云南铜矿厂矿床开采技术条件分析

刘文祥

摘要： 随着社会的发展，对矿产资源的需求量日益加大，为更合理地利用矿产资源，需先对矿区的开采技术条件进行分析。本文通过地表、出水点、泉点的流量观测，水质分析，钻孔抽水试验，围岩及矿体稳定性的观察记录，地表不良工程地质现象的观察等，基本查明矿区的水文地质条件、工程地质条件和环境地质条件，为矿山合理设计和开采提供一个可靠依据。

Abstract： With the development of society， the demand for mineral resources is increasing， and for more rational use of mineral resources， it is first to analyze mining technical conditions. Through the surface， flow observation of water spot and spring spot， water quality analysis， pumping test， observation record of surrounding rock and orebody stability， observation of surface engineering geological phenomena， basic identification of hydrogeological conditions of mining area， the engineering geological conditions and environmental geological conditions has been achieved， providing a reliable basis for the rational design of mines and mining.

关键词： 开采技术条件；水文地质；工程地质；环境地质

Key words： mining technical conditions；hydrogeology；engineering geology；environmental geology

中图分类号：P618.41 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）13-0087-02

0 引言

某铜矿厂位于云南省玉溪市青龙镇内，矿区地理坐标范围为东经102°02′07″～102°02′59″北纬23°47′40″～23°48′33″。该区段为一补偿型裂谷盆地[1-2]，区内经历多次构造运动，由南北向浅变质的元古界昆阳群岩系构成区域基底，且火山、岩浆活动频繁，因此其成矿条件极为优越。前人对该铜矿区已做了大量研究，但主要集中在地质特征和控矿因素方面，对其矿床开采技术条件还没有系统的研究[3-4]。本文在对矿区水文地质条件及工程地质条件、环境地质条件进行研究的基础上，分析揭示矿区开采技术的主要影响因素，为矿山后续开采生产工作提供依据。

1 水文地质条件

1.1 矿区水文地质条件 某铜矿厂位于以青龙厂镇一带为分水岭的北侧，矿区面积0.979km2。地表水以水渠和冲沟为主，自西向东转向北东流入河底江。矿区最低侵蚀基准面为它克河沟谷1170m左右，潜水面标高1284～1265m，矿体大部分在潜水面以上。核实矿体最低标高1036m，開采方式主要有露采和坑采，现有坑道控制最低标高为二号坑（1265m），矿区地形利于矿坑自然排水。

1.1.1 地下水的补给、径流、排泄条件 矿床地下水主要包括大气降水补给和径流补给[5]。该铜矿厂在勘探时根据钻孔及坑道所揭露的资料确定深部无大的地下水体存在，潜水面存在于1284～1265m以下，补给主要靠大气降水。矿区矿体产于山脊或近山脊的山坡上，地形坡度较陡，大气降水难于积聚，且矿体均在当地最低侵蚀基准面（1170m）以上，自然排水条件有利。

1.1.2 坑道水文地质特征 坑道涌水主要来自构造裂隙发育地段，以滴水和淋漓两种形式出现。据观测，二号坑（1265m）坑口总涌水量，最大流量463.97m3/日，最小流量13.22m3/日，平均133.66m3/日。露天采场面积仅0.069km2，因开采分水岭以北的土状矿，采场位于近南北的山脊上，采场由北向南采，底板南高北低，大气降雨由南向北自然排放。雨水下渗较少，对矿坑涌水量影响甚微。

1.2 矿坑涌水量预测 本次坑道涌水量预测用水文地质比拟法，根据原勘探报告HCK（1/31）孔抽水试验资料对未来1150m矿坑进行预测，涌水量计算公式如下：

式中：Q-预测坑道开采时的涌水量（m3/日）；Q0-现有坑道开采时的涌水量（m3/日）；F-预测坑道开采时的控制面积（m2）；F0-现有坑道控制面积（m2）；S-预测坑道系统开采时的水位降低值（m）；S0-现有坑道系统开采时的水位降低值（m）。

根据资料可知：最大涌水量Q0=463.97m3/日，平均涌水量Q0=133.66m3/日；F0=237575m2；S0=55m；1150m中段坑道控制范围长1074m，宽228m，F=244872m2；S=120m。计算结果详见表1。从计算结果看，坑道的涌水量大小与控制面积和水位降深有关，其预测的坑口最大涌水量为706.37m3/日，由于矿区地形有利于自然排水，所以对矿坑不易造成大的涌水事故。尽管如此，矿山还应做好疏排水工作，防止涌水给矿坑带来安全隐患，影响矿山正常生产工作。

2 工程地质条件

矿区位于青扬断裂西侧，总体构造线走向30°，次级挠曲构造发育。矿区总体为单斜构造，构造线方向与区域构造线方向一致，区内褶皱、断层、节理及裂隙等均较发育。

2.1 断裂构造破碎带的工程地质特征及对开采的影响

矿区断层较为发育，沿岩层走向及倾向均有分布，计有F1～F9九组主要断层：其中F1、F4、F8三组为成矿前断层，其他断层为成矿后破坏矿体的断层，规模较大断层为F1、F2、F3。

F1：为青扬断裂派生的矿区内最主要的断层，延长4km，产状：305～325°∠70°，走向几乎与青扬断裂一致。该断层显挤压性断裂特征，对矿床开采有一定影响，坑道揭露该断层时，应进行支护处理。

