粤西某石灰岩矿山水工环地质特征对资源开采的指示意义研究

秦　岭中国建筑材料工业地质勘查中心广东总队

粤西某石灰岩矿山水工环地质特征对资源开采的指示意义研究

秦岭
中国建筑材料工业地质勘查中心广东总队

通过对粤西某石灰岩矿山的水文地质、工程地质和环境地质特征进行了系统分析，研究结果综合表明：矿床水文地质条件复杂类型为中等～复杂，工程地质条件的复杂类型为简单-中等，环境地质条件复杂类型为中等～复杂，剥采比较大。随着矿山的开采，可能引发的环境影响包括崩塌、岩溶地面塌陷、水土流失、滑坡及泥石流几类地质灾害和粉尘、噪音及水污染。

石灰岩；水文地质；工程地质；环境地质

引言

快速发展的铁路、公路、基础设施建设加剧矿产资源的开发，这对建筑材料行业的发展提供了发展空间。近年来，矿产资源的开发构成了广东省经济发展的重要组成部分，尤其是对粤西地区的经济发展做出了巨大贡献。在各类建筑材料中，粤西地区尤其以石灰岩广泛发育最为典型，许多石灰岩在成分上都满足开发并用以制造水泥的要求。鉴于石灰岩矿山具有巨大的经济价值，本研究对粤西某石灰岩矿山的水文地质、工程地质、环境地质（简称：水工环地质）特征进行了系统研究，进一步探讨了该石灰岩矿山的开采技术条件。

1　水文地质

本研究矿山的水系分布较为简单。矿山位于北高南低的浅丘地带冲洪积平原区，区域范围内标高主要介于海拔11～50m之间。矿山属于南亚热带气候区，年平均降雨量1728.4mm。实地考察结果显示，区内地表水比较丰富且水源主要为沟渠和水库，除了6处小型水库外未见有大、中型蓄水水库。矿山地下水具有两种类型，即赋存于第四系砂纸粘土及含砾、含砂粘性土中的松散岩类孔隙潜水和赋存于灰岩裂隙洞穴中的碳酸盐岩岩溶裂隙水。前者以HCO3-Na（Ca）型为主且矿化度一般小于0.3，后者以HCO3-Ca型为主且矿化度一般小于0.5。

该矿山位于区域水文地质单元的径流区，具有补给区和径流区双重属性。矿体顶底板富水性、透水性弱，矿床充水因素单一。由于矿体埋藏在当地侵蚀基准面以下，地形有利于地下水的聚集且不利于排泄，因此水文地质类型为中等～复杂类型。抽水试验结果表明，矿山渗透系数K平均值介于0.005～2.809m/d，砂层和基岩的K平均值分别为0.114和0.019。试坑法渗水试验结果显示，地表表层土属弱透水层，其渗透系数K值为1.18×10-5～1.17×10-4cm/s。根据岩层涌水量计算结果，开采标高-60m时的矿坑总涌水量平均值介于3111.08～29553.16 m3/d，最大值介于201979.48～228421.56m3/d；开采标高-30m时的矿坑总涌水量平均值介于3023.24～17806.72m3/d，最大值介于201891.64～216675.12m3/d。综合计算表明，含水岩层涌水量Q=16450.496 m3/d，矿坑平均总涌水量为19401.53 m3/d，矿坑最大总涌水量为218269.48 m3/d。

2　工程地质

矿山的工程地质条件为简单～中等类型。矿山岩土体分为松散岩体和完整坚硬岩体两类，前者为为第四系残坡积物，后者主要为泥盆系中统东岗组（D2d）的灰岩夹白云质灰岩及泥灰岩。松散类土体为可塑-硬塑状的粘土及碎石，结构松散且抗压强度较低，但其厚度小且基本不影响边坡稳定性。坚硬岩体为矿体，矿（岩）石强度较高。据全矿山104个钻孔工程地质编录资料，矿石RQD值为75%～92%，各孔的平均值为81%～86%，矿石质量为Ⅰ～Ⅱ等，属完整或较完整岩体。根据岩体结构面与边坡的关系，可将矿山的边坡类型划分为顺向（层）边坡和反向边坡。

3　环境地质

矿山的水文地质条件复杂，地下水并未遭受人为破坏。据《广东地震烈度区划图》，矿山地震烈度为6度地震区。矿山主要由东岗岭组灰岩、白云质灰岩、泥灰岩坚硬岩体构成，构造简单，整体主要为一单斜层状构造，总体走向北东-南西，倾角40°～65°，岩层较稳定连续。矿体内未见断层。节理裂隙主要发育于地表和浅部，随深度增加而逐渐减弱、尖灭闭合。因此矿山岩石总体稳定性良好。实地考察结果表明：矿山内无水土流失；自然边坡稳定，矿山内未发现有崩塌、滑坡、泥石流等现有地质灾害点。

矿山的环境地质条件复杂程度属中等～复杂类型。矿山现状无地质灾害。矿山未来进行开采，可能会诱发崩塌、岩溶地面塌陷、泥石流等地质灾害的危险性中等，应采取措施予以预防。矿山未来开采对地表植被、地形地貌景观、土地资源影响严重，应采取措施尽量防治。矿山未来开采活动对水资源、水环境影响不太大。

4　讨论

4.1开采条件

位于平地中的本研究矿山地形简单，适宜于露天凹陷开采。地貌属山间盆地，矿体由一套浅灰～深灰色灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩组成，分布标高-60.00m，相对高差99.20m，最低开采标高低于最高洪水位和当地侵蚀基准面。矿（岩）体埋藏于地表以下，地形不利于大气降水自然排泄，岩溶发育一般，岩性单一，岩石完整，强度较高，边坡无软弱夹层。矿体之上有均匀覆盖土层，矿体之内夹石为白云质灰岩、白云质灰岩，其数量稍大，剥采比中等。本研究综合表明，矿床水文地质条件复杂类型为中等～复杂，工程地质条件的复杂类型为简单-中等，环境地质条件复杂类型为中等～复杂，剥采比（0.39:1）较大。据此，本研究认为该矿山矿床开采技术条件的勘查类型是以水文地质、环境地质问题为主的中等～复杂（Ⅱ-4）～（Ⅲ-4）类型。

4.2灾害预测

由于矿山的工程地质条件简单～中等，总体稳定性良好，正常的开采活动引发严重地质灾害的可能性不大。但采矿活动毕境会破坏原始地质环境，产生地质灾害诱因，从而引发一定的地质灾害。综合矿山水工环地质特征，预测矿山开采可能导致的环境影响包括：

（1）地质灾害，具体包括的类型有：①崩塌，即边坡受爆破、开挖影响失稳可能产生崩塌；②岩溶地面塌陷，即地下溶洞在开采过程中受爆破、开挖、地下水被抽取等影响可能产生塌陷；③水土流失、滑坡及泥石流，即采矿活动会大量破坏地表生态平衡，而废石、废土堆积区堆积的松散堆积物若处置不当可能因暴雨作用引发泥石流。

（2）环境及水污染，具体包括：①粉尘及噪音污染，即采矿活动会产生噪音和一定量的粉尘；②水污染，即矿山地质条件及采矿工艺并不含有害、有毒物质，但会产生一定量的悬浮物轻度污染下游水源。

秦岭（1987-）,男,安徽南陵县人,工程师,主要从事矿产资源开采和矿山水工环地质评估等领域的工作及研究.