南江縣梅林建筑用石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及開采技術條件

劉 波，梁 宇（四川省冶金地質(zhì)勘查局水文工程大隊，四川 郫縣 611730）

南江縣梅林建筑用石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及開采技術條件

劉 波，梁 宇
（四川省冶金地質(zhì)勘查局水文工程大隊，四川 郫縣 611730）

【摘 要】南江縣梅林建筑用石灰?guī)r礦床主要賦存層位為下三疊統(tǒng)飛仙關組第二段(T1f2)，礦石各項指標均達到建筑用石料的要求，可提供建筑市場銷售。通過對該礦床的地質(zhì)特征及開采技術條件進行研究，認為本礦區(qū)地層單一，構造簡單，無斷層，巖體較完整，自然斜坡基本穩(wěn)定，工程地質(zhì)條件良好。

【關鍵詞】石灰?guī)r礦；地質(zhì)特征；開采技術條件

礦區(qū)位于四川省南江縣城353°方位，直距約10km的南江縣流壩鄉(xiāng)境內(nèi)。礦區(qū)地處四川盆地南東部，地貌區(qū)劃屬川東隆起沉降盆地山地大區(qū)的盆周米倉山大巴山構造溶蝕層狀中山區(qū)，礦區(qū)地貌類型屬構造溶蝕中山地貌。

礦區(qū)構造綱要圖

1　礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)屬中切割中低山嶺谷、斜坡地貌。礦山位于南江河次級溪溝的斜坡上。下三疊統(tǒng)飛仙關組第二段(T1f2)為礦山開采石灰?guī)r礦主要賦存層位。

1.1 構造

礦區(qū)位于米倉山推覆構造川北凹通巴褶皺帶之流壩—紅巖次級褶皺帶中段流壩背斜南翼，呈單斜構造，地層近東西走向，傾向南，傾角27～43°。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)較大斷層和次級褶皺，地質(zhì)構造簡單(見右圖)。

1.2 地層

礦區(qū)內(nèi)主要為下三疊統(tǒng)飛仙關組(T1f )第一、二、三、四段及第四系(Q)，現(xiàn)由老到新簡述如下：

下三疊統(tǒng)飛仙關組第一段(T1f1)：青灰色中層泥質(zhì)灰?guī)r夾淺灰色薄層灰?guī)r及灰質(zhì)頁巖，西薄東厚，層厚50～106m。

下三疊統(tǒng)飛仙關組第二段(T1f2)：豬肝色灰質(zhì)頁巖與灰?guī)r互層，東部加較多青灰色薄板狀灰?guī)r，為礦山開采石灰?guī)r礦主要賦存層位。層厚102～386m。

下三疊統(tǒng)飛仙關組第三段(T1f3)：灰色厚狀鮞狀灰?guī)r為主，頂、底部為淺灰色薄層泥質(zhì)灰?guī)r，層厚22～160m。

下三疊統(tǒng)飛仙關組第四段(T1f4)：豬肝色灰質(zhì)頁巖夾紅灰色泥質(zhì)灰?guī)r，向東淺灰色泥質(zhì)灰?guī)r逐漸增多，層厚147～187m。

第四系(Q)：河谷及礦區(qū)地表局部地段分布第四系沖積、坡積物，為夾碎石的粘質(zhì)砂土，礦區(qū)地表殘坡積層的厚度約0～2m，溝谷地帶厚度達5m。

2　礦體特征

2.1 礦體地質(zhì)特征

礦區(qū)礦體賦存于下三疊統(tǒng)飛仙關組第二段(T1f2)中。礦體呈中厚—厚層狀，產(chǎn)狀170～200°∠27～43°，礦層呈層狀產(chǎn)出，平均厚度約10m，巖層穩(wěn)定性好，走向、傾向上變化不大，礦石主要成分為方解石。礦區(qū)內(nèi)礦體出露最高點+970m，最低點+740m，礦區(qū)范圍內(nèi)控制礦體長度＞700m，寬度＞200m，并向礦區(qū)外圍延伸，整個礦區(qū)除地表土體及部分夾石外，均為可采石灰?guī)r礦體[1]。

