贵州省凯里市猫猫岩铝土矿赋存特征及开采技术条件

杨智勇

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局六总队）

贵州是铝土矿资源大省，目前探明和保有的铝资源量近4 亿t，约占全国总量的16%，居全国第二位［1-2］。贵州省凯里市猫猫岩铝土矿具有40 多年的开采历史，而凯里至黄平地区是贵州省近几年重点勘查的一处铝土矿整装勘查区。目前，凯里至黄平地区铝土矿整装勘查工作已结束，基本探明2处大型矿床，多处中小型矿床，主要铝土矿矿床为苦李井矿床、鱼洞矿床、铁厂沟矿床、王家寨矿床等。前人对铝土矿床地质特征及成因等方面进行了较为详细的探索［3-6］，本研究在此基础上，结合新的勘查成果，分析猫猫岩铝土矿的赋存特征、成矿规律以及矿床开采技术条件，以利于进一步的探矿及采矿工作。

1 区域地质

凯里市猫猫岩铝土矿位于扬子准地台之黔北台隆遵义断拱贵阳复杂构造变形区与黔南台陷的交接地带，区域内出露地层由新到老主要有二叠系、泥盆系、志留系、奥陶系、寒武系。区内褶皱属黄平复式向斜南段，主要次级褶皱有鱼洞向斜和苦李井单斜，控制了本区含矿层的分布和铝土矿的产出，其他次级向斜如重安江向斜、下城寨向斜、河湾向斜等梁山组含矿系已被风化剥蚀，核部出露地层为泥盆系上统或志留系。

本区矿产主要有铝、铁、煤、耐火黏土、硫和水泥用、制碱石灰岩矿，均为外生矿床，其中除水泥用石灰岩矿产于奥陶系下统桐梓组、红花园组，为中厚层生物屑亮晶灰岩外，铝、铁、煤、耐火黏土、硫均产于二叠系中统梁山组。

2 矿体特征

2.1 含矿岩系特征

矿区含矿岩系为二叠系中统梁山组（P2l），分含铁、含铝岩系和含煤岩系，由一套含铁铝土页岩、含菱铁矿页岩、铝土矿、铝质岩、铝质泥岩（页岩）石英砂岩、含煤岩系的炭质页岩组成，其厚度及岩系组成变化较大，其厚度严格受其下古溶蚀地貌控制，与下伏地层呈假整合接触。

含铁岩系、含铝岩系、含煤岩系没有明显界线，其岩性由下到上为菱铁矿层、含铁铝土质黏土岩、铝土质黏土岩、致密状铝土岩、铝土矿、铝质黏土岩、石英砂岩及煤岩系的炭质页岩。铝土矿赋存于含铝岩系中，矿层下部常有铝土页岩和黏土岩层，上部亦有铝土岩分布，但下部的铝土页岩和铝土岩铁质含量逐渐增高，局部含较多的结核状菱铁矿，构成含铁岩系。

2.2 矿床成因类型

猫猫岩铝土矿区有2种矿床类型：沉积型铝土矿和堆积型铝土矿。沉积型铝土矿主要分布于格田矿段和背后坡矿段，矿体有A1、A2、A3、A4、A5、A7、A9、A10，产于梁山组中部的含铝岩系中，呈似层状、透镜状，产状平缓，厚度变化较大。堆积型铝土矿是由沉积铝土矿体经风化、剥蚀作用后，原地残留或经短途搬运堆积形成，主要分布在团坡矿段，有A6 和A8。矿体规模较小，产状不稳定，上伏地层为第四系，如图1所示。沉积型铝土矿是该区的主要类型，根据下伏地层岩性及主要铝矿物成分，沉积型铝土矿属于产于碳酸盐岩侵蚀面上的水硬铝石铝土矿床。

