安徽省銅陵市寶山陶銀鋅礦床地質(zhì)特征及開采技術(shù)條件

丁瑞穎，胡彥強(qiáng)，吳敏宏

（華東冶金地質(zhì)勘查局八一五地質(zhì)隊(duì)，安徽 合肥 238000）

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 地層

區(qū)內(nèi)出露地層較齊全，有志留系中統(tǒng)墳頭組(S2f)，志留系上統(tǒng)茅山組(S3m)，泥盆系上統(tǒng)五通組(D3w)，石炭系中統(tǒng)黃龍組(C2h)，石炭系上統(tǒng)船山組(C3c)，二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q)、孤峰組(P1g)，二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P2l)、大隆組(P2d)，三疊系下統(tǒng)殷坑組(Tly)、和龍山組(T1h)、南陵湖組(T1n)，三疊系中統(tǒng)東馬鞍山組(T2d)、月山組(T2y)。其中船山組(C3c)、龍?zhí)督M(P2l)和大隆組(P2d)為本區(qū)主要賦礦層位。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)位于舒家店背斜南西段之南東翼，區(qū)內(nèi)為由泥盆系上統(tǒng)五通組至三疊系下統(tǒng)南陵湖組組成的單斜構(gòu)造，地層傾向南東，傾角60°～75°。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要為層間滑動(dòng)構(gòu)造和平移斷層。層間滑動(dòng)斷層主要是為含礦熱液提供運(yùn)移通道和儲(chǔ)礦空間，是成礦的有利部位。平移斷層主要為成礦期后斷層，對(duì)礦體具破壞作用，局部礦體可能發(fā)生疊加。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育，巖體基本上由兩次侵入巖組成，第一次為黑云母輝石閃長(zhǎng)巖，第二次為花崗閃長(zhǎng)巖。后者出露面積約占總面積的90%以上。

1.4 變質(zhì)作用及圍巖蝕變

區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育熱變質(zhì)作用和接觸交代變質(zhì)作用。圍巖蝕變中硅化、矽卡巖化為成礦前的熱液蝕變，高嶺土化、絹云母化、碳酸鹽化為成礦期后熱液蝕變。

2 礦體特征

礦區(qū)共圈定銀鉛鋅礦體12個(gè)、銅礦體30個(gè)、鉬礦體4個(gè)，其中4個(gè)主礦體礦石量占礦區(qū)總量的72%[1]。

礦床為多金屬共伴生礦床，有接觸交代和中低溫?zé)嵋撼涮?種成因類型。接觸交代型銅礦床，礦石中金屬礦物主要由黃鐵礦、黃銅礦和少量斑銅礦、黝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦等組成。中低溫?zé)嵋撼涮钚偷V床，礦石中金屬礦物主要由黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦和少量黃銅礦、黝銅礦、毒砂及微量的銀金礦、自然銀、碲銀礦等組成。

3 開采技術(shù)條件

3.1 水文地質(zhì)條件

3.1.1 含水巖組及富水程度

按礦區(qū)內(nèi)巖性組合，地下水分布類型及富水程度劃分為以下含水巖組：

（1）松散巖類孔隙含水巖組(Q)

分布于礦區(qū)坡麓及溝谷低凹地帶，厚度0.5m～25.4m，巖性為粘土、粉質(zhì)粘土夾碎石。民井簡(jiǎn)易抽水試驗(yàn)，單位涌水量0.056/s·m～0.247L/s·m，滲透系數(shù)1.47m/d～6.63m/d，富水程度弱，礦化度0.23g/L～0.42g/L，PH值7.0～7.6，地下水化學(xué)類型屬HCO3-Ca型水。

（2）碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組

①厚～巨厚層狀生物碎屑灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r巖溶裂隙含水亞組(T1n、P1q、C2+3)，該亞組混合抽水時(shí)，單孔最大涌水量279m3/d，最大單位涌水量0.197L/s·m。棲霞組單孔最大涌水量227 m3/d，最大單位涌水量0.127L/s·m，平均滲透系數(shù)0.61m/d。含水層富水程度中等，水化學(xué)類型屬HCO3·SO4-Mg、HCO3-CaMg型水。該亞組為大竹園礦段9號(hào)～17號(hào)礦體的主要充水層位。②薄層～中厚層狀灰?guī)r裂隙巖溶含水亞組(T2y1、T1h、P1g2)，三疊系中統(tǒng)月山組下段(T2y1)，地表巖溶不發(fā)育，含水性不均，鉆孔抽水試驗(yàn)q=0.0058L/s·m～0.02L/s·m，該地層遠(yuǎn)離礦體，對(duì)礦床影響有限；三疊系下統(tǒng)和龍山組(T1h)，鉆孔中未見溶洞，坑道中巖溶基本不發(fā)育，富水程度弱，水化學(xué)類型屬HCO3·SO4-Ca·Mg型水；二疊系下統(tǒng)孤峰組上段(P1g2)，在賦礦部位及與巖體接觸帶附近10m內(nèi)巖溶較發(fā)育，本次ZK39孔抽水試驗(yàn)中，與大龍組砂巖、龍?zhí)督M硅質(zhì)巖進(jìn)行混合抽水試驗(yàn)，最大降深66.55m，單位涌水量0.0022L/s·m，滲透系數(shù)0.0031m/d。

