陕西洛南县景村钼矿水文工程地质特征分析

陕西洛南县景村钼矿水文工程地质特征分析

何润泽,王文豪,李磊佳,拓步瑞,韩冬,李进

中国冶金地质总局西北地质勘查院，陕西省西安市 710119

摘要：了解矿山水工环地质特征对矿山今后开采十分必要，本文以陕西洛南县景村钼矿为背景进行分析，经分析认为，该矿床水文地质勘探类型为Ⅱ类Ⅱ型，即以裂隙含水层充水为主的、水文地质条件中等的矿床，矿区工程地质条件复杂程度属为Ⅲ类Ⅱ型。

关键词：景村钼矿，水文地质，工程地质，复杂程度

1项目背景

景村钼矿位于秦岭褶皱系北缘的北秦岭加里东褶皱带的纸房-永丰褶皱束东段中部,主体由中元古界宽坪群变质火山岩系和浅海相泥砂质碳酸岩夹中基性火山岩系组成,区内构造活动强烈,钼矿体主要分布蟒岭花岗岩体西侧外接触带的中元古界宽坪群广东坪岩组第一岩性段透闪石化斜长阳起片岩中。已找到了数条隐伏钼矿体,矿床达到中型规模。分析了景村钼矿区域地质背景、矿区地质特征及矿床成因,认为该钼矿床与岩浆热液有成因联系,属于岩浆后期高～中温热液矿床。

2水文地质

2.1区域水文地质条件

勘查区位于秦岭褶皱系北秦岭加里东褶皱带纸房-永丰褶皱束东段中部。

（1）区域含水层

影响地下水形成的基本因素有岩性、地质构造、气象、水文和地形地貌。根据地下水埋藏条件、水理特征，全区地下水类型分为：第四系松散岩类孔隙潜水、基岩裂隙水。

第四系松散岩类孔隙潜水：由第四系残坡积、冲、洪积形成，主要分布于平缓山坡、沟谷、河谷两侧及支谷地带，山区内第四系堆积物岩性主要为碎石质粉土及全风片岩阳起或石英片岩组成，并与粘土、亚粘土呈互层状、混合状分布。分选性、磨圆度差，该含水层地下水埋藏较深，一般埋深为0-50米，出露的泉水流量一般均小于0.1升/秒。该含水层的含水性受季节性影响较大，雨季泉水流量明显增大，井水位明显升高；枯水期泉水大部分干枯，井水位下降。该含水层富水性弱。在河沟内，第四系堆积物岩性主要以冲洪积的碎石质粉土组成，厚度大、展布宽，渗透性好，补给充分，具有较丰富的地下水资源。

裂隙水：区域内主要的裂隙含水层为北秦岭中元古界宽坪群的绿泥石片岩、阳起片岩、角闪片岩和钙硅白云质大理岩、云母石英片岩等组成，浅部含节理裂隙、风化裂隙水，含水性弱，泉水流量一般均小于0.1升/秒，泉水流量随降雨和季节性变化较大，地下水化学类型为HCO3-SO4-Ca-Mg型。

（2）区域隔水层

矿区位于蟒岭花岗岩岩基的西端。矿区内常见其次生的岩株、岩枝及各种后期岩脉。在岩体深部，在风化裂隙及构造裂隙不发育部位，透水性极弱，可视为相对隔水层。

（3）区域地下水补给、径流和排泄条件

地下水首先以降雨入渗补给为主，区内第四系松散残坡冲积物孔隙和强风化带基岩表面风化张裂隙发育，使岩石有利于接受降雨入渗的补给。矿区植被发育。降水部分转化成地表迳流汇入矿区河流，部分渗入地下，从而使潜水有利于获得补给，在不同地质构造、地形地貌等自然条件的控制下，做垂直运移和水平径流、汇集。在条件适宜时，以泉的形式面状或股状排泄于地表沟谷及地形低洼处。地下水总体流向与地形坡向基本一致，水力坡度小于地形坡度。

