李健平

（廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊，廣東 肇慶 526020）

礦區(qū)詳細(xì)調(diào)查勘探階段的水工環(huán)地質(zhì)工作主要是：對礦區(qū)進行水文地質(zhì)調(diào)查與測繪、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作，實現(xiàn)基本查明礦床的開采技術(shù)條件。查明礦床充水的主要含水層，及含水層水文地質(zhì)參數(shù)；對礦體及其頂?shù)装鍑鷰r的物理力學(xué)性質(zhì)進行實驗測試和研究，確定礦體與圍巖巖體質(zhì)量和主要不良工程地質(zhì)層位，指出影響礦山安全生產(chǎn)開采的主要水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)問題，為礦床初步技術(shù)經(jīng)濟評價、礦山總體建設(shè)規(guī)劃和礦區(qū)勘探設(shè)計提供依據(jù)[1]。

1 水文地質(zhì)

本礦區(qū)總體上位于區(qū)域上水文地質(zhì)單元的補給區(qū)，局部位于排泄區(qū)，其中位于調(diào)查區(qū)中部的山間盆地，屬水文地質(zhì)單元排泄區(qū)；而位于區(qū)內(nèi)西部和東部的丘陵山地，屬水文地質(zhì)單元的補給區(qū)。礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面位于區(qū)內(nèi)中南部的河流河床一帶，海拔標(biāo)高約23.00m。

1.1 地下水類型及富水性

礦區(qū)地下水類型按賦存埋藏條件可劃分為：松散巖類孔隙水和基巖風(fēng)化裂隙水兩種，其富水性特征如下：

（1）松散巖類孔隙水。主要分布于礦區(qū)的河流和溪溝兩岸，山間盆地一帶局部可見有分布。地下水主要賦存于巖性為含粘土細(xì)砂、粗砂和砂質(zhì)亞粘土的孔隙中，總體屬無壓性。水位埋深0.15m～1.28m，標(biāo)高23.53m～24.59m，平均標(biāo)高24.06m。根據(jù)本次礦區(qū)施工鉆孔揭露松散孔隙含水層底板埋深7.52m～57.65m，標(biāo)高-14.16m～19.33m，平均標(biāo)高6.58m，含水層厚0.38m～21.35m，平均厚度11.14m。據(jù)ZK1、ZK2抽水試驗結(jié)果匯總計算可知：該含水層單位涌水量0.434～1.495L/（s·m），滲透系數(shù)1.295～15.411m/d，富水性中等～強。水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Na·Ca型，pH值5.91～6.16，溶解性總固體0.122～0.128g/L。

（2）基巖風(fēng)化裂隙水。賦存于震旦系壩里組和海西—印支期花崗巖風(fēng)化裂隙中，巖性主要為石英千枚巖、中粒混合花崗巖，含水層厚度受控于巖石風(fēng)化裂隙發(fā)育程度，其底板與巖石風(fēng)化底界一致。地下水多為無壓性，地下水水位和含水層頂板埋深0.5m～43.30m，標(biāo)高12.97m～77.91m，平均標(biāo)高28.90m，含水層底板埋深12.10m～100.76m，標(biāo)高-33.04m～58.19m，平均標(biāo)高5.08m，含水層厚度1.14m～56.65m，平均23.82m。據(jù)ZK1和ZK2鉆孔抽水試驗結(jié)果匯總計算可得：鉆孔單位涌水量分別為0.043L/(s·m)、0.017L/(s·m）,滲透系數(shù)分別為0.479m/d、0.133m/d（見表2），富水性弱。水化學(xué)類型為HCO3-Na·Ca型，pH值5.84～6.97，溶解性總固體0.134～0.433g/L。

（3）隔水層。分布于地表淺部的全～強風(fēng)化巖石、坡殘積土，多呈土狀，孔隙發(fā)育，多為粘土礦物充填閉合，透水性差，可視為相對隔水層；分布于地下深部的完整新鮮的基巖以及局部分布的新鮮完整的巖石，裂隙不發(fā)育，局部發(fā)育的裂隙多呈充填閉合狀態(tài)，皆可視為相對隔水層。

