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        寧夏天景山南段水泥用石灰?guī)r礦床構(gòu)造特征及開采技術(shù)條件

        2022-04-02 06:00:00楊杰

        楊杰

        (中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心寧夏總隊(duì),寧夏 銀川 750021)

        1 地質(zhì)構(gòu)造特征

        1.1 地層

        寧夏天景山南段出露地層主要有奧陶系天景山組、米缽山組及古近系始新統(tǒng)寺口子組。水泥用石灰?guī)r礦層賦存于天景山組,含水泥用石灰?guī)r礦3 層,礦層總厚度在34-635m 之間,主要礦石自然類型為中厚-厚層微晶灰?guī)r、薄層含硅質(zhì)條帶微晶灰?guī)r、中厚層含硅質(zhì)結(jié)核(條帶)微晶灰?guī)r三種,礦床平均品位為CaO51.29%;MgO1.14%;fSiO23.78%;K2O+Na2O 0.215%,大多屬于Ⅰ級(jí)品礦石,礦石質(zhì)量較好。

        1.2 構(gòu)造

        天景山南段區(qū)域大地構(gòu)造單元?jiǎng)潓俨襁_(dá)木-華北板塊,阿拉善微陸塊,騰格里早古生代增生楔,衛(wèi)寧北山-香山晚古生代前陸-上疊盆地,香山褶斷帶(見圖1)。香山褶斷帶北東以天景山北麓斷裂(F1)為界,南西以香山南麓斷裂(F2)為界,呈北西-北北西向弧形展布,延伸大約220km。褶沖帶主體為華北陸緣型奧陶系(天景山組、米缽山組、香山群)。

        圖1 構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭D

        燕山運(yùn)動(dòng)及喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)致使沖斷席內(nèi)部構(gòu)造變形強(qiáng)烈,發(fā)育一系列線狀褶皺及次級(jí)推覆巖席,巖席前鋒為天景山北麓沖斷層(F1)。天景山附近主要次級(jí)推覆巖席見圖2、圖3。

        圖2 天景山地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖

        圖3 校育川-天景山弧形推覆構(gòu)造帶剖面(分布)圖

        推覆巖席前端為一系列形態(tài)相似的逆沖推覆斷層,斷裂上覆巖席產(chǎn)狀大體與斷面一致(圖4),僅接近斷裂前方發(fā)育與斷面傾向相同的傾斜式同斜褶皺(米缽山倒轉(zhuǎn)向斜、背斜)。天景山南段(青圪塔南段)屬天景山逆沖推覆巖席,根據(jù)Ⅲ剖面(圖4)顯示,香山群滑覆于米缽山組之上,米缽山組滑覆于天景山組之上;滑覆體內(nèi)部構(gòu)造變形不強(qiáng),巖層連續(xù)性較好,表現(xiàn)為一系列南西傾斜的單斜層。天景山南段主要構(gòu)造如下(見圖5)。

        圖4 米缽山-天景山推覆構(gòu)造帶剖面圖

        圖5 天景山南段區(qū)域地質(zhì)圖

        1.2.1 主要褶皺

        米缽山背斜②展布于米缽山分水嶺附近,軸向290°,延伸約2.7km,寬0.5km~1km,核部及兩翼地層皆為天景山組地層,北東翼倒轉(zhuǎn),向南東逐漸緊閉,形如鼻狀。米缽山向斜①平行展布于米缽山背斜北側(cè)。

        1.2.2 主要斷裂

        1.2.2.1 北西向斷裂

        天景山北麓斷裂(F1):經(jīng)團(tuán)缽朗、尖山疙瘩向小洪溝延伸,走向約315°,區(qū)域內(nèi)延伸近23km,斷面南西傾,傾角30°~59°。斷層切割了古生界及新生界所有地層,破碎帶寬度達(dá)100~400m,為一上陡下緩的逆沖推覆鏟形斷裂。

        米缽山北麓斷裂(F10):展布于米缽山北麓,東起引泉子溝西側(cè),向北西延至張大井,走向315°左右,被北東向斷層切為三段,總長(zhǎng)大于6km。斷面南西傾,傾角15°~60°,表現(xiàn)為上陡下緩的逆沖推覆鏟形斷層。天景山組覆于米缽山組之上。

        米缽山南坡斷層組(F6、F12、F14):平行展布于米缽山南坡轱轤溝一帶,總體走向315°左右,延伸長(zhǎng)約9~10km。斷面南西傾,傾角40°~80°。多表現(xiàn)為逆沖擠壓性質(zhì),但因后期伸展拉覆少數(shù)呈正斷層。

