新疆且末縣屈庫勒克金礦區(qū)開采技術(shù)條件分析

于 寧，柏 輝

（新疆地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊，新疆 烏魯木齊 830000）

根據(jù)礦床成因類型分析，本礦區(qū)屬中低溫?zé)嵋盒徒鸬V，礦體大體埋藏4044m～4430m，高于礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面3922m。查明礦區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，并對其加以總結(jié)探討，對于礦山合理開發(fā)利用、規(guī)避生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的安全事故都將有著重要的意義。

1 水文地質(zhì)

1.1 區(qū)域水文地質(zhì)概況

礦區(qū)位于昆侖山東部高山區(qū)，屬高山嚴寒氣候區(qū)，氣溫垂直分帶顯著，隨著地勢增高氣溫逐漸降低，氣候干燥寒冷、氣壓低，太陽輻射強烈，嚴重缺氧。海拔4000m 以上四季不分明，一年只能劃分冷暖兩季，即當(dāng)年的10 月至次年3 月為冷季，4 月上旬～9 月為暖季[1]。年平均降水量為150mm,雨季多集中于6～8 月，降水量達150mm 左右，下大雪大雨時，有短暫的山洪發(fā)生，4800m 以上終年積雪。

礦區(qū)一帶海拔高度一般為4100m ～5200m，最高海拔5642m，一般相對高差200m ～500m。地勢總體上北高南低，地形高差較大，侵蝕切割強烈，山脊線多呈東西向展布，發(fā)育有較多的沖溝谷。山高陡峻、獨峰巍峨，形成不少的陡壁懸崖地貌，具典型的高原高山地貌特征。

1.2 地表水

礦區(qū)處于昆侖山分水嶺的北坡一帶，地表水系極不發(fā)育，主要為常年干河床。礦區(qū)內(nèi)大多為季節(jié)性洪水形成的干溝，礦區(qū)西部發(fā)育有布拉克巴什代牙河，區(qū)內(nèi)部分長約4.5km，流向為自北向南，河床寬約90m～150m，水流寬5m～40m，河流存在多處分支復(fù)合的形態(tài)，河流由北部高山區(qū)積雪融化形成洪水形成，水動態(tài)受融雪情況影響變化較大，河道地表水PH=8.08，硬度619.13mg/L，礦化度910mg/L。每年四月至十月為豐水期，河流流量為1.5m3/s，其中六至八月融雪時洪水泛濫，河道拓寬，洪峰流量可達6×103m3/s。

礦區(qū)內(nèi)出露多處泉水點，沿第四系坡角向外緩慢滲出，呈片狀滲透出地表后匯聚形成小河流，泉眼大多5～8 月周期性涌水，其中有兩處泉水涌水量較大，分別為0.3L/s、3.75L/s。泉水PH=6.7～7.22，水質(zhì)清澈透明，礦化度1.02g/L～1.23g/L。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

礦區(qū)主要出露地層有上石炭統(tǒng)哈拉米蘭河群上亞群和第四系全新統(tǒng)沖積、洪積、殘坡積等。受后期區(qū)域構(gòu)造的影響，地層巖性遭受變形和破壞，巖石構(gòu)造、裂隙發(fā)育，為地下水的賦存提供儲水空間，巖層的富水性較弱[2]。結(jié)合礦區(qū)巖石類型、地質(zhì)構(gòu)造特征及地下水賦存條件，將礦區(qū)地下水劃分為松散巖類孔隙潛水、基巖裂隙水和凍結(jié)層水三類。

2.1 松散巖類孔隙水

主要分布在溝谷及支溝的沖積、洪積砂礫石、卵礫石層中，含水層厚0.3m～5m，該層透水性良好，山間洼地中央潛水含水層單位涌水量為100m3/d·m～1000m3/d·m,洼地周邊地區(qū)潛水含水層單位涌水量為＜100m3/d·m，礦化度較高。補給來源為冰雪融水和大氣降水入滲，徑流途中，少部分被潛水面蒸發(fā)和植物蒸騰排泄，大部分流入河流后被水面蒸發(fā)。該含水層巖性較均一，徑流條件良好，與基巖裂隙水有較強的水力聯(lián)系。