2 工程地質(zhì)

2.1 礦區(qū)工程地質(zhì)巖組劃分

根據(jù)野外地質(zhì)觀察、巖石力學(xué)實驗測試等方法，將礦區(qū)巖土體劃分為四種巖組，分別為松散巖組、破碎軟巖組、較破碎較軟巖組和較完整較堅硬～堅硬巖組。各巖組特征分述如下：

（1）松散巖組。廣泛分布于礦區(qū)的平坦的山頂和坡角上，巖性以砂質(zhì)粘性土與全風(fēng)化巖石，呈可～硬塑狀態(tài)，散體結(jié)構(gòu)，厚度0.69m～29.39m，平均厚度6.93m，粘聚力（c）13.2kPa～51.0kPa，平均32.1kPa，內(nèi)摩擦角（φ）3.6°～26.7°，平均14.3°，壓縮系數(shù)（av）0.30～0.61MPa-1，平均0.44MPa-1；壓縮模量（Es）3.57MPa～6.02MPa，平均4.51Mpa。

（2）破碎軟巖組。主要分布于調(diào)查區(qū)巖體上部，主要由強風(fēng)化花崗巖、強風(fēng)化糜棱巖等組成，一般呈半巖半土狀，厚度0.83m～29.81m，平均厚度9.46m，巖石飽和單軸抗壓強度（Rc）1.8MPa～3.2MPa，平均2.4MPa，巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）0%～5%，平均2%，巖石質(zhì)量極劣的，巖體破碎，巖石等級為Ⅴ級，巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）0.002，巖體質(zhì)量壞，屬Ⅴ類巖體。

（3）較破碎較軟巖組。廣泛分布于礦區(qū)巖體上部，主要由中風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化糜棱巖等組成，巖石飽和單軸抗壓強度（Rc）11.7MPa～ 30.4MPa，平均19.55MPa，巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）20%～76%，平均32%，巖石質(zhì)量劣的，巖體完整性差，巖石等級為Ⅳ級，巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）0.209，巖體質(zhì)量中等，屬Ⅲ類巖體。風(fēng)化裂隙發(fā)育。

（4）較完整較堅硬～堅硬巖組。廣泛分布于礦區(qū)各個層位，由微風(fēng)化～新鮮花崗巖、新鮮的糜棱巖等組成，巖石飽和單軸抗壓強度（Rc）48.6MPa～86.8MPa，平均60.83MPa，巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）52%～99%，平均69%，巖石質(zhì)量中等的，巖體中等完整，巖石等級為Ⅲ級，巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）1.399，巖體質(zhì)量良的，屬Ⅱ類巖體。

表1 松散巖類孔隙水含水層滲透系數(shù)計算表

表2 裂隙潛水含水層滲透系數(shù)計算表

2.2 礦區(qū)工程巖體結(jié)構(gòu)面分級及其特征

礦區(qū)內(nèi)分布有變質(zhì)巖、火山巖，又位于粵桂隆起區(qū)廣寧～羅定褶斷帶內(nèi)，加之受韌性剪切斷裂帶的影響，巖體的原生結(jié)構(gòu)面、構(gòu)造結(jié)構(gòu)面和次生結(jié)構(gòu)面發(fā)育，礦區(qū)內(nèi)結(jié)構(gòu)面可分為Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級三個等級的結(jié)構(gòu)面，各級別結(jié)構(gòu)面特征分述如下：

（1）Ⅱ級結(jié)構(gòu)面。該結(jié)構(gòu)面為礦區(qū)的主要斷裂，多為北北東向斷裂主要由F8斷裂總體走向北北東23°，南段16°，北段26°，近似“S”形展布，出露長度大于1000m，可見寬度大于4m，產(chǎn)狀傾向南東東，傾角70°～75°。該結(jié)構(gòu)面對區(qū)內(nèi)金礦化及金異常的分布起控制作用

