吉林省磐石市馬鞍山石墨礦開采技術條件分析

徐春華+苗健++王紅枚++王強

摘 要：馬鞍山石墨礦位于吉林省磐石市，屬于丘陵地區，礦井以基巖風化裂隙水和構造裂隙水為直接充水水源的水文地質條件簡單類型；礦體及圍巖穩定性極差，易發生圍巖坍塌掉塊和頂板冒頂等不良工程地質現象，礦區工程地質條件屬以軟弱-碎裂巖組為主的復雜類型；礦區地質環境質量不良；開采技術條件為以工程地質及環境地質問題為主復合問題礦床。本文對開采技術條件進行了分析。

關鍵詞： 磐石 石墨礦 開采技術條件

中圖分類號： P619 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（c）-0089-02

1 礦區自然地理、水文氣象情況

礦區位于吉林省磐石市355°方位，直距45km，運距50km，行政區劃隸屬煙筒山鎮。礦區屬于哈達嶺山脈與大黑山之間的丘陵地區。地形切割中等，屬Ⅲ級地形。礦區東側有飲馬河上游支流，由南向北東流去，其他均為其支流，主要是山間徑流，隨季節變化明顯。該區為北寒溫帶大陸性季風氣候，四季變化明顯，冬季長而寒冷，夏季短而炎熱，累年平均降水量717.3mm，每年12月至翌年3月為封凍期，凍土厚1.60～1.70m。

2 礦區水文地質

2.1 含水層

（1）第四系全新統沖積砂礫石孔隙潛水含水層：分布于礦區西部及南部，主要由砂、礫石及亞粘土組成，厚度15～30m，水位埋深1～7.4m，富水性較弱。（2）基巖風化裂隙水及含水層：該含水層在礦區內大面積分布，主要為三疊系大醬缸組板巖、含礫板巖、絹云母石英巖、炭質板巖及粉砂質板巖等，本區石墨礦層賦存此層位，淺部風化裂隙發育，風化帶厚度一般30～64.30m。另外，巖石本身裂隙也極為發育，富水性較弱。

2.2 相對隔水層

礦區范圍內各含水層節理、裂隙發育，各含水層間均有水力聯系，不存在隔水層，但在深部節理裂隙不發育，巖石堅硬，完整性好的地段，可視為相對隔水層。

2.3 構造破碎帶水文地質特征

（1）構造破碎帶裂隙水：礦區位于區域上仙人洞向斜的西南端部，斷裂構造不發育。仙人洞向斜：礦區主要為一不對稱向斜，石墨礦層賦存于此層位，位于向斜東南端。構造破碎帶內賦含構造破碎帶裂隙水。

（2）基巖構造裂隙承壓水含水層：分布于礦區東部及西部，巖性為板巖、含礫板巖、絹云母石英巖、炭質板巖及粉砂質板巖等，石墨礦層賦存于此層位，據鉆孔簡易水文觀測，均有涌水現象發生，賦含構造裂隙承壓水，富水性不均。

2.4 地下水的補給、徑流、排泄條件

本區屬于丘陵區，地下水的主要補給來源為大氣降水，本區地下水排泄方式主要為徑流及蒸發。第四系沖積層的透水性良好，孔隙潛水與地表水有密切水力聯系，潛水位一般高于河水位標高，則孔隙潛水補給地表水，除一部分潛水被地表徑流排泄外，主要沿其水流方向向下游運移，最終以地下徑流形式排出區域以外。

2.5 礦坑充水因素分析

（1）自然因素：根據礦區動態資料，豐水期坑道及泉流量均有顯著增加，地下水位也普遍升高，故大氣降水是坑道的充水影響因素之一。（2）人為因素：未封閉好的鉆孔將地下水直接導入坑道。另外，本區內及其周圍存在廢舊礦井，生產礦井、報廢礦井內采空區及老采空區預計有積水。

2.6 礦坑涌水量

（1）礦區周邊石墨礦及掘進巷道水文地質情況：現生產礦井最低開采標高為150m，井筒裂隙發育，主要含水層在地表以下30～40m，為風化裂隙水，礦井最大涌水量為40m3/d，最小涌水量為30m3/d。（2）未來礦井充水因素分析及涌水量預測：礦區南部現有礦井的地質、水文地質條件與未來礦井的地質、水文地質條件相似。采用水文地質比擬法預測未來坑道開采標高至-140m時的礦井涌水量。預算結果：Q最大=2494m3/d，Q一般=1871m3/d。該預算結果為正常條件下的礦井涌水量，不包括生產條件的改變、人為、遇構造帶、導通地表水、采空區積水、洪水期間、瞬間突水等及其他因素影響。

