堆比较稳定，未发生过地质灾害。矿石和废石不易分解出有害组分，矿山开采不会造成土壤、河流及地下水污染。综上所述、矿区地质环境质量属良好型。

5 开采技术条件小结

综上所述，该矿床是以裂隙充水为主的水文地质条件简单类型；工程地质条件属简单类型；地质环境质量良好；该矿床开采技术条件为简单型。