廣東韶關三墩寨礦區建筑用石灰巖礦床地質特征及開采技術條件

摘要：通過對礦區開展地質勘查工作，基本查明了礦區建筑用石灰巖礦的地層、構造、巖漿巖及礦體特征，基本查明了石灰巖礦體的規模、形態、產狀、分布范圍和厚度，也基本查明了礦石質量及特征。本文分析了礦區的開采技術條件，指出相關開采技術條件和安全生產問題，提出了合理建議。

關鍵詞：建筑用石料；石灰巖；地質特征；開采技術條件

廣東省韶關三墩寨礦區建筑用石灰巖礦位于韶關市市區約296°方向，直距13.5km處。

1.礦區地質特征

1.1地層

礦區內由老到新主要地層有：石炭系下統孟公坳組下段、石炭系下統石磴子組上段以及第四系坡殘積層。

石炭系下統孟公坳組下段：分布于礦區西南角局部，巖性為灰巖，深灰色—灰黑色，僅局部出露，巖層產狀：81°∠42°。

石炭系下統石磴子組上段：分布于整個礦區大部分區域，巖性為深灰色薄—中厚層微晶灰巖，局部夾泥微晶灰巖及含炭質灰巖，深灰色—灰黑色，僅局部出露。深部巖性經鉆孔揭露為微晶灰巖、泥微晶灰巖及含炭質灰巖。巖層產狀：85°～89°∠41°～47°。

第四系：礦區地表大面積出露，主要為殘坡積層，黃褐色、雜色，由含礫砂土、紅色粘性土組成，結構松散，呈松散堆積體，分布于山腰、山坡、山前以及溝谷地帶。

1.2構造

1.2.1褶皺構造：

礦區位于三墩寨向斜的北翼，三墩寨向斜在礦區出露不全，地層呈現單斜狀產出，產狀傾向東，∠41°～47°。該向斜軸向北東35°，區域上長4km，寬2km，向斜核部為石炭系下統測水組，兩翼為石炭系下統孟公坳組或石磴子組。

1.2.2斷裂構造：

礦區斷裂構造均為第四系所覆蓋，據區域資料（1/5萬地質圖、桂頭公社幅），礦區發育的斷裂構造主要為北西—南東向斷裂構造（F3）。

F3斷裂構造：位于礦區南部，由北西—南東方向貫穿通過礦區，北西—南東向延伸長度約950m（區域上延伸超過2500m）。據地層錯動情況，為右行斷裂。為扭性斷裂，斷裂相對扭動方向為南向。

1.2.3節理裂隙：

依據礦山局部地層出露，發現一組節理，與地層斜交，產狀173°∠80°～86°，節理間距2m～4m，節理面多為方解石充填。據鉆孔揭露，礦區地層巖石裂隙較發育，裂隙為白色方解石充填。

1.3巖漿巖

礦區內未見巖漿巖出露。

2.礦體地質特征

2.1礦體分布特征

礦區內的礦體為石炭系下統石磴子組以及石炭系下統孟公坳組，具沉積型礦床特征。礦層呈單斜層狀產出，單層厚0.2m～0.8m，礦體產狀為85°～89°∠41°～47°，礦層穩定，走向和傾向上變化不大。礦區內礦體南北向延伸> 750m，東西向控制寬度>380m，礦區現狀最高點287.78m，最低點143.12m。

2.2礦石質量特征

2.2.1礦石結構構造

微晶灰巖、泥微晶灰巖，具泥晶—微晶結構，整體呈塊狀構造，巖石成分方解石、白云石及陸源碎屑。局部可見少量含炭質灰巖。

2.2.2礦石礦物成分

微晶灰巖的主要礦物成分為方解石（98%）和少量陸源碎屑物（2%）。

泥微晶灰巖的主要礦物成分為方解石（93%）、白云石（5%）和少量陸源碎屑物（2%）。

含炭質灰巖的主要礦物成分為方解石（80%）、陸源碎屑物（4%）、生物碎屑（8%）、炭質（4%）、石膏（2%）和金屬礦物（1%）。

2.2.3礦石化學成分

該區石灰巖礦石化學成分平均含量CaO 48.85%、MgO 2.17%、Al2O3 1.58%、SiO2 1.57%，S、P含量較低（表1）。

2.2.4礦石抗壓強度

礦區巖石單軸飽和抗壓強度30.1MPa～66.2MPa，平均單軸飽和抗壓強度Rc=46.3MPa，屬較堅硬巖，滿足《建設用卵石、碎石》（GB/T14685-2001）中沉積巖作為建筑用石料的抗壓強度要求，適用于作普通建筑用石料（表2）。

2.2.5礦石放射性含量

礦區礦石平均內照射指數IRa=0.1、平均外照射指數Ir=0.1，依據《建筑材料放射性核素限量》GB6566-2001規定，當建筑主材料中天然放射性核素鐳-228、釷-232、鉀-40的放射性比活度同時滿足IRa小于或等于1.0和Ir小于或等于1.0時，其產銷與使用范圍不受限制。

