沃溪金锑钨矿深部开采技术条件评价.pdf

L a n d ＆ Re s o u r c e s He r a l d 国土资源导刊 沃溪金锑钨矿深部开采技术条件评价 肖松春 戴塔根 1 ． 中南大学地球科学与信息物理学院，湖南 长沙 4 1 0 0 0 0 ； 2 ． 湖南省有色地质勘查研究院 ， 湖南 长沙 4 1 0 0 8 3 摘要 简要地阐述了沃溪金锑钨矿深部的水文地质、工程地质、环境地质、地温、放射性条件，根据现场调 查与取样分析，对该矿深部开采条件进行了评价，以便指导矿山后续生产。 关键词沃溪金锑钨矿；开采技术条件；调查；评价 沃溪金锑钨矿为开采多年的老矿 山，矿区气象、水文、工 程地 质等资料 均较 齐全 。本 次主要调查与研 究深部开采 技术 条 件 ，因而对深部坑道进行 了编录 、主要岩土体取样化验及地温测 量与放射性检测 ，对地表进行了环境地质调查和水样分析，总结 了矿 山深部开采技术条件。 1矿区水文地质条件 1 ． 1含水层与隔水层 据岩层 的富水性特征 ，矿区 内岩层可划分为三个含 水层和 两个隔水层。 1 含水层 ①红色砾岩含水层 红色砾岩含水层为 白垩系上统红色砾岩 。 白垩 系上 统红色 砾岩分布 于板溪群地层之上 ，成分复杂 ，分迭极不好 ，为泥砂 质 、铁质胶结，呈棱角和次棱角状 ，钻孔抽水单位涌水量0 ． 0 1 6 -- 0 ． 1 2 4 L ／ s ． m ，泉水流量一般0 ． 1 ～0 ． 4 L ／ s ，透水性较好。地下水 态受降雨影响明显，主要分布于矿体上部，但有 下状基岩隔水体 相隔，对矿坑充水无影响。其水质 良好 ，是良好的饮水水源。 ②松散沉积物孔隙水层 在矿区生活区及石 庄溪 与粟家溪 交汇地段等冲积 、洪积及 残坡积物厚度较大，一般在2 ． o 0 ～5 ． 0 8 m ，局部地段有采矿废石 掺杂 。钻孔抽水单位涌水量0 ． 1 6 6 --0 ． 8 3 4 L ／ s ． m ，泉水流量一 般0 ． 2 ～1 ． O L ／ s ，透水性好 ，含孔隙水 。地下水态受降雨影响 明 显，与下状基岩风化裂隙水或河水有一定水力联系，主要分布于 矿体上部，但有隔水体相隔，对矿坑充水无影响。其水质良好， 是良好的饮水水源 。 ③基岩浅部风化裂隙含水层 矿区基岩浅部风化裂 隙含水层 为板溪群五强溪组石英砂岩 浅部风化裂 隙含水层和板溪群 马底驿组紫红色绢云母板岩 浅部 风化裂 隙含水层 。板溪群岩系浅部 由于层理 、节理断裂发 育， 形成厚度一般0 ． 2 5 ． O m 的强风化 带，局部大于6 m ，构成基岩 表层裂 隙含水岩层 。据沃溪矿段钻孔简 易水文观测资料，板溪 群 五强溪组石英砂岩浅部风化裂 隙含水层在埋深3 0 m 时最大冲 洗液消耗量为0 ． O 2 ～0 ． 4 1 ／ s ，在埋深6 0 m 时最大冲洗液消耗量为 0 ． 0 0 1 0 ． O 1 8 1 ／ s 据沃溪矿段抽水试验 1 9 5 9 年 ， 板溪群马底 驿组紫红色绢云母板岩浅部风化裂隙含水层在降深2 5 m 时涌水量 0 ． 2 3 1 ／ s ． m ，在降深5 0 m 时涌水量0 ． O 0 2 1 ／ s ． m 。在浅部地 下水局部 地带存在构造裂隙水 ，如沃溪溪 1 蓄水坝坝尾 ，2 中段平巷 垂 深6 O m 受1 层间断裂影响，个别地段渗水较大。从井巷渗水分 析 ，主要为构造裂 隙水，并具有季节性特点，雨季少量渗水，一 到枯水期，渗水较小或没有渗水 。 