2.2 基巖裂隙水

區(qū)內(nèi)為高山地貌，山高谷深，冰川雪被發(fā)育，是地下水及地表水的形成區(qū)。大氣降水、冰雪融水入滲是地下水的主要補給來源。基巖裂隙水賦存在石炭系灰?guī)r、砂巖、砂礫巖、凝灰?guī)r等裂隙及斷裂破碎帶中；地下水接受大氣降水、冰雪融水的雙重補給，徑流以地表分水嶺為界，分水嶺以南多以側(cè)向徑流方式流入山間盆地或谷地；分水嶺以北，由于地形切割強烈，地下水多在溝谷中出露成泉后入河或直接側(cè)向補給河水，河水出山口補給北麓平原，基巖裂隙水水質(zhì)較差，含水層單位涌水量為小于10m3/d·m,通過對鉆孔內(nèi)采集水樣進行簡分析,基巖裂隙水礦化度1.02g/L～1.23g/L，水化學(xué)類型為Cl·SO4-Na·Mg 型。該含水層含水量較少，主要存在于巖石裂隙、破碎帶間，裂隙分布較為集中且裂隙間聯(lián)通性較強，開采過程有利于排導(dǎo)水，開采過程中應(yīng)當(dāng)注意預(yù)防突水現(xiàn)象，爆裂震動可能造成局部的軟弱層冒落，地面雨水或部分透水層中地下水流入井中，做好支護及排水等措施不會對開采造成災(zāi)害性影響。

2.3 凍結(jié)層水

凍結(jié)層水分布在南部高山區(qū)，含水層由海相碎屑巖、碳酸鹽巖及第四系松散堆積物組成。含水層底板為多年凍土，上邊界為潛水面，含水層厚度、結(jié)構(gòu)等隨季節(jié)變化一般5～10 月，季節(jié)性融凍層解凍，凍結(jié)層上含水層中地下水徑流暢通，11 月至次年4 月為封凍期，含水層介質(zhì)被凍實，成為不透水層[3]。地下水主要補給方式為大氣降水入滲和山區(qū)冰雪融水入滲。地下水排泄方式為潛水面蒸發(fā)和轉(zhuǎn)化為河水后被蒸發(fā)。其水質(zhì)良好，礦化度多小于1g/L，水化學(xué)類型以SO4-Cl 型為主，該含水層對開采基本無影響。

3 工程地質(zhì)條件

礦區(qū)處于喀拉米蘭復(fù)合溝弧帶，產(chǎn)于上石炭統(tǒng)哈拉米蘭河群上亞群正常沉積碎屑巖、碳酸鹽巖組合中。礦區(qū)內(nèi)主要斷裂為屈庫勒克東斷裂帶，其它為與之相關(guān)聯(lián)的次級斷裂，沿斷裂發(fā)育糜棱巖化帶和碎裂巖化帶。工程地質(zhì)條件主要受構(gòu)造斷裂以及泥化軟弱夾層影響較大，在工程施工中應(yīng)注意斜坡與坡基的穩(wěn)定性。

3.1 巖礦石穩(wěn)定性能

礦區(qū)地層主要為第四系及上石炭統(tǒng)哈拉米蘭河群上亞群第一巖性段，按照巖石堅固程度分為松散巖組、軟弱巖組、半堅硬巖組三類：

（1）松散巖組：主要為第四系沖洪積物及殘坡積物，主要分布在礦區(qū)河道溝谷、山坡，由塊石、碎石、砂、土組成，巖體破碎，巖石質(zhì)量極劣，厚度不一，疏松多孔，呈散體狀結(jié)構(gòu)，堆積物受外力作用和雨水沖刷后，易發(fā)生滑坡或垮塌。

（2）軟弱巖組：巖性主要為上石炭統(tǒng)哈拉米蘭河群上亞群粉砂巖、砂巖、碎裂巖化蝕變粉砂巖，巖石平面上出露多呈條帶狀，RQD 值15%～80%，巖體完整性中等-差，巖石質(zhì)量中等-劣，飽和狀態(tài)下的單軸抗壓強度值18.9MPa～60.9MPa，平均值37MPa，塊體天然密度為2.72g/cm3～2.81g/cm3，內(nèi)摩擦角（φ）為43°～46.5°,凝聚力系數(shù)（c）為1MPa～2.6 MPa，軟化系數(shù)0.36～0.86。

