Question

矿床开采技术条件

Answer 1

为确定阳山金矿床开采技术条件，分别对矿区水文地质特征、工程地质特征和环境地质特征进行了调查。

5.3.1　水文地质特征

矿区地处白水江二级水系马莲河支流金昌沟水文地质单元中上部、金子山脉分水岭的北侧，地下分水岭与地表分水岭基本一致，水文地质边界条件较清楚。属侵蚀构造高中山地形，气候上属大陆性温带季风气候区。据1991～2006年资料，年平均降水量为384.3mm，其中6～9月份降雨量占全年的63%。年平均气温为15.3℃，年最低月平均气温4.3℃（1月），年最高月平均气温25.4℃（7月）。近35年来极端最低温度为－7.4 ℃，极端最高温度为38.1℃。水系主要有马莲河及其支流金昌沟，其动态受降雨控制，以暴涨暴跌为特征。

5.3.1.1　地下水类型及特征

矿区地下水赋存受岩石裂隙孔隙空间、构造性质类型、地貌条件及气象水文因素等控制，主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水和构造带脉状裂隙水3种类型。第四系孔隙水主要分布于河谷及山坡地带，呈条带状分布，为孔隙潜水，局部地段受黄土等影响，含上层滞水，形成略高于正常潜水位的假象。基岩裂隙水有层状岩类裂隙水和块状岩类裂隙水两种，主要赋存于地表岩石风化层及层状裂隙中，含水层富水性较弱，多为孔隙裂隙潜水，局部含承压水。构造带脉状裂隙水赋存在有张性断裂带或压性断裂带中羽状断裂、裂隙、破劈理发育的脆性岩石裂隙中，其特征是分布与富水性都很不均匀。

区内地下水埋藏深度不一，根据施工的48个钻孔统计，埋深0～10m的有3个、10～20m的有8个、20～50m的有14个、50～100m的有21个、100m以上的有2个，地下水平均埋深为52m。地下水的补给、径流、排泄均属降水型，补给来源主要为大气降水，其次为冰雪融化水。根据多年气象及近几年的矿区长期观测资料表明，降水渗入补给主要集中于7～9月份。冲洪积、残坡积孔隙潜水其动态受大气降水控制，第四系黄土及基岩风化裂隙水则滞后降水一个月左右。区内地下水潜水面水力坡度约2°，略低于地形坡度，地下水的排泄主要以山泉及溪流形式排向下游。

5.3.1.2　含水层、隔水层的分布及特征

（1）含水层的分布及特征

第四系（Q₄）孔隙潜水含水层为区内主要含水层，岩性为第四系残坡积碎石及黄土，分布于山谷及山坡地带，该含水层孔隙发育，透水性能良好，但储水性能差。根据施工钻孔及野外水文地质调查，第四系厚度为7～127m，平均厚度为48m，最低水位埋深为0m（ZK001），最大埋深达100.08m（ZK1332）。含水层上部为马兰黄土，松散堆积，垂直节理发育，地下水赋水条件差，泉水流量为0.001～0.035 L/s。下部为残坡积物，主要为泥砂质、碎石和砾石等，分选性及磨圆度差，泉流量0.01～0.40 L/s。地下水平均矿化度为391.6mg/L，平均总硬度为238.4mg/L，水化学类型为重碳酸钙型水。

基岩裂隙水

含水层和构造裂隙水含水带为次要含水层。基岩裂隙水主要含于层状岩类（千枚岩、板岩等浅变质岩系）和块状岩类（斜长花岗斑岩）中，水位埋深10～108m，含水层厚度为0～155m。含水性能弱，水流量较少，泉流量一般小于0.01 L/s，风化裂隙水泉流量较小，属富水性能较差的含水层。根据钻孔资料统计，305^＃脉群岩石风化厚度为53m左右，而360^＃脉群岩石风化厚度为36m左右，最深处风化层深度达181m。

构造裂隙水含水带主要指区内主构造NEE向安昌河－观音坝断裂中发育的部分张性断裂具有透水性，在有补给源时形成含水层。根据坑道水文地质调查，断裂带内岩石节理裂隙率在1.0%～4.5%之间，构造裂隙出水点最大水量为0.08 L/s。

（2）隔水层的分布及特征

区内含水层与隔水层没有明显的界线，根据钻孔资料统计，区内岩石以千枚岩、灰岩及斜长花岗斑岩为主，裂隙带出露标高一般为1 520～2 290m，在该裂隙带以下，岩层完整性较好，节理裂隙不发育，局部裂隙多被钙质、硅质、粘土质等阻水物质充填，岩层富水性弱，透水性能差，可视为隔水层。

