柴 勝

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局天水礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020）

天然石材（泛指花崗石、大理石）素以其色彩艷麗、質(zhì)地優(yōu)良、華貴典雅、清新自然的風(fēng)格和特點(diǎn)雄居于各種建筑裝飾材料之首[1]。

敦煌市飾面用花崗巖礦資源豐富且分布較集中，區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)飾面石材用花崗巖礦產(chǎn)地 27 處，僅有3處礦產(chǎn)地勘查程度達(dá)到詳查[2][3]。石材資源主要分布在青墩峽-草湖、吊頭泉和水晶灘等三個(gè)區(qū)域[4][5]。

敦煌青墩峽北十四區(qū)塊詳查項(xiàng)目是由甘肅省自然資源廳、財(cái)政廳出資的基金項(xiàng)目。在充分研究礦區(qū)地質(zhì)特征、礦石質(zhì)量以及水文、工程、環(huán)境地質(zhì)等方面的內(nèi)容。本文就該礦區(qū)的礦床開采技術(shù)條件及礦石加工技術(shù)性能方面展開論述，希望對當(dāng)?shù)鼗◢弾r礦開發(fā)利用提供一定的現(xiàn)實(shí)參考。

1 礦床開采技術(shù)條件

1.1 水文地質(zhì)

（1）區(qū)域水文地質(zhì)

礦區(qū)地處北山區(qū)西北部，海拔1664～1696m，相對高差一般在5～35m，為丘陵地形，地勢較平坦，溝谷不甚發(fā)育。最低侵蝕基準(zhǔn)面位于1664m標(biāo)高。地表未見徑流，僅大雨之后，順山溝及河灘有暫時(shí)性的洪水，流向下游各盆地的低洼處，并滲入地下變成潛水。

主要地下水為松散巖類、基巖裂隙含水巖類水，富水性較弱，埋藏較深，主要補(bǔ)給來源為降雨，通過溝谷排泄。

（2）礦區(qū)水文地質(zhì)

礦區(qū)位于該水文地質(zhì)單元中的中部，最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高為1664m，估算標(biāo)高底界為1627m。8個(gè)鉆孔未揭露地下水水位，估算標(biāo)高底界為1627m，估算底界以上無地下水，見圖1。

1）含水巖組的劃分

礦區(qū)內(nèi)出露地層簡單，僅有第四系全新統(tǒng)（Q h3pl）。根據(jù)地層巖石的形成時(shí)代、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、節(jié)理發(fā)育及其連通程度、含水特征等，將礦床巖層劃分為如下含水巖組：

基巖裂隙含水巖組：主要有黑云二長花崗巖、花崗細(xì)晶巖脈，構(gòu)成基巖裂隙含水巖組。節(jié)理、裂隙發(fā)育一般，連通性差，裂隙寬1～3mm，呈半封閉；弱富水性，含基巖裂隙潛水。

2）地下水的補(bǔ)給、逕流及排泄條件及與地表水的關(guān)系

礦區(qū)內(nèi)無井泉分布，周邊井泉較少，且分布不均，水質(zhì)甚差，不宜飲用，分析結(jié)果見表1。礦山生產(chǎn)用水取自周邊的咸水井或工程井，生活用水需礦區(qū)以外的居民區(qū)供應(yīng)，礦區(qū)照明及生產(chǎn)用電均自行發(fā)電解決。礦區(qū)巖性主要為花崗巖，在地表淺部基本不含地下水，因地表松散層富水性較弱，無地表徑流及積水帶。礦區(qū)距構(gòu)造帶較遠(yuǎn)，不受區(qū)域地下水補(bǔ)給，構(gòu)造裂隙水以雨水滲透為主。

3）礦坑涌水量

根據(jù)敦煌市多年氣象資料，敦煌市年平均降雨量為42.4mm，日最大降雨量為54.4mm，青墩峽年平均降雨量為62.4mm,日最大降雨量為74.4mm。經(jīng)計(jì)算，礦區(qū)正常降雨時(shí)露天礦最大涌水量為每晝夜143.48m3，暴雨天氣涌水量為每晝夜63660.36 m3（表2、表3）。

4）水資源綜合利用評價(jià)

礦區(qū)中部和西部各有一處人工開鑿的積水坑，坑內(nèi)積水是位于水坑西側(cè)的沖溝暴雨形成洪水流經(jīng)時(shí)流入。積水坑一：大致呈長方形，長35m，寬30m，深3～7m，蓄水量3000～7000m3，積水坑二：長方形，長30m，寬20m，深3～5m,蓄水量1800～3000m3，水體清澈。積水坑位于礦床上部，與開采部位間隔填充為花崗巖，屬隔水層，對礦床開采影響輕微。該蓄水坑開挖目的主要為滿足礦床開采用水。經(jīng)化驗(yàn)兩池水的全硬度分別為1136mg/L和868mg/L，按舒卡列夫分類法，該水為36-B 型水，屬于咸水，水質(zhì)較差，不能作為生活用水使用。

