固體礦產(chǎn)勘查中地質(zhì)結(jié)構(gòu)及水文地質(zhì)特征的探討

梅昌龍

（貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一一二地質(zhì)大隊(duì)，貴州 安順 561000）

固體礦產(chǎn)作為工業(yè)生產(chǎn)中的重要能源，是推動(dòng)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)保障。通過(guò)采用合理的固體礦產(chǎn)勘查技術(shù)，能夠?qū)δ繕?biāo)區(qū)域的礦產(chǎn)儲(chǔ)備量、分布規(guī)律進(jìn)行科學(xué)分析，可以有效提升礦產(chǎn)開(kāi)采質(zhì)量，減少不必要的資源浪費(fèi)。

1 固體礦產(chǎn)勘查的意義

1.1 研究地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征的意義

通過(guò)固體礦產(chǎn)勘查，可以了解目標(biāo)區(qū)域礦體的各種參數(shù)變化，根據(jù)礦體參數(shù)變化規(guī)律預(yù)測(cè)目標(biāo)區(qū)域礦體存儲(chǔ)量、礦體質(zhì)量、礦體變化情況和礦體存在形態(tài)[1]。結(jié)合此類(lèi)數(shù)據(jù)分析結(jié)果選擇對(duì)應(yīng)的開(kāi)采技術(shù)，需要注意的是，在選擇對(duì)應(yīng)開(kāi)采技術(shù)之后，應(yīng)該分析該開(kāi)采技術(shù)對(duì)目標(biāo)區(qū)域造成的影響，根據(jù)影響權(quán)重確定開(kāi)采技術(shù)的可行性。在對(duì)礦床進(jìn)行勘查時(shí)，可以明確目標(biāo)區(qū)域地層、巖層與巖漿巖的特征，判斷各結(jié)構(gòu)之間是否存在較大的斷層或破碎帶，標(biāo)注此類(lèi)結(jié)構(gòu)在礦床中的地理位置，在開(kāi)采至該位置前，采取對(duì)應(yīng)控制措施，降低安全事故發(fā)生概率。另外，通過(guò)勘查目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)特征，能夠了解目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的自然災(zāi)害分布情況，如洪水、山體滑坡、泥石流等，結(jié)合目前開(kāi)采情況，可以制定相應(yīng)安全保護(hù)措施，降低自然災(zāi)害的負(fù)面影響。

1.2 研究水文地質(zhì)特征的意義

研究目標(biāo)區(qū)域水文特征是設(shè)計(jì)開(kāi)采給水排水系統(tǒng)的重要參考依據(jù)[2]。水文地質(zhì)特征的勘查內(nèi)容主要包括礦區(qū)的沖水因素、礦區(qū)地下水層位置、地下水來(lái)源、地層滲水情況、礦區(qū)含水層范圍、礦區(qū)隔水層分布位置、礦區(qū)各含水層之間的相關(guān)性、礦區(qū)地層的滲透系數(shù)等。尤其在對(duì)斷層和破碎帶進(jìn)行水文地質(zhì)特征勘查時(shí)，需要重點(diǎn)關(guān)注巖層的含水性和充水性，避免巖層含水量過(guò)高，引發(fā)開(kāi)采事故。

2 固體礦產(chǎn)勘查地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

2.1 地形地貌

在對(duì)地形地貌進(jìn)行勘查時(shí)，主要分為以下幾方面內(nèi)容：首先，分析勘查區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。例如，勘察人員利用定點(diǎn)采樣的方法對(duì)目標(biāo)區(qū)域巖層樣本進(jìn)行采集，借助地質(zhì)分析儀器對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，根據(jù)儀器顯示結(jié)果找尋礦體變化規(guī)律，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)地質(zhì)斷層或破碎帶的位置，收集該位置的反射波長(zhǎng)，驗(yàn)證推測(cè)結(jié)果。其次，考察巖相的古地理環(huán)境。目前大多數(shù)固體礦產(chǎn)主要聚集在第四紀(jì)地層當(dāng)中，因?yàn)樵搸r層厚度相對(duì)較大，巖層質(zhì)地相對(duì)松軟，有助于地下水滲透，所以在礦場(chǎng)區(qū)域一般都會(huì)存在儲(chǔ)水巖層。在勘察過(guò)程中，需要明確地下水的流動(dòng)方向和所處巖層位置，便于后續(xù)礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中的排水工作。最后，目標(biāo)區(qū)域的地貌。很多固體礦產(chǎn)主要分布在丘陵地區(qū)，礦產(chǎn)會(huì)隨著丘陵地帶的起伏呈現(xiàn)不規(guī)則分布。對(duì)此，在勘察過(guò)程中，需要明確礦產(chǎn)邊界，避免出現(xiàn)漏采的情況。