（3）半堅硬巖組：主要為上石炭統(tǒng)哈拉米蘭河群上亞群灰色灰?guī)r，呈厚大塊狀，主要以灰?guī)r墻的形式存在，少量以透鏡體的形式存在于粉砂巖中，深部巖石的裂隙發(fā)育不均一，RQD 值50%～88%，巖石完整性中等，巖石質(zhì)量中等，飽和狀態(tài)下的單軸抗壓強度值20.8MPa～40.8MPa，塊體天然密度為2.71g/cm3～2.81g/cm3，平均值為2.76g/cm3，內(nèi)摩擦角（φ）為45°～48°,凝聚力系數(shù)（c）為1.7MPa～1.8MPa，軟化系數(shù)0.56～0.85。

3.2 構(gòu)造特征

礦區(qū)存在一條屈庫勒克東斷裂帶，整體由多條近東西向、北東東向長度數(shù)十米至上千米的斷層組成，局部控制了區(qū)內(nèi)石炭系地層走向與分布，斷裂構(gòu)造的存在對巖體的穩(wěn)定性造成較大影響，聯(lián)通性較好的節(jié)理裂隙會降低巖石的強度，開采時可能會產(chǎn)生滴水、冒頂甚至局部塌方的情況。

圖1 礦區(qū)地層特征圖

4 環(huán)境地質(zhì)條件

礦區(qū)為高山地貌，地勢陡峭，地形切割強，礦區(qū)巖石具不同程度風(fēng)化。區(qū)內(nèi)無常住居民，水系不發(fā)育，稀疏發(fā)育低矮植物，生態(tài)環(huán)境較為脆弱，礦床開發(fā)利用對周邊環(huán)境影響較小，礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等，開采時需注意以下幾點：①礦區(qū)內(nèi)修筑的簡易道路狹窄彎曲，礦區(qū)存在多處因修筑盤山道路形成的不穩(wěn)定邊坡，多處碎石堆放形成的邊坡處于臨界狀態(tài)，在機械震動或雨水沖刷的條件下極易造成崩落，對礦區(qū)山體底部的簡易道路造成破壞。②開采中會排出大量廢石及二氧化硅粉塵，會對生態(tài)環(huán)境造成污染；堆放的礦石內(nèi)含輝銻礦、毒砂等硫化物，通過大氣降雨在淋濾作用下易分解出有害組分徑流入到地表水體中，對區(qū)域地表水會造成一定影響。③礦區(qū)地形條件復(fù)雜，主要開采標(biāo)高段為4000m～4200m，適宜硐采，硐口平臺設(shè)計要合理，在合適地點建設(shè)礦石堆放場，廢水池，防治造成環(huán)境污染及地質(zhì)災(zāi)害隱患。

5 結(jié)語

本礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件綜合評述：①本礦區(qū)水文地質(zhì)勘探類型為以裂隙含水層充水為主，水文地質(zhì)條件簡單的礦床，工程地質(zhì)勘探類型為第三類中等復(fù)雜型，地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等；②礦區(qū)礦體存在于透水不含水層中，地下水補給條件較差，處當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面以上，地下體對礦山開采影響不大，地表河水和泉水可作為臨時性飲水和工程施工用水水源，可在低洼處設(shè)置蓄水池作為枯水期備用水源；③對礦體頂?shù)装鍘r石堅固系數(shù)測算，巖石整體穩(wěn)定性較好，未遭受大型斷裂破壞，局部小范圍巖石穩(wěn)定性稍差，井巷工程施工時需要注意對巷道圍巖的支護；④另外下一步勘探工作中，應(yīng)當(dāng)加強對采區(qū)巖體工程勘察，做好資料收集工作，合理設(shè)計采礦場地和硐采工程，進行地質(zhì)災(zāi)害評估工作，制定地質(zhì)環(huán)境保護方案和礦山環(huán)境治理恢復(fù)計劃。