可可塔勒矿区10号铅锌矿体水、工、环地质特征研究评价

周振

（新疆维吾尔自治区有色地勘局706队阿勒泰 836500）

1 水文地质

1.1 矿区自然地理概况

1.1.1 地形地貌

可可塔勒矿区10号铅锌矿体详查区总的地形特征是：二个平台、三个分水岭、四个沟谷；矿区地貌主要见有Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级地貌，其地貌类型及其形态主要有：中低山地貌类型：高程为1050～1450 米，切割深度小于400米，属侵蚀成因类型；侵蚀谷：矿区内为科依来普沟谷、科克塔尔沟谷以及什根特河谷；冲沟：主要分布于以上四大沟谷的两侧，为主沟谷的支沟，宽数米至数十米，长数十米至数百米，规模较小，均为洪水短暂的冲刷而成；阶地：主要分布于四大沟谷溪流主流线两侧，阶地高1.5～4.0 米，阶面平坦，阶地宽5～10米，阶坡多陡立，主要由河水冲刷下切而成。

1.1.2 气象

测区地处欧亚大陆腹地，属典型的北温带寒冷干旱气候。夏季干燥炎热，冬季寒冷漫长，春秋两季短暂而多风，昼夜温差15℃～20℃，气温变化大，年平均气温2.8℃。最高气温38.7℃，最低气温-49.8℃，年降水量350.40 毫米，蒸发量1191.90 毫米，湿润系数0.29，为湿润不足带，雨季在7～8月，封冻期为每年11月至次年4 月，冻土深度0.29～1.38 米，常年多西北风，风力3～5级。

1.1.3 水文

本区水系较为发育，北部为塔尔结拜河，由东向西径流，汇入什根特河；什根特河，由北东向南西径流（平水期流量29.44 升/秒），汇入喀拉额尔齐斯河。中部为科依莱普小溪（平水期流量1.828升/秒），由北东向南西径流，汇入科克塔尔小溪；科克塔尔小溪（平水期流量为2.172 升/秒），由东向西径流，汇入什根特河。

可可塔勒矿区10号铅锌矿体详查区地下水的自然露头较少，多分布于冲沟中，少数以泉的形式独立出现，绝大多数沿沟谷出露，直接补给地表水，表现形式多为线状，少数呈片状。

1.2 矿区（床）水文地质

矿区内有科克塔尔小溪、科依莱普小溪、什根特河支流由北东向南西穿过矿区，侵蚀基准面1100～1200m，泉水较发育，多分布在切割较强的沟谷内，以下降泉形式出露。

1.2.1 水文地质分区

（1）水文地质分区

Ⅰa：基岩裂隙水中等富水区

本区由花岗岩组成，风化裂隙发育，裂隙延伸较大，透水性好，富水性中等，受大气降水补给，地形起伏不大，在有暴雨时可形成地表径流，一般降水均很快渗入形成地下水，并补给科克塔尔小溪。

Ⅰb：基岩裂隙水弱富水区

本区主要由变钙质砂岩、含磁铁矿变凝灰质砂岩、变钙质砂岩夹变粉砂岩、大理岩、铁锰质大理岩、黑云母变粒岩、变流纹质晶屑凝灰岩、条带状变沉凝灰岩、变流纹质角砾凝灰岩、变酸性熔岩、变石英角斑岩等岩层组成，裂隙较发育，以风化裂隙为主，裂隙延伸不大，且较细小，富水性及透水性均很弱，泉水涌水量0.037～0.454升/秒。

Ⅱa：第四系孔隙水中等富水区

本区主要分布于河流及沟谷等低洼处，由砂砾石及含碎石亚砂土夹砂砾石层组成，泉水涌水量1.405升/秒，属于中等富水性，厚度极不稳定，由1米至数米不等。

Ⅱb：第四系孔隙水弱富水区

本区主要分布于冲沟中，沟谷平缓、宽大，有暂时性流水，泉水涌水量0.325升/秒，属弱富水性，厚度不大，0.5～3 米，有砂砾石层，主要为含碎石亚砂土，水位埋深较浅，有喜水植物发育。

1.2.2 水化学特征

（1）水化学类型

（2）水质评价

①饮用水评价：矿区地表水及地下水水质很好，为无色、无味、无嗅、透明的淡水，矿化度170～358 毫克/升，总硬度118.24～227.43 毫克/升（以CaCO3计），主要为暂时硬度，pH值7.6，为好的饮用水。

②工业用水评价：水垢很少的水-水垢少的水；软沉淀物水；非腐蚀性水-半腐蚀性水；半起泡的水为好的工业用水。

1.3 地下水补、径、排条件

矿区内地表水系较发育，北侧有什根特河，东南有什根河支流科依莱普小溪和科克塔尔小河，河床侵蚀基准面标高980～1000 米，主矿床大部分位于当地侵蚀基准面以上，主要接受大气降水的补给，在矿区毗邻的什根特河河谷及其支沟边坡或沟底地带以下降泉的形式出露于地表成溪，其涌水量大多小于1升/秒，富水性弱，据动态资料表明：矿区地下水位及其他动态要素均随着降水量的变化而变化，水位峰值与降水峰值基本一致或稍有滞后，年水位变幅值较大，大致为2.52～4.25米。