（2）Ⅲ級結(jié)構(gòu)面。該結(jié)構(gòu)面為礦區(qū)內(nèi)次一級斷裂。在礦區(qū)內(nèi)主要表現(xiàn)為：①南北向斷裂，區(qū)內(nèi)出露較大規(guī)模的南北向斷裂，以F6為主，長度大于500m，寬3.6m～10m，延深大于350m，產(chǎn)狀70°～220°∠70°～75°，切割破壞了區(qū)內(nèi)金礦體，為成礦后構(gòu)造，屬張扭～壓扭性斷裂，性質(zhì)為逆斷層。②北西向斷裂，主要有F2、F3、F4、F5斷裂，呈北西向斜切工作區(qū)，總體走向310°，呈“S”型展布，傾向南西或北東，傾角70°～80°，長度200m～800m，寬度0.95m～8m，屬張扭～壓扭性控礦斷裂，局部形成金礦(化)體。

（3）Ⅳ級結(jié)構(gòu)面。該結(jié)構(gòu)面是礦區(qū)內(nèi)的節(jié)理、層理、片理和風(fēng)化裂隙。礦區(qū)內(nèi)巖石層理、片理主要發(fā)育于泥盆系老虎頭組、志留系連灘組、奧陶系蘭甕組、寒武系八村群和震旦系壩里組的變質(zhì)石英砂巖和石英千枚巖中。地表附近的風(fēng)化裂隙較發(fā)育，對巖體的力學(xué)性質(zhì)影響較大。

2.3 礦體及圍巖穩(wěn)固性評價

礦體賦存于碎裂的花崗質(zhì)糜棱巖中，礦體厚度總體為東厚西薄，礦石多為碎裂結(jié)構(gòu)，硅化、黃鐵礦化蝕變強烈，裂隙發(fā)育，多為斷層泥充填，遇水易軟化，屬碎裂結(jié)構(gòu)的軟弱巖層，穩(wěn)固性差，開采時需進行支護。東側(cè)礦體分布于糜棱巖帶與F2斷裂交匯部位，頂板為碎裂巖、碎裂巖化巖石，蝕變強，巖質(zhì)軟弱，裂隙發(fā)育，多為泥質(zhì)充填，遇水易軟化，井巷掘進或開采時可能發(fā)生垮幫、冒頂和坑道變形等工程地質(zhì)問題，因此，開采掘進過程要留意頂?shù)装鍘r性的改變，一旦發(fā)現(xiàn)可能會發(fā)生工程地質(zhì)問題危險時，應(yīng)及時采取支檔措施（巖石破碎段應(yīng)采用鋼筋混凝土支護），確保采掘安全。底板為糜棱巖化花崗巖、弱綠泥石化巖石，為半堅硬～堅硬巖石，巖體較完整，穩(wěn)固性好。

3 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)

3.1 區(qū)域穩(wěn)定性評價

礦區(qū)處于廣東省肇慶市西南部，據(jù)當(dāng)?shù)囟嗄瓯O(jiān)測記錄可知，礦區(qū)附近區(qū)域未發(fā)生過強震，本區(qū)地震動峰值加速度為0.05g[根據(jù)《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（GB18306-2015）的劃分]，為地震烈度Ⅵ度區(qū)，區(qū)域地殼穩(wěn)定，地震對礦山開采一般影響不大。

3.2 巖 （礦）石放射性特征

本次采集的巖（礦）石放射性測定結(jié)果可知：圍巖的IRa內(nèi)照射指數(shù)為0.2～0.4，Iγ外照射指數(shù)為0.6～0.7，礦體的IRa內(nèi)照射指數(shù)為0.4，Iγ外照射指數(shù)0.6，均符合A類裝修裝飾材料標(biāo)準(zhǔn)，礦山開采過程中放射性對工作人員及周邊環(huán)境影響不大，礦石和廢石成分較穩(wěn)定，不易分解出有害物質(zhì)，礦床開采除粉塵外，一般不會產(chǎn)生環(huán)境污染。

通過區(qū)域泉點、鉆孔和民窿調(diào)查測定，區(qū)內(nèi)地下水水溫為18℃～21℃，屬正常地下水溫，礦區(qū)無地?zé)岙惓！?/p>

3.3 水環(huán)境質(zhì)量評價

礦區(qū)水環(huán)境質(zhì)量評價方法為：地表水根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）進行評價，鉆孔所采水樣和泉水等地下水采用《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）進行綜合評價。

