大營子金礦礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)調(diào)查研究

1、    大營子金礦礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)調(diào)查研究    何斌力摘 要 豐寧集成礦業(yè)有限責任公司大營子金礦，礦區(qū)主要含水層為高于莊組白云巖巖溶水和大紅峪組基巖裂隙水，水文地質(zhì)條件簡單。礦體圍巖質(zhì)量為中等，礦體圍巖屬中等或中等以上比較穩(wěn)固的巖體，工程地質(zhì)條件中等。關(guān)鍵詞 金礦 含水層 圍巖 裂隙：p618.51 ：a1礦山概況豐寧集成礦業(yè)有限責任公司大營子金礦，位于豐寧滿族自治縣城150胺轎唬本？4km、運距30km處，行政隸屬于豐寧滿族自治縣黑山咀鎮(zhèn)大營子村管轄。礦山開采礦種為金礦，開采方式為地下開采，生產(chǎn)規(guī)模3萬噸/年，礦區(qū)面積4.971km2。2礦區(qū)水

2、文地質(zhì)礦區(qū)位于燕山山脈東段，山巒起伏，“v”型谷發(fā)育，屬受強烈切割的中、低山地貌。區(qū)內(nèi)山巒起伏，溝谷發(fā)育。地勢西高東低，南陡北緩，最高峰貓耳朵山海撥835m。當?shù)厍治g基準面海撥370m，相對高差465m，屬中低山區(qū)。區(qū)內(nèi)地表水體為長河，屬灤河水系，流經(jīng)礦區(qū)東側(cè)，據(jù)長觀資料，最小流量0.093m3/s，最大流量2.495 m3/s，平均流量一般為0.68 m3/s，最大洪水水深1.50m。2.1礦區(qū)含水層特征2.1.1第四系孔隙潛水（i）（1）第四系坡洪積物（q4spl）及人工堆積物（q4s）貧水區(qū)（i-1）主要分布于大西溝、灑金溝及河床兩側(cè)一級階地之上。由人工堆積的廢石礦渣及溝谷中的坡洪積物組

3、成，后者巖性為砂土、礫石等。厚一般0.5m5.0 m，透水性能好，含水微弱。（2）第四系沖洪積物（q4spl）富水區(qū)（i-2）分布于長河兩岸的一級階地，巖性為亞砂土、砂及礫石等，厚3m8 m。水位埋深0.3m5.28 m，含水層厚度1.0m6.0 m，單井出水量1030 l/s，水溫810，水位、水量隨季節(jié)性變化，礦化度0.30.67 g/l，水化學類型為hco3· so4ca·mg和hco3ca·mg型水。2.1.2高于莊組（chg）白云巖巖溶水（）（1）高于莊組二段（chg2）貧水區(qū)（-1）分布于測區(qū)南部，巖性為泥質(zhì)白云巖、含錳白云巖、含錳粉礦質(zhì)白云巖、白云質(zhì)

4、灰?guī)r夾黑色頁巖，厚150m，巖層相對隔水，不含水。（2）高于莊組（chg）富水區(qū)（-2）除二段外，其余各段大面積分布，為礦體圍巖，巖性主要為中厚層狀灰質(zhì)白云巖、薄層狀灰質(zhì)白云巖及含結(jié)核灰質(zhì)白云巖等，厚1000余米，巖石淺部風化裂隙較發(fā)育，深部見有溶蝕裂隙，水位埋深14.3m104.0 m，據(jù)坑道突水點長期觀測，水量1.022.04 l/s，礦化度0.54g/l，水化學類型為hco3· so4ca·mg型水。2.1.3大紅峪組（chd）基巖裂隙水（）分布礦區(qū)南端，出露標高500m600m，巖性為石英砂巖，淺部節(jié)理、裂隙較發(fā)育，泉水流量0.1860.45 l/s，水溫11，水化

5、學類型為hco3 ca·mg型水。2.1.4花崗巖構(gòu)造裂隙脈狀水（）分布礦區(qū)中部，出露面積為0.59km2，巖性為中粗?；◢弾r，淺部風化裂隙和垂直節(jié)理較發(fā)育，據(jù)坑道調(diào)查以走向北東向、北西向兩組較發(fā)育（圖1），風化帶發(fā)育深度14.15m76.5 m，深部構(gòu)造裂隙較發(fā)育，水位埋深28.25m177.50 m。水位標高417.28m587.59 m，含水層厚度4.54m70.16 m，坑道突水點流量0.032.04l/s，礦化度0.430.46 g/l，水化學類型為hco3· so4ca·mg型水。2.2構(gòu)造破碎帶的水文地質(zhì)特征及對礦床充水的影響礦區(qū)斷層以走向北東向，北

