吉林省汪清縣廟嶺大理巖礦開采技術(shù)條件分析

王一楠

（吉林省第一地質(zhì)調(diào)查所，吉林長春 130033）

1 礦區(qū)自然地理、水文氣象情況

礦區(qū)位于汪清縣340°方向，直距25km，行政隸屬吉林省汪清縣大興溝鎮(zhèn)。

礦區(qū)位于老爺嶺山地的余脈，屬小起伏低山區(qū)，地形北高南低。礦區(qū)最高點海拔標(biāo)高為480m，最低點海拔標(biāo)高約為267m，相對高差為213m。當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面標(biāo)高250m，礦體分布標(biāo)高250.88～441.5m。區(qū)域最大河流為嘎呀河，發(fā)源于老爺嶺，在礦區(qū)外西南側(cè)自北向南流過，最后注入圖們江。嘠呀河流速為2.17m/s（2020.4.10），年平均流量15m3/s，河水補給受大氣降水影響較大，2 月份流量最小為1.7m3/s，7～8 月份水量充沛，流量最大可達(dá)60m3/s。該區(qū)為中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季寒冷、干晴，多西北風(fēng)，平均風(fēng)速1.33m/s；春季時間短，且溫度變化劇烈，晝夜溫差大，多東南風(fēng)，平均風(fēng)速3.13m/s；夏季濕熱多雨；秋季涼爽，多晴朗天氣。年平均氣溫4.6℃，極端最高氣溫34.3℃，極端最低氣溫-36.3℃。1990～2019 年，年平均降水量為562.52mm，年最大降水量為759.3mm，最小降水量為334.3mm，降雨集中在6～8月，占全年降雨量的28%～71%，日最大降水量為97.5mm（2019.08.16）；年最大蒸發(fā)量為1537.4mm，年最小為1060.6mm，年平均蒸發(fā)量為1255.31mm。封凍期在11 月中旬至翌年4 月初，最大凍土深度為1.6m[1]。

2 礦區(qū)水文地質(zhì)

2.1 含水層

（1）第四系砂礫石孔隙水含水層:分布于嘎呀河沿岸及其支流溝谷中的河漫灘沖積物中。巖性由棱角狀砂、礫石夾粘土質(zhì)泥砂層組成，厚度2～10m，含水層富水性中等。

（2）裂隙巖溶含水層：主要為二疊系下統(tǒng)廟嶺組大理巖、硅質(zhì)大理巖、變質(zhì)巖屑砂巖，刺猬溝組巖屑凝灰?guī)r及二長花崗巖等，本區(qū)大理巖礦賦存此層位，淺部風(fēng)化強烈，風(fēng)化裂隙發(fā)育深度5.5～15.7m，平均10.87m。另外，巖石本身裂隙不發(fā)育，富水性弱。

2.2 相對隔水層

礦區(qū)范圍內(nèi)深部二疊系下統(tǒng)廟嶺組大理巖，巖石完整，裂隙不發(fā)育，含水微弱，透水性差，起隔水作用，可劃為相對隔水層。

2.3 構(gòu)造破碎帶水文地質(zhì)特征

（1）構(gòu)造破碎帶裂隙水：礦區(qū)位于區(qū)域上廟嶺復(fù)式背斜、斷裂構(gòu)造，構(gòu)造相對較發(fā)育。廟嶺復(fù)式背斜：該背斜構(gòu)造因后期侵入巖體破壞和中生代上疊構(gòu)造掩蓋而出露不全，其核部位于廟嶺-馬鹿溝一線，由中二疊世廟嶺組組成，巖性為鈣質(zhì)砂巖、粉砂巖、灰?guī)r。大理巖礦層賦存于此層位，位于北東向及北西向。構(gòu)造破碎帶賦含構(gòu)造破碎帶裂隙水。

（2）基巖構(gòu)造裂隙巖溶含水層：分布于礦區(qū)，巖性為二疊系下統(tǒng)廟嶺組大理巖、硅質(zhì)大理巖、變質(zhì)巖屑砂巖，刺猬溝組巖屑凝灰?guī)r及二長花崗巖等，大理巖礦層賦存于此層位。據(jù)鉆孔簡易水文觀測，未見有大巖溶、裂隙存在，含水層富水性弱。

2.4 地下水的補給、徑流、排泄條件

礦區(qū)地下水主要由大氣降水補給，大氣降水通過坡積、沖積層孔隙，經(jīng)基巖風(fēng)化裂隙滲入地下，在風(fēng)化裂隙發(fā)育處匯集，形成地下水。礦體均埋藏在侵蝕基準(zhǔn)面以上，有利于地下水徑流排泄于溝谷的溪流。

