大營子金礦礦區水文地質、工程地質調查研究

何斌力

摘 要 豐寧集成礦業有限責任公司大營子金礦，礦區主要含水層為高于莊組白云巖巖溶水和大紅峪組基巖裂隙水，水文地質條件簡單。礦體圍巖質量為中等，礦體圍巖屬中等或中等以上比較穩固的巖體，工程地質條件中等。

關鍵詞 金礦 含水層 圍巖 裂隙

中圖分類號：P618.51 文獻標識碼：A

1礦山概況

豐寧集成礦業有限責任公司大營子金礦，位于豐寧滿族自治縣城150€胺轎唬本？4km、運距30km處，行政隸屬于豐寧滿族自治縣黑山咀鎮大營子村管轄。礦山開采礦種為金礦，開采方式為地下開采，生產規模3萬噸/年，礦區面積4.971km2。

2礦區水文地質

礦區位于燕山山脈東段，山巒起伏，“V”型谷發育，屬受強烈切割的中、低山地貌。區內山巒起伏，溝谷發育。地勢西高東低，南陡北緩，最高峰貓耳朵山海撥835m。當地侵蝕基準面海撥370m，相對高差465m，屬中低山區。

區內地表水體為長河，屬灤河水系，流經礦區東側，據長觀資料，最小流量0.093m3/s，最大流量2.495 m3/s，平均流量一般為0.68 m3/s，最大洪水水深1.50m。

2.1礦區含水層特征

2.1.1第四系孔隙潛水（I）

（1）第四系坡洪積物（Q4spl）及人工堆積物（Q4s）貧水區（I-1）

主要分布于大西溝、灑金溝及河床兩側一級階地之上。由人工堆積的廢石礦渣及溝谷中的坡洪積物組成，后者巖性為砂土、礫石等。厚一般0.5m～5.0 m，透水性能好，含水微弱。

（2）第四系沖洪積物（Q4spl）富水區（I-2）

分布于長河兩岸的一級階地，巖性為亞砂土、砂及礫石等，厚3m～8 m。水位埋深0.3m～5.28 m，含水層厚度1.0m～6.0 m，單井出水量10～30 L/s，水溫8～10℃，水位、水量隨季節性變化，礦化度0.3～0.67 g/L，水化學類型為HCO3· SO4—Ca·Mg和HCO3—Ca·Mg型水。

2.1.2高于莊組（Chg）白云巖巖溶水（Ⅱ）

（1）高于莊組二段（Chg2）貧水區（Ⅱ-1）

分布于測區南部，巖性為泥質白云巖、含錳白云巖、含錳粉礦質白云巖、白云質灰巖夾黑色頁巖，厚150m，巖層相對隔水，不含水。

（2）高于莊組（Chg）富水區（Ⅱ-2）

除二段外，其余各段大面積分布，為礦體圍巖，巖性主要為中厚層狀灰質白云巖、薄層狀灰質白云巖及含結核灰質白云巖等，厚1000余米，巖石淺部風化裂隙較發育，深部見有溶蝕裂隙，水位埋深14.3m～104.0 m，據坑道突水點長期觀測，水量1.02～2.04 L/s，礦化度0.54g/L，水化學類型為HCO3· SO4—Ca·Mg型水。

2.1.3大紅峪組（Chd）基巖裂隙水（Ⅲ）

分布礦區南端，出露標高500m～600m，巖性為石英砂巖，淺部節理、裂隙較發育，泉水流量0.186～0.45 L/s，水溫11℃，水化學類型為HCO3 —Ca·Mg型水。

2.1.4花崗巖構造裂隙脈狀水（Ⅳ）

分布礦區中部，出露面積為0.59km2，巖性為中粗?；◢弾r，淺部風化裂隙和垂直節理較發育，據坑道調查以走向北東向、北西向兩組較發育（圖1），風化帶發育深度14.15m～76.5 m，深部構造裂隙較發育，水位埋深28.25m～177.50 m。水位標高417.28m～587.59 m，含水層厚度4.54m～70.16 m，坑道突水點流量0.03～2.04L/s，礦化度0.43～0.46 g/L，水化學類型為HCO3· SO4—Ca·Mg型水。

