青海省格尔木市石灰窑矿区石灰岩矿东矿段K2区矿床开采技术条件浅析.docx

青海省格尔木市石灰窑矿区石灰岩矿东矿段K2区矿床开采技术条件浅析.docx

《青海省格尔木市石灰窑矿区石灰岩矿东矿段K2区矿床开采技术条件浅析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《青海省格尔木市石灰窑矿区石灰岩矿东矿段K2区矿床开采技术条件浅析.docx（5页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

青海省格尔木市石灰窑矿区石灰岩矿东矿段K2区矿床开采技术条件浅析

青海省格尔木市石灰窑矿区石灰岩矿东矿段K2区矿床开采技术条件浅析

　　摘要：

本文浅析了青海省格尔木市石灰窑矿区石灰岩矿东矿段K2区矿床开采技术条件，从水文地质条件、工程地质条件、环境地质条件进行分析说明，并划分了矿床开采技术条件类型。

　　关键词：

石灰岩矿；露天开采；水文地质；工程地质；环境地质

　　1矿区水文地质

　　1.1地形地貌

　　矿区地处昆仑山脉北麓，总体地势北高南低。

北侧山脉走向呈近东～西向，山势雄伟、坡度陡峻、沟谷纵横、悬崖峭壁屡见不鲜，海拔3506～4224m，最大相对高差为718m，为中高山区，属侵蚀构造地形；南侧沟谷走向与山脉基本一致，呈条带状展布，地势相对平坦，属冲洪积地貌形态。

　　1.2水文气象

　　格尔木河从矿区东侧约3.5Km处由南向北流过，多年平均流量为19.44m3/s，最终注入达布逊湖，是昆仑山区注入柴达木盆地内陆水系中的第二条大河，是格尔木地区地下水、地表水的主要补给来源。

　　矿区深居大陆内部，远离海洋，具有独特的高寒冰缘气候特征，表现为寒冷、干旱、日照强、多风的气候特点。

区内年平均气温在-2.9～5.5℃之间，每年10月至翌年4月为负温期，负温期长达7个月，冬季漫长且寒冷。

年降水量为148.6～287.0mmmm，而年蒸发量高达1469.80～1881.66mm，降水多集中在5～9月份，最大日降水量可达19.1mm。

盛行西北风，常年风沙较大。

　　1.3含（隔）水层特征

　　矿区内裂隙不发育的基岩构成区内主要的隔水层，而含水层则主要有：

　　1、松散堆积物孔隙水：

分布于矿区沟谷中，主要由砂卵砾石、碎石等组成，厚度大，分布面积较广，其孔隙率较大，渗透性好，形成区内孔隙潜水含水层。

该含水层厚度较大，主要接受大气降水与附近其他含水层的侧向补给，富水性弱。

　　2、碳酸盐岩类裂隙-岩溶水：

分布于矿区中部，主要由石灰岩组成，岩石中发育有风化裂隙、构造裂隙及溶隙，形成碳酸盐岩类裂隙-岩溶水含水层。

该含水层主要接受矿区以西远源地下水及大气降水的补给，地下水主要沿断裂附近赋存并富集，富水性不均匀，地下水流向与断层走向、岩层中的节理裂隙走向等大致一致，在矿区东侧以泉的形式排泄。

矿区内施工的5个钻孔在钻进过程中均未见涌水现象，但普遍存在漏水现象，钻孔施工结束后仅在雨后2～3天后几天内可见有地下水流出现象，可见该含水层水位埋深大，且地下水径流较畅。

　　3、基岩裂隙水：

矿区南、北两侧千枚岩、砂岩中发育的节理裂隙为裂隙水的赋存和运移提供了空间条件，形成裂隙水含水层。

该含水层主要接受大气降水的补给，受补给条件限制，含水层富水性弱，基岩裂隙水大部分经短距离径流后补给其它含水层，仅小部分沿有利入渗的地段向深部运移。

　　1.4断层对矿床充水的影响

　　矿区北部分布有一逆断层，根据区域水文资料及矿区水文地质调查判断，该断层为一导水断层，扮演着储水空间、积水廊道、导水通道的角色，矿区东侧小湖泊的形成与该断层有着密切的关系，根据小湖泊的水位及钻孔数据推测矿区内地下水位低于3544m，即矿山开采（最低开采标高为3586m）位于地下水位之上，故断层对矿体开采不会产生大的影响。

　　1.5矿坑汇水量预测

　　矿区内矿体位于地下水水位之上，未来开采也不易形成封闭洼地形，地形有利于自然排水。

矿山开采方式为露天开采，大气降水为矿坑的主要充水水源。

露采?