2.2 地質(zhì)情況

通過(guò)研究目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)情況，能夠確定礦產(chǎn)的分布規(guī)律，為選擇開(kāi)采技術(shù)提供數(shù)據(jù)支持。地質(zhì)情況除了勘查巖層屬性外，還需要考慮區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造情況，地質(zhì)構(gòu)造可以水平構(gòu)造、單斜構(gòu)造和褶皺構(gòu)造。水平構(gòu)造是沒(méi)有經(jīng)過(guò)地層結(jié)構(gòu)變動(dòng)的地質(zhì)構(gòu)造。該類(lèi)型區(qū)域的礦產(chǎn)分布非常均勻，主要集中在某一水平巖層中，開(kāi)采難度相對(duì)較低。單斜構(gòu)造是水平巖層受到地殼運(yùn)動(dòng)擠壓發(fā)生變動(dòng)，整體巖層向同一方向傾斜的地質(zhì)構(gòu)造。在進(jìn)行礦產(chǎn)開(kāi)采時(shí)，遵循傾斜情況，也可以達(dá)到開(kāi)采目的，屬于中等開(kāi)采難度。褶皺構(gòu)造是巖層受到強(qiáng)烈地殼運(yùn)動(dòng)擠壓后形成波狀彎曲的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。相較于前兩種地質(zhì)結(jié)構(gòu)，該類(lèi)型結(jié)構(gòu)開(kāi)采難度最大，需要考慮不同的巖層屬性和結(jié)構(gòu)硬度，對(duì)開(kāi)采技術(shù)要求較高。

2.3 工程地質(zhì)特征

隨著開(kāi)采的推進(jìn)，整體地質(zhì)結(jié)構(gòu)受力情況將發(fā)生改變，如果不能及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，容易造成坑道坍塌。對(duì)此，在正式開(kāi)采前，需要對(duì)開(kāi)采區(qū)域進(jìn)行巖石取樣，確定各巖層受力情況，根據(jù)分析結(jié)果，可以在開(kāi)采過(guò)程中選擇安放支架、調(diào)整機(jī)器頻率等方式來(lái)穩(wěn)定上層巖層，借此提升開(kāi)采過(guò)程的安全性。例如，技術(shù)人員可以在礦區(qū)不同位置選取若干取樣點(diǎn)進(jìn)行采樣，將所有樣本送往實(shí)驗(yàn)室，利用加壓設(shè)備測(cè)定巖層硬度、強(qiáng)度、受力情況和巖體質(zhì)量。根據(jù)結(jié)果選擇合適開(kāi)采方案，提升開(kāi)采方案的適用性。另外，在開(kāi)采過(guò)程中需要及時(shí)檢查巖體情況，根據(jù)巖體的完整性和延續(xù)性調(diào)整開(kāi)采方案，借此提升礦產(chǎn)開(kāi)采的可靠性。

2.4 礦床特征

礦產(chǎn)特征主要包括礦產(chǎn)規(guī)模、礦產(chǎn)存儲(chǔ)量、礦產(chǎn)分布情況、礦產(chǎn)深度、礦產(chǎn)形狀、礦產(chǎn)類(lèi)型等。礦采規(guī)模和礦產(chǎn)存儲(chǔ)量直接影響開(kāi)采的延續(xù)時(shí)間和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；礦產(chǎn)分布情況和礦產(chǎn)深度直接影響礦產(chǎn)開(kāi)采進(jìn)度，如果地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜度較高并且所處位置較深，將增加企業(yè)的開(kāi)采成本，降低企業(yè)經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)空間；礦產(chǎn)形狀和礦產(chǎn)類(lèi)型是決定企業(yè)經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)的重要影響因素。如果礦產(chǎn)形狀相對(duì)規(guī)則，可以有效降低開(kāi)采難度，加快開(kāi)采進(jìn)度；反之則會(huì)限制開(kāi)采進(jìn)度。礦產(chǎn)類(lèi)型的經(jīng)濟(jì)價(jià)值將直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3 固體礦產(chǎn)勘查水文地質(zhì)特征