2.2構造破碎帶的水文地質特征及對礦床充水的影響

礦區斷層以走向北東向，北西向兩組較發育，多為壓扭性斷層，斷層通過白云巖時，斷面光滑，高嶺土化、硅化，具有泥質充填物及方解石細脈，斷層帶兩側溶蝕裂隙發育，見有滴水和滲水現象，含水微弱。斷層通過花崗巖體時，巖石擠壓破碎，破碎帶由花崗巖碎塊及泥質充填，局部地段含有構造裂隙脈狀水。

2.3地表水和地下水的動態變化及水力聯系

通過對地表長河水體長期觀測，地表水隨季節變化明顯，流量變化區間在93～110.2 L/s，地下水也隨季節變化，變化較明顯，從坑道長期觀測看，坑道涌水量變化區間23～31 L/s，因此，地表水、地下水同大氣降水關系密切。從地表水體長河的上、下游觀測資料對比中，發現地表水與地下水有水力聯系，但聯系不明顯（圖2）。從A'—B'水文地質剖面圖中可以看出，由新豎井及斜井364水平坑道的排水及疏干過程中，能夠形成一個比較完整的降落漏斗，地下水與地表水的水力聯系不明顯，是因為降落漏斗的影響范圍沒有到達地表水體所處的位置。由長河充電率等直線圖推測，在低阻值區第四系含水層直接覆蓋于充水灰巖或巖溶發育地段，說明白云巖巖溶水除接受大氣降水補給外，還有地表水通過第四系的滲透補給。

2.4巖溶的分布范圍和發育規律

2.4.1巖溶的分布范圍

（1）巖溶主要分布在近河床部位

從地表調查中發現河床兩側陡崖局部發育有溶洞，大者直徑0.8 m，小者0.2 m。洞深3.0m～5.0 m。在ZK3325，ZK4121鉆孔中也發現有溶洞。

（2）巖溶分布在構造破碎帶部位

在尾礦壩北側，沿構造破碎帶發育一溶洞，洞口2€？ m，洞深10余米，洞內面積約200㎡，發育有鐘乳石，洞內并見十幾個小溶洞。構造破碎帶產狀，走向北西330€?、情?？40€埃憬？5€??？擁賴韃櫓幸卜⑾鄭詮乖炱撲櫬講嗟陌自蒲頁7⒂腥蓯戳嚴叮植考型凰??？

（3）巖溶分布在侵入接觸帶部位

在新豎井調查中，在侵入接觸帶白云巖一側常發育有溶蝕裂隙，豎井165中段S1突水點即為侵入接觸帶的溶蝕裂隙水（圖3）。

2.4.2巖溶含水層的發育規律

巖溶含水層的富水性一般較強，但不均一，具有明顯的各向異性，在坑道調查中發現在未遇溶蝕裂隙的地段，一般僅見滴水或潮濕現象，若遇溶蝕裂隙，則見突水或滲水現象，但其分布也有一定的規律性，巖溶發育程度的強弱，與其富水性的強弱協調一致。

2.5礦床充水因素

目前，礦山生產坑道已位于當地侵蝕基準面以下及地下水水位以下，礦床充水的主要因素為白云巖巖溶水及礦體頂底板花崗巖構造裂隙脈狀水。其地下水的補給來源為垂直向大氣降水及側向地表水通過第四系滲透補給的地下水。

2.6供水水源地

目前，礦山年處理礦石量50～100萬噸，生活用水和生產需水總量約為3000m3/d，可供選擇的水源地有：

（1）第四系孔隙潛水：長河兩岸一、二級階地賦存有較豐富的孔隙潛水，單井涌水量一般為20～40m3/h，最大涌水量可大于60m3/h。

（2）基巖裂隙水（坑道排水）：據一坑、八坑、西大井和豎井坑道長觀與排水資料，坑道排水枯水期最小流量501.93m3/d，豐水期最大流量為5294.21m3/d。

（3）長河地表水：據長河實測資料，長河枯水期最小流量為550m3/h。

綜上所述，第四系孔隙潛水目前已不能滿足礦山需水要求。從經濟效益考慮，礦山現已利用八坑排水作為選礦用水。長河水和西大井、一坑水可以作為后備水源地。如果將來再擴大生產規模，第四系孔隙水和八坑排水不能滿足需要時，可考慮開采之?？傊?，大營子金礦的水源地是有充分選擇余地和一定保障程度的。