调查表 明，矿 区板溪群五强溪组石英砂岩浅部风化裂 隙含 水深度4 o 6 o m ，板溪群马底驿组紫红色绢云母板岩浅部风化裂 隙含水深度3 5 5 0 m ，对矿山地表及浅部开采有一定影响。 2 隔水层 矿区主要地层为板溪群浅变质地层，即板溪群五强溪组石 英砂岩地表深度6 0 m 以下的浅变质石英砂岩隔水层和板溪群马底 驿组紫红色绢云母板岩地表深度5 0 m 以下的紫红色绢云母板岩隔 水层。在沃溪矿段 ，矿体赋存于马底驿组地层中，开采深度大于 5 0 m ，对矿床开采关系的隔水层为板溪群马底驿组紫红色绢云母 L a n d Re s o u r c e s He r a l d 国土资源导刊 板岩。总之 ，矿 区主要地层板溪群五强溪组石英砂岩地表深度 6 0 m 以下和板溪群马底驿组紫红色绢云母板岩地表深度5 0 m 以下均 属不含水层 ，为良好的隔水层。 1 ． 2矿井水文地质特征 矿 区 内沃 溪矿段 生产井 口标高3 4 5 m ，现生产 井巷标 高为 1 8 0 ～一5 6 o m ，井巷均位于板溪群马底驿组紫红色板岩中，沿层 间断裂内的矿脉布设采坑。井巷穿过一系列切割矿体的成矿后张 扭性断层 ，板岩 中北东 、北西 、近东西向三 组节理发 育程度一 般，呈闭合状，对浅部井巷矿坑充水有一定影响。矿坑内涌水一 般为渗水或潮湿，局部经过断层构造破碎带有滴水或较大滴水。 本 次调查沃溪 矿段 涌水量 结果 矿 井实 际正常涌 水量为 1 l 2 ． 3 5 ／ h ，最大涌水量为1 4 5 ． 5 4 ／ h 。矿坑涌水量较小，水文 地质条件简单，为了减少排水量应注意矿床和浅部开采过程的 防排水和钻孔封孔 。地下水质类型属 “ H C 0 3 - C a M g 型”。p H 值 6 ． 6 ～7 ． 7 ，总硬度 1 ． 7 4 ～0 ． 3 1 2 毫克当量／ 升，矿化度为0 ． 2 ～1 3 克 ／ 升 1 ． 3矿区矿坑突水条件 根据矿 山水文地质一般特征、矿体及顶底板围岩的含水 性、断裂水文地质特征、地表水体、地下老窿水和矿井水文地质 特征 ，显示矿区内沃溪矿段采坑在未突水条件下涌水量主要与降 雨量入渗量关系密切，但其涌水量较小，地表水体、老窿水和矿 段内采坑水力联系不密切；其水力联系途径，浅部主要为风化裂 隙，深部主要为构造裂隙。 结合矿山排 水系统均为分级强排水情况 ，影响矿坑突水的 条件 为地表水沃溪与沃溪矿段采空区有 一定水力联系 ，且老 窿水主要分布于浅部 ；目前矿山在该矿段虽以中深部开采为主， 仍在浅部进行残采，虽未发生过老窿、断裂含水带突水或淹井事 故，但具备浅部突水条件。 1 ． 4矿坑充水因素和涌水量 1 矿坑充水因素 据前述有关资料确认，本矿区矿坑涌水量补给主要来源于 大气降雨，补给方式为渗水补给。矿坑充水以基岩浅部风化裂 隙水为主 ，断裂构造对矿坑充水有一定影响；浅部透水性相对较 强，深部显著减弱，对降雨往深部渗透是不利的。 2 矿坑涌水量 主要来 自近地表浅部老窿开采区的渗流 、地层和构造裂隙 渗透，由大气降雨补给。涌水量的大小随大气降雨量的大小和 时间长短有关，主要为浅部矿坑的渗漏涌水 。据2 0 0 0 至2 0 0 5 年统 计 ，年矿坑涌水量1 3 0 万～l 5 0 万立方米，平均为1 6 8 m 3 ／ h 统计数 7 6 国土 资叠导刊 据 。