楊鐵軍，孔文博，袁普普

（吉林省有色金屬地質(zhì)勘查局六0二隊，吉林 白山 134300）

1 區(qū)域地質(zhì)特征

勘查區(qū)所處大地構(gòu)造位置為中朝準(zhǔn)地臺（Ⅰ）、遼東臺隆（Ⅱ）、太子河—渾江陷褶斷速（Ⅲ）、鴨綠江凹褶斷速（Ⅳ）中段北緣。

2 礦床開采技術(shù)條件

2.1 水文地質(zhì)

2.1.1 地形地貌、水文及氣象

礦區(qū)位于長白山系龍崗山脈中部南東麓，屬低山區(qū)，溝谷切割較深，海拔標(biāo)高為318m～840m，相對高差較大，當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面標(biāo)高為318m。區(qū)內(nèi)有三條小河，東溝河、頭道溝小河還有一條無名河(最好起個名)，均為鴨綠江的支流，主要河流為東溝河，由北而南注入鴨綠江。東溝河豐水期流量為1.78L/s，枯水期流量為0.02L/s。其余兩河為季節(jié)性河流[1]。本區(qū)屬北寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，大氣降水是區(qū)內(nèi)地下水的主要補(bǔ)給來源，主要集中于6～8月份。年氣溫最高33℃，最低-30℃，年平均5℃。封凍期由11月末至翌年4月，最大凍土深度為1.2m。

2.1.2 含水層

（1）第四系砂、礫石孔隙水含水層。含水層分布于鴨綠江沿岸及礦區(qū)東溝河谷中，由砂、礫石組成，礫石磨圓度和分選性較好，含水層厚度為3m～15.45m。據(jù)8月份觀測河水流量為0.17L/s～0.093L/s，平均水溫10℃。含水層水化學(xué)類型為HCO3-Ca型水，地下水主要排泄于鴨綠江，對礦床開采無影響。

（2）基巖風(fēng)化裂隙水含水層。該含水層巖性主要是含礫砂巖，風(fēng)化帶厚度為4.30m～49m，全部鉆孔均無涌水現(xiàn)象，該含水層主要補(bǔ)給來源為大氣降水，受季節(jié)性影響；該層地下水主要以潛流形式排泄于溝谷低洼處，最終匯聚成河流入鴨綠江。富水性較差，屬弱富水含水層。

2.1.3 隔水層

風(fēng)化帶以下未風(fēng)化的基巖可視為隔水層，主要巖性為千枚巖、大理巖。

2.1.4 地下水補(bǔ)給、徑流和排泄

該區(qū)屬低山區(qū)，地下水主要由大氣降水補(bǔ)給，本區(qū)處于低山深切割區(qū)，地下水可以通過斜坡地帶徑流，向兩側(cè)斜坡排泄。基巖風(fēng)化裂隙含水層是區(qū)內(nèi)主要含水層，大氣降水是基巖裂隙水的補(bǔ)給來源，大部分降水沿山坡傾斜方向匯入溝底，只有少部分滲入基巖裂隙[2]。形成基巖風(fēng)化裂隙水，以泉水的形式排泄于溝谷，蒸發(fā)是另一種排泄方式。

2.1.5 礦區(qū)構(gòu)造條件

礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育有褶皺構(gòu)造和斷裂構(gòu)造，褶皺構(gòu)造主要為老嶺群大栗子組中的褶皺構(gòu)造，形成軸向北北東向的大栗子開闊向斜構(gòu)造。斷裂構(gòu)造主要為蓋層中的構(gòu)造，以北東向?yàn)橹鳎睎|東向斷裂最為發(fā)育，其次有北北西向斷裂。F18、F19為區(qū)內(nèi)主干斷裂，F(xiàn)18屬壓扭性斷裂，縱貫全區(qū)，走向40°～60°，傾向南東，5號勘探線剖面上鉆孔ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK7孔均揭露到構(gòu)造破碎帶，ZK1、ZK2兩孔揭露到4條構(gòu)造破碎帶，ZK5孔揭露破碎帶最厚為87.9m。礦區(qū)構(gòu)造為淺部構(gòu)造，只發(fā)育在青白口系砂巖層中，沒有切割到大栗子組深部礦體，北西西向斷裂F6、F7在區(qū)內(nèi)發(fā)育，但規(guī)模小，亦發(fā)育在區(qū)內(nèi)蓋層中。綜上所述，該區(qū)構(gòu)造條件對礦床開采影響較小。