5.3.1.3　水文地质评价及供水

区内地形坡度利于自然排水，矿床充水主要来源为第四系黄土、残坡积碎石孔隙潜水，其次为基岩裂隙潜水与构造裂隙带水。矿体顶板发育裂隙，在天然状态下补给条件差，富水性弱，以存储水为主。随着开采深度的加大，上部第四系孔隙潜水可通过裂隙下渗到矿坑增加涌水量，影响矿坑排水，因此该矿床为顶板直接充水的孔隙充水矿床。

区内主矿体赋存标高在1 362～2 287m之间，侵蚀基准面标高1 113m，矿井最低排泄标高为1 600m（高家山）。在最低排泄标高以上时不存在矿床充水问题，在最低排泄标高以下时，根据地表水、地下水分布特征，以及对围岩含水性等的分析，地下水对矿床充水不构成威胁，也不存在充水问题。

普查区西部3 000m处的马莲河为文县主要水系白水江的支流，据四川省地质勘查开发局成都岩土水质检测中心检测，马莲河平均矿化度为321.7mg/L，平均总硬度为199.4mg/L，水质较好，水化学类型为重碳酸钙镁型淡水；据2001～2002年近两年的观测，其最大流量为14.1m³/s（2001年10月），最小流量为2.1m³/s（2002年3月），年均流量为4.7m³/s，其水量及水质能够满足矿山生产建设需要。区内的金昌沟及泉水流量皆较小，金昌沟为马莲河的支流，其源头以泉流形式补给，流量一般小于2 000m³/d，其水量不能满足矿山生产建设需要。区内第四系及岩石表层风化破碎带虽然较厚，但含水性及储水性能差，泉水及溪沟水仅够当地居民生活用水。因此，区内供水可选择矿区西侧的马莲河作为矿山生产、生活用水水源地。

总之，矿床主要矿体位于侵蚀基准面以上，地形排泄条件良好，矿床属水文地质条件简单的矿床。

5.3.2　工程地质特征

5.3.2.1　工程地质岩组特征

依据地层岩性、岩石力学性质和水文地质特征（表5.7）可将矿区岩石划分为4类工程地质岩组，分述如下：

表5.7 阳山金矿钻孔简易水文地质工程地质统计表

1）第四系松散软弱岩类工程地质岩组：广泛分布于山坡，岩性为浅黄色粉质亚粘土（马兰黄土）及残坡积碎石，其堆积松散，分选性及磨圆度差，厚度为7～127m，赋存孔隙潜水。

2）较软岩类工程地质岩组：主要指断层破碎带中的岩石，岩性为破碎蚀变千枚岩夹薄层灰岩及破碎蚀变灰岩夹千枚岩，该类岩石受构造挤压作用明显，岩层破碎，力学强度低。

3）较硬岩类工程地质岩组：主要指砾岩、砂质板岩、千枚岩和薄层灰岩等，根据钻孔及坑道揭露，裂隙带出露标高多为1 520～2 290m，在裂隙发育带以上，该类岩石较破碎，稳固性差，在裂隙发育带以下该类岩石较稳固。

4）坚硬块状岩类工程地质岩组：主要指中厚层灰岩、硅质岩和斜长花岗斑岩等。该类岩组分布在风化带以上，岩石较破碎，力学强度差；在风化带以下岩石完整，力学强度高，岩石坚硬，稳固性好。

5.3.2.2　构造工程地质特征

矿区大地构造位置处于秦岭EW向构造带南缘、松潘－甘孜褶皱系东侧与龙门山NE向构造带相交汇区内，多级构造发育，地质条件较为复杂。根据结构面形式、规模及其对岩石稳定性的影响方面等特征，可将区内构造划分为5级，其特征如下：

Ⅰ级构造为文县弧形构造，总的构造形迹呈NE向和NEE向。

Ⅱ级构造为安昌河－观音坝断裂，东段走向为NEE，西段走向近EW，总体N倾，局部S倾，倾角55°～70°，为一逆冲断层，走向长30km，宽0.5～3km，破碎蚀变强烈，主要岩性为钙泥质千枚岩、板岩、灰岩及斜长花岗斑岩等。该断裂为矿区主要控矿构造。

Ⅲ级构造主要为Ⅱ级构造的分支构造，多呈平行排列。

Ⅳ和Ⅴ级构造即节理、片理、裂隙等。据坑道及钻孔调查，裂隙宽度一般为0.05～0.1 cm，最大宽度1～20 cm，呈充填－半充填状态。裂隙破坏了岩体的完整性，特别近SN向的节理张裂隙，易形成地下水通道，影响岩体的力学性质及局部稳定性。

