渠县卷硐镇石灰岩矿矿体特征与环境地质条件评价

 渠县卷硐镇石灰岩矿矿体特征与环境地质条件评价

丁渠   ,王自朋,  ,肖伟

渠县自然资源局  635200

摘要：渠县卷硐镇船石村四社三月坡位于渠县县城136°方位，距离渠县城区直距约13.7km处，行政区划隶属于渠县卷硐镇船石村四社。石灰岩矿丰富，为满足当地建材市场对灰岩矿的需求，需要加大对该区域矿产地质特征进行勘查，分析环境地质条件，为后期开采提供科学依据。

关键词：

1、 工作区地质

1.1地层、构造

拟设矿区出露地层为三叠系下统嘉陵江组（T1j）和第四系，现从老至新简述如下：

（1）三叠系下统嘉陵江组（T1j）

嘉陵江组划分四段，其中第一段、第三段为灰岩矿含矿层位。嘉陵江组第一段（T1j1）：为薄层—中厚层灰岩夹泥质白云质灰岩，为微晶灰岩、生物碎屑灰岩，夹条带状泥质白云质灰岩，为含矿层位，本段厚145～237m。

嘉陵江组第二段（T1j2）：岩性以浅灰色薄—中厚层白云质灰岩、白云岩为主，夹不稳定的盐溶角砾岩。白云岩的风化面呈黄灰色，刀砍状现象明显，本段厚80～100m。

嘉陵江组第三段（T1j3）：岩性为中—厚层微晶灰岩，夹少许含燧石泥质灰岩，本段厚190～230m。

嘉陵江组第四段（T1j4）：岩性为白云岩、盐溶角砾岩、结晶灰岩。

（2）第四系（Q4）：

分布于沟谷及地形坡度平缓地带，主要为残坡积层。厚0～3m。

 1.2构造

矿区位于川东侵蚀构造平行岭谷华蓥山背斜北端北东翼近轴部，区域构造线方向NNE～SSW。地层走向25°～35°，倾向为NE，倾角为1°～3°，岩层产状平缓。矿区内未发现断层，裂隙构造较发育，主要是纵张和横张裂隙。裂隙产状：190°～210°∠70°～80°，110°～125°∠60°～65°。矿区外局部地段层间裂隙发育，有溶蚀空洞。

依据1：100万《四川省区域地壳稳定评估图》和四川省地质目录记载，矿内地震活动不剧烈，属外围区域地震波及区，区域内挽近期构造运动微弱，无大的断裂活动。主要表现为区域性缓慢上升，属四川盆地弱运动断裂构造区，区域稳定性较好；据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2010）和《建筑抗震设计规范》（GB5011-2010）,矿区地震动峰值加速度为0.05g，对应地震基本烈度为Ⅵ度，地震动反应谱特征周期值0.35s。历史上无破坏性地震记载。2008年5月12号汶川发生里氏8.0级特大地震及芦山地震矿区均有较震感，属地震影响波及区。

由上所述，影响区域地壳稳定性最主要的三个因素（即断裂活动性、历史地震及地震烈度）分析，矿区区域地壳稳定性较好。

1.3 矿床特征

三叠系下统嘉陵江组第一段（T1j1）为本矿含矿层位。岩层为单斜构造，岩性为薄层—中厚层灰岩夹泥质白云质灰岩，为微晶灰岩、生物碎屑灰岩，夹条带状泥质白云质灰岩。局部夹数层厚0.2～1m的白云质灰岩，矿层中裂隙较为发育，局部地段有溶蚀孔洞。岩层产状277°∠11°。

2、矿体（层）特征

2. 1矿化层位

本矿产于三叠系下统嘉陵江组第一段（T1j1）。为薄层—中厚层灰岩夹泥质白云质灰岩，为微晶灰岩、生物碎屑灰岩，夹条带状泥质白云质灰岩，含个别不连续夹层。是主要含矿层位。矿层在纵、横方向均较稳定。

2.2 矿层特征

矿层岩性、岩相、厚度分布稳定，矿层厚度大于100m。矿石浅灰色，致密坚硬。夹石为泥质白云质灰岩、条带状泥质灰岩和含泥质灰岩、厚层状微粒白云岩。矿石与夹石之间界线清楚。矿层内岩溶较发育。矿层产状277°∠11°。在采高范围内，岩层产状较缓。