2.1.6 充水因素分析

區(qū)內(nèi)地下水類型主要為基巖風(fēng)化裂隙水，大氣降水是基巖裂隙水的補(bǔ)給來源，未來礦井充水主要為基巖風(fēng)化裂隙水補(bǔ)給，礦區(qū)地表有3條小河，在上游排泄基巖風(fēng)化裂隙水，在下游又補(bǔ)給基巖風(fēng)化裂隙水[3-6]。其流量隨季節(jié)性變化，最終均排泄于鴨綠江中，除此之外，還應(yīng)注意鴨綠江水，礦區(qū)邊界距鴨綠江直線距離500m左右，未來開采過程中要預(yù)防有勾通鴨綠江水的隱伏導(dǎo)水?dāng)鄬哟嬖凇?/p>

2.1.7 礦坑涌水量估算

計算公式：

式中：Q-預(yù)測礦坑涌水量（m3/d）；

Q1-小栗子四區(qū)鐵礦礦坑涌水量為資料收集最大涌水量為158（m3/d），正常涌水量為50（m3/d）；

S-預(yù)測水位降低為礦區(qū)內(nèi)所有地表鉆孔平均終孔穩(wěn)定水位標(biāo)高與礦體最低標(biāo)高之差1599（m）；

S1-小栗子四區(qū)鐵礦水位降深為資料收集330（m）；

F-預(yù)計首采區(qū)開采面積120000（m2）；

F1-小栗子四區(qū)鐵礦開采面積為390936.44（m2）。

計算結(jié)果：

地圖應(yīng)用是地圖理論和地圖技術(shù)的主要出口，而案例教學(xué)可以作為聯(lián)接數(shù)字制圖理論與應(yīng)用的通道，起到促進(jìn)理論知識吸收、完善課程教學(xué)效果的作用.通過在案例教學(xué)中設(shè)置一些學(xué)生感興趣的問題，如美國在中國的什么方位？在具體解答過程中，學(xué)生需對所學(xué)地圖相關(guān)知識進(jìn)行綜合運(yùn)用，在這個過程中，地圖知識得到消化吸收，即學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行理解打散、重新組合、形成自己知識體系中的一部分的過程.同時，在案例教學(xué)中還要加強(qiáng)多門學(xué)科之間的聯(lián)系，鼓勵創(chuàng)新性思維，使學(xué)生具備寬闊的知識面，快速更新知識.

經(jīng)計算，該礦區(qū)最大涌水量為192.69m3/d,正常涌水量為60.98m3/d。在計算過程中所引用的預(yù)測面積是礦體儲量計算的面積，待正式開采時，用實(shí)際面積重新計算。

2.1.8 供水方向

本區(qū)地下水為基巖風(fēng)化裂隙水，含水層的富水性較差，地下水補(bǔ)給又具有季節(jié)性特征，枯水期內(nèi)地下水資源有限，滿足不了工業(yè)用水的要求。本區(qū)主要地表河流為鴨綠江支流東溝河，常年流水，可作為本區(qū)供水水源。

2.1.9 礦床水文地質(zhì)評價

基巖風(fēng)化裂隙水是未來礦坑充水的間接充水水源，屬弱富水。開采礦石無地表水影響，礦床水文地質(zhì)條件為簡單類型。

2.2 工程地質(zhì)

2.2.1 工程地質(zhì)巖組特征

（1）軟弱巖組。由分布于鴨綠江沿岸及東溝河溝谷中的第四系全新統(tǒng)沖積砂、礫石、殘坡積層、基巖風(fēng)化帶、構(gòu)造破碎帶及大栗子組與大羅圈河組接觸帶上泥質(zhì)膠結(jié)的底礫巖層構(gòu)成，其中山間溝河谷松散巖組對礦床開采無意義，此不贅述。據(jù)鉆孔資料可知，基巖風(fēng)化帶厚4.3m～49m，巖石風(fēng)化成碎塊狀，巖石質(zhì)量指標(biāo)RQD值為90%,巖石等級為極劣的，巖體破碎，巖體結(jié)構(gòu)類型為散體結(jié)構(gòu)，碎裂結(jié)構(gòu)。建井時遇到以上軟弱層需支護(hù)。

（2）堅硬巖組。該巖組為未風(fēng)化礦體及頂?shù)装鍘r石，呈塊狀構(gòu)造，以IV極或V級結(jié)構(gòu)面為主，且結(jié)構(gòu)面多為閉合，巖石力學(xué)強(qiáng)度高，巖層穩(wěn)定性好。鐵礦體頂?shù)装鍑鷰r為千枚巖，銀多金屬礦體頂?shù)装鍘r石為大理巖，千枚巖RQD值一般在95%,大理巖RQD值一般在95%,巖石質(zhì)量等級以好的為主，巖體較完整，據(jù)銀多金屬礦體及頂?shù)装辶W(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果可知，大理巖抗壓強(qiáng)度為37.6MPa～88.1MPa，銀多金屬礦體抗壓強(qiáng)度為73.1MPa，屬堅硬及半堅硬巖石。

