内蒙古图古日格金矿床开采技术条件分析

吕荣平，赵剑波，刘东升

(中核地矿科技集团有限公司)

图古日格金矿床位于内蒙古自治区乌拉特中旗甘其毛都镇，为正在开采的中—大型岩金矿床。因地处内蒙古高原西部，该矿区及周边地形地势较平缓，主要为低山丘陵地貌，河谷较不发育，切割程度中等，纵坡降5 %～10 %;平均气温为3.0 ℃～6.3 ℃，平均降雨量为115～250 mm/a，蒸发量为2 032～2 958 mm/a，为总降雨量的11～16倍。本文从水文、工程和环境地质等3方面对矿区的开采技术条件进行了深入剖析，为更好实现矿山开发提供理论依据。

1 矿区及矿床地质概况

矿区出露地层主要是第四系(Q)沟谷沉积物，古元古界宝音图群上段(Pt1by3)的石英岩、大理岩夹灰色石榴石蓝晶石二云片岩和云母石英片岩。矿区内岩浆岩主要有二叠纪蚀变闪长岩(P2δ)、二叠纪透辉岩(P2Σ)、志留纪斜长花岗岩(S1γο)及二叠纪似斑状花岗岩(P1γ)(见图1)，含金石英脉赋存于志留纪斜长花岗岩、二叠纪蚀变闪长岩、二叠纪似斑状花岗岩和宝音图群上段的构造裂隙中[1-2]。

1—宝音图群上段 2—志留纪斜长花岗岩 3—二叠纪似斑状花岗岩 4—二叠纪蚀变闪长岩 5—二叠纪透辉岩 6—第四系 7—地质界线 8—矿体及编号 9—地表水系 10—采矿许可证界线图1 图古日格金矿西矿区地质略图

矿区内共圈定矿体14条。其中，6,7和2-2矿体为主矿体。矿体整体呈北西向展布。矿区内未见较大规模断裂，控矿断裂已被含金石英脉充填，后期构造破坏矿体连续性。控矿断裂大致分为2组：一组走向为117°，倾向南西，倾角较陡，且局部具有反倾特征；另一组走向约140°，倾向北东，倾角较缓。这2组断裂在平面上呈“入”字形展布[3]。矿石类型为碎裂蚀变岩型和含金石英脉型，且以含金石英脉型为主。矿石矿物主要为黄铜矿、黄铁矿、方铅矿、闪锌矿和铜蓝；在电子探针测试中见自然金、锑黝铜矿、辉锑铜矿、锑金矿、锑银金矿等。脉石矿物大多为石英，少量方解石、斜长石、绿泥石、角闪石及黏土矿等[4]。

2 水文地质特征

2.1 区域水文地质

矿区所处区域水文单元为宝音图隆起裂隙水区，东西两侧为中生代断陷盆地层状裂隙水区。区域地下水补给来源主要为大气降水，地下水类型主要包括第四系孔隙潜水及构造裂隙水。第四系孔隙潜水一般分布于低山丘陵和中生代断陷盆地的第四纪沟谷中，地下水位埋深1.4～3.5 m，单位涌水量0.66～7.81 L/(s·m)。水化学类型为HCO3·Cl-Ca型，矿化度小于1 g/L。因构造裂隙水以较大规模的挤压破碎带和压性断裂带为主，构造多为挤压闭合性质；张性裂隙多被硅质岩脉充填，构造和岩性均不利于水分的渗透，故富水性较弱，单位涌水量为0.10～0.60 L/(s·m)，对矿床充水量的影响较小。水化学类型通常是HCO3-NaCa型或HCO3SO4-NaCa型，矿化度一般小于1 g/L。

2.2 矿区水文地质

矿区最低河流侵蚀基准面标高为1 298.25 m，井下自然排泄面标高为1 130 m。矿区所在区域水文地质单元为径流区。按照含水介质性质和水动力特性，将地下水类型界定如下。