2.3 矿体特征

矿区共圈定10 个铝土矿体，主要分布于矿区北部的背后坡矿段、中部的格田矿段、西部的团坡矿段。矿体数据如表1所示。

根据采集的岩矿试验数据结果，矿体特征描述如下。

（1）形态规模。矿区铝土矿矿体规模小至中型，矿体集中分布于矿区北部岩后坡，中部格田水库、西部团坡一带，走向北东，倾向南东，空间形态多为似层状、透镜状，平面形态多为不规则状、长条状、椭圆状等。控制矿体长约87～1 160 m，延深23～990 m，矿体厚度变化于1.70～2.62 m，平均厚度为1.96 m，矿体的平面形态因受基底古地形制约，呈不规则状，整体平面形态较复杂，属形态较复杂类型。

（2）矿体（层）产状。矿体顺层产出，产状与地层一致，倾角多在6°～8°，局部达10°。

（3）矿体（层）厚度。平均厚度为1.96 m，平均厚度变化系数为55.40%，厚度较薄，在分布上无明显的规律性。厚度有一定的集中值，1.0～2.0 m 所占比例达70%，厚度相对连续性较差，厚度变化系数为30.18%～104.01%。

（4）矿石品位。Al2O3最低为59.73%，最高为74.22%，平均为63.02%，品位变化系数为5.30%～23.46%，平均品位变化系数为14.70%；SiO2最低为8.39%，最高为15.82%，平均为13.51%；铝硅比（A/S）［7］最低为3.85，最高为7.89，平均为4.84。

从铝硅比变化情况分析，铝硅比A/S＞8.0 占15.4%，1.8＜A/S＜8.仅占74.6%，变化系数为30.7%；Al2O3变化系数为6.1%，说明该矿体品位变化均匀。

3 铝土矿Al2O3含量与铝硅比值的变化规律

工作区内，实际完成探槽157条（3 662.76 m3），刻槽采样526 件，完成钻探35 个（1 644.3 m），岩芯样121 件，经过239 件样品分析结果统计，Al2O3平均含量为63.02%，SiO2平均含量为13.51%，A/S 平均为4.84。其中Al2O3≥70% 占14.07%，65%≤Al2O3＜70%占20%，60%≤Al2O3＜65% 占20.7%，Al2O3＜60% 占45.2%。从统计中可明显看出，凡Al2O3含量大于70%，则铝硅比值多大于9，并且大部分在15 以上；若65%

4 成矿规律

（1）梁山组地层可分为2 种岩相，泥质岩相是指以铝土岩、铝土质页岩和铝土矿为主，不含砂岩或少含砂岩的相区；碎屑岩相区是指以砂岩为主的相区。2 个相区是逐渐过渡，从柱状对比图上可知，背后坡矿段、格田矿段、团坡矿段为泥质岩相区；在背后坡矿段一带见碎屑岩，宽约1 km，在ZK140-50 号钻孔中砂岩层厚达2.30 m。矿区大部分矿体均产于泥质岩中。

（2）矿区中铁矿层厚度大则铝土矿层薄，铝土矿层厚度大则铁矿层薄。含矿岩系底板白云岩及含矿岩系下部铝土质黏土岩中Fe2O3含量越低，其上部形成的铝土矿Al2O3含量越高，质量越好，反之则差。故在矿区中寻找含矿岩系下部及底板白云岩中Fe2O3含量较低地段，其形成的矿体品位高、厚度大，亦是该区的找矿方向［8-9］。

（3）矿区铝土矿体均产于二叠系中统梁山组（P2l）中下部地层中，含矿岩系厚度越大则形成的矿体中Al2O3含量越高。含矿岩系厚度与其中Al2O3含量呈正比，特别是在古岩溶洼地、漏斗、落水洞中含矿岩系厚度大，矿体形成较厚且铝硅比越高。在矿区局部范围内寻找古岩溶凹地可能发现较大的铝土矿体，如格田矿段的ZK110-58 及TC1495、TC1409 等工程，均在古岩溶凹地的中心部位见到了矿体。

5 矿床开采技术条件

5.1 水文地质条件

矿区铝土矿体埋藏标高在845～1 080 m。格田水库旁的A5、A7 矿体部分标高位于格田水库基准水位线以下，井工开采可能造成矿井突水，矿山开采设计应注意这一问题；其余矿体埋藏均在945 m 水平以上，即当地侵蚀基准面以上。从钻孔的简易水文观测来看，所有钻孔均为漏水孔，矿层上覆岩层为透水层，矿床主要以季节性的大气降水间接充水为主，而且地形有利于自然排水。