（1）地表水。河流和溪溝的水化學(xué)類型為HCO3—Ca型，pH值為7.14～8.85，溶解性總固體為0.075～0.078g/L。根據(jù)相關(guān)水域規(guī)劃，礦區(qū)水環(huán)境質(zhì)量評價執(zhí)行Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，實驗結(jié)果表明，所采集的水樣各項指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，表明礦區(qū)所在區(qū)域的地表水體水環(huán)境質(zhì)量總體較好。

（2）地下水。鉆孔采集的基巖裂隙水化學(xué)樣品，由試驗結(jié)果可知：水化學(xué)類型為HCO3·SO4-Ca和HCO3—Ca型，pH值7.84～7.93，溶解性總固體含量0.223～0.268g/L，地下水質(zhì)量為Ⅳ類至Ⅲ類。泉水所采集的水化學(xué)樣品，由試驗結(jié)果可知：水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Na、HCO3-Ca和SO4·HCO3-Ca·Mg型，pH值6.78～8.46，溶解性總固體含量0.039～0.083g/L。地下水質(zhì)量屬Ⅱ類至Ⅰ類。

3.4 環(huán)境地質(zhì)問題預(yù)測

根據(jù)礦山所在的地質(zhì)環(huán)境條件，考慮到礦山的開采類型、礦體的規(guī)模大小、礦石的組合成分以及礦體頂?shù)装鍑鷰r的力學(xué)性質(zhì)，預(yù)測本礦區(qū)未來礦山在建設(shè)和開采過程中，可能引發(fā)坑道坍塌、冒頂及片幫；地面塌陷；老窿突水和礦坑水污染等環(huán)境問題。

（1）坑道坍塌、冒頂及片幫。根據(jù)礦體形態(tài)和賦存特征，未來礦山采用地下坑道開采，區(qū)內(nèi)構(gòu)造破碎帶較發(fā)育，使得礦體和圍巖構(gòu)造裂隙很發(fā)育，并且綠泥石化蝕變作用普遍，因此，在構(gòu)造裂隙發(fā)育部位的巖石破碎，屬于軟弱巖，遇水易軟化，使得巖石穩(wěn)定性變差，在礦山開采坑道開拓到該層位時，容易出現(xiàn)坑道坍塌、冒頂及片幫等危及礦山安全生產(chǎn)的現(xiàn)象。所以在開采過程中必須采用合理的開采開拓方法，采取有效工程支護措施進行安全防護。

（2）地面塌陷。未來礦山開采會形成的范圍較大地下采空區(qū)，如果采空區(qū)兩側(cè)圍巖受外力擠壓而未進行有效支護，可能引發(fā)采空區(qū)上部地面發(fā)生塌陷，礦山在開采建設(shè)時必須引起足夠的重視，在礦山開采時應(yīng)采取有效的工程措施進行防治，建議可采用充填法進行礦山開采，可有效防治采空區(qū)出現(xiàn)地面塌陷。

（3）老窿突水。目前礦區(qū)于礦體的上部存在以前民采形成的開采民窿，各民窿均不同程度存在地下采空區(qū)的問題，而且多未進行充填，因此在礦山開采區(qū)內(nèi)存在老窿積水的現(xiàn)象，因此在設(shè)計建設(shè)開采礦山，設(shè)計建設(shè)地下開采坑道時，對老窿積水的問題必須引起足夠的重視，為有效防止老窿積水對礦山開采造成突水事故等環(huán)境問題，可在開采前對老窿進行疏干排水。

（4）礦坑水污染。根據(jù)本次于礦區(qū)的鉆孔采集的礦床地下水的水樣化學(xué)分析結(jié)果，根據(jù)《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-2017）劃分，水環(huán)境質(zhì)量為Ⅳ類至Ⅲ類，根據(jù)《廣東省水污染物排放限值》（DB44/26-2001），礦坑水的污染物基本控制在允許排放濃度之內(nèi)，因此礦坑水排放總體當(dāng)?shù)氐乃h(huán)境影響不大。但礦石、圍巖及夾石由于其含有黃鐵礦、方鉛礦等金屬硫化物，受降雨淋濾及自然氧化作用，較易析出重金屬對其下游的地表水體將可能造成污染。

