礦區(qū)水工環(huán)地質問題的研究—以大北山礦區(qū)溶劑用礦山詳查為例

孫正坤

（江西省地質礦產勘查開發(fā)局贛西北大隊，江西 九江 332000）

社會的不斷進步，經濟的飛速發(fā)展，能源成為主要的推動力量，而伴隨著人民總體生活水平的不斷提升，能源的需求量在不斷增加，其中需求量增長速度最快的能源為地質能源及水能。在此種大環(huán)境下，對礦區(qū)水工環(huán)地質工作進行積極組織，相關單位不但能進一步了解及掌握區(qū)域內的氣候條件、地理條件及生態(tài)條件，還能對能源開采工作的高質量開展起到推動作用?；诖耍恼乱源蟊鄙降V區(qū)溶劑用礦山詳查為例，對灰?guī)r礦區(qū)水工環(huán)地質問題進行了詳細研究，以期能為相關同行業(yè)者提供有利的參考依據(jù)。

1 大北山礦區(qū)溶劑用礦山概述

大北山礦區(qū)位于江西省瑞昌市城區(qū)315 ° 方向，直距約22.5km 處，隸屬瑞昌市夏畈鎮(zhèn)。極值地理坐標（2000 國家大地坐標系）東經115 ° 30 ′ 32 ″ -115 ° 32 ′ 32 ″，北緯29° 47′ 00″ -29° 47′ 30″。

礦區(qū)交通極為方便，有瑞昌—陽新公路和沙河—大冶鐵路從礦區(qū)南側約2km 處通過，并有水泥公路直達礦區(qū)，礦區(qū)有公路往北東行12km 到瑞昌市碼頭鎮(zhèn)與長江航線連接，往東南行50km 至九江市與京九鐵路相通，附近還有杭瑞、福銀( 昌九) 高速。

2 大北山礦區(qū)溶劑用礦山礦區(qū)地質分析

2.1 礦區(qū)地層

2.1.1 二疊系

區(qū)內二疊系有下統(tǒng)茅口組，上統(tǒng)龍?zhí)督M及長興組。①茅口組（P1m）。礦區(qū)僅出露茅口組上段，分布于南部邊緣。下部為灰黑色中—厚層狀含燧石結核灰?guī)r；中部為灰黑色薄—中層狀含燧石條帶灰?guī)r；上部為灰—灰黑色巨厚層狀含燧石結核灰?guī)r，為隱晶質結構，質地較純?；?guī)r中具有云集狀白云質灰?guī)r。礦區(qū)僅出露部分，厚度378m。②龍?zhí)督M（P2l）。本組分布于礦區(qū)南部邊緣，出露極差。其巖性為黑色燧石層，灰質頁巖夾煤層。與下伏茅口組為平行不整合接觸，厚度為0.10m～20m。

2.1.2 三疊系

（1）三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）?？煞譃樯稀⑾聝啥?。下段（T1d1）：分布于礦區(qū)南部，出露較差，大部分被山田覆蓋，厚約22-102m，東部厚、向西變薄。其巖性為黃綠色鈣質頁巖偶夾灰?guī)r透鏡體。上段（T1d2）：分布于礦區(qū)大部分區(qū)域，出露較好，是本區(qū)主要賦礦體位，與下伏地層呈整合接觸，厚度約621m。

（2）三疊系中統(tǒng)嘉陵江組(T2j)。按巖性分上、中、下三段，嘉陵江組上、中二段未在礦區(qū)出露，下段出露于礦區(qū)北部。嘉陵江組下段(T2j1) ：底部為薄層含泥質灰?guī)r、含泥質條帶灰?guī)r及薄層似瘤（蠕蟲）狀含泥質灰?guī)r、夾泥頁巖（厚度20m～30m），地表顏色呈淺黃—灰紫色，新鮮巖石含炭質，呈灰黑色，是劃分大冶組與嘉陵江組的標志層。上部為灰—肉紅色厚—巨厚層狀白云質灰?guī)r。區(qū)域上厚度207m～253m，與下伏大冶組地層呈整合接觸。

2.2 礦區(qū)構造

2.2.1 褶皺

芭茅崗向斜軸向近東西，軸面南傾，以巖體為中心，西段為斜歪向斜，東段為倒轉向斜，在巖體附近向斜呈壓扭狀，構成一向南突出的似弧形構造，弧頂遭巖體破壞。向斜核部由三疊系嘉陵江組上段地層組成，兩翼依次為三疊系嘉陵江組中、下段地層、大冶組上、下段地層及二疊系長興組、龍?zhí)督M、茅口組地層。南翼較北翼傾角陡，傾角一般52～85°之間。

