白山堂銅礦工程地質特征分析

李大彥

（甘肅省地質礦產勘查開發局第四地質礦產勘查院，甘肅 酒泉 735000）

白山堂地區的構造演化經過了從B型板塊俯沖-弧后擴張-洋盆形成-B型板塊俯沖-碰撞-后碰撞階段-A型俯沖～碰撞～后撞碰階段等過程，A型俯沖碰撞后的后碰撞階段為本區主要的成礦期，并且控制了區內銅鉛鋅銻鐵等金屬礦床的形成[1]。白山堂礦區主要分布有三種巖體，通過鋯石U-Pb年代學研究分別獲得了其侵入年齡，其中花崗巖和斜長花崗斑巖形成于早二疊世(281.4Ma和290Ma)，而流紋質淺成侵入體形成于早泥盆世(388Ma)，巖石地球化學特征表明流紋質淺成侵入體具有典型S型花崗巖的特征，而斜長花崗斑巖和花崗巖具有相同的成巖物質來源，且均屬Ⅰ型花崗巖[2]。

1 區域地質條件

白山堂銅礦位于塔里木地塊東北緣的紅柳園古生代多旋回裂谷帶。區內出露的地層主要有薊縣系平頭山群淺變質絹云石英片巖、石墨石英片巖、鈣質片巖，侏羅系火山巖和第四系等。薊縣系平頭山群地層褶皺發育，褶皺形態復雜多樣。區內巖漿巖主要為海西期的二長花崗巖，呈近EW向分布，主要受區域內近東西向構造控制[3]。

1.1 地層

礦區內地層主要為中震旦統平頭山群，以倒轉的單斜層位產出，走向-4～300，傾向北東，傾角5O°～70°；巖性主要為絹云母石英片巖、斑點片巖、石墨石英片巖、透輝石石英片巖等。其次為侏羅系統赤金堡群，巖性為沉相沿積的碎屑巖、砂巖、砂礫巖、粉砂巖。再次為第四系沖洪積物。

1.2 巖漿巖

區內巖漿活動較強，主要為海西期。侵入巖有花崗閃長巖、閃長巖、石英閃長巖，分布在礦區北部，石板泉花崗巖體分布在礦區南部。次火山巖(巖性為流紋斑巖)分布于礦區的東部和西部，北部亦有出露，由一個復雜的小巖體和不完整的環狀巖墻組成，流紋斑巖與成礦關系密切，巖石特征屬鋁、硅過飽和系列。另外，礦區內有一些中酸性脈巖類沿斷層構造充填。

1.3 構造

礦區內地層呈倒轉的單斜構造，斷裂構造較為發育，大致可分為近東西向、北北東向、北西西向和北東東向四組。近東西向斷裂從礦區北部通過，為區域性大斷裂；北北東向斷裂是次級斷裂，屬礦區內容礦構造；另有北西西向和北東東向斷裂為一組剪裂，屬成礦后斷裂。

1.4 礦區水文地質條件

白山堂銅礦礦體基本在當地最低侵蝕基準面以下，為直接充水的礦床，充水水源為基巖裂隙水。礦區及其附近無地表水體，含水層和斷裂帶與地表水體的聯系不密切。由于基巖滲透性差，補給條件差，水量貧乏，礦山基巖裂隙水賦水裂隙主要發育在地表20m～50m的深度內，對礦坑充水影響程度輕微。

斷裂帶脈動狀水只在構造發育段對礦床具有充水作用，破碎帶巖石破碎，裂隙發育程度好，具有較好的儲水空間和導水性，但受破碎帶寬度的影響，對礦床的充水范圍有限，開拓工程揭露時，瞬時突水量較大，但以消耗靜儲量為主，水量有限，對礦坑充水影響小。

表1 工程地質分區說明表

表2 巖石物理力學性質測試結果表

2 工程地質特征

白山堂銅礦大地構造位置處于塔里木地臺東北緣的敦煌地軸與天山地槽褶皺系北山優地槽褶皺帶的東段。區內構造復雜，斷裂發育。主要為白山堂復背斜，由五道明水向斜、野馬井東背斜、五道明水一堿泉子構造巖漿帶、白山堂背斜、長銅山一石板泉斷陷和四道紅山向斜組成。

白山堂銅礦區地處北山堅硬-較堅硬工程地質區，白山堂低山丘陵堅硬～較堅硬工程地質亞區，按地貌單元和巖、土體類型可進一步劃分為三個工程地質地巖組段，分別為較堅硬含角礫凝灰巖組、堅硬塊狀花崗巖組、松散碎石土，各巖組工程地質特征見表1。

與礦床開采較為密切的工程地質巖組有為較堅硬含角礫凝灰巖組、堅硬塊狀花崗巖組。礦體主要賦存于黃鐵方解石絹云巖及蝕變碎裂鉀長花崗巖和石英脈中。塊狀構造，巖心多呈柱狀、短柱狀，巖石RQD值一般20～80，Ⅲ-Ⅴ結構面發育，以Ⅳ級結構面為主，結構面多閉合，巖石堅硬，巖體完整性差，裂隙發育。

3 工程地質問題及治理

白山堂銅礦區發生的工程地質問題主要是地形地貌的改變。地形地貌的改變主要是露天采坑及廢渣的堆放。礦區內較大規模的采坑1個，呈圓形，南北長約150m，東西寬約180m，最大深度約50m；渣堆規模大小不一，大者3000m3～5000m3，小者200m3～500m3。呈不規則形狀，堆高約3m～8m。目前礦山為防止礦山環境破壞，已終止露天采礦。對露天采坑做好邊坡穩定防護治理。

采礦過程中應做好渣堆放規劃，及時清運。對老渣堆應做好環境恢復治理工作，不產生環境的二次破壞。

4 工程地質條件現狀評價

礦區地層巖性較簡單，巖石整體強度較高，穩定性好。因局部風化帶、蝕變帶、軟弱夾層或構造斷裂的存在，巖體整體性和穩定性明顯降低，易發生礦山工程地質問題（表2）。

5 工程地質條件預測評價

5.1 工程地質條件預測及建議

白山堂銅礦設計采用淺孔留礦采礦法開采，豎井現已施工到1150m中段，隨著采礦的不斷加大，在的礦山開采過程中可能加劇地面塌陷的程度，引起地面開裂等。

銅礦礦體圍巖為片理化英云閃長巖為主、變安山巖、絹云千枚巖、大理巖，局部為輝長巖、英云閃長巖，巖石較堅硬，穩定性較好，實際調查情況表明，開采巷道內確有掉塊、片幫等現象，礦體頂板也有發生冒頂、掉塊等事故和危險性，在以后的開采過程中應加強頂板支護或留好保安礦柱，特別是節理裂隙發育地段更應注意。

5.2 工程地質條件預測評價

礦區巖石巖性簡單，巖石堅硬，巖石的物理力學性質好，穩定性較好，但在井下開采時有掉塊、片幫現象。隨著采礦工程一向下一水平段的掘進，掉塊、片幫現象會仍會發生，但其發生的規模較小，有引發地面塌陷的趨勢，科學合理工程措施會大大降低地面塌陷等工程地質問題發生的機率。

確定礦區工程地質條件為中等。

6 開采技術條件小結

礦區巖石巖性簡單，巖石堅硬，巖石的物理力學性質好，穩定性較好。在井下開采時有掉塊、片幫現象，確定礦區工程地質條件為中等。

綜上所述，白山堂銅礦開采技術條件中等，以工程地質問題為主（Ⅱ-2型）。