據上述資料，本礦區屬以降水滲入補給為主，裂隙直接充水的礦床，年降水量為600～1100mm。礦層頂、底板富水性弱，地下水補給條件差。礦區東側之長河與礦床無導水構造連通，礦區涌水量不大。露天開采區Ⅰ、Ⅱ號礦體位于當地侵蝕基準面（標高370m）以上，大氣降水可自然排泄?？傮w上該礦床水文地質條件簡單。

3礦區工程地質

3.1工程地質條件現狀評價

3.1.1巖層工程地質特征

本礦區高于莊組第三段（Chg3）為礦體圍巖，其工程地質特征評述如下：

主要巖性為灰色一黑色巨厚一厚層狀灰質白云巖，塊狀構造，巖石一般完整至中等完整，強風化帶3.0m～31.85m，弱風化帶75.0m，鉆孔巖心質量指標RQD值，風化帶30%，一般值為60%～80%，巖石質量等級為中等。據觀察，大部分地段巖石穩固。局部見0.10～0.30m寬的擠壓破碎帶，帶內充滿泥質，構成不穩定結構面。屬中等以上完整的巖體，巖石質量系數一般>0.2，屬一般質量等級。

3.1.2花崗巖體工程地質特征

出露在礦區中部。為中粗?；◢徑Y構，塊狀構造。近地表為風化帶巖石破碎疏松，強風化帶發育深度16.77m，弱風化帶發育深度76.47m。巖心完整性差，質量指標RQD值0～24%，巖石軟化系數0.73，抗壓強度最大165.9MPa，最小19.86MPa，巖石質量系數10.17，巖石質量指標M0.05，屬軟弱巖石。風化帶以下巖石，致密堅硬，巖心完整或較完整。RQD值70%～80%，抗壓強度58.82～132.62MPa，巖石質量系數10.47，質量指標 0.11～0.18，為堅硬巖石。據實地觀察：巖石堅硬穩定，開采邊幫規整易于成形，很少發生坍塌等不良工程地質現象。巖體質量中等，故礦體圍巖頂、底板、邊幫較穩定，屬中等或中等以上穩固的巖體。

3.1.3構造破碎帶工程地質特征

局部發育的擠壓破碎帶，含礦破碎帶、蝕變破碎帶，巖石質量等級為一般或壞的，巖體質量等級為中等或差的，巖體質量差，穩固性差，井巷工程施工中遇有此類巖體多易坍塌掉塊，需采取防護措施。

露天開采區斷裂裂隙較發育，但規模較小，對礦體的穩固性影響不明顯。由于淺部以露天開采為主，小裂隙的發育程度是造成礦體不穩固的主要因素。在采礦場施工中遇到不同厚度的構造破碎帶10多條。巖石破碎為碎塊、碎屑及泥質。RQD值0～4.42%，為散體結構，巖體質量極差。有25條擠壓破碎帶，產狀有傾向270€??？43€埃憬？0～87€傲階椋話憧磯？.05～0.70m。

3.1.4露采邊坡現狀

礦區出露地層有第四系（人工堆積、沖洪積物、殘坡積物）及長城系高于莊組l～3段中厚層含燧石條帶灰質白云巖、含錳灰質自云巖、含鈣質結核灰質白云巖、含內屑白云巖等。該碳酸鹽地層構成了花崗巖體或礦體的圍巖。

礦區出露的花崗巖體形成于燕山期，是區內唯一的成礦巖體。礦體圍巖為花崗巖時其蝕變主要為黃鐵礦化、硅化、絹云母化。礦體與圍巖呈漸變關系。礦體頂底、板巖石主要為花崗巖，巖石基本完整、穩定。

