摘 要：本文淺析了青海省格爾木市石灰窯礦區(qū)石灰?guī)r礦東礦段K2區(qū)礦床開(kāi)采技術(shù)條件，從水文地質(zhì)條件、工程地質(zhì)條件、環(huán)境地質(zhì)條件進(jìn)行分析說(shuō)明，并劃分了礦床開(kāi)采技術(shù)條件類型。

關(guān)鍵詞：石灰?guī)r礦；露天開(kāi)采；水文地質(zhì)；工程地質(zhì)；環(huán)境地質(zhì)

1 礦區(qū)水文地質(zhì)

1.1 地形地貌

礦區(qū)地處昆侖山脈北麓，總體地勢(shì)北高南低。北側(cè)山脈走向呈近東～西向，山勢(shì)雄偉、坡度陡峻、溝谷縱橫、懸崖峭壁屢見(jiàn)不鮮，海拔3506～4224m，最大相對(duì)高差為718m，為中高山區(qū)，屬侵蝕構(gòu)造地形；南側(cè)溝谷走向與山脈基本一致，呈條帶狀展布，地勢(shì)相對(duì)平坦，屬?zèng)_洪積地貌形態(tài)。

1.2 水文氣象

格爾木河從礦區(qū)東側(cè)約3.5Km處由南向北流過(guò)，多年平均流量為19.44m3/s，最終注入達(dá)布遜湖，是昆侖山區(qū)注入柴達(dá)木盆地內(nèi)陸水系中的第二條大河，是格爾木地區(qū)地下水、地表水的主要補(bǔ)給來(lái)源。

礦區(qū)深居大陸內(nèi)部，遠(yuǎn)離海洋，具有獨(dú)特的高寒冰緣氣候特征，表現(xiàn)為寒冷、干旱、日照強(qiáng)、多風(fēng)的氣候特點(diǎn)。區(qū)內(nèi)年平均氣溫在-2.9～5.5℃之間，每年10月至翌年4月為負(fù)溫期，負(fù)溫期長(zhǎng)達(dá)7個(gè)月，冬季漫長(zhǎng)且寒冷。年降水量為148.6～287.0mmmm，而年蒸發(fā)量高達(dá)1469.80～1881.66mm，降水多集中在5～9月份，最大日降水量可達(dá)19.1mm。盛行西北風(fēng)，常年風(fēng)沙較大。

1.3 含（隔）水層特征

礦區(qū)內(nèi)裂隙不發(fā)育的基巖構(gòu)成區(qū)內(nèi)主要的隔水層，而含水層則主要有：

1、松散堆積物孔隙水：分布于礦區(qū)溝谷中，主要由砂卵礫石、碎石等組成，厚度大，分布面積較廣，其孔隙率較大，滲透性好，形成區(qū)內(nèi)孔隙潛水含水層。該含水層厚度較大，主要接受大氣降水與附近其他含水層的側(cè)向補(bǔ)給，富水性弱。

2、碳酸鹽巖類裂隙-巖溶水：分布于礦區(qū)中部，主要由石灰?guī)r組成，巖石中發(fā)育有風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙及溶隙，形成碳酸鹽巖類裂隙-巖溶水含水層。該含水層主要接受礦區(qū)以西遠(yuǎn)源地下水及大氣降水的補(bǔ)給，地下水主要沿?cái)嗔迅浇x存并富集，富水性不均勻，地下水流向與斷層走向、巖層中的節(jié)理裂隙走向等大致一致，在礦區(qū)東側(cè)以泉的形式排泄。礦區(qū)內(nèi)施工的5個(gè)鉆孔在鉆進(jìn)過(guò)程中均未見(jiàn)涌水現(xiàn)象，但普遍存在漏水現(xiàn)象，鉆孔施工結(jié)束后僅在雨后2～3天后幾天內(nèi)可見(jiàn)有地下水流出現(xiàn)象，可見(jiàn)該含水層水位埋深大，且地下水徑流較暢。