矿区水文勘探类型多数为以季节性的大气降水间接充水为主的矿床，大部分矿体位于地下水位之上，水文地质条件简单；A5、A7 矿体位于格田水库边上，矿体部分位于水库水位线以下，地下开采可能造成矿坑充水及突水事故，水文地质条件中等复杂。

5.2 工程地质条件

5.2.1 矿体顶底板稳定性

对矿区深度大于50 m 的钻孔进行了RQD 值统计，统计结果如表2所示。矿体底板泥盆系高坡场组（D3gp）白云岩RQD 为74.3%，岩石质量等级为Ⅲ级，岩体中等完整；间接顶板二叠系栖霞组（P2q）灰岩RQD值为82.1%，岩石质量等级为Ⅱ～Ⅲ级，岩体中等至较完整。综上所述，矿体底板及间接顶板均为物理力学性质较坚硬、岩体较完整、岩石质量较好的白云岩和灰岩组成。

5.2.2 陡岩及边坡稳定性

通过对矿床地质特征的研究可以看出，矿床露天开采过程中形成边坡及陡岩的岩层主要为顶板二叠系栖霞组（P2q）灰岩和矿体底板泥盆系高坡场组（D3gp）白云岩，本次工作对上述2 种岩石均进行采样测试，其测试结果见表3。

通过试验结果可以看出，底板白云岩岩心单轴抗压强度为25.6～60.1 MPa；矿体间接顶板灰岩岩心单轴抗压强度为35.4～40 MPa。由于整个矿区岩层缓倾角呈单斜产出，总体岩石结构较完整。露天开采过程中形成的边坡在剥采比小于15的情况下是相对稳定的。

5.2.3 工程地质类型

矿区地形地貌条件简单，几个主矿体平均埋深40 m 左右，露采对生态环境影响较大，而坑采其含矿岩系厚度变化较大，局部地段矿体直接顶底板变化为软质的页岩、黏土岩，硬度小，岩石较软弱，容易发生矿山工程地质问题。因此，矿床工程地质条件中等复杂。

5.3 环境地质条件

经矿区现状地质灾害调查，发现危岩及边坡分布1 处，采矿活动堆积体3 处，可能引发崩塌、滑坡、地面塌陷、地裂缝及泥石流等地质灾害的可能较小，危害程度小到中等。采矿废碴堆积物是泥石流的物源物质，在暴雨季节有发生泥石流的可能，危害程度较小。其分布区的地质特征、规模大小、地质灾害发生的可能性和对矿山环境破坏及危害程度如表4 所示。同时发现矿区地质灾害主要分布在村民住宅及饮用水水库，如果一旦发生地质灾害，将会对当地居民及大风洞乡生活用水造成重大影响。

综合分析，区内地形地貌条件中等、含矿层及顶底板岩性较稳定，矿层上覆地层在露采情况下局部可形成崩塌地质灾害，对周围环境影响较大，但矿区构造简单，人口密度较小，矿体位于地下潜水面以上，矿山开采对地下水位影响较小，环境地质条件为中等类型。

6 结论

（1）猫猫岩铝土矿矿体赋存于二叠系中统梁山组，分含铝岩系、含铁岩系和含煤岩系，三者没有明显界线。铝土矿矿体在空间形态上呈似层状、透镜状产出，在平面上呈长条状、不规则状、透镜状顺层产出，产状与岩层产状一致，倾角为6°～10°。

（2）矿体中Al2O3与SiO2含量之间呈明显的负相关；铝土矿体的厚度与含矿岩系的厚度成正相关；铁矿层的厚度与铝土矿层的厚度相互成消长关系。

（3）矿区水文地质条件简单至中等，工程地质条件中等，环境地质条件中等，确定矿山开采方式为露采及坑采，需要进一步查明矿层上部陡崖、边坡的稳定性，杜绝矿山开采时可能产生的滑塌、塌陷、地裂等地质灾害。

致 谢项目组在野外工作期间，得到了矿业权人贵州其亚铝业有限公司的大力支持，在此深表感谢。