1)松散岩类孔隙潜水。该类地下水主要分布在第四系全新统冲、洪积砂岩层和上更新统坡洪积砂岩、碎岩体中，位于矿区北西端沟谷低洼开阔处，厚度最大为4.5 m，埋藏条件较差，含水层厚度1.5 m，与下伏基岩裂隙水形成的统一含水体最大涌水量为0.29 L/s，最大降水深度为0.30 m，最大单位涌水量为0.97 L/(s·m)，最大渗透系数为34.81 m/d，水化学类型为HCO3SO4-CaMg型，最大矿化度0.50 g/L。

2)基岩风化裂隙潜水。该类地下水主要分布在志留纪斜长花岗岩和古元古界石英岩、大理岩等基岩风化带的裂隙中。水位随地形而发生变化，靠近分水岭区域的水位埋深较大，含水性根据风化程度自上而下逐步降低，富水性也较弱。根据民井抽水资料研究，最大涌水量为0.30 L/s，最大降水深度0.5 m，最大单位涌水量为0.06 L/(s·m)，最大渗透系数为21.6 m/d，揭露的含水层厚度约为0.52 m，水化学类型为HCO3SO4-MgCa型，矿化度为0.41～0.58 g/L。

3)构造裂隙水。坑道调查显示，石英脉发育地段均有淋水迹象，表明石英脉中含有裂隙水；但其含水量甚微，对矿坑的充水作用并不大。

矿区中部有北西向小冲沟，其在距矿区下游约6.2 km处形成排泄区域，供水方式主要为季节性河槽和地下构造裂隙水供给[5-7]。矿区水源地水化学类型为HCO3Cl-Ca型，矿化度为0.41 g/L；红房子井水源地水化学类型为HCO3ClSO4-NaCa型，矿化度为0.63 g/L。2处水体的有害微量元素均未超标。

构造裂隙和节理是矿床内充水的主要通道，坑道观察显示，在局部地段坑道顶板及两帮裂隙较为发育，地下水沿裂缝少量渗透，单点控制流速为0.001～0.020 L/s。图古日格金矿床矿体各中段涌水量统计结果见表1。

表1 图古日格金矿床矿体各中段涌水量统计结果

由表1可知：随着矿体开采深度的加深，矿体水量逐渐增大，采矿段标高40 m或50 m，每增加1个中段，水量增加最大值为20.00 m3/d，按类比法预测，矿区开采至1 030 m中段时,矿井最大涌水量可增加到129.00 m3/d，矿区的排水设计完全可以满足安全生产需要。

总体分析，该矿区矿床水文地质条件比较简单，是由孔隙、裂隙充水为主的矿床，属第Ⅱ类第一型[8]，但要注意随着采矿深度的增加及涌水量的变化，及时开展水文监测工作。

3 矿区工程地质特征

3.1 矿体及其顶底板的稳定性

矿体主要赋存于古元古界宝音图群上段石英岩大理石组、二叠纪透辉岩、志留纪斜长花岗岩及二叠纪似斑状花岗岩等岩石中。矿体顶底板的含金蚀变岩抗压强度一般为52～58 MPa，属半坚硬岩类，抗剪切强度为10.1～14.4 MPa，内摩擦角为34.4°～36.4°，内聚力为4.50～8.52 MPa，平巷中的自然安息角为35°～42°，矿石结构以碎裂结构为主。在矿体的顶底板中，Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级结构面均比较发育。在含矿蚀变带中，石英脉条带顺层发育，大多呈块状镶嵌构造，少数则为碎裂镶嵌构造，稳定性较好。

3.2 主要井巷围岩的稳定性

矿体围岩主要为蚀变闪长岩、斜长花岗岩、二叠纪似斑状花岗岩等，其抗压强度为98.2～127.9 MPa，为坚硬岩类，内摩擦角为36.4°～37.2°，内聚力为5.09～17.43 MPa，软化系数为0.6～0.8。岩石构造以厚层状构造、块状构造为主，岩石质量指标(RQD值)39 %～86 %，岩石强度和整体性都比较稳定。似斑状花岗岩、透闪石岩位于2，2-2，7，125，122矿体上下盘，抗压强度为111.1～120.8 MPa，为坚硬岩类。蚀变闪长岩抗压强度为204.5～236.0 MPa，为特别坚硬岩类[5]。