2.2.2 井巷穩(wěn)定性評價

該礦區(qū)開采為坑道開采，該區(qū)對銀多金屬礦體及礦體頂?shù)装鍑鷰r共進(jìn)行了3組物理力學(xué)試驗(yàn)，巖(礦)石力學(xué)性質(zhì)見表1。

表1 巖(礦)石力學(xué)性質(zhì)一覽表

由表中可知，礦體頂板圍巖單軸抗壓強(qiáng)度大于60MPa，巖體結(jié)構(gòu)屬于整體結(jié)構(gòu)，未出現(xiàn)構(gòu)造變形。礦體單軸抗壓強(qiáng)度大于60MPa，巖體結(jié)構(gòu)屬于整體結(jié)構(gòu)，未發(fā)現(xiàn)構(gòu)造變形。礦體底板圍巖單軸抗壓強(qiáng)度均大于30MPa，巖體結(jié)構(gòu)屬于塊狀結(jié)構(gòu)。

本礦區(qū)鐵礦體未進(jìn)行物理力學(xué)試驗(yàn)，但本區(qū)與鄰區(qū)小栗子四區(qū)鐵礦在巖石結(jié)構(gòu)上屬同種類型，在空間上是同一礦體群，小栗子四區(qū)勘探中對礦石物理機(jī)械性能進(jìn)行了較多的測試，礦體與圍巖均為堅硬。小栗子四區(qū)對礦體的測試結(jié)果為：密度為4.43g/cm2，抗壓強(qiáng)度為1725.87kg/cm2，抗拉強(qiáng)度為523.16kg/cm2，抗剪強(qiáng)度，內(nèi)聚力為191.73kg/cm2，摩擦系數(shù)為0.81；圍巖千枚巖結(jié)果為：抗壓強(qiáng)度為523.16kg/cm2，抗剪強(qiáng)度，內(nèi)聚力為116.65kg/cm2，摩擦系數(shù)為0.56。鐵礦體賦存在千枚巖中，礦體與圍巖整合接觸，界線明顯，在走向與傾向上反映同步變形。局部礦體與圍巖接觸面，由于物性差異，往往受力變形后，在接觸面處圍巖柔皺強(qiáng)烈，甚至形成小的破碎帶?？偟目吹V體與圍巖都較堅固，礦體中裂隙不發(fā)育，不易發(fā)生冒頂，片幫現(xiàn)象。

總體看來，本區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造不發(fā)育，巖體較完整，礦體及其圍巖巖石力學(xué)強(qiáng)度較高，無軟弱夾層存在，礦體傾角中等。

2.2.3 工程地質(zhì)評價

該區(qū)地形地貌簡單，地形有利于自然排水，地層巖性界限清楚，地質(zhì)構(gòu)造簡單。巖體質(zhì)量等級為Ⅰ級；巖體完整程度為完整，巖體結(jié)構(gòu)以整體塊狀為主；巖體為堅硬巖和半堅硬巖。該區(qū)巖石強(qiáng)度較高，穩(wěn)定性較好，不易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題。故該礦床工程地質(zhì)條件為簡單類型。

2.3 環(huán)境地質(zhì)

2.3.1 區(qū)域穩(wěn)定性

該區(qū)在“東北地區(qū)烈度區(qū)劃圖”上，白山地區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度區(qū)，地震動峰值加速度值為0.05g，自有地震記載以來，區(qū)域內(nèi)未發(fā)生過破壞性地震。據(jù)吉林省地震局記錄，僅發(fā)生過幾次小于4級的地震，對該區(qū)無破壞性影響，故該區(qū)屬地震穩(wěn)定區(qū)。

2.3.2 自然地理環(huán)境及社會環(huán)境

該區(qū)位于低山地區(qū)，植被茂盛，林地密集，自然環(huán)境好，附近無居民居??；該區(qū)不屬于文物保護(hù)區(qū)和自然保護(hù)區(qū)，無滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，開采礦石不會造成山體開裂、巖體崩塌、滑坡、泥石流等人為地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境的污染。該區(qū)開采礦床不會影響當(dāng)?shù)刈匀坏乩砑吧鐣h(huán)境。

對該區(qū)鉆孔巖心進(jìn)行了放射性檢測，檢測結(jié)果均在正常值范圍，無放射性元素存在。詳見簡測結(jié)果表2。

表2 γ輻射空氣吸收劑量率監(jiān)測結(jié)果表（單位：nGy/h）

本次工作沒有測深孔的溫度，收集了鄰區(qū)（小栗子鐵礦四區(qū)和東風(fēng)鐵礦區(qū)）不同標(biāo)高的采礦坑道溫度檢測數(shù)據(jù)，可以作為本礦將來開發(fā)生產(chǎn)利用的依據(jù)