2.3矿石质量

2.3.1 矿石物质组成

矿石主要成分为方解石、白云石、粘土矿物等，该矿石矿物成分以方解石为主，含量80～95%。次为白云石，含量2～5%。铁质、泥质约2～4%。

2.3.2 矿石化学成分

矿石的化学成分有CaO、MgO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O和烧失量等。

2.4.3 矿石风（氧）化特征

灰岩抗物理风化和氧化能力较强，属于坚硬岩类，但可溶蚀（矿石的主要成分为碳酸钙），因而矿层溶蚀孔洞较为发育。

2.3.4矿石类型和品级

该矿矿石类型按成因可分为半咸化浅海亚相生物、化学沉积型矿床，矿石为灰岩，含一定量的白云质灰岩、泥质灰岩。灰岩为浅灰至褐灰色，矿石质量一般，品级符合建筑石料用灰岩一般要求。矿石容重为2.6T/m3。

2.3.5矿体（层）围岩和夹石

围岩：因矿层厚度较大，且较稳定，矿体（层）上下盘围岩岩性与矿体（层）基本一致。

夹石：矿体的夹石主要为泥质白云质灰岩、条带状泥质灰岩和含泥质灰岩、厚层状微粒白云岩，夹石与矿体（层）呈不等厚互层产出，夹石（层）厚度总体较薄，对矿体（层）完整性影响不大。

3、矿石加工技术性能

该矿石加工的产品是建筑石料用碎石，大块矿石喂入破碎机内，堆放在机内特设的中间托架上，锤头在中间托架的间隙中运行，将大块矿石连续击碎而坠落，坠落的小块矿石经高速运转的锤头进一步打击而细碎，最后进入弧形蓖板细碎合格后卸出。加工工艺较简单。该矿产品适用范围广、产品抗压强度高、经济适用、节省建材、成本较低，优点显著。

4、 矿床开采技术条件

4.1 水文地质条件及开采后的变化

区内属中低山构造剥蚀、侵蚀地貌，斜坡坡度＞25°，采场上方及周边无常年性地表水体。采场位于当地侵蚀基准面之上，雨水沿斜坡迅速可排入沟谷，地表水迳流条件较好，采场未见涌水问题。

场区地下水主要为基岩裂隙水与第四系孔隙水，灰岩因发育有裂隙和溶隙、溶洞而成为相对透水层，各岩层之间主要是通过裂隙、溶隙、溶洞建立水力联系而相互渗透。但矿区地处斜坡上富水性差。区内无泉水点出露，矿层厚度较大，为相对干燥状态。

4.1.2矿山水文地质条件开采后的变化

随着开采工作的推进，采场内可能会出现凹凸不平的水坑，特别是矿区处于沟谷及斜坡地形环境，容易汇集沟谷上游区域的山水，而造成采场积水，在从事开采活动的同时应做好矿区外的截水、矿区内的排水工作。矿业活动对矿区上部地下水有一定的疏干影响，但仅限于采空区范围地面标高高于最低开采标高的范围内。矿山生产规模较小，矿区面积较小，矿区地处斜坡，富水性差。区内无泉水点出露，矿层厚度较大，为相对干燥状态，矿区现开采的矿层均位于当地侵蚀基准面以上。综上所述，矿区的水文地质条件简单。

4.2工程地质条件及开采后的变化

4.2.1工程地质条件现状评价

矿区岩性为薄～厚层状泥晶、粉晶灰岩，夹少量细粒灰岩，结构致密，饱和抗压强度42.3Mpa，未见软弱夹层，属硬质岩；矿层顶板岩石中的条带状泥质白云质灰岩，厚度约5～15m，分布稳定，硬度较灰岩差，该岩层抗风化能力差，地表上呈现弱风化～中等风化。泥质条带状灰岩，风化后呈现页理状特征，抗压强度和工程地质条件变差，稳固性差。新鲜岩石经测试，饱和抗压强度为43.4MPa，总体稳定。原矿区范围内据地质填图和之前开采过程的工程揭露，风化带厚度一般数十厘米至数米。岩溶发育深度1～3m。调查区仅见几处小规模的落水洞和水平溶洞，洞径1～1.5m，延长1～5m，溶槽发育深度仅有1～2m。据周边多处采场观察，顺层间裂隙和陡倾裂隙发育的小溶洞，规模小，多呈管状、槽状等不规则状，对矿山开采影响较小。

4.2.2工程地质条件预测评价

随着开采工作的深入进行，在矿山不断的切坡后其掌子面由山坡前缘不断向山顶方向推移，最后于两侧边坡形成箕型采空区，根据采高为+888m～+700m的数据，可知正向与侧向边坡高度可达40～120m，同时部分地段为顺向坡，边坡失稳极有可能发生，沿层理面和节理裂隙面及炮震裂缝容易形成危岩、崩塌、掉块或基岩滑坡等地质灾害。