（3）碎屑鹽巖類裂隙含水巖組

①碎屑巖夾碳酸鹽巖類裂隙含水亞組(T1y)，厚度約130m，巖性為鈣質(zhì)頁巖、條帶狀灰?guī)r，變質(zhì)后為大理巖、角巖、矽卡巖等，地表見溶蝕現(xiàn)象，鉆孔中未見溶洞，坑道中巖溶基本不發(fā)育，富水程度弱。②硅質(zhì)巖、碳質(zhì)頁巖含水亞組(P2d、P2l、P1g1)，泉流量小于0.2L/s。據(jù)周邊鉆孔抽水試驗(yàn)結(jié)果，單位涌水量0.02L/s·m，滲透系數(shù)0.04m/d，富水程度弱。龍?zhí)督M頂部炭質(zhì)頁巖內(nèi)涌水，涌水量50m3/d～120m3/d，該層位為泉水沖礦段的主要礦體賦存部位，也是主要充水層位。③砂巖、頁巖含水亞組(D3w、S3m、S2f)，滲透系數(shù)K=0.0006m/d～0.0007m/d，單位涌水量最大值q=0.0078L/s·m，單孔最大出水量27m3/d，具弱富水性，水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca·Mg型，pH=7.4～7.8，礦化度0.37g/L～0.46g/L。

（4）巖漿巖構(gòu)造裂隙含水巖組(γδ、γπ)

地表巖石風(fēng)化呈砂土狀，含風(fēng)化裂隙水。深部鉆孔揭露巖石新鮮完整，裂隙不發(fā)育，為相對(duì)隔水體。

3.1.2 斷層及富水性特征

（1）北東向的層間滑動(dòng)構(gòu)造

①分布于志留系及頂部、泥盆系與石炭系之間的層間滑動(dòng)斷層，傾向145°～150°，傾角60°～75°，ZK652鉆孔內(nèi)見石炭系局部巖體較破碎，富水性較強(qiáng)；②位于二疊系底部及二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M與大隆組之間的層間滑動(dòng)斷層，在本礦區(qū)內(nèi)為橫山嶺斷層[2]的南西段，傾向145°～150°，傾角50°～70°，沿?cái)嗔褞r石破碎，為壓性層間逆斷層。

（2）北西向的平移斷層

如F1～F9，大多為巖脈充填，導(dǎo)水性、富水性較差。

3.1.3 地表水與地下水及各含水層之間的水力聯(lián)系

（1）地表水與地下水之間水力聯(lián)系

寶山陶礦段地表不遠(yuǎn)有河流，河下部有隔水粘土層，另地表大理巖巖溶不發(fā)育，地下水與地表水水力聯(lián)系很弱。

（2）各含水層之間的水力聯(lián)系

孤峰組上段灰?guī)r與棲霞組、黃龍船山組灰?guī)r之間易于發(fā)生水力聯(lián)系，而碎屑巖類含水巖組，地下水一般不發(fā)生水力聯(lián)系或水力聯(lián)系較弱。

3.1.4 地下水補(bǔ)逕排條件

大氣降水是礦區(qū)地下水的主要補(bǔ)給水源。在礦區(qū)附近地下水主要靠礦坑疏干排水排泄，在外圍以泉或供水井抽水的形式排泄。隨著深度增加，地下水入滲徑流逐漸減弱，區(qū)內(nèi)地下水大多以潛水形式賦存于礦區(qū)淺部，局部由于第四系或巖體的覆蓋，形成承壓水。

3.1.5 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

礦區(qū)與寶山銅礦同屬一個(gè)水文地質(zhì)構(gòu)造單元，水文地質(zhì)條件相似，且該銅礦有多年實(shí)際排水資料，因此用比擬法預(yù)測(cè)寶山陶銀鋅礦的礦坑涌水量是可行的。比擬法計(jì)算公式如下，計(jì)算結(jié)果見表1。

式中：Q—預(yù)測(cè)礦坑涌水量(m3/d)；Q1—實(shí)測(cè)坑道涌水量(m3/d)；F—設(shè)計(jì)坑道面積(m2)；F1—已開拓坑道面積(m2)；S1—水位降低(m)；S—設(shè)計(jì)水位降低(m)。

3.1.6 礦山供水

礦山及周邊村民生活用水由市政供水，礦山生產(chǎn)用水目前采用-90m中段水倉的礦坑排水，能夠滿足礦山生產(chǎn)的需要。

綜上，本礦床以溶蝕裂隙充水為主，各含水層富水性弱～中等，地下水主要賦存于溶蝕裂隙、溶洞及構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙空間中，地表水與地下水的水力聯(lián)系較弱，-450m中段以上，礦坑預(yù)測(cè)的涌水量中等，礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬中等。

3.2 工程地質(zhì)條件

3.2.1 礦區(qū)工程地質(zhì)巖組劃分

根據(jù)巖土體的巖性、成因、結(jié)構(gòu)類型及堅(jiān)硬程度等工程地質(zhì)特征將區(qū)內(nèi)巖土體劃分為7種巖組，各巖組特征見表2。