F2：此断层为对矿床矿体破坏最大的断层，走向和倾向延伸均大于300m，产状：290°∠40～60°，个别地段缓至24°。

F3：规模与F2相当，走向长达300m以上，出露在矿床深部，使矿体普遍向西错移50m以上，造成约40m左右的矿体缺失带。

F2、F3断层破碎带充填物均由松散物质组成，抗压强度低，矿床开采中易受应力作用影响而破碎，工程揭露后易产生垮塌、崩落、掉块等不良工程地质现象，对开采影响较大，应予以重视，坑道开拓中需要进行支护。

2.2 矿层顶、底板及井巷围岩、采场稳定性评价 矿体主要赋存在昆阳群落雪组二段、三段（Pt2l2-3）的白云岩中，次要赋矿层为落雪组一段（Pt2l1）、鹅头厂组一段（Pt2e1）。其产状与围岩一致，局部有穿层现象，其岩石抗压强度较低，按硐室围岩分类将其划为完整软岩类组，工程揭露该岩体易产生不良地质现象。断裂构造较发育，节理裂隙、破碎带由石英长石、破碎岩石、泥炭质等組成，局部有滴水现象。

矿山现有露天采场，主要是采土状矿。采矿方法为台阶采矿，土状矿稳定性较好，凡按设计采矿地段，无边坡坍塌、崩落现象。但局部地区裂隙较发育，应采取措施进行支护[6]。台阶高度较高，边坡角较陡出现边坡失稳，产生边坡坍塌、崩落等（图1）。为防止露天采场出现大的工程地质问题，保证矿山的安全生产，采场边坡顶部、各台阶应开挖截、排水沟。严格控制工作台阶高度在6m以内，台阶最终边坡角小于50°。

3 环境地质条件

3.1 地震及区域稳定性 按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）附录A划分，矿区属地震设防烈度Ⅶ度区。资料显示近20年来元江县境内未发生6级以上地震。但该区位于绿汁江深大断裂、普渡河大断裂、红河大断裂夹持地带，此断裂均为活动断裂，近期仍在发生ML≥2.0 级地震，新构造运动较活跃，区域地壳稳定性差，属次稳定性。

3.2 地表水、地下水环境质量 矿区内地表水系主要有它克河、红龙厂沟及一些人工水渠、冲沟和泉点，两条河流流量均具有明显的季节特征，旱季水量较小，清澈无味，雨季水量大但浑浊，含泥沙较重。经三个点的水样分析结果：含菌值都超标，水质量较差，需专门处理后才能饮用。细菌检验结果见表2。故矿山开采过程中要挖好排洪沟，做好安全防护工作，并制定用水循环等措施[7]。

3.3 有毒有害成分及放射性元素

对矿床开采有影响的有害元素主要为游离SiO2，主要存在于矿体和围岩中，其中泥质白云岩中含量为35.83%，褪色白云岩中含量为5.10%，青灰色白云岩含量为17.34%，需设置吸尘设备，其它硫、磷含量极低，无甚影响。岩石中镁含量较高，对选矿和冶炼效果造成一定的影响。氧化镁含量达10.24～14.07%，需在选矿时采取抑制泥化及冶炼时防止炉渣粘结的必要措施。其它砷、锌等有害元素含量极低，对人体无甚影响，对矿床开采和矿山地质环境无影响。

该铜矿厂在勘探过程中，对放射性进行了查定，矿区内未发现有放射强度高值区，放射性对矿床开采和矿山环境无影响。

4 结论

①昆阳群落雪组（Pt2l）碳酸盐岩构造裂隙含水层为矿床的主要含水层，矿区附近无大的地表水系通过。构造破碎带、地下水对矿床充水有一定影响，但不会出现严重的涌水问题。矿岩层顶板为板岩，起到隔水的作用且较稳定，所以矿床水文地质条件属以落雪组构造裂隙含水层充水为主的中等类型。②昆阳群鹅头厂组一段（Pt2e）和落雪组（Pt2l）中、厚层状较坚硬工程地质岩组是该铜矿厂的含矿层和矿体顶底板岩层，构造破碎带存在小范围不良工程地质问题，采矿坑道系统在通过断裂破碎带部位时易发生冒顶、崩塌等工程地质问题。露天采场局部地段出现边坡失稳等工程地质问题，上述情况影响范围均不大，且矿石围岩较稳定，容易护理。所以矿床工程地质条件属以中厚层状较坚硬工程地质岩组为主的简单类型。③矿区地质环境较好，但矿床开采对地质环境造成了一定影响，不利于矿床开采的因素存在，矿床的开采还有诱发小型地质灾害的可能性，加上区域地壳不稳定，矿区地质环境质量为中等类型。

参考文献：

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[2]孙克祥，沈远仁，刘国庆，等.滇中元古代铁铜矿床[M].武汉：中国地质大学出版社，1991：1-169.

[3]池顺都，赵鹏大.应用GIS圈定找矿可行地段和有利地段——以云南元江地区大红山群铜矿床预测为例[J].地球科学，1998（01）：534-536.

[4]杜远生，孙克祥，李志伟.云南元江地区中原古代昆阳群下亚群的沉积地质及控矿作用[J].地球科学：中国地质大学学报，1998（1）：27-31.

[5]蓝海洋，苗阶.辽西八百垅钼多金属矿床开采技术条件分析[J].矿业工程，2015（02）：3-6.

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[7]黄海景.大新县弄屯铅锌矿区矿床开采技术条件分析[J].南方国土资源，2013（02）：40-41.