4 結(jié)論

通過本次礦區(qū)水文地質(zhì)測繪、鉆孔簡易水文觀測、水文地質(zhì)編錄、工程地質(zhì)編錄、鉆孔抽（放）水試驗、地下水、地表水動態(tài)觀測、巖（土）樣及水樣采集并試驗等工作，基本查明了礦床的開采技術(shù)條件：礦床內(nèi)地表水體較發(fā)育；主礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，為基巖裂隙水直接充水礦床，富水性弱，礦床內(nèi)發(fā)育構(gòu)造破碎帶富水性弱，但礦床上部的松散巖類孔隙潛水、風(fēng)化裂隙潛水和地表河水會對礦床形成間接充水，地下水補給范圍大，水文地質(zhì)邊界較復(fù)雜；礦床水文地質(zhì)條件屬中等。礦體主要賦存于糜棱巖帶和構(gòu)造破碎帶中，圍巖為花崗巖和糜棱巖，礦床上部巖石風(fēng)化較強烈，風(fēng)化層較厚且厚度變化大，構(gòu)造裂隙發(fā)育地段的巖石較破碎，多屬于軟弱完整性差巖石，坑道開拓通過該部位時較易造成坍塌、掉塊及片幫等。礦床中下部的微風(fēng)化巖石及新鮮的基巖，以半堅硬完整性中等巖組～堅硬完整巖組為主，穩(wěn)固性較好。綜合礦床工程地質(zhì)條件屬中等。礦區(qū)區(qū)域地殼穩(wěn)定，原生地表水和地下水水質(zhì)較好，但礦山開采對周邊地質(zhì)環(huán)境會產(chǎn)生一定的影響，開采時可能出現(xiàn)老窿突水問題，并且礦區(qū)地表潛在發(fā)生地面塌陷、礦坑水污染地表水等礦山環(huán)境地質(zhì)問題。綜合礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)質(zhì)量中等。

綜上所述：礦床水文地質(zhì)條件中等，礦床工程地質(zhì)條件中等，礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)質(zhì)量中等，開采技術(shù)條件屬于兼有水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)復(fù)合問題的中等的礦床（Ⅱ-4）。

5 建議

（1）根據(jù)收集的民窿資料，礦體東端民采最低標(biāo)高已達(dá)-60.0m，老窿積水較嚴(yán)重，對未來開采地下坑道存在充水或突水影響的可能，礦山開采時應(yīng)予重視，以避免造成突水和淹井事故。

（2）本礦床具中型規(guī)模，礦山生產(chǎn)建設(shè)需水量大，建議礦山對供水問題進行專門的水文地質(zhì)勘查工作。

（3）由于礦體大部分位于侵蝕基準(zhǔn)面以下，礦山開采坑道主要在當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之下開拓，應(yīng)注意坑道開拓時可能遇到聯(lián)通含水層的導(dǎo)水構(gòu)造破碎帶，預(yù)防出現(xiàn)透水和突水問題，必須做好礦坑水的抽排工作。

（4）礦體主要賦存于構(gòu)造破碎帶中，巖石的構(gòu)造裂隙發(fā)育，巖石破碎，結(jié)構(gòu)較松散，坑道開拓時會造成坍塌、掉塊及片幫等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，因此未來礦山開采生產(chǎn)時必須系統(tǒng)設(shè)計合理的坑道開拓及有效安全的支護措施，以保障采礦坑道的安全。

（5）礦山開采過程中產(chǎn)生的尾礦水和礦坑水，必須進行處理達(dá)標(biāo)后才能排放，對開采過程中產(chǎn)生的廢石（土），應(yīng)選擇合適排土場堆放，以免影響礦山開采及周邊地質(zhì)環(huán)境。

[1]國家技術(shù)監(jiān)督局,礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范，1991.