6、西向兩組較發(fā)育，多為壓扭性斷層，斷層通過白云巖時，斷面光滑，高嶺土化、硅化，具有泥質(zhì)充填物及方解石細脈，斷層帶兩側(cè)溶蝕裂隙發(fā)育，見有滴水和滲水現(xiàn)象，含水微弱。斷層通過花崗巖體時，巖石擠壓破碎，破碎帶由花崗巖碎塊及泥質(zhì)充填，局部地段含有構(gòu)造裂隙脈狀水。2.3地表水和地下水的動態(tài)變化及水力聯(lián)系通過對地表長河水體長期觀測，地表水隨季節(jié)變化明顯，流量變化區(qū)間在93110.2 l/s，地下水也隨季節(jié)變化，變化較明顯，從坑道長期觀測看，坑道涌水量變化區(qū)間2331 l/s，因此，地表水、地下水同大氣降水關(guān)系密切。從地表水體長河的上、下游觀測資料對比中，發(fā)現(xiàn)地表水與地下水有水力聯(lián)系，但聯(lián)系不明顯（圖2）。從a

7、'b'水文地質(zhì)剖面圖中可以看出，由新豎井及斜井364水平坑道的排水及疏干過程中，能夠形成一個比較完整的降落漏斗，地下水與地表水的水力聯(lián)系不明顯，是因為降落漏斗的影響范圍沒有到達地表水體所處的位置。由長河充電率等直線圖推測，在低阻值區(qū)第四系含水層直接覆蓋于充水灰?guī)r或巖溶發(fā)育地段，說明白云巖巖溶水除接受大氣降水補給外，還有地表水通過第四系的滲透補給。2.4巖溶的分布范圍和發(fā)育規(guī)律2.4.1巖溶的分布范圍（1）巖溶主要分布在近河床部位從地表調(diào)查中發(fā)現(xiàn)河床兩側(cè)陡崖局部發(fā)育有溶洞，大者直徑0.8 m，小者0.2 m。洞深3.0m5.0 m。在zk3325，zk4121鉆孔中也發(fā)現(xiàn)有溶洞。

8、（2）巖溶分布在構(gòu)造破碎帶部位在尾礦壩北側(cè)，沿構(gòu)造破碎帶發(fā)育一溶洞，洞口2？ m，洞深10余米，洞內(nèi)面積約200，發(fā)育有鐘乳石，洞內(nèi)并見十幾個小溶洞。構(gòu)造破碎帶產(chǎn)狀，走向北西330啊閬？40埃憬？5?。繐碣図^櫓幸卜鄭詮乖炱撲櫬講嗟陌自蒲頁7腥蓯戳嚴叮植考型凰??？（3）巖溶分布在侵入接觸帶部位 在新豎井調(diào)查中，在侵入接觸帶白云巖一側(cè)常發(fā)育有溶蝕裂隙，豎井165中段s1突水點即為侵入接觸帶的溶蝕裂隙水（圖3）。2.4.2巖溶含水層的發(fā)育規(guī)律巖溶含水層的富水性一般較強，但不均一，具有明顯的各向異性，在坑道調(diào)查中發(fā)現(xiàn)在未遇溶蝕裂隙的地段，一般僅見滴水或潮濕現(xiàn)象，若遇溶蝕裂隙，則見突水或滲水現(xiàn)象，但其分

9、布也有一定的規(guī)律性，巖溶發(fā)育程度的強弱，與其富水性的強弱協(xié)調(diào)一致。2.5礦床充水因素目前，礦山生產(chǎn)坑道已位于當?shù)厍治g基準面以下及地下水水位以下，礦床充水的主要因素為白云巖巖溶水及礦體頂?shù)装寤◢弾r構(gòu)造裂隙脈狀水。其地下水的補給來源為垂直向大氣降水及側(cè)向地表水通過第四系滲透補給的地下水。2.6供水水源地目前，礦山年處理礦石量50100萬噸，生活用水和生產(chǎn)需水總量約為3000m3/d，可供選擇的水源地有：（1）第四系孔隙潛水：長河兩岸一、二級階地賦存有較豐富的孔隙潛水，單井涌水量一般為2040m3/h，最大涌水量可大于60m3/h。（2）基巖裂隙水（坑道排水）：據(jù)一坑、八坑、西大井和豎井坑道長觀與排