3.2.2 結(jié)構(gòu)面

礦區(qū)內(nèi)發(fā)育有Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級(jí)結(jié)構(gòu)面。Ⅱ級(jí)結(jié)構(gòu)面為礦區(qū)內(nèi)主要斷裂，Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面為礦區(qū)內(nèi)次一級(jí)斷裂，Ⅳ、Ⅴ級(jí)結(jié)構(gòu)面。

（1）Ⅱ級(jí)結(jié)構(gòu)面

①橫山嶺斷層的南西段，該斷層沿大隆組與龍?zhí)督M接觸面發(fā)育，為區(qū)域性斷層，長(zhǎng)約2km，傾向南東。為逆沖斷裂，造成大隆、龍?zhí)督M地層變薄。受此影響，礦區(qū)泉水沖礦段龍?zhí)督M粉砂巖巖體較破碎。②北東向?qū)娱g滑動(dòng)構(gòu)造，遠(yuǎn)離礦體底板，對(duì)礦床影響有限。

表2 礦區(qū)工程地質(zhì)巖組劃分及特征表

（2）Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面

為一系列北西向斷層，其使地層不連續(xù)，由于區(qū)內(nèi)巖脈充填作用，對(duì)礦床開采影響不大。

（3）Ⅳ、Ⅴ級(jí)結(jié)構(gòu)面

包括巖層層面、原生軟弱夾層、節(jié)理裂隙面、侵入接觸面、劈理面、次生裂隙面等。這些結(jié)構(gòu)面會(huì)破壞巖體的穩(wěn)定性。

本礦床巖性復(fù)雜程度為較復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育，各巖組巖石力學(xué)性質(zhì)較好，圍巖物理力學(xué)性質(zhì)較好，礦床淺部圍巖穩(wěn)固性基本穩(wěn)定～穩(wěn)定，工程地質(zhì)條件屬中等。

3.3 環(huán)境地質(zhì)條件

3.3.1 區(qū)域穩(wěn)定性及地震

本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)值為0.05g，地震基本烈度為Ⅵ度。

3.3.2 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀

（1）水環(huán)境質(zhì)量

水化學(xué)類型以HCO3-Ca·Na為主，次為HCO3·SO4-Ca·Na型。礦化度0.249～0.387g/L，pH值6.0～6.2。區(qū)內(nèi)水環(huán)境質(zhì)量較好，質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ類。

（2）地溫與天然放射性

地溫類型屬于低溫～常溫類，各地層天然放射性值約3γ～100γ，基本無異常。

（3）不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育特征

區(qū)內(nèi)地形主要為低丘，坡度整體較緩，局部較陡，且基巖大多裸露，侵蝕及風(fēng)化作用較強(qiáng)，局部可能發(fā)生小型滑坡現(xiàn)象，山洪、小型泥石流等不良地質(zhì)條件不發(fā)育。礦區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖普遍發(fā)育，在工程活動(dòng)的影響下，有可能引發(fā)巖溶塌陷。

（4）風(fēng)景名勝對(duì)礦區(qū)環(huán)境要求

礦區(qū)南東方向3km外有旅游景點(diǎn)，可能對(duì)礦山生產(chǎn)、環(huán)保要求提高。

3.3.3 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)預(yù)測(cè)

（1）地表水、礦坑水污染

隨著礦山的開發(fā)，部分采礦廢渣被雨水淋濾，有害物質(zhì)隨雨水排泄，特別是礦坑水直接外排，硫化物氧化產(chǎn)生酸性水，鉛鋅重金屬將會(huì)對(duì)周圍地表水和淺層地下水造成一定程度的污染。要注意污水達(dá)標(biāo)排放。

（2）礦坑突水

碳酸鹽巖及碳酸鹽巖夾碎屑巖含水層為本礦開拓直接的含水層和補(bǔ)給源，該含水層富水程度弱～中等，局部地段巖溶較發(fā)育，井巷工程大面積穿過該含水層時(shí)，不排除局部有瞬時(shí)突水、突泥現(xiàn)象，應(yīng)予以注意。

（3）井巷變形

礦區(qū)泉水沖礦段粉砂巖穩(wěn)固性較差，巖石蝕變較強(qiáng)地段巖石完整性較差，需要工程支護(hù)。預(yù)測(cè)將來在礦山坑道開拓過程中，局部可能影響巷道的穩(wěn)定性。

（4）采空塌陷

主要礦體埋藏深度較大，厚度較小，發(fā)生采空塌陷可能性較小。但泉水沖礦段淺部礦體埋深較小，發(fā)生采空塌陷的可能性較大，但周圍500m范圍內(nèi)無居民區(qū)，其危害較小。

綜上，本礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件復(fù)雜程度屬中等。

4 結(jié)論

該礦床為一多金屬共伴生礦床，有接觸交代和中低溫?zé)嵋撼涮?種成因類型?，F(xiàn)階段礦床中上部開采技術(shù)條件屬以水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)復(fù)合問題為主的中等復(fù)雜類型（Ⅱ-4）。