山东平邑盆地梁家崖矿段三号石膏矿矿层特征及开采技术条件分析

郭祥利

（平邑县自然资源和规划局，山东 平邑 273300）

矿区位于平邑县卞桥镇安靖水库西侧梁家崖村西，在平邑县东南21 km处，行政区划隶属卞桥镇管辖。矿区大地构造位置位于华北板块（Ⅰ）鲁西隆起区（Ⅱ）鲁中隆起（Ⅲ）尼山－平邑断隆（Ⅳ）平邑凹陷（Ⅴ）西部，北部为蒙山凸起，南部与尼山凸起、临沂穹断相接。区域地质简图见图1。

图1 区域地质简图

1 矿区地质概况

1.1 地层

矿区发育地层古近系官庄群卞桥组及第四系地层。地层总体走向为北西—南东，倾向北东，倾角20°～30°，局部略有变化。石膏矿赋存于古近系官庄群卞桥组二段第三岩性带中。

1.1.1 官庄群卞桥组二段（K2E1b2）

根据岩性特征将官庄群卞桥组二段自下而上划分为5个岩性带。矿区内主要出露第三、四、五岩性带，现分述如下：

（1）第三岩性带（K2E1b2-3）

含石膏矿带，主要岩性为紫红色、灰白色、灰绿色泥岩、紫红色中—细粒砂岩互层或夹层，厚度为120 m，其中夹数层石膏、硬石膏层，厚度为1～10 m不等和数十层乳白色纤维石膏，单层厚度一般为0.5～10 cm，最厚达40 cm左右，为氧化－还原环境的咸化湖相沉积。

（2）第四岩性带（K2E1b2-4）

该带出露较好，为膏上灰岩带，厚度46 m，根据岩性特征分为5个岩性层：

含泥、白云质灰岩：灰白色、微带肉红色，中厚层状，性脆，断口贝壳状，微晶质结构，由白云质、碳酸盐泥亮晶胶结。

砾屑白云质灰岩：暗灰白色砾屑结构，块状构造，坚硬，断口参差状，由白云质、方解石亮晶胶结。

白云质灰岩：浅灰白色，以白云质为主，性脆质纯，断口贝壳状，微晶结构，块状构造，由白云石、方解石亮晶胶结，中厚层状。

砂屑白云岩质灰岩：暗灰—浅棕色，以白云质为主，砂屑结构，块状构造，坚硬，断口参差状，由方解石亮晶胶结。

含泥生物碎屑—白云质灰岩：浅灰白色，以白云质为主，含有泥质和生物碎屑，微晶质结构，碎屑结构，块状构造，断口光滑，性脆，由碳酸盐泥亮晶胶结。

（3）第五岩性带（K2E1b2-5）

主要岩性为紫红色、灰白色泥岩、砂岩、暗灰色砂岩、土黄色砂砾岩夹薄层泥灰岩，上部夹有膏层，厚度可达100 m，砾石成分为灰岩、石英岩、脉石英等，倾向北东，倾角20°～30°。

1.1.2 第四系（Q）

矿区内广泛出露，为黄褐、灰黄色粘土质砂及砂质粘土，底部常具厚度、层数不等的古河床砾石层，砾石成分以石英为主，灰岩次之，呈鹅卵状，砾径一般0.5～3 cm，厚度0.5～5 m。

1.2 构造

矿区内地层呈单斜构造，局部仅见北西走向F1断层1条和北东东走向F2小断层1条。

F1断层：分布在矿区西部及外围，整体走向300°左右，倾向北东，倾角不明。断裂带宽度3～10 m，根据两侧岩性层错动情况分析，为左行扭动的正断层，水平断距10 m左右。该断裂对本矿石膏矿层影响较小。

F2断 层：分 布 在 矿 区 东 南 部，产 状153°∠30°，正断层，断距10 m，断裂带宽度1～3 m，断面有擦痕。该断层对膏层影响不大。

1.3 岩浆岩

矿区内未见岩浆岩分布。

2 矿层特征

根据各钻孔中石膏矿层较大的沉积间断（指有较厚的泥灰岩沉积）划分出含矿带，然后根据相对较大的石膏矿层间隔划分出主矿层，最后参照相邻工程中矿石品位、类型及围岩特征进行连接。共圈定5个主矿层，走向138°左右，倾向48°，倾角30°，编号自上而下为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ矿层，其中Ⅲ、Ⅴ矿层为主矿层，详细叙述如下：

（1）Ⅰ矿层。采矿权范围内矿层赋存标高+81～ -50 m，采矿证范围内矿层沿走向长450 m左右，两端延至区外，倾向上矿层延伸约290 m，有3个钻孔控制，1个钻孔沉缺，分布不稳定，呈透镜状产出，变化无规律。矿层最小真厚度为2.17 m，最大真厚度为3.82 m，平均真厚度3.04 m，厚度变化系数为73.0%，属厚度不稳定矿层。矿石最低品位为73.79%，最高品位为82.91%，平均品位77.87%，品位变化系数为6.48%，属品位稳定矿层。

（2）Ⅱ矿层。采矿权范围内矿层赋存标高+81～ -120 m，区内矿层沿走向长450 m左右，两端延至区外，倾向上矿层延伸350 m，有4个钻孔控制，矿区内延伸较稳定。在第Ⅰ勘探线上自浅部向深部厚度变薄，矿层最小真厚度为2.34 m，最大真厚度为9.61 m，平均真厚度7.19 m，厚度变化系数为47.44%，属厚度较稳定矿层。矿石最低品位为56.36%，最高品位为88.80%，平均品位67.74%，品位变化系数为21.28%，属品位稳定矿层。