10、水資料，坑道排水枯水期最小流量501.93m3/d，豐水期最大流量為5294.21m3/d。（3）長河地表水：據(jù)長河實測資料，長河枯水期最小流量為550m3/h。綜上所述，第四系孔隙潛水目前已不能滿足礦山需水要求。從經(jīng)濟效益考慮，礦山現(xiàn)已利用八坑排水作為選礦用水。長河水和西大井、一坑水可以作為后備水源地。如果將來再擴大生產(chǎn)規(guī)模，第四系孔隙水和八坑排水不能滿足需要時，可考慮開采之。總之，大營子金礦的水源地是有充分選擇余地和一定保障程度的。據(jù)上述資料，本礦區(qū)屬以降水滲入補給為主，裂隙直接充水的礦床，年降水量為6001100mm。礦層頂、底板富水性弱，地下水補給條件差。礦區(qū)東側(cè)之長河與礦床無導(dǎo)水構(gòu)造

11、連通，礦區(qū)涌水量不大。露天開采區(qū)、號礦體位于當?shù)厍治g基準面（標高370m）以上，大氣降水可自然排泄?？傮w上該礦床水文地質(zhì)條件簡單。3礦區(qū)工程地質(zhì)3.1工程地質(zhì)條件現(xiàn)狀評價3.1.1巖層工程地質(zhì)特征本礦區(qū)高于莊組第三段（chg3）為礦體圍巖，其工程地質(zhì)特征評述如下：主要巖性為灰色一黑色巨厚一厚層狀灰質(zhì)白云巖，塊狀構(gòu)造，巖石一般完整至中等完整，強風化帶3.0m31.85m，弱風化帶75.0m，鉆孔巖心質(zhì)量指標rqd值，風化帶30%，一般值為60%80%，巖石質(zhì)量等級為中等。據(jù)觀察，大部分地段巖石穩(wěn)固。局部見0.100.30m寬的擠壓破碎帶，帶內(nèi)充滿泥質(zhì)，構(gòu)成不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面。屬中等以上完整的巖體，巖石

12、質(zhì)量系數(shù)一般>0.2，屬一般質(zhì)量等級。3.1.2花崗巖體工程地質(zhì)特征出露在礦區(qū)中部。為中粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。近地表為風化帶巖石破碎疏松，強風化帶發(fā)育深度16.77m，弱風化帶發(fā)育深度76.47m。巖心完整性差，質(zhì)量指標rqd值024%，巖石軟化系數(shù)0.73，抗壓強度最大165.9mpa，最小19.86mpa，巖石質(zhì)量系數(shù)10.17，巖石質(zhì)量指標m0.05，屬軟弱巖石。風化帶以下巖石，致密堅硬，巖心完整或較完整。rqd值70%80%，抗壓強度58.82132.62mpa，巖石質(zhì)量系數(shù)10.47，質(zhì)量指標 0.110.18，為堅硬巖石。據(jù)實地觀察：巖石堅硬穩(wěn)定，開采邊幫規(guī)整易于成形，很少

13、發(fā)生坍塌等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象。巖體質(zhì)量中等，故礦體圍巖頂、底板、邊幫較穩(wěn)定，屬中等或中等以上穩(wěn)固的巖體。3.1.3構(gòu)造破碎帶工程地質(zhì)特征局部發(fā)育的擠壓破碎帶，含礦破碎帶、蝕變破碎帶，巖石質(zhì)量等級為一般或壞的，巖體質(zhì)量等級為中等或差的，巖體質(zhì)量差，穩(wěn)固性差，井巷工程施工中遇有此類巖體多易坍塌掉塊，需采取防護措施。露天開采區(qū)斷裂裂隙較發(fā)育，但規(guī)模較小，對礦體的穩(wěn)固性影響不明顯。由于淺部以露天開采為主，小裂隙的發(fā)育程度是造成礦體不穩(wěn)固的主要因素。在采礦場施工中遇到不同厚度的構(gòu)造破碎帶10多條。巖石破碎為碎塊、碎屑及泥質(zhì)。rqd值04.42%，為散體結(jié)構(gòu)，巖體質(zhì)量極差。有25條擠壓破碎帶，產(chǎn)狀有傾向27