5.3.2.3　矿石及围岩的物理力学性质

（1）岩矿石抗压、抗剪强度测定

矿区各类岩（矿）石的抗压强度在1.0～119.4MPa之间，其中灰岩、斜长花岗斑岩抗压强度较大，抗压强度均值分别为71MPa和70MPa。千枚岩抗压强度最差，其最低抗压强度仅为1.0MPa。

各类岩石抗剪强度根据岩性及受力角度的不同而不一致，相同角度下斜长花岗斑岩抗剪强度好于灰岩，区内岩石内摩擦角介于38°46＇～42°04＇之间，凝聚力在7.0～22.7MPa之间。

（2）可钻性测定

技术条件：7655D型风动凿岩机；FT160A型气腿，镶YG-15硬质合金；一字型钎头；直径40mm，刃角110°；正六角型空心钢钎，长2m,VF05-0.5/4型空气压缩机，工作现场风压为0.5～0.6MPa。

岩矿石级别为Ⅴ～Ⅵ级，炮眼平均深度为1.80m，平均钻进速度为0.28m/s。

（3）可爆性测定

爆破技术条件：2号岩石铵锑炸药，采用2.0m长导火索，纸壳火雷管起爆法，导火索燃速8mm/s，为正向装药结构，中间起爆，炮泥堵塞，掌子面规格1.8m×2.0m，炮眼平均深1.80m，每个炮眼平均装药0.75kg，累计用药量12.0kg，爆破率为83%～90%。

（4）松散系数及安息角测定

采用全巷法爆破，用容积为0.2m³的斗车计算矿石体积，测得平均松散系数为1.54。块度为2～5 cm的碎块占20%,5～10 cm占25%,10～20 cm占15%，大于20 cm占15%，其余小于2 cm。

安息角在人工矿（岩）石堆中进行多次测量，平均为39°。

（5）矿石体重测定

矿石体重测定在1.99～2.96 g/cm³之间，305^＃脉群平均为2.52 g/cm³,360^＃脉群平均为2.66 g/cm³。

5.3.2.4　矿体及其顶底板岩石的稳固性

矿脉严格受断裂构造控制，矿与非矿之间没有明显的界线，矿体顶、底板岩石多为千枚岩或斜长花岗斑岩。根据岩性的不同，其稳固性也不一样。根据施工钻孔调查，斜长花岗斑岩在360^＃脉群中的岩石质量指标（RQD）值在66%～100%之间，而在305^＃脉群中为0～75%。相对而言，360^＃脉群中的斜长花岗斑岩岩石质量等级较305^＃脉群高，即360^＃脉群中斜长花岗斑岩岩石完整性相对好些。而千枚岩及灰岩的岩石质量指标在两脉群中基本一致（表5.7）。一般来说，斜长花岗斑岩上部风化裂隙发育，岩石稳固性差，而下部节理裂隙不发育，硅化蚀变较强，岩石致密坚硬，其稳固性较好。岩石由西向东构造影响减弱，其稳固性逐步增强。根据施工坑道调查，沿脉中大部分岩石破碎，巷道支护率在53%左右，围岩稳固性差。

5.3.2.5　工程地质评价

矿区地形地貌复杂，沟谷深切，气候变化大，第四系覆盖层厚，岩石风化剥蚀强烈，局部构造带影响岩体稳定，易发生工程地质问题，尤其是随着开矿深度的增加和地下应力场的改变，某些隐蔽裂隙可能扩张而改变透水条件形成透水裂隙，从而影响矿体稳定。区内局部地段重力侵蚀活跃，多易形成崩塌、滑坡、泥石流，造成水土流失，形成地质灾害，因此该矿床属工程地质条件中等类型。

5.3.3　环境地质

5.3.3.1　自然地质灾害

矿区所处的甘肃省陇南地区属地质灾害多发区，区域上地质灾害较为发育，根据甘肃省环境监测院的调查分区，矿区所属位置为地质灾害次危险区（图5.3），区内目前主要的环境问题有：

（1）地震

矿区处在会宁－武都南北地震带上，并受邻近松潘－平武地震带的强烈影响，新构造运动十分活跃，属于地震多发区，其地震烈度为Ⅷ度。据史料记载，自明万历九年（1581年）到1976年，文县境内共发生16次规模不同的地震，平均26.5年发生一次，1920～1976年共发生5级以上地震4次，地震频次7.1%。以清光绪五年（1879年）震级最大，震级达8级，造成1万余人死亡。2006年6月在临江镇发生5级地震，矿区震感强烈。2008年5月12日在四川省汶川县发生8级地震，矿区建筑物损毁严重。