        F16 斷裂:分布于天景山南段,為一逆斷層,北西向展布,傾向北東,傾角44°,延伸長(zhǎng)約730m,破碎帶寬約0.5~1m,斷層走向與地層走向相近,使含礦層抬升。

        1.2.2.2 北東向斷裂

        磨盤井-大井子斷裂(F9):斜切整個(gè)米缽山、天景山,走向30°,延伸長(zhǎng)約10km,破碎帶發(fā)育,具明顯左行平移性質(zhì)。

        張大井-大井子斷裂(F7):為一逆斷層,走向65°,傾向南東,傾角70°,延伸長(zhǎng)約6km。

        F15 斷裂:分布于天景山南段,為一正斷層,總體走向近東西向展布,傾向北北東,傾角65°,延伸近1.7km。該斷層切割了天景山南段所有的奧陶系地層。

        2 開采技術(shù)條件

        2.1 水文地質(zhì)

        天景山南段地貌上呈北西向延伸的山梁,海拔高度1945.38 ~1558m,比高387.38m,屬低中山地貌。無地表水系,地下含水層補(bǔ)給主要依靠大氣降水間接性滲流,屬水文地質(zhì)單元的補(bǔ)給區(qū),侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高1558m。

        2.1.1 含水層類型及特征

        天景山南段以碳酸巖類巖溶裂隙水為主,屬弱富水,未見有地表水系和地下水露頭,勘查工作施工的38 個(gè)鉆孔施工過程中全程漏水,孔內(nèi)無涌水現(xiàn)象,終孔后孔內(nèi)均為干孔,鉆孔終孔最低標(biāo)高1376.94m,據(jù)此證明在1600m 標(biāo)高以上不含水。

        2.1.2 地下水補(bǔ)給、徑流、排泄及礦床充水因素分析

        天景山南段無地表水系及地下水露頭,碳酸巖類巖溶裂隙水含水量較小,補(bǔ)給來源主要是大氣降水和上部第四系松散巖類潛水,徑流方向基本與溝谷的走向一致,排泄區(qū)主要是河(溝)谷區(qū)。

        天景山地區(qū)“V”型溝谷發(fā)育,大氣降水極易流失,不會(huì)形成洪積區(qū)威脅礦山安全。大氣降雨為礦床主要充水因素,雨季涌水量增加,而旱季相對(duì)減少。

        2.1.3 斷層構(gòu)造的導(dǎo)水性

        構(gòu)造主要以斷層為主,對(duì)地層連續(xù)性影響最大的為正斷層。區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)逆斷層1 條,正斷層2 條。正斷層處巖層破碎,根據(jù)鉆孔揭示,斷裂帶在深部仍有發(fā)育。正常情況下,正斷層的導(dǎo)水性較好,逆斷層的導(dǎo)水性較差。在今后開采中,必須注意斷裂構(gòu)造對(duì)導(dǎo)水性的影響,同時(shí)對(duì)已發(fā)現(xiàn)斷點(diǎn)及深部次生構(gòu)造的導(dǎo)水能力做進(jìn)一步探明。

        2.1.4 供水方向

        天景山南段東部外圍有一水泉,直距6km 左右,有簡(jiǎn)易路直達(dá)。泉水涌水量100m3/d,通過水質(zhì)分析,礦化度801.54mg/L,PH=8.03,水質(zhì)良好,但水量較小,僅能階段性滿足礦山生活、生產(chǎn)用水。將來礦床開發(fā)工業(yè)用水及生活用水需進(jìn)行專門供水方能解決。

        綜上所述:天景山南段水文地質(zhì)勘探類型劃分為第三類巖溶含水層充水為主的礦床,屬第一型水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單的礦床,即第三類第一型。

        2.2 工程地質(zhì)

        2.2.1 工程地質(zhì)巖組特征

        依據(jù)巖體結(jié)構(gòu)分類標(biāo)準(zhǔn),天景山南段共劃分了兩大類6個(gè)工程地質(zhì)巖組,分別編號(hào)為DL1~DL6,特征如下:

        2.2.1.1 松散、軟弱巖類

        第四系松散砂、砂礫石及砂土巖組(DL1):分布于天景山南段西側(cè)山洼地帶,結(jié)構(gòu)類型為散體結(jié)構(gòu),呈松散或半固結(jié)松散狀態(tài),是工程地質(zhì)特征最差巖體結(jié)構(gòu),容易引起工程地質(zhì)問題;寺口子組礫巖組(DL2):分布于天景山南段東部及南部,飽和抗壓強(qiáng)度26.0~43.8Mpa,屬較軟巖組;米缽山組板巖組(DL3):分布于天景山南段西側(cè),飽和抗壓強(qiáng)度45.1~51.9Mpa,屬軟弱巖組。

