遼寧省永安鐵礦區開采技術條件研究

趙 旭

（遼寧省地質礦產調查院有限責任公司，遼寧 沈陽 110000）

關鍵字：永安鐵礦；開采技術條件；水文地質條件

1 研究區慨況

研究區屬遼東山地丘陵區，為長白山余脈向西南延伸部分，地勢西高東低、南高北低，海拔200—500米左右。區內水系、植被較發育，氣候濕潤，四季分明，年平均降水量830毫米。年平均氣溫6.2°C。無霜期140天左右。

永安高地標高809米，為研究區最高峰，最低侵蝕基準面為黃柏峪河永安河谷段標高220米左右，為研究區內最低處，地勢起伏較大，區內地下水的埋藏與分布，主要受地質構造、巖性、地形地貌、古地理及氣象條件等綜合因素的影響與制約[1]。

2 礦區水文地質條件概況

2.1 區域地下水類型及富水性

區域地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水和裂隙水。各類型富水性分述如下：

（1）松散巖類孔隙水

第四紀山間溝谷沖積，洪積孔隙潛水層，呈條帶狀分布，含水層為第四紀松散之坡積、洪積、沖積層，成分以砂及爍石為主，厚度一般1-3米，水位埋深0.5-1米，在山巒低洼處有泉水出露，當地民用水均取自此層。在廟兒溝、黃柏峪溝谷中，因與常年流水的河流密切相關，故水量較豐富。

（2）碳酸鹽裂隙巖溶水

巖性主要是寒武系紫色頁巖，黃白色石英砂巖，條紋狀分布于區域的西北，地表易于風化，裂隙較發育，地下水以泉的形式在溝谷中出露，泉流量大于10噸/日，以大氣降水滲透補給。

（3）構造基巖裂隙水

富水性中等區巖性主要為青白口系南芬組頁巖、泥灰巖和釣魚臺組石英巖。主要覆蓋于鞍山和遼河群地層之上，為斷層接觸關系，分布于礦區西部，地表裂隙發育，尤其是石英巖尤為發育，地下水沿溝谷中以泉的形式排泄，泉流量約10噸/日-100噸/日，主要補給來源為大氣降水。

富水性貧乏區巖性主要為遼河群蓋縣組石英巖和大石橋組片巖。

（4）風化基巖裂隙水

巖性主要為鞍山群石英云母片巖、綠色片巖及黑云母斑狀花崗巖、片麻狀混合巖、混合花崗巖、混合花崗片麻巖等侵入巖體，分布于整個區域的東部、東南部及中部，為粗粒斑狀或片麻狀構造，地表易于風化，裂隙發育，地下水沿溝谷以泉排泄，泉流量小魚10噸/日，地下水類型為硫酸鹽重碳酸鹽鈣鎂水。

2.2 區域地下水補、徑、排條件

大氣降水是區域內地下水的主要補給來源，除部分蒸發外，其余補給地下水和形成地表徑流，地表徑流多排泄入細河，補給地表水。區內地表水系較為發育，河水也是溝谷洼地和河谷平原地下水的又一主要補給水源，枯水季節又成為地下水的排泄通道。

山區、低山丘陵區：賦存于山區和低山丘陵的基巖裂隙水主要接受大氣降水的垂直滲入補給，大氣降水是山區地下水的主要補給來源。地下水一是以泉的形式流泄到溪流溝谷洼地，沿途下滲，除部分蒸發外，其余補給地下水；二是以地下徑流的形式，向西北方向補給丘間溝谷洼地中的地下孔隙潛水，同時以蒸發形式排泄，該區為區域的補給區。

丘間溝谷洼地地區：賦存于其中的第四系孔隙潛水，主要接受大氣降水的補給，其次還接受基巖裂隙水和河水的側向補給，地下水通過徑流排泄到區外，沿途進行蒸發排泄。該區為本區地下水的徑流排泄區。

2.3 礦床充水因素分析

礦床主要分布在廟兒溝和黃柏峪兩河之間的變質巖系中，圍巖透水性弱，可視為隔水層。鐵礦層中北東和北西兩組裂隙較發育，可直接受大氣降水的補給或河水通過風化裂隙和構造裂隙補給地下水[2,3]。

3 礦區工程地質條件

3.1 礦區巖體工程地質巖組劃分及特征

依據巖石物理力學指標，現將礦區分布主要巖石的工程地質巖組劃分及特征分述如下：

（1）風化的塊狀、扁柱狀沉積巖組

礦區風化帶巖層包括張夏組灰巖，徐莊組石砂巖、灰巖和頁巖，堿廠組灰巖和饅頭組泥灰巖，康家組泥灰巖及橋頭組石英砂巖和頁巖，礦床巖石風化程度一般，風化裂隙發育深度5～15m，強度不大。巖芯均較破碎，呈塊狀和短柱狀，風化裂隙發育，多見水蝕現象，巖石整體穩定性差。