2.7 水文地質條件評價

綜上所述，部分礦體埋藏于當地侵蝕基準面以下，礦坑主要充水因素為基巖風化裂隙水和構造裂隙水，間接充水水源為第四系孔隙水。同時廢棄（停采）礦山的采空區積水易成為礦坑主要充水水源。構造裂隙水易形成局部富水帶。礦區的水文地質條件的復雜程度為簡單類型。

3 礦區工程地質條件

根據礦區地層巖性、地質構造、巖石物理力學性能、巖石風化程度及礦區水文地質特征等條件，將礦區劃分為三個工程地質巖組：松散軟弱巖組、碎屑巖組、塊狀組及軟弱破碎帶。

3.1 松散軟弱巖組

主要由第四系全新統沖積砂、礫石及亞粘土組成。在礦區及外圍均有覆蓋。屬軟弱巖組。

3.2 碎屑巖組

該巖組巖性為板巖、變質砂巖、砂礫巖、砂質板巖、炭質板巖、絹云母石英巖及礦體等。根據鉆孔水文工程地質巖芯編錄，該巖組淺部風化帶裂隙發育，巖芯整體較破碎，呈塊狀，礦體及礦體頂底板巖芯均極破碎，導致礦體及礦體圍巖無法取樣，尤其是炭質板巖，即使取樣也不能完成巖石物理力學試驗，穩定性差，巖芯完整性極差，為軟弱層。在鉆孔鉆進過程中，部分鉆孔在鉆進過程中出現礦體頂底板附近出現坍塌現象，使鉆孔鉆進困難。根據巖石RQD值統計結果表明，礦體及礦體頂底板RQD值均較低，表明巖石等級為劣的或極劣的，巖石整體破碎，穩定性差。試驗結果表明，炭質板巖及含礫板巖烘干單軸抗壓強度值均很低，表明礦體圍巖抗壓強度值均較低，穩定性差。巖石屬軟弱巖石。

3.3 軟弱破碎帶

主要為各類巖石的風化帶、構造破碎帶及軟弱層。該區巖石風化帶及構造破碎帶分別含有風化裂隙水及構造裂隙水，由于地下水作用降低了巖石的膠結程度，破壞了巖體完整性，導致巖石物理力學指標的降低。另外，從巖芯編錄看，礦體、礦體圍巖及部分地段巖石膠結程度差，巖芯呈碎塊狀-松散狀，質軟，屬軟弱層，是礦井生產的不利因素，易發生圍巖坍塌掉塊和頂板冒頂等不良工程地質現象。

3.4 井巷穩定性評價

礦體及近礦體近頂底板巖芯均極破碎，尤其是炭質板巖裂隙發育、構造破碎帶及軟弱夾層等地段，礦體及圍巖穩定性極差，易發生圍巖坍塌掉塊和頂板冒頂等不良工程地質現象。故本區工程地質條件屬以軟弱-碎裂巖組為主的復雜類型。

4 礦區環境地質

（1）地震狀況：本區地震烈度為Ⅵ度，地震動峰位加速度為0.05g，屬于地震穩定區。（2）水體現狀：地表水主要是山間徑流，為HCO3-Ca-Mg型水，水量隨季節變化明顯，沿溝谷地帶排出礦區。地下水主要是礦坑水及泉水，根據水質分析報告，水質環境背景值變化不大。（3）采礦產生的地質環境問題淺部開采易形成地面塌陷?，F生產礦山已經形成大面積塌陷區。采空區及老窯積水：本礦區南部石墨礦于20世紀70年代建井，存在許多廢棄礦井，地下已形成采空區。石墨礦采出干燥后，粉塵較大，應注意加強風塵措施，避免造成環境粉塵污染。綜上所述，礦區地質環境質量不良。

5 開采技術條件小結

綜上所述，該礦床是以孔隙、裂隙含水層充水為主的水文地質條件簡單類型；工程地質條件屬以軟弱巖組為主的復雜類型；地質環境質量不良；其開采技術條件為以工程地質及環境地質問題為主復合問題礦床。

參考文獻

[1] 李石橋，賈紅芳，謝杰橋，等.甘肅陽山金礦床充水因素分析[J].黃金科學技術，2012，20（1）：82-85.

[2] 連永牢，王興昌.黑龍江省高松山金礦床成礦規律及找礦方向[J].金屬礦山，2010，39（6）：119-122.endprint