礦山生活用水可取勘查區(qū)東南側(cè)約93km處的敦煌市工業(yè)園區(qū)的淡水，可作為礦山的生活用水，主要靠汽車運(yùn)輸為主。

圖1 礦區(qū)水文地質(zhì)簡圖

表1 青墩峽北十四區(qū)塊水質(zhì)分析結(jié)果表

表2 青墩峽北礦區(qū)正常降雨時(shí)露天礦涌水量計(jì)算結(jié)果表

表3 青墩峽北礦區(qū)暴雨時(shí)露天礦涌水量計(jì)算結(jié)果表

1.2 工程地質(zhì)

（1）巖石物理力學(xué)性質(zhì)

經(jīng)對花崗巖力學(xué)物性樣的測試，巖石的小體重最小2.56g/cm3，最大2.66g/cm3，平均2.61g/cm3；壓縮強(qiáng)度最小108.23M Pa，最大140.82M Pa，平均122.69M Pa；彎曲強(qiáng)度最小21.54M P a，最大61.97M P a，平均42.21M P a；肖氏硬度最小69.7，最大92.5,平均78.5[3][6]，巖石小體重、壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、肖氏硬度均具有一定的強(qiáng)度，且相對穩(wěn)定，屬堅(jiān)硬的巖石。

（2）工程地質(zhì)巖組特征

根據(jù)礦區(qū)地層的巖性、組構(gòu)及物理力學(xué)性質(zhì)，將礦區(qū)范圍內(nèi)的巖石劃分為兩個(gè)工程地質(zhì)巖組：

較軟弱巖類：主要巖石為中粗粒黑云二長花崗巖的風(fēng)化層，礦體的地表淺層風(fēng)化作用主要為物理風(fēng)化作用和化學(xué)風(fēng)化作用，物理風(fēng)化作用主要為地表水沖蝕作用和植物根系沿巖石節(jié)理裂隙延伸以及晝夜溫差造成的巖礦石熱脹冷縮產(chǎn)生裂隙而破壞巖石的完整性。其影響相對較小，一般影響深度在0.3至1.5m?；瘜W(xué)風(fēng)化作用則主要是地表礦石長石類和云母類礦物的粘土化和綠泥石化、綠簾石化，影響板材的美觀和質(zhì)量，但對荒料塊度和機(jī)械性能影響不大。該類巖石R Q D 為0，巖石破碎，碎塊狀。

堅(jiān)硬巖類：主要巖石為中粗粒黑云二長花崗巖，主要分布在礦區(qū)中北部。巖礦石的節(jié)理裂隙不發(fā)育，地表較為平坦，礦體局部地表風(fēng)化。巖體厚度大，巖石較為堅(jiān)硬，穩(wěn)固性較好。后期侵入的花崗細(xì)晶巖脈對礦體有破壞作用，脈體附近產(chǎn)生的次級構(gòu)造表現(xiàn)為剪節(jié)理和張節(jié)理，巖石相對較破碎。巖石R Q D 為50-98%，巖石呈長柱狀及短柱狀，節(jié)理裂隙不發(fā)育。礦區(qū)部分鉆孔巖心R Q D 值，表4。

（3）影響礦山開采的主要工程地質(zhì)問題

1）礦體。開采范圍內(nèi)的巖石為黑云二長花崗巖，根據(jù)地質(zhì)填圖及鉆孔工程地質(zhì)編錄成果，礦體內(nèi)線裂隙率均小于2條/m，節(jié)理裂隙不發(fā)育，巖石較完整；根據(jù)物性樣測試結(jié)果，礦體內(nèi)巖石肖氏硬度為69.7～92.5[7]，屬于堅(jiān)硬巖類；礦體內(nèi)巖石質(zhì)量等級為Ⅲ類，巖體質(zhì)量屬中等。綜上所述：礦體屬穩(wěn)固性較好的巖石。

2）斜坡穩(wěn)定性。礦區(qū)出露的斜坡大都為巖質(zhì)斜坡，坡角30°～45°，呈中密-密實(shí)狀。降水滲入對斜坡土體起潤滑作用，產(chǎn)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害的可能性較小，穩(wěn)定性較好。

3）露天采場邊坡穩(wěn)定性。礦區(qū)礦體出露地表，圍巖具層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)面相互平行或交錯(cuò)，間距0.25～0.40m不等；邊坡穩(wěn)固性一般。根據(jù)巖體的內(nèi)摩擦角、結(jié)構(gòu)面傾角及礦體傾角、控制范圍等因素，建議露天采礦場邊坡角控制在55°～65°之間，破碎地段應(yīng)錨桿加固處理，以保證露天采礦場的采礦安全。