2.5 礦床充水因素分析

本礦床為一露天開采的礦床，根據(jù)礦區(qū)動態(tài)資料，本次勘探最低開采標(biāo)高為250.8m，高于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面，區(qū)內(nèi)巖溶裂隙不發(fā)育，采礦場主要充水水源為大氣降水，深部礦體位于地下水位以下，地下水為次要充水水源。

2.6 礦坑涌水量

礦區(qū)周邊大理巖礦水文地質(zhì)情況：本次勘探最低開采標(biāo)高為250.8m，高于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面，礦床的主要充水來源為大氣降水，包括直接降落在露天采礦場中的降水量和降落在露天采礦場外緣徑流到礦坑內(nèi)的降水量；次要充水水源為深部地下水，故采用下列公式計算：Q=Q1+Q2+Q3...........①，求得Q正常=463.68m3/d。該預(yù)算結(jié)果為正常條件下的礦坑涌水量，不包括生產(chǎn)條件的改變、人為、遇構(gòu)造帶、導(dǎo)通地表水、洪水期間、瞬間突水等及其他因素影響[2]。

2.7 水文地質(zhì)條件評價

綜上所述，本礦區(qū)水文地質(zhì)類型是：頂板直接接受大氣降水滲透補給的裂隙充水礦床，當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面為250m，礦床最低開采標(biāo)高在250.88m，地形有利于自然排水。該礦床水文地質(zhì)條件屬簡單類型。

3 礦區(qū)工程地質(zhì)條件

根據(jù)礦區(qū)地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖石物理力學(xué)性能、巖石風(fēng)化程度及礦區(qū)水文地質(zhì)特征等條件，將礦區(qū)劃分為4 個工程地質(zhì)巖組：松散軟弱巖組、堅硬塊狀巖組、半堅硬塊狀巖組、半堅硬-堅硬塊狀巖組[3]。

3.1 松散軟弱巖組

殘坡積層主要由一套雜亂堆積的覆蓋土及大理巖、花崗巖及脈巖類碎石組成。厚度一般2～l0m，巖土體疏松，壓縮性較高，屬松散軟巖類，穩(wěn)定性差，屬剝離層。

3.2 堅硬塊狀巖組

脈狀閃長玢巖屬礦體夾層，致密堅硬，抗壓強度62.20Mpa，屬堅硬巖石。

3.3 半堅硬塊狀巖組

大理巖礦體遍布全區(qū)，厚層狀。大理巖抗壓強度31.4Mpa，屬半堅硬巖石，穩(wěn)定性較好。

3.4 半堅硬-堅硬塊狀巖組

礦體圍巖均為硅質(zhì)大理巖和凝灰質(zhì)砂礫巖，硅質(zhì)大理巖抗壓強度56.19Mpa，屬半堅硬巖石；凝灰質(zhì)砂礫巖抗壓強度107.02Mpa，屬堅硬巖石，穩(wěn)定性好。

3.5 露采邊坡穩(wěn)定性評價

礦區(qū)已有南北兩處采礦場，形成人工陡崖(采礦場)，目前礦床最低開采標(biāo)高為325m，臺段高度約12m，安全平臺寬度6m，開采邊坡角為52°～60°，場區(qū)內(nèi)碎石堆料邊坡角約40°，比較穩(wěn)定。廟嶺大理巖經(jīng)多年的連續(xù)開采，采用的邊坡角可靠且安全，至今未發(fā)生巖體崩落邊坡失穩(wěn)等工程地質(zhì)問題。

3.6 工程地質(zhì)條件評價

綜上所述，本礦區(qū)工程地質(zhì)類型是：本礦床為斜坡地段裸露型礦床，地層巖性單一，巖層結(jié)構(gòu)類型為厚層狀。礦區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，局部破碎帶發(fā)育影響邊坡局部穩(wěn)定，礦山開采多年邊坡均相對穩(wěn)定。因此，該礦床工程地質(zhì)條件屬簡單類型。

4 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)

（1）地震狀況：本區(qū)地震烈度為Ⅵ度，地震動峰值加速度為0.05g，屬地震穩(wěn)定區(qū)[4]。

（2）水體現(xiàn)狀：礦山排水不會引起區(qū)域性地下水位下降，同時礦床開采也不會導(dǎo)致礦區(qū)及周邊巖溶塌陷。

（3）采礦產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題：目前采礦平臺堆積一定量的礦石廢渣，廢石堆比較穩(wěn)定，未發(fā)生過地質(zhì)災(zāi)害。礦石和廢石不易分解出有害組分，礦山開采不會造成土壤、河流及地下水污染。綜上所述、礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量屬良好型。

5 開采技術(shù)條件小結(jié)

綜上所述，該礦床是以裂隙充水為主的水文地質(zhì)條件簡單類型；工程地質(zhì)條件屬簡單類型；地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好；該礦床開采技術(shù)條件為簡單型。