2.2 礦石質(zhì)量

礦石呈淺灰—深灰色，主要雜質(zhì)為泥質(zhì)礦物及石英，呈不規(guī)則花斑團塊及條帶狀產(chǎn)出。方解石網(wǎng)脈局部較發(fā)育。礦物中局部可見方解石網(wǎng)脈和方解石團塊。方解石粒度均勻，粒徑0.03～0.1mm之間。

2.2.1 礦石結構、構造

主要為泥晶—微晶結構，少量細晶結構，薄-厚層狀構造。

2.2.2 礦石礦物成分

礦石礦物主要為方解石、白云石，含少量褐鐵礦及粘土礦物。

2.2.3 礦石物性參數(shù)

根據(jù)礦山提供的檢測報告，對比GB/T14685-2001《建筑用卵石、碎石》中建筑用碎石工業(yè)指標，可確定該礦山礦石品級達到Ⅱ類標準(見表1)。

表1　礦石品級對比結果

2.2.4 礦石化學成分

礦石化學成分為CaO、MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O等。

2.3 礦石質(zhì)量評述

2.3.1 礦石物理指標

礦石抗壓強度43～107MPa；礦石平均體重2.50t/m3，吸水率0.4～0.7，孔隙率0.918～1.253。

2.3.2 工業(yè)用途

礦體中石灰?guī)r主要化學成分、物理力學性質(zhì)及其他指標達到建筑用石料的要求，可提供建筑市場銷售。

2.3.3 節(jié)理、裂隙

經(jīng)實地調(diào)查，礦體位于流壩背斜南翼，礦層中節(jié)理、裂隙較發(fā)育，多為層間節(jié)理和縱張、橫張裂隙。

3　礦床開采技術條件

3.1 水文地質(zhì)

3.1.1 地表水

礦區(qū)屬中切割中低山嶺谷、斜坡地貌。礦山位于南江河次級溪溝的斜坡上。地層以石灰?guī)r、泥頁巖為主，地表水以徑流方式排泄或以巖溶水排泄，石灰?guī)r埋藏較淺，巖溶裂隙在不同方向溝通較強，有利于巖溶水匯集，泥巖僅在淺部風化裂隙中賦存有少量的風化裂隙水，地下水相對貧乏。區(qū)內(nèi)地表水易順斜坡匯入溪溝，向南江河排泄。礦山擬設置采場底界約770m，高于當?shù)厍治g基準面(+605m)，遭受采場水害的可能性較小。

開采方式為露天臺階式開采，有限的裂隙水對采礦影響微弱，加之露天開采消耗水量較少，附近河水可滿足生產(chǎn)、生活用水需要；由于礦山開采形成沿巖層傾向的槽狀地貌，因山高匯水面積大，采場采區(qū)雨季可能受地表水影響，應在礦區(qū)外圍設排水溝渠，并加強對區(qū)內(nèi)沖溝的保護，嚴防水害。采場內(nèi)也應設置排水系統(tǒng)。

3.1.2 地下水

礦區(qū)地下水以灰?guī)r巖溶裂隙水為主，砂巖孔隙水次之，其補給主要源于大氣降水。根據(jù)礦區(qū)中各巖層的含水性及對礦床充水的關系分述如下：

(1) 第四系(Q)松散堆積物孔隙含水層。

主要為殘積堆積物，厚度＜2.0m，多為粉質(zhì)粘土夾灰?guī)r碎塊。富水性較好，礦層近地表均為該含水層，但由于其厚度薄，含水量少，對采場影響較小。

(2) 下三疊統(tǒng)飛仙關組(T1f )巖溶裂隙水含水層。

巖性主要為灰?guī)r。礦層位于該套地層中，主要為巖溶裂隙水，大氣降水是本區(qū)地下水的主要補給源，因地層傾角較陡，地下水易沿巖溶裂隙排泄至溝谷等地勢低洼地帶，導致地下水不豐，故其富水性弱。