2.2.2 層間破碎帶

礦區(qū)內層間破碎帶較發(fā)育，分布于巖體隨近弧頂?shù)貙又?，主要破碎帶有FA3、FA4。

2.3 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖主要由花崗閃長巖、花崗閃長斑巖等組成。由花崗閃長巖至花崗閃長斑巖呈過渡相變，二者共同組成礦區(qū)東雷灣主巖體，呈小巖株狀，侵入礦區(qū)北部向斜軸部。平面上近似等軸狀。總體走向南西，傾向南東，傾角50～70°。西部接觸帶陡傾，淺部傾向東，深部傾向西。西北部和南部均見巖體呈指狀分枝侵入圍巖，接觸面呈鋸齒狀。

2.3.1 巖石礦物成份特征

花崗閃長巖：灰白、深綠色，中—粗?；◢徑Y構，塊狀構造，主要礦物成分為斜長石（60%）、鉀長石（9%）、黑云母（4～7%）、石英（10～15%）、角閃石（10%），次要礦物見少量磷灰石和榍石（1%±）。

花崗閃長斑巖：灰白、暗灰色，斑狀結構，塊狀構造，主要礦物成分為斜長石（48%）、鉀長石（14%）、黑云母（8%）、石英（24%）、角閃石（6%），次要礦物見磷灰石和榍石含量均為（1～2%）。

2.3.2 巖石化學成分

據(jù)東雷灣銅礦普查資料，花崗閃長巖、花崗閃長斑巖化學成分特征見表1。

2.4 圍巖蝕變及礦化

2.4.1 大理巖化

巖漿熱力作用使碳酸鹽類圍巖發(fā)生重結晶和褪色現(xiàn)象而形成大理巖，礦區(qū)大理巖主要發(fā)育于外帶，圍繞巖體呈環(huán)帶分布，帶寬350～550m 不等，其中巖體南部出露最好。呈變晶結構，粒度從接觸帶向外由粗變細，巖性為白色粗粒—白色中細粒（Mbx）—白色細粒（Mbh）—次白色或淺灰色細粒大理巖（Mby），呈漸變過渡關系。其對礦區(qū)中部的Ⅲ礦體（31～13 線）有重要的疊加改造作用，據(jù)芭茅崗順達礦區(qū)普查中的粉體（200 目）白度測試為85～92%，達到重鈣粉——三飛粉工業(yè)要求。

表1 東雷灣巖體巖石化學成分結果表

2.4.2 矽卡巖化

巖漿活動過程中與碳酸鹽類圍巖接觸發(fā)生交代作用，在東雷灣巖體接觸帶及其附近形成矽卡巖或矽卡巖化巖石，在北接觸帶矽卡巖個體多而規(guī)模小，呈似層狀、透鏡狀。在南接觸帶上，矽卡巖規(guī)模較大，呈半環(huán)帶狀展布，長800m 左右，寬1～8m，沿傾斜延伸＞200m。矽卡巖為區(qū)內黃銅礦、黃鐵礦等金屬礦物之主要賦礦巖石，礦物成分為石榴石、透輝石，其次為石英、方解石、透閃石、綠簾石等。礦區(qū)圍巖蝕變有明顯水平分帶現(xiàn)象，自巖體向外依次為花崗閃長斑巖→透輝石石榴石矽卡巖→矽卡巖化大理巖→大理巖。

3 大北山礦區(qū)溶劑用礦山礦床開采技術條件研究

3.1 礦區(qū)水文地質單元概述

礦區(qū)水文地質條件概化模型可圈劃為北部以東西走向主干分水嶺和東、西以南北向次級分水線為定水頭通用補給邊界及南部以分布于礦權南界邊埠的三迭系下統(tǒng)大冶組下段（T1d1）鈣、泥質頁巖為隔水邊界的一個相對獨立而完整的水文地質單元，其匯水面積2.54km2。邊界內礦區(qū)處于地下水的補給區(qū)與逕流帶上。

礦區(qū)為一個全域裸露型的灰?guī)r礦區(qū)。域內地勢北高南低，最高與最低地形高差390.60m，最低侵蝕基準面為礦權南界谷床，地面標高約50m，亦是本礦區(qū)儲量計算的底界標高和終采礦坑最低自然排泄面標高。本礦區(qū)為露天開采，礦坑自然排水條件較好。

3.2 礦區(qū)水文氣象

3.2.1 水文

礦區(qū)自然匯水邊界內無地表水體及常流水系分布，地面水流為降水坡面流，且大部沿巖溶通道滲入地下，部分以坡面流形式逕于坡下，匯集、排泄于山前沖溝。匯流于南部外圍南陽河，爾向東逕向大橋河終入東部赤湖。