结合等水位线图及地表水地下水长观数据，矿山平硐及泉水出露标高均高于河床标高，地下水流向基本与地势变化最大处一致，由中低山区流向河流进行补给，当平硐及泉水流量变小时，什根特河及附属小溪流量明显变小，可知矿山勘查区范围内地表水（什根特河及其支流小溪）主要受矿山基岩裂隙潜水补给，地下水与地表水动态基本一致，水力联系密切。

1.4 涌水量预测

⑴矿床充水因素

围岩地下水与矿体无隔水边界，围岩裂隙水及其构造破碎带中的地下水随着矿坑地下水降落漏斗的不断扩展涌入矿坑，当降落漏斗扩展到一定距离后，即分水岭处时，地下水对矿坑涌水量的影响将开始逐渐减小；因科依莱普小溪、什根特河支流横穿矿区，矿区主矿床位于河流侵蚀基准面1100～1200m以下，河水可能通过构造破碎带或裂隙发育密集带流入井巷系统，因此预测涌水量时需考虑河水对井巷系统的补给影响作用。

（2）公式的选择

①本次采用大井法预测43～121线井巷系统涌水量。

②将井巷系统模拟为两侧供水边界的“大井模型”，进行计算河水对井巷系统涌水量的影响。

（3）计算结果

表1 可可塔勒矿区10号铅锌矿体井巷系统涌水量预测一览表

大井法一般没有考虑地下水补给量的问题，加之基岩裂隙含水层的不均一性，基岩裂隙水富水性弱，对井巷系统补给面积较大，河水富水性好，但对井巷系统补给面积较小，涌水量计算时考虑两侧河流对矿坑系统的补给，视作无限补给边界，但两侧河流流量较小，且有逐年变小趋势，所以对矿坑系统的真实补给量远远小于预测数值。本次预测的井巷系统涌水量精度只有D 级，误差在60～80%，预测的涌水量偏大。

1.5 水文地质勘探类型的划分

详查区矿体多位于侵蚀基准面以下，地下水位以下，矿区外围水体发育。充水含水层富水性弱，地下水补给条件较好。确定矿床属裂隙充水，水文地质条件简单。建井和生产阶段要加强水文地质观测，防止发生突水事故。依据《矿区水文地质工程地质勘查规范》（GB12719—91）标准，可将可可塔勒10号铅锌矿床划分为水文地质条件简单～中等的裂隙充水矿床，水文地质勘探类型为二类简单～中等型。

2 工程地质

2.1 区域工程地质概述

矿区处在向斜构造的北翼，构造线总体方向呈北西-南东向展布，矿区属构造剥蚀和构造侵蚀为主的低山～中山区，海拔高程810～1927米，地形切割深度多为50～100米，最深达150米以上。

矿区北东和东部为华力西中期花岗岩，呈岩基广泛分布，中部（大平台）及东南部有第四系覆盖，区内沟谷切割较深大，仅少数部位有崩塌的倒石堆外，无其它不良地质现象发生。本区虽不是地震最强带，但经常受到地震强烈影响，属不稳定区。

2.2 矿区工程地质特征

2.2.1 岩体完整性评价

根据各勘探线不同深度的RQD 值、线裂隙率及线裂隙密度统计资料来看：

0～10 米：岩体破碎（其中27 线岩体中等完整除外）；

10～20米：岩体破碎—岩体中等完整；

20～30米：岩体完整性差—岩体中等完整；

30～40米：岩体中等完整。

由地表向地下岩体完整程度逐渐增高，40 米以下，除发育有构造破碎带以外，岩体完整程度均较高，为岩体中等完整—岩体完整。

2.2.2 岩石质量评价

本矿床氧化带发育很少，均在65米深度以上，主要发育在地表（大部分在15线以东），强氧化带极少，呈松散粉末状及碎屑状弱氧化带岩石，呈块状、碎块状及碎屑状，松散-半坚硬。

软弱夹层发育很少，一般仅1米左右，呈泥状，一般不会引起不良工程地质问题。在ZK23-2 孔见到较厚大的软弱层，不良工程地质问题严重。软弱夹层的主要岩性为：黑云母变粒岩、黄铁矿化大理岩、绿泥石黑云母石英片岩、条带状变沉凝灰岩等。

除上述遇到的少数情况外，本矿床岩石均属坚硬岩石，岩石抗压强度大于或接近600kg/cm2，岩体质量很好。

经综合评价，本矿床围岩RQD 值介于54.03～74.68%之间，岩石质量为中等～好；质量岩体系数Z介于2.3～7.0之间，岩石质量等级为一般～特好；岩体质量指标M 介于0.76～2.13 之间，岩体质量为中等～良。总体来说岩石质量较好，属半坚硬岩。