綜上，礦區(qū)水文地質(zhì)條件簡單。

3.2 工程地質(zhì)條件

3.2.1 工程地質(zhì)特征

根據(jù)礦區(qū)出露地層的巖性組合特征、力學強度及穩(wěn)固性，將與礦床開采有關的地層劃分為2個工程地質(zhì)巖組，現(xiàn)分述如下：

(1) 散體結構的松散—軟弱巖組。

各種成因的第四系(Q)松散堆積物均屬此巖組，包括殘坡積、崩坡積、沖洪積堆積物。結構松散，整體呈散體結構，穩(wěn)固性差。因分布于地表淺部，且厚度較小，對露天開采影響較小。

(2) 層狀結構的軟硬相間巖組。

下三疊統(tǒng)飛仙關組(T1f )屬此巖組，該段巖性主要為灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖。巖層穩(wěn)固性較好，但因礦山所處斜坡開采可能形成順層的斜坡，沿灰?guī)r與泥、頁巖之間的層理可能因地表水浸潤降低摩擦力，形成順向基巖滑坡。

3.2.2 礦體圍巖穩(wěn)定性

礦區(qū)含礦巖系為下三疊統(tǒng)飛仙關組第二段(T1f2)灰?guī)r，夾石為泥質(zhì)灰?guī)r、頁巖，屬厚層狀結構的軟硬相間巖組。陡崖上可見巖層局部裂隙發(fā)育且貫通性較好，采掘邊坡高陡時有崩塌的可能，南西側邊幫為順層斜坡，存在基巖滑坡隱患。

3.2.3 工程地質(zhì)分區(qū)

礦區(qū)開采范圍內(nèi)由灰?guī)r、泥巖、頁巖等巖石類型組成，硬質(zhì)巖石組分略多于軟質(zhì)巖石，巖體堅硬程度屬堅硬—半堅硬巖類。工程地質(zhì)分區(qū)屬低山工程地質(zhì)區(qū)堅硬巖—半堅硬巖組亞區(qū)。

本礦區(qū)地層單一，構造簡單，巖體較完整，無斷層，自然斜坡基本穩(wěn)定，工程地質(zhì)條件良好。

3.2.4 自然斜坡

礦區(qū)屬中切割中低山嶺谷、斜坡地貌，礦區(qū)所處海拔高程約740～970m，相對高差約230m。地形坡度較陡，一般為25～40°左右，礦山采區(qū)位于斜坡坡腳。自然斜坡類型屬巖質(zhì)切向坡。

斜坡上第四系覆蓋層零星分布，厚度＜2m，基巖廣泛出露，采掘邊坡受構造裂隙及風化御荷裂隙影響，有墜石、掉塊現(xiàn)象，且受地層構造控制，南西側邊幫為順向坡，存在順向基巖滑坡隱患，除此之外自然斜坡未發(fā)現(xiàn)其他不良地質(zhì)現(xiàn)象，屬基本穩(wěn)定。

3.2.5 區(qū)域穩(wěn)定性及地震

根據(jù)四川省地質(zhì)環(huán)境分區(qū)，該礦區(qū)所處地質(zhì)環(huán)境為四川盆地地質(zhì)環(huán)境區(qū)之南充—自貢地質(zhì)環(huán)境條件中等亞區(qū)。地質(zhì)災害分區(qū)屬四川盆地地質(zhì)災害區(qū)之盆北低山深丘滑坡崩塌中等發(fā)育亞區(qū)。

按GB18306-2001《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》及GB50011-2010《建筑抗震設計規(guī)范》，南江縣抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g，地震多與北東南西向構造相關(見表2)，礦山地面建筑抗震應按6度設防。