3、基巖裂隙水：礦區(qū)南、北兩側(cè)千枚巖、砂巖中發(fā)育的節(jié)理裂隙為裂隙水的賦存和運(yùn)移提供了空間條件，形成裂隙水含水層。該含水層主要接受大氣降水的補(bǔ)給，受補(bǔ)給條件限制，含水層富水性弱，基巖裂隙水大部分經(jīng)短距離徑流后補(bǔ)給其它含水層，僅小部分沿有利入滲的地段向深部運(yùn)移。

1.4 斷層對(duì)礦床充水的影響

礦區(qū)北部分布有一逆斷層，根據(jù)區(qū)域水文資料及礦區(qū)水文地質(zhì)調(diào)查判斷，該斷層為一導(dǎo)水?dāng)鄬樱缪葜鴥?chǔ)水空間、積水廊道、導(dǎo)水通道的角色，礦區(qū)東側(cè)小湖泊的形成與該斷層有著密切的關(guān)系，根據(jù)小湖泊的水位及鉆孔數(shù)據(jù)推測(cè)礦區(qū)內(nèi)地下水位低于3544m，即礦山開(kāi)采（最低開(kāi)采標(biāo)高為3586m）位于地下水位之上，故斷層對(duì)礦體開(kāi)采不會(huì)產(chǎn)生大的影響。

1.5 礦坑匯水量預(yù)測(cè)

礦區(qū)內(nèi)礦體位于地下水水位之上，未來(lái)開(kāi)采也不易形成封閉洼地形，地形有利于自然排水。礦山開(kāi)采方式為露天開(kāi)采，大氣降水為礦坑的主要充水水源。露采區(qū)總匯水面積（F）約2.0Km2，日最大降水量（H）為19.1mm，入滲系數(shù)（α）取值0.2，則礦坑最大日匯水量（Q）為3.06萬(wàn)m3/d，可見(jiàn)礦坑本身匯水量均較小，不會(huì)對(duì)礦山開(kāi)采構(gòu)成危害。

礦區(qū)內(nèi)存在的一定量的地下水徑流量和靜儲(chǔ)量，為礦坑開(kāi)采后期的正常涌水量，水量小，影響不大。

1.6 供水方向

礦區(qū)東側(cè)約2Km處有一東～西長(zhǎng)約140m，南北寬30～50m，最大深度超過(guò)3m的小湖泊，主要接受泉水的補(bǔ)給，水清澈透明，無(wú)色無(wú)味，礦山附近的其他企業(yè)已對(duì)其進(jìn)行利用，其水量、水質(zhì)完全滿足企業(yè)生產(chǎn)生活用水需求。根據(jù)水樣分析結(jié)果可知，水質(zhì)類型為CI-·SO42--Ca2+·Na+型。未來(lái)礦山開(kāi)采可就近對(duì)其進(jìn)行利用。

位于礦區(qū)東側(cè)約3.5Km處的格爾木河，河水清澈透明、無(wú)色無(wú)味，水質(zhì)良好且水量較大，未見(jiàn)明顯污染，目前附近其他礦山的工作人員及居住在附近的居民飲用后無(wú)不良反應(yīng)，根據(jù)水樣分析結(jié)果可知，水質(zhì)類型為SO42-·CI--Mg2+·Ca2+型。未來(lái)亦可用作礦山生產(chǎn)生活用水水源。

2 礦區(qū)工程地質(zhì)

2.1 礦區(qū)工程地質(zhì)特征

1、工程地質(zhì)巖組

礦區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)巖組主要有：

① 軟弱松散狀堆積物：分布于礦區(qū)溝谷中和山坡地形平緩處，主要由沖洪積砂礫卵石、殘坡積碎石與風(fēng)積粉砂土組成，溝谷中厚度較大，而山坡上一般厚0～3m，呈松散狀，物理力學(xué)性質(zhì)差。因在開(kāi)采范圍內(nèi)分布面積有限且厚度較小，開(kāi)采時(shí)可先將其進(jìn)行剝離，對(duì)礦山開(kāi)采無(wú)大的影響。