^总汇水面积（F）约2.0Km2，日最大降水量（H）为19.1mm，入渗系数（α）取值0.2，则矿坑最大日汇水量（Q）为3.06万m3/d，可见矿坑本身汇水量均较小，不会对矿山开采构成危害。

　　矿区内存在的一定量的地下水径流量和静储量，为矿坑开采后期的正常涌水量，水量小，影响不大。

　　1.6供水方向

　　矿区东侧约2Km处有一东～西长约140m，南北宽30～50m，最大深度超过3m的小湖泊，主要接受泉水的补给，水清澈透明，无色无味，矿山附近的其他企业已对其进行利用，其水量、水质完全满足企业生产生活用水需求。

根据水样分析结果可知，水质类型为CI-?

SO42--Ca2+?

Na+型。

未来矿山开采可就近对其进行利用。

　　位于矿区东侧约3.5Km处的格尔木河，河水清澈透明、无色无味，水质良好且水量较大，未见明显污染，目前附近其他矿山的工作人员及居住在附近的居民饮用后无不良反应，根据水样分析结果可知，水质类型为SO42-?

CI--Mg2+?

Ca2+型。

未来亦可用作矿山生产生活用水水源。

　　2矿区工程地质

　　2.1矿区工程地质特征

　　1、工程地质岩组

　　矿区内工程地质岩组主要有：

　　①软弱松散状堆积物：

分布于矿区沟谷中和山坡地形平缓处，主要由冲洪积砂砾卵石、残坡积碎石与风积粉砂土组成，沟谷中厚度较大，而山坡上一般厚0～3m，呈松散状，物理力学性质差。

因在开采范围内分布面积有限且厚度较小，开采时可先将其进行剥离，对矿山开采无大的影响。

　　②软弱～半坚硬薄层状千枚岩岩组：

分布于矿区南部，主要由千枚岩与透镜状薄层大理岩组成，受风化作用影响，岩石表层多较破碎。

天然状态下，千枚岩单轴抗压强度为23.5～32.6MPa，平均28.1MPa，根据钻孔统计数据，平均RQD值为4.83%，岩体质量指标（M）为0.005。

可见岩石质量极劣，岩体破碎，岩体质量坏。

　　③半坚硬层状灰岩岩组：

分布于矿区中部，主要由石灰岩组成，岩层近直立，石灰岩弱风化，厚717～812m。

天然状态下，石灰岩单轴抗压强度为30.1～42.5MPa，平均为37.8MPa，根据钻孔统计数据，平均RQD值为44.01%，岩体质量指标（M）为0.055。

可见岩石质量劣，岩体完整性差，岩体质量差。

　　④坚硬块状砂岩岩组：

分布于矿区北部，厚度大于100m，呈块状构造，表层弱风化，天然状态下，砂岩单轴抗压强度为132.2～140.1MPa，平均为136.2MPa。

　　2、构造、结构面

　　矿区所处大地构造位置为东昆仑南坡俯冲碰撞杂岩带，构造线总体呈近东～西向。

　　①矿区内未见褶皱构造，仅局部见揉皱现象。

　　②矿区北部发育有1条逆断层，呈近东～西向延伸，断面倾向北，矿区内延伸长度大于4Km，向西延伸出矿区，向东被第四系松散堆积物覆盖。

　　③矿区中Ⅳ级结构面较发育，主要为发育于石灰岩中的节理裂隙。

其中具一定贯通性的节理主要有3组：

41～49∠15～21°、102～139∠51～79°与167～176∠23～29°。

局部地段节理与节理交错成“X”状。

节理裂隙破坏了岩体的完整程度，使岩石力学性能降低，影响岩体的局部稳定性。

　　2.2工程地质评价

　　矿山开采方式为露天开采，未来将形成东边坡、北边坡、西边坡与南边坡四个边坡。

　　1、东边坡的稳定性

　　最大边坡高度可达320m左右，边坡坡向在南部为293°，北部为232°，边坡受力岩组为半坚硬层状石灰岩，受力层力学性质较差。

该边坡不易受节理裂隙及岩层面的影响。

　　2、北边坡的稳定性

　　最大边坡高度可达550m，边坡坡向137～203°，由半坚硬层状石灰岩构成边坡受力岩组，受力层力学性质较差。

同时，边坡坡向与102～139∠51～79°、167～176∠23～29°两组节理的倾向相近，且节理倾角小于边坡坡角或与其相近，岩体可能沿该组节理面滑塌，影响边坡局部稳定性。