表2　地震動峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對照

3.3 環(huán)境地質(zhì)影響

3.3.1 水環(huán)境質(zhì)量

區(qū)內(nèi)無大型污染源，生產(chǎn)、生活用水經(jīng)集中凈化處理后排放，故礦山開采對水環(huán)境質(zhì)量有較小影響。

3.3.2 礦區(qū)環(huán)境影響預測評價

(1) 礦山地質(zhì)災害。

礦山所處地質(zhì)災害分區(qū)屬四川盆地地質(zhì)災害區(qū)之盆北低山深丘滑坡崩塌中等發(fā)育亞區(qū)。礦區(qū)及周邊地區(qū)植被發(fā)育，水土保持良好，人類工程活動主要為采礦及公路修建，除此兩類工程活動外誘發(fā)地質(zhì)災害的可能性??；目前無活動斷層、滑坡、泥石流、地面塌陷、危巖崩塌等地質(zhì)災害。故礦業(yè)活動主要可能遭受采礦所誘發(fā)的地質(zhì)災害，遭受的可能性中等[2]。

(2) 礦山開采對周圍環(huán)境的影響。

該礦山為露天開采，礦區(qū)周圍有少量居民分布，采礦時爆破產(chǎn)生的濺石、震動對其有潛在的危害。礦山規(guī)模小，職工應為當?shù)剞r(nóng)民，人數(shù)少，形成的生活垃圾量及采礦活動形成的硝煙、粉塵和廢水對地質(zhì)環(huán)境有輕微影響；礦山開采時形成的廢渣量較大，對周圍環(huán)境有一定的影響，對剝離的土石須妥善堆放。礦山開采時的噪聲污染聲源(放炮聲、汽車轟鳴、鑿巖機馬達聲等)對礦區(qū)周邊居民及礦山職工有一定影響。

因此，在礦山開采時一定要遵循“在開發(fā)中保護，在保護中開發(fā)”的原則。只要按相關規(guī)定、規(guī)范作業(yè)，礦業(yè)活動對地質(zhì)環(huán)境的影響輕微[3]。

4　結論

通過對四川省南江縣流壩鄉(xiāng)梅林建筑用石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征的綜合研究，并對礦床開采技術條件進行了分析，得出以下結論：

(1) 下三疊統(tǒng)飛仙關組第二段(T1f2)為礦山開采石灰?guī)r礦主要賦存層位。礦層穩(wěn)定性好，

走向、傾向上變化不大，礦石主要成分為方解石。礦石各項指標達到建筑用石料的要求，可供建筑市場銷售。

(2) 礦山為山坡露天礦，礦體位于當?shù)厍治g基準面之上，地形有利于自然排水，水文地質(zhì)條件簡單，遭受水患的可能性?。粎^(qū)內(nèi)無大的污染源，自然斜坡較穩(wěn)定，人工邊坡穩(wěn)定性較差存在一定的地質(zhì)災害隱患，工程地質(zhì)條件一般，地震基本烈度及抗震設防烈度較低。礦床開采技術條件復雜程度屬簡單型的礦床，開采技術條件基本適宜。

【參考文獻】

[1]尹開禮.石灰?guī)r資源的應用開拓[J].中國建材,1989(2):26-27.

[2]王春華.石灰?guī)r礦安全高效坑采技術研究[D].贛州:江西理工大學,2012.

[3]陳喜軍.淺談石灰?guī)r及其開發(fā)利用[J].遼寧建材,2007(4):51-53.

【行業(yè)動態(tài)】

【礦產(chǎn)資源】

Study on the Geological Characteristics and Mining Technical Conditions of Merlin Limestone Deposit for Building in Nanjiang County

LIU Bo, LIANG Yu
(Geological Minerals Exploration Institute of Hydrological Engineering Group of Metallurgy and Geological Exploration Bureau of Sichuan, Pixian 611730, China)

Abstract:The position of Merlin limestone deposit for building is the Triassic Feixianguan age of lower group of the second paragraph (T1f2) in Nanjiang county. Ore indicators meet the requirements of building stone and ore can provide building market to sale. Through the study on the geological characteristics and mining technical conditions of the deposit, there are single of formatio, simple structure, no faults and basically stable. The rock mass is complete. The natural slope engineering geological condition is good.

Key words:limestone mine; geological characteristics; mining technical conditions

【收稿日期】2015-03-06

【文章編號】1007-9386(2015)04-0039-03

【文獻標識碼】A

【中圖分類號】P619.225