② 軟弱～半堅(jiān)硬薄層狀千枚巖巖組：分布于礦區(qū)南部，主要由千枚巖與透鏡狀薄層大理巖組成，受風(fēng)化作用影響，巖石表層多較破碎。天然狀態(tài)下，千枚巖單軸抗壓強(qiáng)度為23.5～32.6MPa，平均28.1MPa，根據(jù)鉆孔統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，平均RQD值為4.83%，巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）為0.005。可見(jiàn)巖石質(zhì)量極劣，巖體破碎，巖體質(zhì)量壞。

③ 半堅(jiān)硬層狀灰?guī)r巖組：分布于礦區(qū)中部，主要由石灰?guī)r組成，巖層近直立，石灰?guī)r弱風(fēng)化，厚717～812m。天然狀態(tài)下，石灰?guī)r單軸抗壓強(qiáng)度為30.1～42.5MPa，平均為37.8MPa，根據(jù)鉆孔統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，平均RQD值為44.01%，巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）為0.055?？梢?jiàn)巖石質(zhì)量劣，巖體完整性差，巖體質(zhì)量差。

④ 堅(jiān)硬塊狀砂巖巖組：分布于礦區(qū)北部，厚度大于100m，呈塊狀構(gòu)造，表層弱風(fēng)化，天然狀態(tài)下，砂巖單軸抗壓強(qiáng)度為132.2～140.1MPa，平均為136.2MPa。

2、構(gòu)造、結(jié)構(gòu)面

礦區(qū)所處大地構(gòu)造位置為東昆侖南坡俯沖碰撞雜巖帶，構(gòu)造線總體呈近東～西向。

① 礦區(qū)內(nèi)未見(jiàn)褶皺構(gòu)造，僅局部見(jiàn)揉皺現(xiàn)象。

② 礦區(qū)北部發(fā)育有1條逆斷層，呈近東～西向延伸，斷面傾向北，礦區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度大于4Km，向西延伸出礦區(qū)，向東被第四系松散堆積物覆蓋。

③ 礦區(qū)中Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，主要為發(fā)育于石灰?guī)r中的節(jié)理裂隙。其中具一定貫通性的節(jié)理主要有3組：41～49∠15～21°、102～139∠51～79°與167～176∠23～29°。局部地段節(jié)理與節(jié)理交錯(cuò)成“X”狀。節(jié)理裂隙破壞了巖體的完整程度，使巖石力學(xué)性能降低，影響巖體的局部穩(wěn)定性。

2.2 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

礦山開(kāi)采方式為露天開(kāi)采，未來(lái)將形成東邊坡、北邊坡、西邊坡與南邊坡四個(gè)邊坡。

1、東邊坡的穩(wěn)定性

最大邊坡高度可達(dá)320m左右，邊坡坡向在南部為293°，北部為232°，邊坡受力巖組為半堅(jiān)硬層狀石灰?guī)r，受力層力學(xué)性質(zhì)較差。該邊坡不易受節(jié)理裂隙及巖層面的影響。

2、北邊坡的穩(wěn)定性

最大邊坡高度可達(dá)550m，邊坡坡向137～203°，由半堅(jiān)硬層狀石灰?guī)r構(gòu)成邊坡受力巖組，受力層力學(xué)性質(zhì)較差。同時(shí)，邊坡坡向與102～139∠51～79°、167～176∠23～29°兩組節(jié)理的傾向相近，且節(jié)理傾角小于邊坡坡角或與其相近，巖體可能沿該組節(jié)理面滑塌，影響邊坡局部穩(wěn)定性。

3、西邊坡的穩(wěn)定性

邊坡坡向53°，最大高度可達(dá)620m左右，由半堅(jiān)硬層狀石灰?guī)r構(gòu)成邊坡受力巖組，受力層力學(xué)性質(zhì)較差。邊坡坡向與41～49∠15～21°節(jié)理的傾向相近，且節(jié)理傾角小于邊坡坡角，巖體可能沿該組節(jié)理面滑塌，影響邊坡局部穩(wěn)定性。