（2）泥石流

文县境内泥石流分布广，数量多，活动强，危害严重，是主要的地质灾害类型之一。矿区目前还未发生泥石流，在矿区的北侧金昌沟。县水土保持局在矿区中部的寺陡坪村贾那下社建有金昌沟泥石流监测点，监测流域面积20.13km²，主沟长8.5km，河床自然坡降8%～12%，水面宽0.5～2.0m，水深一般0.1～0.5m，固体物质储量79 200m³，泥石流为稀性间黏性，直接影响人口2 500人。

（3）滑坡与崩塌

区内滑坡主要有岩质滑坡、碎块石滑坡和土质滑坡3类。由于受金矿发现初期的滥采乱挖影响，区内见有多处小的滑坡点及地表塌陷点，但经过近几年的护矿与治理，现大多趋于稳定。目前与区内关系密切的有矿区西侧的葛条湾滑坡，为一古岩质滑坡，长1 400m，宽550m，厚度为25～30m，主滑方向254°，该滑坡现处于不稳定状态。

图5.3 文县地质灾害分区图

崩塌主要有基岩崩塌和黄土崩塌。受人类活动的影响，区内曾零星见有小型崩塌，现大多趋于稳定。在矿区葛条湾矿段及安坝矿段的部分山坡上残留有大量岩崩形成的滚石，滚石大小不一，分选性及磨圆度极差。矿区上部的岩石垂向风化裂隙仍在发育，仍有可能发生岩崩，影响下一步的开发及施工。

5.3.3.2　开发中的环境地质问题预测及防治

除上述可能发生的自然地质灾害外，在矿山开发建设后，还应注意以下问题。

1）井巷冒顶、塌帮及采空区地面塌陷等问题：矿体上下盘岩石挤压破碎强烈，除硅化灰岩较稳固外，大部分巷道开拓后需要支护。岩体稳固性差。矿床开拓后，矿区水环境状态的改变，地表或地下水对区内节理裂隙面的重新渗透等易引起巷道冒顶和井巷壁垮塌。矿体开采放顶后，上部矿体围岩的崩落易引起地面塌陷，若崩落区延伸到上部含水层，使含水层的水直接进入矿坑，则会加速地面滑坡与崩塌的形成。建议加强第四系及区内水文地质、工程地质调查，为顶板冒落带的计算提供较详细的数据。

2）不良岩体及滚石危害问题：在矿区开采后，人为造成的山体悬崖和陡坎特别容易在雨后形成崩裂性滚石。同时，堆积在作业平台边的特大块矿石，在某种因素的作用下，也存在松弛滚动危害的可能性。建议加强对区内边坡的调查，为边坡稳定性计算提供依据。

3）废石堆放场及尾矿库的建设有可能诱发或加剧地质灾害问题：矿床开采时坑口每天排出的废石（以变质成因的千枚岩为主）及废石尾矿如果不能得到妥善处理，一方面受雨水淋滤，会污染地表水及地下水；另一方面，将会促使泥石流的发生。另外，阳山金矿中有害元素As,Hg,Pb,Sb等含量较高，当矿区开采后，受风化侵蚀、雨水冲淋及各种不确定因素影响，尾矿及废石中溶出有毒有害的重金属和微量元素的量将可能增加。一旦尾矿坝因暴雨、泥石流等灾害性活动影响，尾矿库上游设截洪沟、坝外回水池及选厂高水位池满载崩溃而导致溃坝，浮选尾矿浆、氰化尾矿浆、尾矿水等泄入沟谷，流入马莲河，将对下游生态环境造成严重后果。因此，建议加强区内环境及水动态的监测，防止水环境的污染及各类地质灾害的发生。

5.3.3.3　环境地质评价

矿区属于地震多发区，平均烈度为Ⅷ度，滑坡、泥石流等外力地质灾害发育。区内山高坡陡，松散堆积层厚度不一，采矿可能产生局部的地表变形，但对地质环境影响不大。岩石中砷等有害元素含量较高，根据近几年观测，地下水未受到污染，其矿石和废石化学成分基本稳定。矿区属高中山区，空气透明度高，周围无大的工业，地下水及地表水水质较好。区内无其他环境地质隐患，因此，该矿床环境地质质量中等。

综上所述，阳山金矿矿床大致确定为开采技术条件中等（Ⅱ）类型中复合问题的矿床（Ⅱ－4）类型。