2.2矿区水文地质

（1）矿体上下盘围岩的水文地质特征

矿体上下盘围岩含（隔）水岩组特征：

松散岩类孔隙透水不含水岩组：第四系孔隙潜水透水不含水岩组包括更新统冲积、湖积、洪积、砾、砂、砂质粘土、亚砂土，全新统砂砾层、亚粘土、亚砂土、淤积黄土。矿带地表被第四系残坡冲积物所覆盖，河谷大部分为洪冲积形成的覆盖层，厚度3m~50m，由于矿区地下水位埋深不大（0-100m），且降雨充足，所以第四系残坡冲积物在山坡局部河谷内处在饱气带中，属于透水、不含水地层。在河谷局部属于饱水带，属透水，弱含水层，矿区水系河谷及两侧的冲积阶地上中有较厚的河流相堆积层，含丰富的孔隙潜水，赋水性均匀，紧邻河流，属中等~强富水岩组。

基岩裂隙含水岩组：矿区矿体围岩主要出露四岔口岩组第一岩岩性段绢云石英片岩、二云石英片岩夹斜长角闪岩及石英白云质大理岩。为铅锌矿主要赋矿岩体；广东坪岩组第五岩性段绿泥片岩、斜长阳起片岩、透辉石化斜长阳起片岩、黑云斜长阳起片岩、透辉石英岩、透闪透辉岩等。其中，斜长阳起片岩呈层状，分布广泛，后期蚀变较强，有明显的黄铁矿-磁黄铁矿化，黄铜矿化，辉钼矿体赋存于此层中，是矿区的主要含矿层位，其水文地质特征如下：

四岔口岩组变质岩裂隙含水岩组：出露于马河-寺沟背斜北翼，地层呈近东西向展布，总体北倾，仅西南部南倾。地层走向近东西向，倾角36°-55°。岩性为黑云石英片岩、黑云钠长角闪片岩、薄层硅化大理岩铅锌矿脉体赋存在该地层中。也是矿体直接上、下盘围岩，该岩层分布厚度大，产状中倾，空间展布形态稳定，浅部岩石中发育有风化裂隙，矿区主要构造格架为一褶皱，两翼的脆性岩石在褶皱形成过程中受挤压产生裂隙，含裂隙潜水，受后期热液充填影响，其赋水性被削弱，据高程1150m老窑PD11，PD12水文地质调查，其开采深度约10~15m，涌水量<0.1L/s.m,判断该层属富水性弱的含水岩组。

（2）矿区地下水的化学特征

矿区地下水水质主要以SO42-、Cl-、Ca2+、Na+成分为主，矿化度284.1-389.8 g/L。矿区以弱基岩裂隙水为主，矿区地下水水化学类型为HCO3-SO4-Ca-Mg、HCO3-Ca型。基岩裂隙水主要补给来源为大气降水及上游基岩裂隙水的径流渗透补给，部分河流入渗补给。

（3）地下水的补给、径流、排泄条件

矿区地下水首先以降雨入渗补给为主，本区降雨量795mm，降水丰富，矿区内第四系松散残坡冲积物孔隙和强风化带基岩表面风化张裂隙发育，使岩石有利于接受降雨入渗的补给。矿区植被发育。降水部分转化成地表迳流汇入矿区河流，部分渗入地下，从而使潜水有利于获得补给。矿区内岩层露头处裂隙、节理发育，使岩石有利于接受降雨入渗的补给。除矿区降雨补给，位于矿区外西南两侧的高水位区的地下径流是补给矿区地下水的另外重要来源。

本区地下水主要以潜水为主，受地下水迳流受汇水范围和地形切割的影响，地下径流方向基本与坡降方向一致，水力坡度小于地形坡度，地下水分水岭与地表水分水岭基本一致。矿区基岩裂隙水沿沟谷的向河流排泄是矿区地下水排泄的主要方式。矿区内纵横分布的河谷为矿区地下水的主要排水途径，河谷河床梯度大，河道通畅，为矿区地下水排泄、地表水泄洪的良好场所。

矿区基岩地下水以弱基岩裂隙水为主，由于矿区地下水位埋深不大，其补给条件好，地下水交替变化能力较好。矿区第四系中以孔隙潜水为主，补给条件好，含水介质渗透性强，地下水交替变化快。

2.3水文地质结论

矿区处于所在沟谷的分水岭附近，主要矿体位于当地侵蚀基准面以下，地形有利于自然排水，矿体上，下盘围岩属于弱含水层，补给条件差，矿区见强富水性构造，矿区补给条件主要为大气降雨，补给条件较差。体地表第四系覆盖层较厚，矿区两条地表水距矿体较远，对开采影响较小。以此确定该矿床水文地质勘探类型为Ⅱ类Ⅱ型，即以裂隙含水层充水为主的、水文地质条件中等的矿床。