4、南邊坡的穩(wěn)定性

邊坡最大高度可達(dá)190m左右，邊坡受力巖組為半堅(jiān)硬層狀石灰?guī)r，受力層力學(xué)性質(zhì)較差。8線～4線間、0線～1線間、3線西～5線間邊坡坡向與41～49∠15～21°節(jié)理的傾向相近，且節(jié)理傾角小于邊坡坡角，巖體可能沿該組節(jié)理面滑塌，影響邊坡局部穩(wěn)定性。

綜上，礦山開(kāi)采最終形成的邊坡高度大，盡管設(shè)計(jì)的最終邊坡角較緩，但因受節(jié)理裂隙及受力層自身力學(xué)性質(zhì)的影響，局部邊坡仍不易保持穩(wěn)定，同時(shí)開(kāi)采爆破、地震活動(dòng)等均可降低原有巖體的力學(xué)性質(zhì)，改變邊坡的平衡與穩(wěn)定，因此在未來(lái)開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格控制開(kāi)采臺(tái)段高度及臺(tái)段邊坡角，同時(shí)在開(kāi)采過(guò)程中需注意觀察邊坡變形，密切關(guān)注巖體穩(wěn)定性，對(duì)于失穩(wěn)巖體應(yīng)及時(shí)清除。

3 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)

3.1 區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

區(qū)域地處柴達(dá)木～阿爾金地震帶與巴顏喀拉山地震帶之間，受喜馬拉雅造山運(yùn)動(dòng)的影響，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)十分強(qiáng)烈，深大活動(dòng)性斷裂規(guī)模大，地震活動(dòng)不但頻繁，而且強(qiáng)度大，是破壞性地震的多發(fā)地區(qū)。

根據(jù)GB18306-2015《中國(guó)地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》和《中國(guó)地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期區(qū)劃圖》，礦區(qū)一帶的地震動(dòng)峰值加速度為0.15g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.45s，相應(yīng)的地震烈度為Ⅶ度。

3.2 礦山開(kāi)采對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

礦區(qū)位于中高山區(qū)，基巖多裸露，山高坡陡，局部形成有危巖體，發(fā)生崩落的可能性較大。

礦區(qū)處于水文地質(zhì)單元補(bǔ)給～徑流區(qū)，地下水及地表水水質(zhì)較好，礦區(qū)附近無(wú)污染源，礦石和廢土石均不易分解出有害組分，僅會(huì)因機(jī)器油料、炸藥的使用對(duì)水體產(chǎn)生輕度污染。

礦區(qū)溝谷中及山坡平緩處生長(zhǎng)有少量灌木叢，生態(tài)環(huán)境脆弱，未來(lái)開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)采取措施盡量減小對(duì)周圍植被的破壞，并做好復(fù)墾工作。

礦山開(kāi)采將產(chǎn)生不同程度的環(huán)境破壞，在局部地段引起崩落、垮塌，破壞原始自然景觀；另外，在采礦過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的廢土石，這些廢土石應(yīng)盡量綜合利用或者合理堆放，嚴(yán)禁盲目堆放在溝谷中。

4 開(kāi)采技術(shù)條件小結(jié)

礦區(qū)內(nèi)主要礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，礦床主要充水含水層富水性弱，礦山開(kāi)采后不會(huì)凹陷地形，地形有利于自然排水，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

礦區(qū)內(nèi)地層巖性較復(fù)雜，發(fā)育有逆斷層，巖體結(jié)構(gòu)以層狀結(jié)構(gòu)為主，邊坡受力層力學(xué)性質(zhì)較差，加之受節(jié)理裂隙等的影響，局部邊坡不易保持穩(wěn)定，發(fā)生礦山工程地質(zhì)問(wèn)題的可能性較大，工程地質(zhì)條件屬中等型。

礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好，礦區(qū)附近無(wú)污染源，地表水、地下水水質(zhì)良好，礦石和廢石不易分解出有害組分，礦山開(kāi)采不易引發(fā)地面塌陷、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

礦床開(kāi)采技術(shù)條件類型劃分為以工程地質(zhì)問(wèn)題為主的礦床，即Ⅱ-2型（水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單、工程地質(zhì)條件中等、地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好型）。

參考文獻(xiàn)：

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