礦區構造以斷裂構造為主，主要有四組：NE、NNE、NEE和NW向。裂隙較發育，但規模相對較小，對礦體的穩固性影響不明顯。加之地形條件較為有利，為露天采礦生產創造了良好條件。

目前露天開采臺階高度10m，并段后20m，最終邊坡角47€??？0€埃ń灼旅娼？0€??？5€啊1咂倫槌桑？個臺階并段后，設一個安全清掃平臺兼作運輸平臺之用，寬度10m。雖然局部裂隙發育，但規模較小，對整體邊坡的穩固性影響不明顯。

綜上所述：本礦區礦體圍巖巖性簡單，屬中等以上的巖體，巖體質量等級一般，巖石質量為中等，礦體圍巖屬中等或中等以上比較穩固的巖體。局部擠壓破碎帶，蝕變破碎帶，含礦破碎帶屬巖體質量差的，整體露采邊坡穩定性較好，礦區屬工程地質條件中等的礦床。

3.2工程地質條件預測評價

礦區所處區域工程地質條件基本穩定。礦體圍巖主要為燕山期中粗?；◢弾r和長城系高于莊組（Chg）層厚狀或巨厚層狀灰質白云巖。巖性比較簡單，無較弱巖層夾層。巖層傾角較陡，風化帶以下巖石致密堅硬，完整性較好。RQD值一般大于60%，屬于中等以上完整的巖體。巖石質量系數一般>0.2，屬一般質量等級。巖體質量指標M>0.17，巖體質量中等。在已有采礦生產中，未發生較大規模的坍塌、變形、片幫等不良工程地質問題。

目前露天開采生產中碎帶內有閃長玢巖侵入，總寬度0.5m～3.0m不等。開采過程中，在雨季地表滲透水量較大的情況下易塌落，要加以注意，但對整體邊坡無大影響。

礦體圍巖花崗巖及灰質白云巖屬中等或中等以上穩固的巖體。局部發育的擠壓破碎帶、含礦破碎帶、圍巖接觸蝕變帶及巖體內蝕變破碎帶，巖石質量等級為一般或壞的，巖體質量等級為中等或差的。采礦施工中遇此類巖體多易產生坍塌、掉塊，需采取防護措施。露采施工中要避免其殘留在邊坡上，與同一臺階施工同時作業，保證作業安全和避免誘發安全隱患。

綜上所述：礦區礦體圍巖巖性簡單，屬中等以上的巖體，巖體質量等級一般，巖石質量為中等，礦體圍巖屬中等或中等以上比較穩固的巖體。礦區斷裂構造較發育，各種結構面組合關系較復雜，局部存在擠壓破碎帶巖體質量較差，礦區工程地質條件中等。

4結語

礦區位于燕山山脈東段，屬受強烈切割的中、低山地貌。區內最高峰貓耳朵山海撥835m。當地侵蝕基準面海撥370m，相對高差465m，屬中低山區。

區內地表水體為長河，屬灤河水系，流經礦區東側，最小流量0.093m3/s，最大流量2.495 m3/s，平均流量一般為0.68 m3/s，最大洪水水深1.50m。

礦區地處溫帶季風型大陸性氣候區，一年中四季分明，年平均降水量657.5mm，年最大降水量1056.9mm。

礦區主要含水層為高于莊組（Chg）白云巖巖溶水和大紅峪組（Chd）基巖裂隙水，地下水以降水滲入補給為主，礦床充水以裂隙直接充水為主，礦層頂、底板富水性弱，地下水補給條件差。礦區東側之長河與礦床無導水構造連通，礦區涌水量不大。露天開采區Ⅰ、Ⅱ號礦體位于當地侵蝕基準面（標高370m）以上，大氣降水可自然排泄?？傮w上該礦床水文地質條件簡單。

礦區礦體圍巖巖性簡單，屬中等以上的巖體，巖體質量等級一般，巖石質量為中等，礦體圍巖屬中等或中等以上比較穩固的巖體。礦區斷裂構造較發育，各種結構面組合關系較復雜，局部存在擠壓破碎帶巖體質量較差，礦區工程地質條件中等。