3矿区工程地质特征

3.1矿区工程地质岩组划分

经工程地质测绘，勘查区内出露岩石为岩浆岩、变质岩、第四系松散堆积物三大类。根据矿区内岩性的基本特点、矿体与岩层的组合关系，可将与采矿有直接关系的围岩划分成两个岩带六个工程地质岩组。

3.2矿区工程地质岩组物理力学性质

蚀变破碎带P1岩体蚀变破碎呈裂隙块状，碎块状为主，具较强崩解性，可软化性，矿体开采过程中易发生偏帮，崩塌等工程地质问题。断层F1为强富水冲水断裂，开采过程中易发生坑道充水。

矿体上下盘围岩中发育的结构面为节理，属Ⅴ级结构面，节理间距20cm~50cm，产状陡，钻孔统计节理面大部分闭合，充填、胶结，为了进一步描述矿区内岩体中节理裂隙产状的空间分布规律及其组合关系，本次详查中在矿带露头附近对岩石中的节理裂隙进行了详细的统计。测量内容包括此范围内各种不连续面的产状、长度、间距、充填物及充填厚度。节理裂隙面的糙度，开启情况及结构面的性质，采用赤平极射投影绘制节理裂隙的等密图，从等密图中找出节理裂隙发育的优势中心。选取PD8布置了100米长的导线统计矿区节理裂隙，统计成果见矿区节理裂隙测量等密度图：

图1矿区节理裂隙测量点等密度图

3.3矿区工程地质评价

（1）井巷围岩稳固性评价

依据如下内容对矿区开发井巷围岩稳固性进行评价：

1）根据岩石力学试验结果，矿体直接上、下盘围岩的抗压强度>60Mpa，围岩强度属于坚硬岩石。其岩体质量等级大部分为Ⅲ类，其稳定性中等

2）矿区发育的蚀变破碎带，其延伸和宽度规模均较大，破碎带、层间挤压破碎带虽被后期热液充填胶结，但破碎带局部段内岩石胶结差，对采矿坑道的整体稳定性影响较大，如蚀变破碎带P1岩体蚀变破碎呈裂隙块状，碎块状为主，具较强崩解性，可软化性，矿体开采过程中易发生偏帮，崩塌等工程地质问题。断层F1为强富水冲水断裂，开采过程中易发生坑道充水。

3）矿区发育的三组节理产状较陡，节理间距小，部分节理无充填胶结，节理面间相互切割形成的结构体倾角陡、密度大，结构体相互胶结程度差，结构面摩擦系数较小，强度较低，结构体稳定性较差，对洞室围岩稳定性影响较大，易产生局部的冒顶、坍塌、垮帮现象。

4）矿区地下水为弱基岩裂隙潜水，渗透性差，径流缓慢，井巷施工中不会产生大的涌水。断裂带脉状水和破碎带脉状水，造成坑道突水的可能性极大。

5）矿区部分岩质边坡易发生顺层滑动，在开挖时形成临空面时易发生滑坡。由于土质较疏松，遇大暴雨时，厚度大，倾角陡的第四系土质边坡易发生滑坡。

3.4矿区工程地质结论

矿区地貌特征为断块掀升的山地，经构造剥蚀作用所形成山峰林立，河川交汇、丘陵起伏的山地地貌。地势总体呈南高北低形态展布,矿区沟谷内溪流发育，呈指状分布，地形有利于自然排水，矿区构造简单，见数条蚀变破碎带发育，主要工程岩体为阳起片岩，岩体厚度大，产状陡倾，空间展布形态稳定，岩体质量级别属Ⅲ级，岩石强度满足矿体开采时露天边坡稳定性的要求，矿区发育的挤压破碎带构造规模较大，属Ⅱ级结构面，破碎带宽度大，胶结差，开采时易发生围岩崩塌等地质问题；矿区内发育的岩层层面和节理属Ⅴ级结构面，各类结构面对围岩的整体稳定性不产生影响，仅在边坡局部地段发生掉块现象，经初步判定,露天开采时边坡围岩稳定性较好，综上所述，矿区工程地质条件复杂程度属为Ⅲ类Ⅱ型。

参考文献

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[2]郑龙日，徐明芳.八道金矿水文地质特征及矿坑涌水量预测[J].内蒙古煤炭经济，2021（10）.

作者简介：何润泽，男（1984.11-）汉族，甘肃省民勤县人，研究生，工程师，主要从事水工环地质及生态地质调查工作。