矿区水工环地质问题的研究—以大北山矿区溶剂用矿山详查为例

孙正坤

（江西省地质矿产勘查开发局赣西北大队，江西 九江 332000）

社会的不断进步，经济的飞速发展，能源成为主要的推动力量，而伴随着人民总体生活水平的不断提升，能源的需求量在不断增加，其中需求量增长速度最快的能源为地质能源及水能。在此种大环境下，对矿区水工环地质工作进行积极组织，相关单位不但能进一步了解及掌握区域内的气候条件、地理条件及生态条件，还能对能源开采工作的高质量开展起到推动作用。基于此，文章以大北山矿区溶剂用矿山详查为例，对灰岩矿区水工环地质问题进行了详细研究，以期能为相关同行业者提供有利的参考依据。

1 大北山矿区溶剂用矿山概述

大北山矿区位于江西省瑞昌市城区315 ° 方向，直距约22.5km 处，隶属瑞昌市夏畈镇。极值地理坐标（2000 国家大地坐标系）东经115 ° 30 ′ 32 ″ -115 ° 32 ′ 32 ″，北纬29° 47′ 00″ -29° 47′ 30″。

矿区交通极为方便，有瑞昌—阳新公路和沙河—大冶铁路从矿区南侧约2km 处通过，并有水泥公路直达矿区，矿区有公路往北东行12km 到瑞昌市码头镇与长江航线连接，往东南行50km 至九江市与京九铁路相通，附近还有杭瑞、福银( 昌九) 高速。

2 大北山矿区溶剂用矿山矿区地质分析

2.1 矿区地层

2.1.1 二叠系

区内二叠系有下统茅口组，上统龙潭组及长兴组。①茅口组（P1m）。矿区仅出露茅口组上段，分布于南部边缘。下部为灰黑色中—厚层状含燧石结核灰岩；中部为灰黑色薄—中层状含燧石条带灰岩；上部为灰—灰黑色巨厚层状含燧石结核灰岩，为隐晶质结构，质地较纯。灰岩中具有云集状白云质灰岩。矿区仅出露部分，厚度378m。②龙潭组（P2l）。本组分布于矿区南部边缘，出露极差。其岩性为黑色燧石层，灰质页岩夹煤层。与下伏茅口组为平行不整合接触，厚度为0.10m～20m。

2.1.2 三叠系

（1）三叠系下统大冶组（T1d）。可分为上、下两段。下段（T1d1）：分布于矿区南部，出露较差，大部分被山田覆盖，厚约22-102m，东部厚、向西变薄。其岩性为黄绿色钙质页岩偶夹灰岩透镜体。上段（T1d2）：分布于矿区大部分区域，出露较好，是本区主要赋矿体位，与下伏地层呈整合接触，厚度约621m。

（2）三叠系中统嘉陵江组(T2j)。按岩性分上、中、下三段，嘉陵江组上、中二段未在矿区出露，下段出露于矿区北部。嘉陵江组下段(T2j1) ：底部为薄层含泥质灰岩、含泥质条带灰岩及薄层似瘤（蠕虫）状含泥质灰岩、夹泥页岩（厚度20m～30m），地表颜色呈浅黄—灰紫色，新鲜岩石含炭质，呈灰黑色，是划分大冶组与嘉陵江组的标志层。上部为灰—肉红色厚—巨厚层状白云质灰岩。区域上厚度207m～253m，与下伏大冶组地层呈整合接触。

2.2 矿区构造

2.2.1 褶皱

芭茅岗向斜轴向近东西，轴面南倾，以岩体为中心，西段为斜歪向斜，东段为倒转向斜，在岩体附近向斜呈压扭状，构成一向南突出的似弧形构造，弧顶遭岩体破坏。向斜核部由三叠系嘉陵江组上段地层组成，两翼依次为三叠系嘉陵江组中、下段地层、大冶组上、下段地层及二叠系长兴组、龙潭组、茅口组地层。南翼较北翼倾角陡，倾角一般52～85°之间。