3.1 水文氣象

水文氣象主要是對(duì)目標(biāo)區(qū)域氣候情況、降水情況、地表水組成情況進(jìn)行勘察。氣候類(lèi)型可以分為溫帶大陸性氣候、亞熱帶季風(fēng)氣候、溫帶季風(fēng)性氣候、亞熱帶濕潤(rùn)氣候等。

不同氣候類(lèi)型對(duì)應(yīng)不同特征對(duì)應(yīng)不同氣候情況，如溫帶大陸性氣候所處地區(qū)的冬季非常寒冷，夏季溫度較高，全年溫差超過(guò)40℃，并且地區(qū)全年干旱少雨，所有降水主要集中在夏季。

根據(jù)氣候情況可以對(duì)目標(biāo)區(qū)域地下水總量進(jìn)行初步預(yù)估。降水情況是對(duì)目標(biāo)區(qū)域以往降水情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算年平均降水量，降水是補(bǔ)充地下水層的主要來(lái)源之一，計(jì)算地表蒸發(fā)量與平均降水量之間差值，確定每年地下水的補(bǔ)充情況。地表水滲透也是地下水的主要補(bǔ)充來(lái)源，分析地表水潛流情況，結(jié)合前兩組數(shù)據(jù)確定目標(biāo)區(qū)域地下水分布情況和總儲(chǔ)水量。

3.2 基巖裂隙潛水

通常情況下，地下含水層是由細(xì)小砂石、礫石和卵石組成，含水厚度在20毫米以?xún)?nèi)。因?yàn)閹r層縫隙較大，具有較高的透水性，所以地表水會(huì)沿著含水層縫隙進(jìn)入固水層。

在勘察過(guò)程中，需要確定含水層分布位置、厚度和相互間聯(lián)系情況。對(duì)于含水層分布密集的區(qū)域，潛水活動(dòng)比較活躍，不利于固體礦產(chǎn)的形成，但水質(zhì)較高，處于優(yōu)良水平。含水層根據(jù)巖性特點(diǎn)可以分為流紋巖、凝灰質(zhì)礫等。

3.3 涌水量預(yù)測(cè)

受到含水層、固水層的影響，在礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)滲水情況。對(duì)此，在開(kāi)采前，需要對(duì)礦區(qū)涌水量進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果確定開(kāi)采技術(shù)、開(kāi)采方案的可行性。目前涌水量計(jì)算方法由積水廊道法、解析法和曲線(xiàn)外推法。以積水廊道法為例進(jìn)行涌水量計(jì)算。

假定補(bǔ)給情況均滿(mǎn)足開(kāi)采所需，此時(shí)礦區(qū)涌水量計(jì)算公式如下：Q=BK（2H-S）S/2R。其中Q表示礦區(qū)涌水量（單位m3/d）；B表示礦區(qū)內(nèi)部坑道的水平長(zhǎng)度（單位m）；K表示含水層的滲透系數(shù)（單位m/d）；H表示含水層的總厚度（單位m）；S表示水位升降情況（單位m）；R表示涌水量的影響半徑（單位m）。將測(cè)量數(shù)據(jù)代入公式計(jì)算礦區(qū)涌水量，針對(duì)計(jì)算數(shù)值制定相關(guān)的控制方案，確保開(kāi)采工作的順利進(jìn)行。

4 結(jié)論

綜上所述，對(duì)固體礦產(chǎn)進(jìn)行勘查，可以直觀了解礦產(chǎn)類(lèi)型、生長(zhǎng)情況和生產(chǎn)情況。通過(guò)研究固體礦產(chǎn)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和水文地質(zhì)特征，能夠?yàn)榈V產(chǎn)開(kāi)采提供科學(xué)性的數(shù)據(jù)支持，有效提升礦產(chǎn)資源的利用率。