2.3礦石類型

礦區的礦石自然類型主要為塊狀微晶灰巖、泥微晶灰巖、含炭質灰巖礦石。

礦區礦石工業類型為建筑用礦石。不劃分礦石品級。

2.4礦體圍巖與夾石

礦區內的礦體為石炭系下統石磴子組上段微晶灰巖以及石炭系下統孟公坳組下段微晶灰巖，局部夾泥微晶灰巖、含炭質灰巖。

礦山礦石主要作為建筑石料使用，受斷裂與裂隙構造的礦石可作為小粒徑石料或者石粉使用，不作為夾石剔除。

3.礦石加工技術性能

礦山生產礦石為建筑石料，礦體較穩定，礦石的巖石力學性質符合建筑用石灰巖的質量要求。無需選礦，不用設選礦廠，需設相應的石料破碎篩分加工廠。

根據礦石質量和目前市場的需求，生產的最終產品為：0～10mm的石粉、10mm～20mm、20mm～32mm規格的建筑用碎石，以及副產品、石渣和少量塊石角石等。

4.礦床開采技術條件

4.1水文地質條件

礦區擬設最低開采標高80m低于礦區最低地面標高（142m），標高142m以上地下水富水性弱，水量貧乏，地表降雨匯水可沿地表斜坡自然排出采場，水文地質條件屬簡單類型；開采標高142m～80m礦體為凹陷開采，地下水富水性中等，水量中等，水文地質條件屬中等，采場地下水和降雨匯水需采用機械排水。因此，礦山開采過程中，需注意局部溶洞和溶蝕裂隙發育地段的地下水充水情況，避免礦坑引發突水事件，并在采場外圍設置截排水溝攔截坡面水流，避免暴雨期間礦區外圍坡面流水涌入采場；因此，綜合判定礦區水文地質條件中等。

4.2工程地質條件

礦區礦體頂底板均為較硬巖類，抗壓強度較好，穩固性好。巖體為灰巖，巖體分類為Ⅲ類，巖體質量中等，礦區屬于單斜構造，同時區內斷裂、節理裂隙較發育，區內分布的土體為第四系殘坡積土，穩固性較差，厚度0.20m～45.0m，除西南角厚度較大外，其他地區均小于10m；但是灰巖分布區坡殘積土遇水易膨脹崩解，穩定性較差，在降雨侵蝕作用下，邊坡容易失穩，應根據坡面巖土體結構和穩定性情況，控制邊坡高度和邊坡角；微風化和新鮮灰巖，其結構完整，致密、強度較高（飽和抗壓強度均30.1MPa～66.2MPa），穩定性好，邊坡總體穩定，由于灰巖礦體呈向斜產出，局部存在順層邊坡和溶蝕裂隙，需注意巖層和裂隙產狀變化地段開采邊坡的穩定性，判定礦區工程地質條件中等。

4.3環境地質條件

礦山開采活動將導致土地資源和地形地貌景觀的破壞、水土流失，礦山建設開采過程中，露天采場、道路和破碎加工區將造成地形地貌及植被破壞，對局部生態環境和土地資源產生影響。礦山殘積土飽水松軟、淺部溶蝕裂隙和溶洞發育，邊坡穩定性較差，在雨水沖刷作用下局部可能存在崩塌、滑坡等地質災害，應根據邊坡巖土體及溶蝕裂隙和溶洞發育的實際，控制臺階高度和邊坡角，同時中深部溶洞在長期開采抽排水過程中存在巖溶地面塌陷的可能，應在礦山開采時重點關注中深部溶洞發育和涌水情況，落實防范巖溶地面塌陷等地質災害措施，確保礦山建設和生產安全。隨著今后擴大開采，為防止廢土石堆放處置不當引發地質災害，應在堆放場下方設置攔土壩和沉淀池，對含泥沙量過高的廢水要沉淀處理達標后排放，判定礦區環境地質條件中等。

4.4開采技術條件綜述

綜上所述，礦區水文地質條件中等，工程地質條件中等，環境地質條件中等，礦床開采技術條件屬水文地質、工程地質、環境地質復合問題中等的類型（Ⅱ-4）。

5.結論及建議

5.1礦體賦存于石炭系下統石磴子組以及石炭系下統孟公坳組，呈單斜層狀產出，自然類型主要為塊狀微晶灰巖、泥微晶灰巖、含炭質灰巖，工業類型為建筑用礦石。

5.2礦床開采技術條件屬水文地質、工程地質、環境地質復合問題中等的類型（Ⅱ-4）。

5.3礦體埋藏淺，礦體連續性穩定，適合露天開采，礦石質量符合建筑用灰巖礦的質量標準，具備建設大型礦山條件。

5.4開采過程中必須注意采坑邊坡的穩定性，控制好邊坡的角度及高度，確保安全生產，避免崩塌、滑坡等地質災害的發生。

5.5加強礦山廢石、廢水的管理，保護生態環境，避免環境污染。

參考文獻：

[1]礦產資源工業要求手冊編委會.礦產資源工業要求手冊[M]，地質出版社. 2014.

[2]劉波，梁宇，等；南江縣梅林建筑用石灰巖礦床地質特征及開采技術條件[J].中國非金屬礦工業導刊， 2015（04）： 39-41+49.

[3]孫偉，許卓朋，李曉瀟，等；廣東英德觀音巖—大山洞石灰巖區礦床地質特征研究及資源開發的地質環境問題探討[J].西部資源， 2020（04）： 33-36.