根据井巷围岩岩体质量系数确定岩体质量的优劣[9]，评价表见表2。

表2 井巷围岩岩体质量评价结果

综上所述，认为矿体和围岩均为比较坚硬的块状岩类，岩石的动力学性质表现为整体上稳定性很强，且未发育较大规模的构造破碎带，裂隙被含金石英脉充填[9]。按照GB 12719—2021 《矿区水文地质工程地质勘查规范》，工程地质类型可划分为第Ⅱ类第一型，即以硬岩为主，且工程地质条件要求较简单的矿床，比较适合于地下开采[10]。但是，随着采矿深度的增加及地下应力场的变化，要注意及时开展巷道围岩稳定性监测工作。

4 矿区地质环境

4.1 矿区地震烈度

根据乌拉特中旗地震资料，矿区地震活动主要受临河—集宁大断裂控制，历年最大地震规模为3.3级，最大烈度为3.4，地震频率较低。根据《中国地震烈度区划图(1990)》，地震动峰值加速度为0.10g，对照Ⅶ度地震烈度，矿区属于地震设防区，要注意地震对工程建设的破坏。

4.2 矿区自然环境现状

4.2.1 采区对地质环境影响现状

图古日格金矿床开采方式为地下开采，经野外实地调查，由于开采的矿石量较少，目前未出现地面塌陷地质灾害。矿业活动对矿区地表的原地貌、岩土结构和植被有一定破坏，但破坏较小，可以治理和恢复[11]。

4.2.2 废石场对地质环境影响现状

目前，西采区设置了1处废石堆放场，堆放废土石方量较小，废石堆积量约为1.1万t。建有挡渣石墙，对周围地质环境影响较小。废石场对环境的破坏小，可以治理和恢复，故废石场对地质环境影响程度较轻。

4.2.3 尾矿库对地质环境影响现状

尾矿库所处位置为荒漠草地，地形整体较平坦开阔，冲沟不发育。从地表岩土观察情况来看，尾矿库及坝址地形稳定[12]。尾矿库地表无常年水体存在及泉水出露，水文地质条件简单；下游无山坡耕地，无居民居住。其影响矿山环境主要表现在3个方面：一是尾矿库在堆积过程中对自然景观、环境要素、生态平衡造成局部破坏和改变，从而使环境质量发生一定变化；二是以风为载体的粉尘是污染环境的有害因素;三是以水为载体的重金属元素是污染环境的有害因素。综上所述，尾矿库对地质环境影响程度一般。

4.3 环境污染评价

总体来看，由于矿区周边并无主要污染源，也无常年性的地表水体，且地下水富水性较弱，因此发生自然地质灾害的可能性较小；矿山污染源主要为氰化尾矿，矿山建设时，应做好“三废”处理和环境保护。矿区环境地质类型属于第Ⅰ类简单型。

5 结 语

图古日格金矿床水文地质条件比较简单，以孔隙、裂隙充水为主；矿体和围岩均为比较坚硬的块状岩类，未发育较大规模的构造破碎带；矿区周边无主要污染源，也无常年性地表水体，且地下水富水性较弱，发生自然地质灾害的可能性较小，开采技术条件属简单型。但是，在节理发育或形成三角滑板及含水构造蚀变带，岩石容易冒落，在今后的开采工作中，要严格落实采场顶板三级管理，加强敲帮问顶，预防冒顶片帮事故。尾矿库按要求做好筑坝、护坝和环境保护工作。为防止风沙扬尘，对尾矿坝坡面进行植被绿化，确保固沙效果。同时加强环境保护与监测，及时开展地质环境治理，减少水土流失。