（3）Ⅲ矿层。采矿权范围内矿层赋存标高+81～ -126 m，区内矿层沿走向长450 m左右，两端延至区外，倾向上矿层延伸370 m，有4个钻孔控制。矿层最小真厚度为2.94 m，最大真厚度为10.49 m，平均真厚度7.12 m，厚度变化系数为43.92%，属厚度较稳定矿层。矿石最低品位为57.23%，最高品位为69.25%，平均品位64.60%，变化系数为8.10%，属品位稳定矿层。

（4）Ⅳ矿层。采矿权范围内矿层赋存标高+81～ -126 m，区内矿层沿走向长450 m左右，两端延至区外，倾向上矿层延伸370 m，有4个钻孔控制。矿层最小真厚度为2.34 m，最大真厚度5.46 m，平均真厚度3.76 m，厚度变化系数为47.62%，属厚度较稳定矿层。矿石最低品位为57.56%，最高品位为77.70%，平均品位68.83%，变化系数为12.12%，属品位稳定矿层。

（5）Ⅴ矿层。采矿权范围内矿层赋存标高+81～ -126 m，其中-80 m以上标高已采空。区内矿层沿走向长450 m左右，两端延至区外。矿层最小真厚度为9.07 m，最大真厚度为16.89 m，平均铅直厚度11.74 m，变化系数为39.25%，属厚度稳定的矿层。矿石最低品位为66.70%，最高品位为85.42%，平均品位77.84%，变化系数为10.31%，属品位稳定矿层。

主矿层特征见表1及图2。

表1 主矿层特征一览表

图2 矿层对比图

3 开采技术条件分析

3.1 水文地质分析

区域上属鲁中南中低山丘陵碳酸盐岩类为主水文地质区曲阜—临沂单斜断陷水文地质亚区，平邑凹陷西端的单斜断陷盆地中，区内地形起伏不大，东北略高，南西平坦，属丘陵地形。矿区内地表水主要有安靖水库，另外发育多条近南北向季节性小河，是该区地表水、地下水主要排泄途径。

本区雨季一般在六月中旬到八月底，年降水量在800 mm左右，七月为最高降水月份，一般可达到200 mm。年蒸发量1700 mm，五月份为最高蒸发月份，一般可达300 mm。

根据本矿区各含水岩组剖面上的分布位置、岩性及接触关系综合分析，膏上、下灰岩带裂隙-岩溶含水岩组之间因受矿层顶板、矿层及底板的阻隔无水力联系。膏下灰岩带裂隙-岩溶含水岩组与第四系孔隙潜水含水岩组因相距较远，水力联系较弱或无联系。膏上、下灰岩带裂隙-岩溶含水岩组、第四系孔隙孔隙潜水含水岩组各自构成相对独立的补给、径流、排泄系统。

矿山水文地质条件复杂程度为简单。

3.2 工程地质分析

（1）第四系残积、冲积层稳固性：岩性松散，厚度0.87～2.0 m，稳固性差。

（2）软～较硬层状泥岩、粉砂岩、泥灰岩矿带顶板岩组稳固性：岩性成分较杂，力学强度差异大，属软-较硬岩，较硬岩中裂隙发育程度较好，裂隙面光滑，岩体质量Ⅳ级。泥岩、砂岩遇水易软化，造成片帮、冒顶等不良工程地质现象。

（3）较硬层状石膏矿带岩组稳固性：力学强度一般，属较硬岩，裂隙发育一般，岩体完整程度为较完整，岩体质量Ⅲ级，不易出现冒顶、坍塌，稳固性较好。

（4）软层状泥岩、粉砂岩矿带底板岩组稳固性：泥岩、粉砂岩属软岩，遇水易软化，并造成底鼓现象。

综上认为，该矿床现状工程地质问题及未来工程地质问题均为矿体顶底板泥岩、砂岩遇水软化，造成片帮、冒顶、底鼓等不良工程地质现象。矿区工程地质条件复杂程度为复杂。

3.3 环境地质分析

矿区大部被第四系覆盖，地势稍有起伏但高差不大，地表无高差较大的陡坎，不具备形成崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的致灾因子，矿区这类地质灾害不存在。石膏矿石不含有害物质及放射性物质，对周围环境无污染。在矿山开采过程中产生的废料废渣，应单独安排合适的地方集中排放，防止雨水对其冲刷和侵蚀，使其中的有害物质溶出、流失，对周围环境造成损害。矿渣及夹石及时回填到地下采空区，以减少废料废渣对地质环境的影响。

本矿区今后井下采空塌陷时产生的瞬时飓风可摧毁生产设施，威胁工人生命安全，地面可毁坏耕地，并使地面产生强烈变形，威胁地面人员安全。由于矿区地面为农田，人员活动较频繁，采空区塌陷及伴生地裂缝地质灾害危险性大。本矿区矿山地质环境条件为中等。

综上，矿山地质环境条件复杂程度确定为中等。矿山开采技术条件为III-2。

4 结论及建议

（1）官庄群卞桥组二段共5个岩性带，矿区内主要出露第三、四、五岩性带。

（2）本矿床为一中型矿床，矿床赋存地层为卞桥组二段第三岩性带中，矿山地质环境条件属中等类型。

（3）目前下层矿基本开采完毕，遗留下8 m高的采空区，给上层矿的开采造成难度。所以，今后在开采上层矿的过程中，要加强上层矿开采技术条件的研究，提高矿产资源的利用率。