其中沃溪坑口七中段 以上 ，降雨期的二三季度涌水量大 ， 干旱季涌水量小，说明大气降水通过地表裂隙和老窿、采空区渗 涌所致。下部各中段涌水量基本一致。沃溪坑 口矿坑涌水量统计 表 表 1 1 显示，从上往下涌水量不断减小 ，3 5 中段 以下未见 涌水现象。 矿坑涌水量 项 目 备注 全年 一季度 二季度 三季度 四季度 全坑合计 1 4 7 2 4 3 5 2 2 2 3 9 4 4 5 0 5 1 5 4 9 0 9 8 9 3 0 2 5 3 7 其中7中段 以上 4 1 7 2 8 1 2 2 0 1 1 8 3 2 2 5 1 8 6 6 8 0 4 5 1 7 5 8 一 l 6中段 3 8 8 6 3 7 8 1 0 4 l 1 O 3 6 4 o 1 l 2 4 8 5 9 1 4 7 1 L 7 2 0中段 3 6 4 3 5 9 8 0 6 7 5 7 0 6 2 4 1 0 0 6 2 8 L l 2 4 3 2 2 卜3 4 中段 3 0 2 1 5 8 5 8 4 7 7 9 3 0 2 6 9 7 1 9 6 5 3 4 5 9 3 5中段 以下 凭涌水 综 上所 述 ，矿 区 内矿体 围岩 以裂隙充 水为主 ，无岩溶 发 育，越往深部水量越小，3 5 中段 以下几乎无水，需上面中段水下 流用于生产；其中沃溪中上游汇水范围二级水文地质单元 主要 为沃溪矿段采 区上部及矿部、选冶厂、生活区等分布区、粟家 溪中上游及沃溪下游上段汇水范围三级水文地质单元 主要为沃 溪矿段非采区 分布区和石庄溪上游汇水范围二级水文地质单元 分布区均为水文地质条件简单类型。 2矿区工程地质条件 沃溪矿 段主要岩组有两种 一是薄～ 中厚层状板岩夹砂质 板岩及 浅变质砂岩坚硬一较坚硬岩组，呈薄至中厚层状 ，为直 接顶底板，是区内主要井巷围岩；二是薄一中厚层状蚀变板岩坚 硬较坚硬岩组，紧接矿体上、下盘，厚度从数十厘米至数米， 个别厚达2 0 米，矿体为金锑钨石英脉，为伪顶底板。各种矿石物 理力学参数见表2 1 详见本次岩石分析报告。矿体顶板属二 级顶板 。 表 2 1 沃溪矿段 主要岩体 物理力学参数 表 一 1 沃溪矿段 主要岩体 物理力学参数 岩石羹 强崖 ‘ 抗尊断甍摩 謇重 弹横‘ l 矿 泊捡 凝素 力 饱和嗷 比重 j 壁 天然杭压 e I 睁 中 Ⅱ 比 ‘ ， 水辜 ‘ ～ c l磊荑砂 l组 2 fi ． 4 3 ． m 3 8 ． 8 0 ． 3 3 2 ． } 譬 2缎 2 5 ． 1 2 7 2 2 ． 7 2 譬红色 I 组 6 9 ． 6 7∞ 3 9 ． 3 8 3 O 喝7 ． 7 l 0 2 0 2 5 ． 5 3 I ． 4 2 7 9 扳岩 2组 5 3 ． 4 O 2 5 2 ． B o 2 ． 7 8 该 矿 段 侵 蚀 基 准 面 标 高 l 9 2． 2 m， 富 矿 段 设 计 标 高 3 1 O ～一 5 6 0 m ，正上方覆盖层厚度5 3 0 8 5 0 m ，平均6 9 5 m ，东侧山 峰高4 0 8 m 。对该矿段回采影响大的为薄一中厚层状板岩夹砂质板 岩及浅变质砂岩坚硬一较坚硬岩组，岩体稳定性分级采用岩体比 例分级法 R M R ，从岩体质量等级等八个方面确定，如表2 2 所 不 。 