未來采礦活動(dòng)形成的邊坡，深度越大巖石越完整，風(fēng)化越弱，應(yīng)邊開采邊進(jìn)行采場邊界防護(hù)工作。開展局部潛在不穩(wěn)定區(qū)的分區(qū)治理，根據(jù)分區(qū)特點(diǎn)，采用有所針對性的錨索、降水疏干、壓坡腳、抗滑樁、抗滑擋墻等措施[8]。礦床勘探類型屬以塊狀巖石為主、工程地質(zhì)條件簡單的礦床。

綜上所述，礦區(qū)開采對象為花崗巖，通過對工程地質(zhì)巖組特征、礦石物理力學(xué)性質(zhì)、巖石（體）質(zhì)量指標(biāo)、礦體圍巖的穩(wěn)固性等方面的綜合分析，認(rèn)定本礦區(qū)工程地質(zhì)勘查類型屬一類一型，即以塊狀巖類為主，工程地質(zhì)條件簡單的礦床。

表4 礦區(qū)鉆孔巖石RQ D 值統(tǒng)計(jì)表

1.3 環(huán)境地質(zhì)

礦山開采對環(huán)境的污染僅限于切割、排渣、運(yùn)礦過程中的粉塵、機(jī)械噪音、礦渣的堆積等。開采區(qū)距當(dāng)?shù)厣钣盟吹睾苓h(yuǎn)，對當(dāng)?shù)氐叵滤暗乇硭粫?huì)造成污染。礦區(qū)方圓九十公里內(nèi)未發(fā)現(xiàn)常住人口。目前天然狀態(tài)下附近沒有污染源，沒有發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，礦區(qū)天然地質(zhì)環(huán)境良好。

（1）地震烈度。根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（G B 18306－2015）中的1：400萬《中國地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》，本礦區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為≤0.1g，對應(yīng)地震烈度為Ⅶ度。

（2）放射性。通過采樣并使用實(shí)驗(yàn)室γ能譜儀分析，完全達(dá)到飾面用建筑材料中放射性比活度為A類產(chǎn)品的要求，其產(chǎn)銷與使用范圍不受限制[3][6]。

綜上所述，本區(qū)天然地質(zhì)環(huán)境良好，露天開采中采取有效的環(huán)境保護(hù)措施以后，對地質(zhì)環(huán)境的破壞較小。根據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（G B 12719－91），認(rèn)定本礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)勘查類型屬一類，即礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好的礦床。

2 礦石加工技術(shù)性能

2016年，敦煌市某石礦有限公司在礦區(qū)飾面用花崗巖礦礦體上進(jìn)行開采，在礦區(qū)內(nèi)已形成2個(gè)采坑，該礦生產(chǎn)荒料率為40%左右，高于規(guī)范大于18%的規(guī)定。開采設(shè)備為大鋸機(jī)，鋸片直徑2.6m，鋸切線間距有1.4m和1.6m兩種。本文通過收集加工廠實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)評價(jià)礦石加工技術(shù)性能。

（1）工藝流程

該公司生產(chǎn)花崗巖板材的工藝流程為：鋸切毛板→板面加工（磨光板、火燒板）→板材切邊成形→產(chǎn)品包裝入庫，見圖2。具體加工流程如下：

圖2 板材加工工藝流程圖

具體工藝參數(shù)見表5。

（2）礦石工業(yè)利用性能評價(jià)

通過收集加工廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可知，板材率為34m2/m3。實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果證明，本區(qū)的花崗巖礦可用于生產(chǎn)天然石材板材，且加工技術(shù)性能較好，板材率大于規(guī)范要求[9]，為較易加工的花崗巖荒料。區(qū)內(nèi)飾面用花崗巖礦板材品種特點(diǎn)是“顆粒均勻”，磨光后板材勻稱色差小。適合作為室內(nèi)裝修、地面大廳鋪裝、道路鋪設(shè)以及建筑物干掛等，用途廣泛。

3 結(jié)論

敦煌青墩峽北十四區(qū)塊飾面用花崗巖礦床屬穩(wěn)固性較好、工程地質(zhì)條件簡單、地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好。該礦體賦存于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，地下水以大氣降水為主，在正常氣候條件下，礦山進(jìn)行露天開采時(shí)不用排水設(shè)備即可正常生產(chǎn)。但暴雨時(shí)礦坑涌水量急劇增大，應(yīng)注意加強(qiáng)排水，開挖排水溝，防止地表暫時(shí)性的徑流、岔溝地表洪水貫入露天采場，同時(shí)要配備防洪排水設(shè)施，保證礦山露天開采的安全。

表5 板材加工工藝參數(shù)一覽表