（2）未風化工程地質巖組

①層狀次硬巖組。該巖組主要包括張夏組灰巖，康家組泥灰巖，堿廠組灰巖和饅頭組泥灰巖，和南芬組中部紫色泥灰巖。灰巖巖石破碎，節理裂隙發育，巖體質量指標M約為0.04，劃分為Ⅳ類，巖體質量差。南芬組紫色泥灰巖，巖石質量好，巖體質量指標M介于0.12～0.13，劃分為Ⅲ類，巖體質量中等。

②層狀堅硬巖組。該巖組主要包括橋頭組石英砂巖夾頁巖、南芬組蛋青色泥灰巖和茨溝組鐵礦層。橋頭組巖石較破碎，巖石質量劣，巖體質量指標M介于0.056～0.11，劃分為Ⅳ類，巖體質量差。

蛋青色泥灰巖巖石完整，節理裂隙不發育，巖石質量極好，巖體質量指標M約為0.3，劃分為Ⅲ類，巖體質量中等。鐵礦層巖石完整，節理裂隙斷續發育，偶見方解石細脈充填，巖石質量極好，巖體質量指標M約為0.32，劃分為Ⅲ類，巖體質量中等。

③層狀次軟巖組。該巖組主要為礦體頂板圍巖綠泥片巖，巖石較軟、破碎，節理裂隙較為發育，巖石質量好，巖體質量指標M介于0.01～0.12，劃分為Ⅳ類，巖體質量差。

④塊狀堅硬巖組。該巖組主要包括釣魚臺組石英砂巖和浪子山組硅化大理巖。釣魚臺組石英砂巖巖石完整，節理裂隙不發育，個別孔局部存在破碎帶。巖石質量極好，巖體質量指標M約為0.32，劃分為Ⅲ類，巖體質量中等。浪子山組硅化大理巖巖石硬脆，鉆孔揭露巖心較破碎，節理裂隙較發育，裂隙為張開型，偶見方解石薄膜，巖石質量中等，巖體質量指標M介于0.15～0.23，劃分為Ⅲ類，巖體質量中等。

3.2 礦體及圍巖頂板穩定性評價

礦床基巖屬于堅硬的、次硬的層狀、塊狀工程地質巖組，但巖組結構較復雜，各類結構面較發育。頂板圍巖為綠泥石英黑云片巖、二云母石英片巖，巖石較完整、較硬。鐵礦層下盤圍巖綠簾角閃片巖、絹云石英片巖，巖石較完整、較硬。綜上所述，礦區工程地質條件屬中等類型。

4 礦區環境地質條件

研究區緊鄰本溪市南芬鐵礦，南芬鐵礦為大型露天開采鐵礦，隨著開采的深入與擴大，排土場土方規模不斷擴大。南芬礦排土場位于研究區北部的廟溝河北側山頂，長約800米，土石方厚度不一，最大厚度65.4米。經常出現大石滾落至山腳下的廟溝河內的現象。另外，在廟溝河下游有一尾礦壩，給廟溝河造成的污染較重，主要是上游礦山選礦造成的污染。

通過地質環境條件的調查顯示，研究區中存在泥石流地質災害，采礦活動中爆破震動容易引起崩塌地質災害，廟溝河有一定污染，其他地質災害不存在。地質環境一般，人為活動較多，對進一步勘查有一定的影響。

5 結論

（1）永安鐵礦床以裂隙水充水為主，水文地質條件中等。有三個地下水含水層：第一層為第四系孔隙潛水;第二層是以風化裂隙水為主的裂隙潛水；第三層為裂隙承壓水。兩層承壓水之間隔水層為厚層狀南芬組紫色蛋青色泥灰巖。

（2）礦床屬堅硬、半堅硬的層狀、塊狀工程地質巖組。頂板圍巖為綠泥石英黑云片巖、二云母石英片巖，巖石較完整、較硬。鐵礦層下盤圍巖綠簾角閃片巖、絹云石英片巖，巖石較完整、較硬。礦區工程地質條件復雜程度屬中等類型。

（3）研究區現狀條件下地質環境條件一般，存在泥石流地質災害。研究區人為活動較多，礦山開采活動對巖體穩定性造成影響。上游鐵礦尾礦庫對廟溝河造成一定污染。