开采实践证明，坑道洞室在上覆岩厚1 3 3 m 以下 8 一 U中段局 部及 以下 易发生对拱楔形冒落，在 1 6 4 m 以下 9 - 1 2 中段局部及 表2 2 薄一 中厚层状板岩夹砂质板岩及 浅变质砂岩坚硬较坚硬岩体稳定性等级 表 ，t 说明 z 僵篆薮 自鬯 结构类型 层收结构 玎1 、层状站均 1 1 2 、晨捩碎裂结构 m1 地履 | 量 构j 丘 变形轻一 中譬，尊一 中覃晨扶 n。 8 一 1 ． O 宪整精密 结构蓓问歪 5 o - 2 0 c ．宪蔓性系靠o ． 6 - 0 ． 3 乳2 - L 0 t 窨 柯面特狂 以Ⅲ，Ⅳ壤| 窖 拘面 层面．节噩为主 也存在Ⅱ簸站杓面 羼同 n 2 _ l _ o l 4 - 2 5 ●动碡赓挂较好 ，有6氯结构面，屡理清晰 层理丽站柏紧密 镕 幛 征 姐 合援 状 体． 螽 魔 4 o l 5 n 1 - 1 ． 0 地下承 步量 O ． 1 _ 0 5 岩体髓量等囊 一般一较好 力学| - 爱类型 不莲续弁质 岩体变形蕞坏 蔓形主蔓受岩石组合、结挎面控． | ．局部蹙影受破坏藏体控 制．酮 的特征 童理部和越麓可能产生弯曲捞折现基，舅切滑动蹙结构面厦软弱兜 l 2 2 謦机舅强廑厦其方位棚妁 息分 艳定性辱缎 m--Ⅳ 评语 较尊嘲～技不毪埘 以下易发生边墙楔形 冒落；在上覆岩厚2 8 7 m 以下 1 4 - 1 7 中段 局部及 以下 中段 时对拱易发生剪切变形 ，在上覆岩厚3 5 8 m 以下 1 7 2 0 中段局部及 以下 中段 时易发生周墙剪切变形；在上覆 岩厚6 0 9 m 以下 2 4 - 2 7 中段局部及 以下中段 时 易发生拱变 形。 因此，在 中、深部的巷道要进行喷锚支护，采空区要进行充填， 以保证井巷工程和矿床开采的持续和安全。同时，岩体中的原始 应力随深度加大 ，巷道 、采场地压显现 日益强烈。现采掘深度己 接近 临界深度 ，以顶压为主 ，侧压 引起破坏现 象己局部显现 。 在采矿深度7 0 6 m 地压1 9 ． 7 M P a，2 8 中段曾发生了一次轻微岩 爆 ，应予 以重视。 为了解决地压问题，矿 山对深 部采掘采取如 下措施 ①主 石 门附近矿脉开采后 ，进行 削壁充填或削壁条带充填；②中段主 穿脉巷道，首先回采穿脉上方的矿块；③主运输巷用喷锚支护 ； ④硐室布置则避开应力集中影响的卸载区或布置在距 临近采区边 缘水平距不小于3 0 II l或垂距不小于3 0 m 处 ；⑤矿块开采采用前叠和 混合式的回采顺序 。 总之，矿 区沃溪矿段为二级顶板 ，矿体 围岩较稳定至较不 稳定，矿体顶板较好管理。结合工程岩体类型及工程地质特征 ， 沃溪矿段深部井巷围岩工程地质条件总体属中等类型。 综上所述，矿 区内岩土体主要分为4 种岩体类型，工程地质 条件总体属 中等类型。 3矿区环境地质条件 通过现场全面调查和对 已有成果资料的研究，矿 区内 已有 地质灾害类型有崩塌、滑坡、采空区地面沉陷、泥石流、采空 区地面塌陷、巷道变形、岩爆等。 矿 区内没有发现采空 区塌陷及地裂缝，但由 于矿 山采选矿 业活动较强烈、公路和管线及其他各种基础服务设施建设规模较 大 ，产生崩塌8 处、滑坡3 处。上述地质灾害除2 处滑坡对人居环 L a n d Re s o u r c e s He r a ld 国土资源导刊 境影响程度大，危险程度大；一处滑坡对人居环境影响程度中 等，危险程度中等；其余的各灾害点对人居环境影响程度小，危 险性程度小 。区内整体水资源、水环境、土地资源、土石环境影 响与破坏程度 中等，故矿区内整体地质环境质量评价为一般。 