14、0啊？43埃憬？087傲階椋話憧磯？.050.70m。3.1.4露采邊坡現(xiàn)狀礦區(qū)出露地層有第四系（人工堆積、沖洪積物、殘坡積物）及長城系高于莊組l3段中厚層含燧石條帶灰質(zhì)白云巖、含錳灰質(zhì)自云巖、含鈣質(zhì)結(jié)核灰質(zhì)白云巖、含內(nèi)屑白云巖等。該碳酸鹽地層構(gòu)成了花崗巖體或礦體的圍巖。礦區(qū)出露的花崗巖體形成于燕山期，是區(qū)內(nèi)唯一的成礦巖體。礦體圍巖為花崗巖時其蝕變主要為黃鐵礦化、硅化、絹云母化。礦體與圍巖呈漸變關(guān)系。礦體頂?shù)住鍘r石主要為花崗巖，巖石基本完整、穩(wěn)定。礦區(qū)構(gòu)造以斷裂構(gòu)造為主，主要有四組：ne、nne、nee和nw向。裂隙較發(fā)育，但規(guī)模相對較小，對礦體的穩(wěn)固性影響不明顯。加之地形條件較為有利，為露

15、天采礦生產(chǎn)創(chuàng)造了良好條件。目前露天開采臺階高度10m，并段后20m，最終邊坡角47??？0埃灼旅娼？0啊？5啊1咂倫槌桑？個臺階并段后，設(shè)一個安全清掃平臺兼作運輸平臺之用，寬度10m。雖然局部裂隙發(fā)育，但規(guī)模較小，對整體邊坡的穩(wěn)固性影響不明顯。綜上所述：本礦區(qū)礦體圍巖巖性簡單，屬中等以上的巖體，巖體質(zhì)量等級一般，巖石質(zhì)量為中等，礦體圍巖屬中等或中等以上比較穩(wěn)固的巖體。局部擠壓破碎帶，蝕變破碎帶，含礦破碎帶屬巖體質(zhì)量差的，整體露采邊坡穩(wěn)定性較好，礦區(qū)屬工程地質(zhì)條件中等的礦床。3.2工程地質(zhì)條件預(yù)測評價礦區(qū)所處區(qū)域工程地質(zhì)條件基本穩(wěn)定。礦體圍巖主要為燕山期中粗?；◢弾r和長城系高于莊組（chg）層厚狀

16、或巨厚層狀灰質(zhì)白云巖。巖性比較簡單，無較弱巖層夾層。巖層傾角較陡，風化帶以下巖石致密堅硬，完整性較好。rqd值一般大于60%，屬于中等以上完整的巖體。巖石質(zhì)量系數(shù)一般>0.2，屬一般質(zhì)量等級。巖體質(zhì)量指標m>0.17，巖體質(zhì)量中等。在已有采礦生產(chǎn)中，未發(fā)生較大規(guī)模的坍塌、變形、片幫等不良工程地質(zhì)問題。目前露天開采生產(chǎn)中碎帶內(nèi)有閃長玢巖侵入，總寬度0.5m3.0m不等。開采過程中，在雨季地表滲透水量較大的情況下易塌落，要加以注意，但對整體邊坡無大影響。礦體圍巖花崗巖及灰質(zhì)白云巖屬中等或中等以上穩(wěn)固的巖體。局部發(fā)育的擠壓破碎帶、含礦破碎帶、圍巖接觸蝕變帶及巖體內(nèi)蝕變破碎帶，巖石質(zhì)量等級

17、為一般或壞的，巖體質(zhì)量等級為中等或差的。采礦施工中遇此類巖體多易產(chǎn)生坍塌、掉塊，需采取防護措施。露采施工中要避免其殘留在邊坡上，與同一臺階施工同時作業(yè)，保證作業(yè)安全和避免誘發(fā)安全隱患。綜上所述：礦區(qū)礦體圍巖巖性簡單，屬中等以上的巖體，巖體質(zhì)量等級一般，巖石質(zhì)量為中等，礦體圍巖屬中等或中等以上比較穩(wěn)固的巖體。礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，各種結(jié)構(gòu)面組合關(guān)系較復(fù)雜，局部存在擠壓破碎帶巖體質(zhì)量較差，礦區(qū)工程地質(zhì)條件中等。4結(jié)語礦區(qū)位于燕山山脈東段，屬受強烈切割的中、低山地貌。區(qū)內(nèi)最高峰貓耳朵山海撥835m。當?shù)厍治g基準面海撥370m，相對高差465m，屬中低山區(qū)。區(qū)內(nèi)地表水體為長河，屬灤河水系，流經(jīng)礦區(qū)東側(cè)，最小流量0.093m3/s，最大流量2.495 m3/s，平均流量一般為0.68 m3/s，最大洪水水深1.50m。礦區(qū)地處溫帶季風型大陸性氣候區(qū)，一年中四季分明，年平均降水量657.5mm，年最大降水量1056.9mm。礦區(qū)主要含水層為高于莊組