3.2.2 氣象

本區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū)，氣候溫和，濕潤多雨，季節(jié)分明。瑞昌市氣象局2006-2017 年近十二年氣象資料統(tǒng)計，本區(qū)年平均氣溫17℃，年平均降雨量1410.2mm，最大年降雨量1698.6mm（2013 年），最小年降雨量998.2mm（2007 年）。

3.3 礦區(qū)環(huán)境地質現(xiàn)狀

3.3.1 礦區(qū)地質災害發(fā)育情況

礦區(qū)為巖溶丘陵地形，灰?guī)r廣泛裸露，殘坡積層零散分布，厚度0～3.4m，局部大于3.4m。自然斜坡坡度20° ～35°，局部＞35°。根據(jù)地表調查，未見崩塌、滑坡、巖溶塌陷等地質災害，自然狀態(tài)下，發(fā)生崩塌、滑坡、地面塌陷的可能性小。

3.3.2 礦區(qū)地下水環(huán)境質量

礦區(qū)內無地表水系（體）分布。本次勘查對礦區(qū)地下水（泉水，代表性民井，抽水試驗孔）采集水樣進行分析，并依據(jù)《地下水質量標準》（GB/T14848-93）與結合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）等相關標準，按Ⅲ類水質標準對礦區(qū)地下水環(huán)境質量類別進行評價，地下水水質分析結果及水質評價結果。

3.4 采坑邊坡主要工程地質問題與防治建議

邊坡巖體層理面、節(jié)理裂隙發(fā)育，降低了巖石的完整性與力學強度，裂隙密集帶或充填泥質夾層為不良工程地質體。坡面產生巖石掉塊、崩落與發(fā)生坡體滑移等是主要工程地質問題，建議露采前進行邊坡專項勘察與研究和設計，開采中應做好相應的防范措施，以保證施工安全。

3.5 礦區(qū)主要環(huán)境地質問題及防治建議

3.5.1 問題

礦山進行采礦活動，主要的環(huán)境地質問題是改變、破壞了礦區(qū)原始生態(tài)環(huán)境，主要為露天采場境界內及排土場范圍的植被殆盡，其對礦山地質環(huán)境的破壞和影響程度較嚴重，恢復治理難度大；次是大氣降水對排石場廢石的淋濾后所溢出水中的含大量懸浮顆粒，對下游地表水造成一定物理污染。礦山開采時產生大量礦物性粉塵，可采取半封閉、隔離設施、降低物料落差等措施，減少或限制其局部范圍內擴散，對礦山環(huán)境及工作人員健康影響較小。

3.5.2 防治建議

廢渣、棄土應集中堆放，并筑建尾砂庫、擋攔壩，防治尾礦、石渣的流失；注意預防因開采產生的巖崩、滑坡、巖溶塌陷等次生地質災害；為防止下游水源遭受污染，采礦排放水、選礦廢水、生活污水不允直接排放到下游溝、溪或河道，應盡量做到循環(huán)利用，并經沉淀、靜化、處理，達到相關規(guī)定的排放標準后排放；對有害氣體與煙塵，應配套安裝防塵、靜化設施，并達到允許的排放標準。

3.6 礦區(qū)環(huán)境地質條件復雜程度評價

礦區(qū)自然狀態(tài)下，崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質災害不發(fā)育，礦山開采無自然地質災害影響；礦巖及棄土渣石無有害組分分解，采礦活動對鄰近大氣環(huán)境和水體有輕度物理污染，易于防治；終了采場境界面積較大，露采邊坡局部存在不良地質作用危害（軟弱夾層、不利結構面等），礦山采礦活動產生的粉塵需采取措施防止外逸或將粉塵限制在局部范圍內擴散。就礦山開采而言，礦區(qū)地質環(huán)境質量屬中等類型。

4 結語

總而言之，水工環(huán)地質工作開展期間，對工作方法進行適當選擇，不但能對地質工作的整體質量進行高效提升，還能為后期工作的有效開展奠定堅實的基礎。但依據(jù)目前大北山礦區(qū)溶劑用礦山詳查報告，可以得知，礦區(qū)水工環(huán)地質問題仍然存在，所以，相關單位需要礦區(qū)水工環(huán)地質勘察工作，同時對新開采技術加以利用，合理優(yōu)化礦區(qū)水工環(huán)地質工作流程，進而高效提升礦區(qū)水工環(huán)地質工作總體質量。