4矿区地温条件 本 次勘探 工作 ，在 3 6 中段 标 高一 6 l O m 到4 2 中段 标 高一 7 6 0 Il 1 共7 个 中段各矿脉的穿、沿脉当头面进行了温度测量。 测量结果统计如表3 1 表3 1地温测量结果统计表 中段编 号 高程 m 测点数 个 温度变化范围 ℃ 平均温度值 ℃ 3 5 61 0 1 4 31 ．1 3 1 ． 2 31 ． 2 3 7 63 5 1 0 3l l 4 3 1 ． 6 3l l 5 3 8 65 0 1 2 31 ． 9 3 2． i 32 ． 0 3 9 - 67 5 1 3 3 2 ， 5 -3 2． 7 3 2 ．6 4 0 7 1 O 1 8 3 2 ． 9 3 3． 1 33 ．0 41 - 7 3 5 1 3 3 3 ． 4 3 3． 6 33 ．5 4 2 76 0 1 6 3 3 ． 8 3 4． 1 3 3 ．9 9 6 31 ．1 3 4． 1 3 1 ． 2 - 3 3 ． 9 由表可知，同一标高，温度变化小，仅0 ． 1 ～O ． 3 C；随标高 降低，温度呈 明显递增趋势，每下降2 5 m 高差 即一个 中段高 约升温0 ． 3 ～O ． 5 0C，大致相当于1 ． 8 ℃／ l 0 0 m 的地温梯度 。在深部 3 9 4 2 中段不通风地段，温湿度均较大，地质编录时明显感觉闷 热 ，停 留稍久即有 “ 中暑 ”症状 ，但在通风较好地 段，感觉 尚 可 。因此，在深部进行作业时 ，必须采取有效 的通风措施，确保 作业安全。 5 放射I生 检测 经 核工业 二三 。研 究所分析 测试 中心检测 ，得到 以下结 论 1 十 六 棚 公矿 段 周 围 环 境 y辐 射 剂 量 率 范 围 为 0 ． o 9 ～O ． 1 7 p - G y ／ h ，平均值为0 ． 1 3 G y ／ h 。接近湖南怀化地区辐 射本底水平。氡气的监测结果表明，矿区周围空气中的氡浓度在 3 ． 3 2 ～9 ． 8 3 B q ／ m 范围，低于铀矿山周边环境小于3 0 B q ／ m 的限值。 2 十六棚公矿段深部 一 6 1 0 m 以下 矿硐 1 ， 辐射剂量率范 围为0 ． 1 1 ～O ． 2 4 G y ／ h ，平均值0 ． 1 7 ；接近湖南怀化地区辐 射 本底水平。矿硐空气 中氡浓度为2 1 2 ． 0 2 5 0 0 ． 0 8 B q ／ m 3 ，平均值 3 7 6 ． 0 5 B q ／ m ， 均低于 铀矿地质勘查辐射防护和环境保护规定 G B 1 5 8 4 8 2 0 0 9 中的限值2 7 0 0 B q ／ m 。 3 地表水监测结果表明，评价区地表水 中总 o、总 均 符合 生活饮用水卫生标准 G B 5 7 4 9 2 0 0 6 中的限值 。地下 水 、泉水 中放射性核素活度均在湘西土家族苗族 自治州水体 中天 然放射性核素浓度范围。 一 下转7 8 页 L a n d ＆Re s o u r c e s He r a l d 国土资源导刊 浅成低温热液型金矿的研究现状 陈磊 ， 邹海洋 ， 杨牧 1 ． 中南大学有 色 金属成矿预测教育部重点实验室，地球科学与信息物理学院，长沙 4 1 0 0 8 3 摘 要 浅成低温热液型金矿床是当前矿床学界研究的热点之一，研究表明它主要形成于大陆边缘和岛弧环 境；成矿时代主要为中新生代，其次为古生代；形成温度多{ k 3 o o c；成矿流体为低温低硫度体系，与斑岩铜矿 床有密切的关系。 