2.3 工程地质勘探类型的划分

矿区构造较不发育，地形地貌较简单。矿体围岩岩性较为单一，顶底板多为黑云母石英变粒岩、黑云母变粒岩，多为半坚硬岩，岩体质量中等～良，现状井巷围岩稳固性较好，一般不宜发生工程地质问题，仅局部破碎带可能产生滑塌、冒顶、片帮等，要加强顶底板管理。确定矿床属块状岩类，工程地质条件简单，矿区工程地质勘探类型为第二类简单型。

3 矿区环境地质

3.1 地震效应区域稳定性

依据《中国地震动峰值加速度区划图》（1：400万），其设防水准为50 年超越概率10%，按照GB18306—2001 的规定标准，可可塔勒铅锌矿区处在富蕴县境内，位于地震动峰值加速度0.20g 区内，地震活动频繁，震级一般较大，均可波及到本区，造成不同程度的灾害。根据地震专家们的分析判断，该断裂带现已具有发生较大地震的背景，所以本矿区处在该断裂带附近，属不稳定区。

3.2 地质灾害评价

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）中所列灾种，并结合矿山建设的实际情况，通过工程地质测绘和调查研究，基本查明了矿区内存在的滑坡、泥石流、崩塌、地面塌陷、地面沉降，地面裂缝等地质灾害的分布范围，规模及其对矿山建设的影响，现分述如下：

3.2.1 滑坡

本区处于构造-侵蚀型低山区，地形切割较强，沟谷发育，地形坡降大。但由于第四纪松散堆积物薄，厚度一般0.5～1.5 米，植被较发育，降水量少，故本区没有形成滑坡的物质基础及气象条件，一般不会形成滑坡。

3.2.2 崩塌

区内局部山高坡陡且风化较强，风化裂隙发育，局部可能具有发生崩塌的潜在危险。

3.2.3 洪水及泥石流

根据气象资料，区内虽干旱少雨，年降水量350.40毫米，但降水量常较集中，且地表汇水面积较大，矿区北侧什根特河河谷处于季节性洪水及泥石流流通区，具有形成泥石流的物质来源和动力基础。

3.2.4 地面塌陷

区内出露岩性为变流纹斑岩和变流纹质熔岩、含角砾变流纹质熔岩和黑云母变粒岩、铁锰大理岩、不纯大理以及变流纹质凝灰岩变流纹质晶屑凝灰岩、变流纹质熔岩、变流纹质角砾熔岩、集块角砾岩等。岩石较坚硬，质量中等，岩体较完整，结构面以Ⅲ、Ⅳ级为主，边坡稳定性较好，没有地下采空区，不会产生地面塌陷。

3.2.5 地裂缝

区内新构造运动活动强烈，断裂构造较发育，属地震高发地带，自全新世以来，发生多次大地震，本区有形成地裂缝的地质条件，若条件成熟，可能产生地裂缝。

3.3 矿区环境地质条件

3.3.1 地下水和地表水环境质量评述

矿区地表水和地下水将随着矿山开采规模的不断加大，可能受炮烟污染影响而导致地下水中的胺、硝酸根、亚硝酸根离子含量超标，矿化度逐渐增高，引起矿区地下水环境不断恶化，须采取矿山开采与环境治理并重的原则，防止水环境恶化。

3.3.2 矿床开采对地质环境的影响

矿山开采不仅会使影响范围内的地质应力环境失去平衡，造成卸荷裂隙的增加，影响边坡的稳定性，还会因大量矿渣的堆放和矿坑的开挖，改变原有地形地貌的状态，导致地质环境现状的改观和恶化，影响生态平衡。

3.3.3 地下水疏干排水对环境地质的影响

随着矿坑连续不断的人工疏干排水，以矿坑为中心的方圆46.94～263.63米范围内，引起地下水水位持续下降，形成降落漏斗，降落漏斗中心部位将地下水水头下降约46.59～141.59米，很大程度上改变了原有矿区周围的地下水补、径、排条件，水力坡度变陡，并加速了水循环，局部不同程度的改变区内地下水的水位、水质、水化学类型，从而出现邻近的地表水干涸、草原退化，植被萎缩等环境地质问题，但对总体区域水文地质补、径、排条件影响不大。

3.2.4 选矿冶炼对环境的污染及防护措施

矿山在选冶过程中，必将对大气和地表水造成污染，其污染主要为选矿冶炼中排放出的污水、污酸、烟气中的二氧化硫等元素。对污染必须按环保法的规定和要求采取防治措施。

3.4 矿区地质环境类型划分

矿区属地壳不稳定区，现状地质灾害欠发育，采矿可能产生局部的地表变形，但对地质环境破坏不大；区内无热害（地温在8℃以下），地表水、地下水水质较好（污染区除外），矿坑排水对地表水体有一定污染；矿石和废石化学成分基本稳定，无其它环境地质隐患。综上所述，确定矿床地质环境类型为第二类，矿区环境地质质量中等。