浅谈中卫市天景山白路泉北段水泥灰岩矿山地层特征及矿床开采技术条件

郝梅

（中国建筑材料工业地质勘查中心宁夏总队，宁夏 银川 750021）

1 矿山概况

1.1 交通位置

矿区位于中卫市宣和镇以南约25km的天景山腹地，行政区划属中卫市宣和镇管辖。矿区内山大沟深，地形险要，现已修有约15km的硬化混凝土路、沥青混凝土路与县道“迎大线”相接连通，汽车可通行。矿区北侧17km处有G2012（定武高速）公路通过，东距中宁县城约32km，北西距中卫市区约28km，交通便利。

1.2 自然地理条件

矿区位于天景山腹地、主峰南西部。山体总体呈南西向延伸，总体地势呈北东高南西低。山势陡峻，地形切割强烈，山大沟深，沟谷发育，沟谷多呈“V”字形，沟谷两侧多为陡坡及断崖。北东最高海拔2153m，北西最低海拔1752m，相对高差401m，属中山地貌。植被不发育，基岩出露良好。地表无常年性径流，沟谷多为干沟，只在夏秋季雨后才有短暂洪流。矿区地处宁夏中西部，处于温带干旱气候区，属典型的中温带大陆性季风气候。春季寒冷干燥，风沙猛烈，夏季干旱炎热，昼夜温差大，秋季微寒，温度适中，冬季寒冷。日照充足，蒸发强烈，气候干燥，降水量少，根据中卫市2010 年至2017 年统计的气象资料，该区年平均气温8.4℃，年均无霜期167 天，年均降水量180mm左右，年均蒸发量1913.8mm。

2 矿区地层特征

矿区内出露的地层有奥陶系中下统天景山组第二岩性段（O1-2t2）、中上统米钵山组（O2-3m）及第四系残坡积物（Qhedl），基岩基本裸露。地层分述如下：(1)奥陶系中下统天景山组第二岩性段第一亚段（O1-2t2a），主要分布于矿区北部及外围北西部，基岩裸露。岩性主要为灰、浅灰色薄- 中- 厚层角砾状灰岩、中- 厚层状燧石结核灰岩，其次为厚- 巨厚层状灰岩，偶见黑色燧石结核呈团块状分布。岩石为隐晶- 细晶、角砾状结构，块状、层状构造。主要成分为方解石。岩石中裂隙发育，裂隙常被结晶方解石呈脉状填充。为含矿层。(2)奥陶系中下统天景山组第二岩性段第二亚段（O1-2t2b），分布于矿区的中南部及外围南部，沿走向贯穿于整个矿区，山体陡峭，基岩裸露。岩性主要为灰、浅灰色厚- 巨厚层状灰岩，厚层状含燧石结核灰岩、燧石条带灰岩。该层以富含燧石结核而区别于其它岩性段。矿物主要成分为方解石，镜下可见细粒状（0.025mm）石英集合体出现于方解石组成的石基之中，被方解石交代呈不规则圆粒状残留。为含矿层。(3)奥陶系中上统米钵山组第一段（O2-3m1），分布于矿区及外围中东部，岩性上部为角砾状灰岩，风化呈黄褐色，角砾成分为灰岩，钙质胶结，砾径大小不等，磨圆度差，下部为土黄色及灰绿色板岩、页岩夹少量薄层状砂屑灰岩，厚度为135.23m。(4)奥陶系中上统米钵山组第二段（O2-3m2），分布于矿区及外围南东部，岩性上部为灰绿色厚层状细粒长石石英砂岩夹少量灰色厚层状灰岩，砂岩向东延伸逐渐变薄缺失，下部为土黄色、灰绿色板岩、页岩，厚度124.17m。(5)奥陶系中上统米钵山组第四段（O2-3m4），分布于矿区外围北西部，岩性主要为灰绿色板岩，底部可见有少量的薄层状白云质灰岩及土黄色板岩，厚度大于67.76m，未见顶。(6)第四系残坡积物（Qhedl），小范围分布于矿区外围东部，以及零星残留在矿区山体的北坡及沟谷的背风面，由黄土、岩石碎块及腐植质组成，生长有灌木、杂草等植被，厚0-2.7m。