坑口向平巷200m處恒溫區(qū)域進(jìn)行測量，常年平均值為4.6℃，測量期間-50m以上采取自然通風(fēng)方式，-50m中段以下僅測量豎井馬頭門向里約150m處，其中-300m處測得空氣溫度15.5℃，掘進(jìn)作業(yè)面因通風(fēng)影響溫度將較測量值升高約5℃左右，另外因礦井深部氣壓較地表低40%以上，礦井深部空氣中含氧量較地表低約30%以上，礦井內(nèi)體感溫度均較溫度計溫度感覺高約10℃左右。

由于只能收集到小栗子鐵礦四區(qū)礦體最低開采標(biāo)高-300m的低溫測量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)每降低100m，溫度會升高2度；而此次工作的礦區(qū)，最低開采礦體標(biāo)高為-1050m，如果按照相鄰礦區(qū)進(jìn)行比擬，則開采至-1050m標(biāo)高時，溫度可能會達(dá)到30.5度。建議礦山在開采時必須加強(qiáng)通風(fēng)并全天候開啟主扇和局部風(fēng)機(jī)，加強(qiáng)通風(fēng)，防止作業(yè)面溫度升高。

2.3.3 地表水及地下水環(huán)境

（1）地表水：礦區(qū)范圍內(nèi)無居民居住，植被、林木發(fā)育，不存在污染源，地表水水質(zhì)良好。

（2）地下水：地下水含水層主要為基巖風(fēng)化裂隙水，靠大氣降水滲入補(bǔ)給，今后采礦坑道中可視為不含水的巖(礦)石，但應(yīng)注意礦坑水的排出對地表水造成輕度污染。

2.3.4 礦山生產(chǎn)活動對地質(zhì)環(huán)境影響分析

礦山開采的環(huán)境地質(zhì)問題主要表現(xiàn)為礦坑水的排放對環(huán)境的污染及礦山開采會產(chǎn)生局部地面塌陷。建議未來礦山開采多采用充填法開采，尾礦渣多數(shù)可用于井下充填，減小對地表植被的破壞，降低對礦山環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的影響，降低甚至可以避免引發(fā)地表塌陷的可能性。礦山長期疏干排水可能造成地下水質(zhì)、水量的變化，可能引起局部地下水位的下降。由于礦區(qū)周圍無居民居住，所以對周圍居民的生產(chǎn)和生活用水影響小。該區(qū)水化學(xué)類型為HCO3-Ca型水。PH值6.79～8.26，水質(zhì)較好。礦坑排水會對地表水產(chǎn)生輕度的污染，還要注意開采時有害組分砷的排放。建議未來礦山開采時，加強(qiáng)對礦坑排水的動態(tài)監(jiān)測，以防污染鴨綠江水。

2.3.5 環(huán)境地質(zhì)條件評價

區(qū)域穩(wěn)定性好，區(qū)域未發(fā)生過破壞性地震，對礦床開采沒有影響。

礦區(qū)水環(huán)境質(zhì)量良好，地下水、地表水水質(zhì)良好，水化學(xué)類型為HCO3-Ca+Mg型水，PH值為6.79～8.26。適用于生活、工業(yè)及農(nóng)業(yè)用水要求?？傮w來看，礦區(qū)位于地震穩(wěn)定的低山地區(qū)，無自然地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生。因開采方式為充填式開采，所以礦石不會造成人為地質(zhì)災(zāi)害和地質(zhì)環(huán)境的污染。

本礦區(qū)礦體埋深較大，鐵礦體最大可采深度標(biāo)高為-1050m，局部礦體砷、隔、硫含量偏高，這對礦體開采以及采后冶煉均為不利因素，有害成分溶濾到地下水排出坑道若不采取相應(yīng)措施處理，會嚴(yán)重污染地表水，加之隨著開采深度加大，地溫梯度值也在增大，開采到-1050m時，溫度可達(dá)40℃左右，這些都會嚴(yán)重影響作業(yè)人員的身體健康，因此礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量定為中等類型。

表3 水質(zhì)分析結(jié)果表

2.4 礦床開采技術(shù)條件評價

綜上所述，該礦床的地形有利于自然排水。含水層富水性弱，附近無大的地表水體影響。礦床水文地質(zhì)條件為簡單類型。礦體圍巖單一，結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，井巷穩(wěn)定性好。工程地質(zhì)條件為簡單類型。礦床地處地震穩(wěn)定的低山地區(qū)，無原生環(huán)境地質(zhì)問題，地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量為中等類型。因此開采技術(shù)條件定為以環(huán)境地質(zhì)問題為主的中等復(fù)雜類型礦床(即Ⅱ-3型)。