2.2.2 层间破碎带

矿区内层间破碎带较发育，分布于岩体随近弧顶地层中，主要破碎带有FA3、FA4。

2.3 岩浆岩

矿区岩浆岩主要由花岗闪长岩、花岗闪长斑岩等组成。由花岗闪长岩至花岗闪长斑岩呈过渡相变，二者共同组成矿区东雷湾主岩体，呈小岩株状，侵入矿区北部向斜轴部。平面上近似等轴状。总体走向南西，倾向南东，倾角50～70°。西部接触带陡倾，浅部倾向东，深部倾向西。西北部和南部均见岩体呈指状分枝侵入围岩，接触面呈锯齿状。

2.3.1 岩石矿物成份特征

花岗闪长岩：灰白、深绿色，中—粗粒花岗结构，块状构造，主要矿物成分为斜长石（60%）、钾长石（9%）、黑云母（4～7%）、石英（10～15%）、角闪石（10%），次要矿物见少量磷灰石和榍石（1%±）。

花岗闪长斑岩：灰白、暗灰色，斑状结构，块状构造，主要矿物成分为斜长石（48%）、钾长石（14%）、黑云母（8%）、石英（24%）、角闪石（6%），次要矿物见磷灰石和榍石含量均为（1～2%）。

2.3.2 岩石化学成分

据东雷湾铜矿普查资料，花岗闪长岩、花岗闪长斑岩化学成分特征见表1。

2.4 围岩蚀变及矿化

2.4.1 大理岩化

岩浆热力作用使碳酸盐类围岩发生重结晶和褪色现象而形成大理岩，矿区大理岩主要发育于外带，围绕岩体呈环带分布，带宽350～550m 不等，其中岩体南部出露最好。呈变晶结构，粒度从接触带向外由粗变细，岩性为白色粗粒—白色中细粒（Mbx）—白色细粒（Mbh）—次白色或浅灰色细粒大理岩（Mby），呈渐变过渡关系。其对矿区中部的Ⅲ矿体（31～13 线）有重要的叠加改造作用，据芭茅岗顺达矿区普查中的粉体（200 目）白度测试为85～92%，达到重钙粉——三飞粉工业要求。

表1 东雷湾岩体岩石化学成分结果表

2.4.2 矽卡岩化

岩浆活动过程中与碳酸盐类围岩接触发生交代作用，在东雷湾岩体接触带及其附近形成矽卡岩或矽卡岩化岩石，在北接触带矽卡岩个体多而规模小，呈似层状、透镜状。在南接触带上，矽卡岩规模较大，呈半环带状展布，长800m 左右，宽1～8m，沿倾斜延伸＞200m。矽卡岩为区内黄铜矿、黄铁矿等金属矿物之主要赋矿岩石，矿物成分为石榴石、透辉石，其次为石英、方解石、透闪石、绿帘石等。矿区围岩蚀变有明显水平分带现象，自岩体向外依次为花岗闪长斑岩→透辉石石榴石矽卡岩→矽卡岩化大理岩→大理岩。

3 大北山矿区溶剂用矿山矿床开采技术条件研究

3.1 矿区水文地质单元概述

矿区水文地质条件概化模型可圈划为北部以东西走向主干分水岭和东、西以南北向次级分水线为定水头通用补给边界及南部以分布于矿权南界边埠的三迭系下统大冶组下段（T1d1）钙、泥质页岩为隔水边界的一个相对独立而完整的水文地质单元，其汇水面积2.54km2。边界内矿区处于地下水的补给区与迳流带上。

矿区为一个全域裸露型的灰岩矿区。域内地势北高南低，最高与最低地形高差390.60m，最低侵蚀基准面为矿权南界谷床，地面标高约50m，亦是本矿区储量计算的底界标高和终采矿坑最低自然排泄面标高。本矿区为露天开采，矿坑自然排水条件较好。