关键词浅成低温热液型金矿床；地球化学特征；成矿模式 1 引言 “ 浅成低温热液”这一术语最早 由美 国学者L i n d g r e n 于1 9 2 2 年提 出，后来得到研究者们不断的补充和完善 。其基本含义 是金矿床形成于低温 3 0 0 --℃ 、低压 1 0 5 0 M P a 条件下， 成矿流体盐度较低，流体主要来源于大气降水，热液活动主要发 生在火 山一 次火山岩及斑岩系统浅部 ，金矿化作用主要与火山活 动有关，成矿作用发生在火 山活动晚期，最终矿体定位于火 山地 热系统波及范围内 。 2 2 ． 1 矿床地质背景 浅成低温热液型金矿床主要形成于板块俯冲 带上盘大 陆边 一 上接7 7 页 4 十六 棚公矿 段深 部 一 6 1 0 m 以下 矿硐矿 石 中放射 性核素含量2 3 8 U 范 围为1 ． 1 3 6 7 ． 9 B q ／ k g ，平均值为1 7 ． 6 B q ／ k g 2 3 2 T h 范围为9 ． 7 0 7 3 ． 4 B q ／ k g ，平均值为4 0 ． 6 B q ／ k g ； 2 2 6 R a 范围为4 ． 7 0 7 6 ． 4 B q ／ k g ，平均值为3 1 ． 5 B q ／ k g ；4 0 K 范围为 7 4 ． 6 ～1 0 4 0 ． 6 B q ／ k g ，平均值为7 5 4 ． 2 B q ／ k g 。2 3 8 U 、2 2 6 R a 、2 3 2 T h 的比活度低于怀化土壤 中的背景值 ，4 0 K 的比活度接近土壤中的 背景值 。总体而 言， 其平均值 和最大值均在 有色金属矿产 品 的天然放射性核素 限值规定的放射性豁免值 2 3 8 U 、2 2 6 R a 、 2 3 2 T h 1 0 0 0 B q ／ k g ；4 0 K ≤1 0 0 0 0 B q ／ k g 以内。 5 通过剂量估算，正常工作情况下，工作人员所受有效 剂量不会超过2 m S v ／ a ，公众成员所受有 效剂量不会超过0 ． 1 m S v ／ a N管理限值 。符合 电离辐射防护与辐射源 安全 基本标准 G B 1 8 8 7 1 2 0 0 2 的要求。 6深部开采技术条件结论 矿 区深 部水 文地质条件 简单 ，工程地 质条件 中等 ，整 体 地质 环境 质量 评价 为一般 ；地 温每 下 降2 5 m 高 差 即一个 中 7 8 国 土资源导 刊 段 高约升温0 ． 3 ～O ． 5 oC，大致相 当于 1 ． 8 ℃／ 1 0 0 m 的地温梯 度 ；放射性检测符合 电离辐射防护与辐射源安全基本标准 G B 1 8 8 7 1 2 0 0 2 的要求。基本适合矿山开采。但在开采过程中 必须加强井下巷道 的管理，采用合适的开采方法 ，防止 冒顶等地 质灾害；同时加强地表地质灾害的防治，确保矿 山生产与周边环 境和谐发展。⑩ 参考文献 [ 1 ]一九五四、一九五六年湘西钨矿地质勘探总结报告． 沅陵湘西金矿，1 9 5 5 [ 2 3彭南海等．沃溪金锑钨矿区深部评价报告书． 长沙 湖南省有色地质勘查研究院，2 0 1 1 [ 3 ]易新民等．辰州矿业沃溪金锑钨矿2 0 1 0 环境分期验收 报告． 长沙． 地质环境监测总站，2 0 1 1 [ 4 3赵志祥等．辰州矿业沃溪金锑钨矿环境影响评估报告 武汉 武汉中南冶勘资源环境工程有限公司，2 0 1 1