　　3、西边坡的稳定性

　　边坡坡向53°，最大高度可达620m左右，由半坚硬层状石灰岩构成边坡受力岩组，受力层力学性质较差。

边坡坡向与41～49∠15～21°节理的倾向相近，且节理倾角小于边坡坡角，岩体可能沿该组节理面滑塌，影响边坡局部稳定性。

　　4、南边坡的稳定性

　　边坡最大高度可达190m左右，边坡受力岩组为半坚硬层状石灰岩，受力层力学性质较差。

8线～4线间、0线～1线间、3线西～5线间边坡坡向与41～49∠15～21°节理的倾向相近，且节理倾角小于边坡坡角，岩体可能沿该组节理面滑塌，影响边坡局部稳定性。

　　综上，矿山开采最终形成的边坡高度大，尽管设计的最终边坡角较缓，但因受节理裂隙及受力层自身力学性质的影响，局部边坡仍不易保持稳定，同时开采爆破、地震活动等均可降低原有岩体的力学性质，改变边坡的平衡与稳定，因此在未来开采过程中，应严格控制开采台段高度及台段边坡角，同时在开采过程中需注意观察边坡变形，密切关注岩体稳定性，对于失稳岩体应及时清除。

　　3矿区环境地质

　　3.1区域稳定性评价

　　区域地处柴达木～阿尔金地震带与巴颜喀拉山地震带之间，受喜马拉雅造山运动的影响，新构造运动十分强烈，深大活动性断裂规模大，地震活动不但频繁，而且强度大，是破坏性地震的多发地区。

　　根据GB18306-2015《中国地震动峰值加速度区划图》和《中国地震动加速度反应谱特征周期区划图》，矿区一带的地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s，相应的地震烈度为Ⅶ度。

　　3.2矿山开采对地质环境的影响

　　矿区位于中高山区，基岩多裸露，山高坡陡，局部形成有危岩体，发生崩落的可能性较大。

　　矿区处于水文地质单元补给～径流区，地下水及地表水水质较好，矿区附近无污染源，矿石和废土石均不易分解出有害组分，仅会因机器油料、炸药的使用对水体产生轻度污染。

　　矿区沟谷中及山坡平缓处生长有少量灌木丛，生态环境脆弱，未来开采过程中应采取措施尽量减小对周围植被的破坏，并做好复垦工作。

　　矿山开采将产生不同程度的环境破坏，在局部地段引起崩落、垮塌，破坏原始自然景观；另外，在采矿过程中会产生一定量的废土石，这些废土石应尽量综合利用或者合理堆放，严禁盲目堆放在沟谷中。

　　4开采技术条件小结

　　矿区内主要矿体位于当地侵蚀基准面以上，矿床主要充水含水层富水性弱，矿山开采后不会凹陷地形，地形有利于自然排水，水文地质条件简单。

　　矿区内地层岩性较复杂，发育有逆断层，岩体结构以层状结构为主，边坡受力层力学性质较差，加之受节理裂隙等的影响，局部边坡不易保持稳定，发生矿山工程地质问题的可能性较大，工程地质条件属中等型。

　　矿区地质环境质量良好，矿区附近无污染源，地表水、地下水水质良好，矿石和废石不易分解出有害组分，矿山开采不易引发地面塌陷、滑坡等不良地质现象。

　　矿床开采技术条件类型划分为以工程地质问题为主的矿床，即Ⅱ-2型（水文地质条件简单、工程地质条件中等、地质环境质量良好型）。

　　参考文献：

　　[1]任志栋，蒋炳丰，梁磊，等.青海省格木市石灰窑矿区石灰岩矿东矿段K2区详查报告[R].2018.

　　[2]全国矿产储量委员会.GB12719-91矿区水文地质工程地质勘探规范[S].北京：

国家技术监督局发布，1991.

　　[3]中国地震局.GB18306-2015中国地震动参数区划图[S].北京：

国家技术监督局发布，2015.