综上所述，矿区内地层岩性较单一，主要是一套碳酸盐岩类。岩石结构致密坚硬，未见断层，次级褶皱少见，岩体构造以中～厚层和块状为主，岩石强度较高，岩溶发育一般，总体较稳定，但部分地段（特别是顺向坡地段）极有可能形成危岩，产生掉块、崩塌、滑坡等地质灾害。因此矿区属“中等“类型。

4.3 环境地质条件及开采后的变化

4.3.1矿区环境地质条件现状评价

矿区地貌属中低山构造剥蚀、侵蚀地貌。根据区域地质资料，以及现场调查，矿区内未发现断层、裂隙密集带通过，调查区发现有几处小规模的落水洞和水平溶洞，但地表调查未发现滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。区内地表水体属于渠江水系，迳流条件较好，矿区内无常年性地表水体和泉水点出露，灰岩因发育有裂隙和溶隙、溶洞而成为相对透水层，各岩层之间主要是通过裂隙、溶隙、溶洞建立水力联系而相互渗透。矿区现为荒山坡地，土石环境一般。矿区现在处于较稳定状态，在矿区范围内目前尚未发现有滑坡、崩塌、泥石流、塌陷、地裂缝等地质灾害。矿山为环境功能要求一般区。

4.3.2矿区环境地质预测评价

随着开采工作的深入进行，在采矿的过程中会伴随着产生一些尾矿和矿渣，对矿区及周边环境会产生一定的污染和可能造成次生灾害。在矿区范围内矿业活动破坏了区内（爆破时飞石及灰尘影响范围内）的植被，易引起水土流失、土地沙化的可能，其可能性中等，但仅局限于矿业活动范围。矿业活动对水资源环境及土地资源的破坏仅局限于矿业活动范围。

矿石在开采和破碎过程中会产生粉尘，对周边环境有一定的影响。

4.4开采技术条件

该采石场为露天开采，爆破与机械开挖结合，采矿场采用铲车运输。浅部岩石裂隙较发育，岩体总体较稳定，无崩塌、滑坡等不良地质现象，工程地质条件中等，适合露天开采；矿山的含矸率估算约为20％，所采岩石除夹石外，几乎全部能利用，排除的废渣废料较少，对环境影响一般，矿区采用露天爆破开采，只需简单的设备和技术，一般人员经培训后均能上岗操作；矿区用水、用电、交通都比较方便，有利于矿山的开采。

矿区的水文地质条件简单、工程地质条件中等以及矿山的采矿活动对矿山地质环境的影响较轻，从矿山目前的条件基本符合矿山的开采要求。但在未来的矿业活动中，应按要求科学、规范开采，对地质环境应予以保护，做到边开采边防治。

5、建议

（1）未对矿体的深部作勘探工作，成果资料主要根据核实区地质调查、现场地表情况搜集，因此，深部矿体可能存在一定的变化，故应在现已探明或控制的基础上进行系统的勘查，加强深部矿体的工程控制，扩大矿床规模及远景。

（2）通过本次调查核实工作，拟设矿区范围内累计查明资源储量5230万吨，矿山设计可采储量按保有储量乘以采区回采率除以储量备用系数计算，采区回采率按90%计算，储量备用系数取1.0，则矿区范围内设计可采储量为4707万吨，设计生产规模为200万吨/年，服务年限约为23.5年。

（3）建议业主平时生产管理时，开采过程中加强对其矿山实际开采的采空区进行实测工作。开采过程加强综合研究，及时调整开采方案和产品方案，严防矿山越界开采。

加强深部及外围的工程控制，扩大规模。同时应当把该石灰岩矿的最大经济价值方向研究纳入企业的总体方案。

（4）搞好环境影响评价，保护好生态环境，减轻对生态环境的破坏影响。

（5）区内岩体裂隙部分发育，将给采矿造成边坡稳定性变化，在重力作用下易发生岩体崩塌，造成安全隐患，因此，建议业主严格按照开采设计方案施工，按放坡系数放坡。

（6）矿山开采形成的采空区边坡近直立，且局部已形成临空面，对矿山开采安全有一定影响，该厂对不安全和有安全隐患的岩体清理工作未到位，有发生崩塌、滑塌、掉块等地质灾害的可能。矿山应引起高度重视，及时采取有效措施，严防地质灾害的发生，确保矿山安全。

（7）在生产过程中应加强安全教育，搞好矿山的劳动安全工作，且应及时消除一切不安全隐患，避免事故发生。