        2.2.1.2 塊狀巖類

        米缽山組灰?guī)r組(DL4):分布于天景山南段西側(cè),天然抗壓強(qiáng)度52.7~65.7Mpa,屬較堅(jiān)硬巖組;天景山組薄層狀灰?guī)r組(DL5):分布于天景山第三段,飽和抗壓強(qiáng)度42.7~62.9Mpa,屬較堅(jiān)硬巖組;天景山組微晶灰?guī)r組(DL6):該巖組大面積分布于天景山南段,飽和抗壓強(qiáng)度50.5~64.7Mpa,屬堅(jiān)硬-較堅(jiān)硬巖組。

        2.2.2 結(jié)構(gòu)面特征

        天景山南段主要存在Ⅱ級(jí)(F15 斷層)、Ⅲ級(jí)(F16 和F17 斷層)及Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面。其中Ⅱ、Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面對(duì)礦層影響較大,附近巖石破碎,兩盤地層發(fā)生位移。Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面不甚發(fā)育,局部見地表風(fēng)化裂隙,多沿層理面發(fā)育,局部見層理面微張現(xiàn)象。

        2.2.3 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

        經(jīng)勘查工作統(tǒng)計(jì),天景山組第二段(主礦層)RQD 值為62.52~93.35%,巖石質(zhì)量等級(jí)為Ⅲ~Ⅰ,巖石質(zhì)量中等~極好;天景山組第三巖性段(次要礦層)、米缽山組及寺口子組RQD 值在34.69~64.00%之間,巖石質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ~Ⅲ,巖石質(zhì)量差~中等,總體深部巖石質(zhì)量較淺部好。根據(jù)物性測(cè)試,礦層及頂板的完整性、穩(wěn)固性較好。宜采用自上而下分段水平露天開采,最終邊坡角不大于60°。綜上所述:天景山南段工程地質(zhì)勘探類型劃分為第四類可溶鹽類(碳酸鹽巖),屬工程地質(zhì)條件中等的礦床,即第四類中等型。

        2.3 環(huán)境地質(zhì)

        2.3.1 地震與區(qū)域地殼穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

        天景山地處中國(guó)南北地震帶的北端,從公元876 年~1981 年,所屬同心縣境內(nèi)共發(fā)生5 級(jí)以上的地震4 次。基本地震動(dòng)峰值加速度為0.20g,抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度。在Ⅷ度地震力作用下,遭受大的地質(zhì)災(zāi)害可能性較小。

        2.3.2 地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

        區(qū)內(nèi)無自然狀態(tài)的崩塌、滑坡、較大泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)災(zāi)害的歷史記錄,雨季時(shí)切割地形較強(qiáng)的沖溝及裸露的斜坡偶有山洪發(fā)生所造成巖石塌落溝谷泥流現(xiàn)象,但未有破壞性。

        2.3.3 礦山開采對(duì)環(huán)境的影響及預(yù)防措施

        石灰?guī)r礦石不含放射性及有毒、有害物質(zhì),對(duì)人員健康影響較小。礦山開采破壞原有自然景觀,但復(fù)墾綠化可使生態(tài)條件得到恢復(fù)。礦山生產(chǎn)建設(shè)嚴(yán)格按照規(guī)范設(shè)計(jì)要求進(jìn)行,有針對(duì)性的制定無害化處理方法和預(yù)防措施,可確保礦山的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。

        綜上所述:天景山南段環(huán)境地質(zhì)類型劃分為第一類,即地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好。

        3 結(jié)論

        天景山南段雖位于米缽山-天景山推覆構(gòu)造帶,但僅就工作區(qū)探明1600m 以上地段來看,其構(gòu)造復(fù)雜程度屬中等,開采技術(shù)條件良好。勘探工作查明水泥用石灰?guī)r資源量約7.5 億噸,為一大型優(yōu)質(zhì)水泥用石灰?guī)r礦山,該礦山開發(fā)利用一方面可促進(jìn)水利工程、鐵路、公路等重點(diǎn)項(xiàng)目的實(shí)施以及城鎮(zhèn)化建設(shè),另一方面可帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展,助力鄉(xiāng)村振興,具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)意義。

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