3.2 矿区水文气象

3.2.1 水文

矿区自然汇水边界内无地表水体及常流水系分布，地面水流为降水坡面流，且大部沿岩溶通道渗入地下，部分以坡面流形式迳于坡下，汇集、排泄于山前冲沟。汇流于南部外围南阳河，尔向东迳向大桥河终入东部赤湖。

3.2.2 气象

本区属亚热带季风气候区，气候温和，湿润多雨，季节分明。瑞昌市气象局2006-2017 年近十二年气象资料统计，本区年平均气温17℃，年平均降雨量1410.2mm，最大年降雨量1698.6mm（2013 年），最小年降雨量998.2mm（2007 年）。

3.3 矿区环境地质现状

3.3.1 矿区地质灾害发育情况

矿区为岩溶丘陵地形，灰岩广泛裸露，残坡积层零散分布，厚度0～3.4m，局部大于3.4m。自然斜坡坡度20° ～35°，局部＞35°。根据地表调查，未见崩塌、滑坡、岩溶塌陷等地质灾害，自然状态下，发生崩塌、滑坡、地面塌陷的可能性小。

3.3.2 矿区地下水环境质量

矿区内无地表水系（体）分布。本次勘查对矿区地下水（泉水，代表性民井，抽水试验孔）采集水样进行分析，并依据《地下水质量标准》（GB/T14848-93）与结合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）等相关标准，按Ⅲ类水质标准对矿区地下水环境质量类别进行评价，地下水水质分析结果及水质评价结果。

3.4 采坑边坡主要工程地质问题与防治建议

边坡岩体层理面、节理裂隙发育，降低了岩石的完整性与力学强度，裂隙密集带或充填泥质夹层为不良工程地质体。坡面产生岩石掉块、崩落与发生坡体滑移等是主要工程地质问题，建议露采前进行边坡专项勘察与研究和设计，开采中应做好相应的防范措施，以保证施工安全。

3.5 矿区主要环境地质问题及防治建议

3.5.1 问题

矿山进行采矿活动，主要的环境地质问题是改变、破坏了矿区原始生态环境，主要为露天采场境界内及排土场范围的植被殆尽，其对矿山地质环境的破坏和影响程度较严重，恢复治理难度大；次是大气降水对排石场废石的淋滤后所溢出水中的含大量悬浮颗粒，对下游地表水造成一定物理污染。矿山开采时产生大量矿物性粉尘，可采取半封闭、隔离设施、降低物料落差等措施，减少或限制其局部范围内扩散，对矿山环境及工作人员健康影响较小。

3.5.2 防治建议

废渣、弃土应集中堆放，并筑建尾砂库、挡拦坝，防治尾矿、石渣的流失；注意预防因开采产生的岩崩、滑坡、岩溶塌陷等次生地质灾害；为防止下游水源遭受污染，采矿排放水、选矿废水、生活污水不允直接排放到下游沟、溪或河道，应尽量做到循环利用，并经沉淀、静化、处理，达到相关规定的排放标准后排放；对有害气体与烟尘，应配套安装防尘、静化设施，并达到允许的排放标准。

3.6 矿区环境地质条件复杂程度评价

矿区自然状态下，崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害不发育，矿山开采无自然地质灾害影响；矿岩及弃土渣石无有害组分分解，采矿活动对邻近大气环境和水体有轻度物理污染，易于防治；终了采场境界面积较大，露采边坡局部存在不良地质作用危害（软弱夹层、不利结构面等），矿山采矿活动产生的粉尘需采取措施防止外逸或将粉尘限制在局部范围内扩散。就矿山开采而言，矿区地质环境质量属中等类型。

4 结语

总而言之，水工环地质工作开展期间，对工作方法进行适当选择，不但能对地质工作的整体质量进行高效提升，还能为后期工作的有效开展奠定坚实的基础。但依据目前大北山矿区溶剂用矿山详查报告，可以得知，矿区水工环地质问题仍然存在，所以，相关单位需要矿区水工环地质勘察工作，同时对新开采技术加以利用，合理优化矿区水工环地质工作流程，进而高效提升矿区水工环地质工作总体质量。