3 矿区开采技术条件

3.1 水文地质

矿区山体呈北东- 南西向延伸，地形总体呈北东高南西低、中部高南北低，北东侧紧邻天景山主峰，最高海拔2158m，最低海拔1752m，相对高差约406m，属中山地貌。山势陡峻，地形切割强烈，山大沟深，沟谷发育，沟谷多呈“V”字形、漏斗形，近南北- 东西向分布，沟谷两侧多为陡坡及断崖。矿区以中部北东- 南西向山脊为分水岭，北西部、南部发育两大冲沟。北西部冲沟近东西走向，沟底至山顶相对高差约52-92m，雨季流水方向由东向西；南部冲沟近东西走向，切割深度约48-126m，雨季流水方向由东向西。矿区内无地表水系，补给来源主要是大气降水，蒸发量远远大于降水量，仅有少部分降水渗入地下补给地下水。没有好的贮水空间，工业、生产用水供水水源可选择南部、南西部3 处机井及泉眼拉运，但生活用水需要对水质进行处理或选择矿区周边水质达标的井中拉运。矿区未见地下水露头，深部地质钻探最低标高1818m，未揭露含水层。矿山最低开采标高为1860m，最低侵蚀基准面为1752m，最低开采标高于最低侵蚀基准面。矿区的水文地质勘探类型划分为第三类岩溶充水矿床,属第一型水文地质条件简单的矿床，即第三类第一型。

图1 区域地质图

图2 厚层含燧石结核微晶灰岩

图3 厚层燧石条带灰岩

图4 矿区西北部角度不整合面出露情况

3.2 工程地质

矿区岩石饱和抗压强度为52.10～70.20Mpa、抗剪强度为2.90～5.41Mpa、抗拉强度为2.32～3.65Mpa，属较坚硬- 坚硬岩石，力学强度相对较高，抗压强度相对较大，岩石稳固性较好。水泥灰岩矿层呈正地形裸露地表，基本无覆盖、无植被，矿山采用山坡露天方式开采。矿区部分地段山势陡峻，形成70-80°的陡崖，说明岩石的稳固性良好。在露采时，应注意边坡的稳定性，防止岩块塌落现象。未来开采边坡坡向与岩层倾向一致，为顺向坡，工作坡面角不宜超过55°，并在开采时需加强边坡稳定性监测，对危险地段进行边坡支护。矿区矿体及其围岩均呈层状构造，岩石物理力学性质较好，稳固性较好；岩石质量一般极好的- 中等的，岩体完整性完整- 中等完整。根据《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GB12719-91）将矿区的工程地质复杂程度划分为简单型。

3.3 环境地质

3.3.1 环境地质现状

矿区属于中山地貌，相对高差为406m。山势陡峻，切割强烈，无常年性地表径流，仅有较大的冲沟为雨季洪水排泄的通道，雨后短期即干涸。植被稀少，褐黄色砂、粉砂或亚砂土和基岩基本暴露地表，在暴雨期很易形成山洪、泥石流、山体滑坡及崩塌，从而影响矿石开采。经现场调查，矿区内未发现有崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害，仅在暴雨季节偶有松动岩石塌落、局部滑坡现象。但在矿山开采过程中可能引发崩塌、滑坡等灾害性地质现象，在F3 断层北西部尤为注意，极易发生山体滑坡、泥石流等地质灾害，尤其在6－8月份暴雨季节，需采取适当措施。矿区矿床地质构造简单，矿山及附近无影响建筑物安全的不良地质现象。矿山所在地区抗震设防烈度为Ⅷ度。

3.3.2 矿山开采可能产生的环境污染

图5 水文地质图

矿山的开采将对矿区及周围环境会造成一定程度的破坏，因此对矿山及周边环境采取必要的预防和保护措施是很有必要的。矿山开采可能产生的污染有：装卸、运输：无论矿石、废石，在装卸过程中都会产生尾气、燥声、粉尘污染。固体废弃物：主要为第四系黄土和碎石混合物内剥离夹石。矿山开采可能造成的生态影响有：大气环境质量变差：矿山开采使空气中的可吸入颗粒、NO2、CO 等浓度增加，从而降低空气质量。矿山开采可能造成岩石裸露、植被破坏，从而加剧水土流失、土地砂化。

3.3.3 建议和预防措施

由于矿山开采可能对生态环境产生上述污染，建议在矿山生产作业过程中采取以下措施使危害减到最低。(1)运输、采矿、排渣时实行湿式作业，减少粉尘污染。(2)破碎筛选分级过程需增加必要的防粉尘设施，尽量避开风口，安装设备的高差不易过大。加装消音装置，减少燥音污染。(3)对废石渣等固体废弃物实行集中、定点堆放并修筑防滑墙以防滑坡。严禁在河道内排渣及堆放废弃物，防止洪水外溢冲毁草原和造成泥石流。(4)合理安排开采区，尽量缩小开采面积和岩石裸露面积，减少水土流失。在采空区和堆渣区及时种植树木保持水土，防尘减燥。(5)禁止将废弃物、尾矿及废水等乱堆放，制定切实可行的防灾减灾措施，以人为本，确保环境地质良性发展。(6)加强矿山管理，实行有序开采，签定矿山开采和环境保护合同，做到谁开采，谁治理。根据矿区地质环境现状及将来矿山开采可能引发的变化，将矿区环境地质类型划分为第二类，即地质环境质量中等。

综合水文地质、工程地质及环境地质条件，矿区矿床开采技术条件属环境地质问题为主的中等类型即Ⅱ-3 类型。