查干哈达矿区矿床开采技术条件分析

时间：2024-05-20

张建江，韦凤羽

内蒙古地质工程有限责任公司，内蒙古呼和浩特 010010

1 水文地质

1.1 区域水文地质条件

1.1.1 地形地貌

矿区位于内蒙地轴中的白云鄂博台缘坳陷东缘，由此构造控制形成了低缓丘陵及丘间盆地等地貌形态，赋存了不同类型的地下水。本区域的地下水，总体循环条件处于阴山北麓的内陆径流系统中。本地貌单元的地下水则处于局部循环带上。地下水的形成、分布、运动规律严格地受到地质构造、地貌、岩性、古地理和气候条件诸因素的综合控制。

本区位于阴山北麓波状高平原之上，处于干旱气候带中，地表水系极不发育，对地下水的补给量极少，稀少的降雨量是地下水的主要补给来源。区域地下水循环恰处于阴山北麓内陆迳流带上。潜水分布不均匀，且无统一的归宿地，乘压水的循环又受着构造的控制。

1.1.2 矿区水文地质

勘探区分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ共3 个矿段，主要矿体分布于Ⅲ矿段中，其次为Ⅰ矿段，Ⅰ、Ⅲ矿段均位于基岩风化裂隙水补给径流区。Ⅰ矿段在矿区北部，静止水位标高1378.88m～1382.66m，Ⅲ矿段静止水位标高1364.36～1382.68m，矿区西南的沟谷洼地，地形最低，高程1355.50m，为矿区最低侵蚀基准面。

1.2 充水因素分析

2 工程地质条件

矿区结合水文地质工作，较系统地对矿区及外围进行了裂隙统计，对探槽进行了工程地质调查，并对多个地质钻孔进行了详细的工程地质编录，在水文地质工程地质钻孔中采集岩样进行了物理力学性质试验，通过上述工作，查明了矿区工程地质条件和其它开采技术条件，为矿山开采设计提供了资料依据。

2.1 矿石和围岩的物理力学性质

2.1.1 矿石

剧、强风化矿石，已风化呈粉末状及碎块状，颜色受氧化作用变为黄褐色，结构松散，为碎块、碎屑状，弱微风化矿石和新鲜未风化矿石的力学性质特征，Ⅲ矿段根据ZK1-1 水文地质工程地质钻孔中编录及采样试验，抗压强度87.64MPa～102.93MPa，抗剪强度凝聚力33.02MPa，内摩擦角30.37 抗拉强度0.97MPa～1.43MPa，软化系数0.86～0.94，岩石质量指标25%～98.81%，平均68.05%，在根据SZK9-6 水文地质工程地质钻孔中采样试验，抗压强度13.43MPa，抗剪强度凝聚力2.62MPa，内摩擦角44.8，抗拉强度2.76MPa，软化系数0.40，岩石质量指标5%～65.%，由于矿石位于蚀变闪长岩内，结构面及裂隙不甚发育，所以总体完整性较好。部分由于蚀变强烈，强度降低，岩石呈碎块状和粉末状。

2.1.2 围岩

矿体围岩主要为蚀变闪长岩等，岩石在剧、强风化带中强度极低，裂隙很发育，大多呈碎块状，弱风化带中强度也相应降低一些，裂隙较发育，微风化及未风化带力学性质相近，干燥状态下，抗压强度为94.78MPa～133.5MPa，饱和状态下，抗压强度为91.72MPa～122.29MPa，抗剪强度凝聚力36.03～40.43，内磨擦角29.9～31.42，抗拉强度1.32MPa～1.73Mpa，真密度2842kg/m3～2843kg/m3，视密度2714kg/m3～2786kg/m3，吸水率0.06～0.11。微、未风化带的风化裂隙局部较发育，岩石较完整，局部破碎，为构造裂隙，岩石质量指标36%～94.94%，属坚硬、半坚硬类，岩体结构为块状结构，碎裂结构次之。部分蚀变强烈段还有绿泥石化、绿帘石化现象，岩石较酥松，属软弱泥化夹层，所以部分为工程地质不稳定地段。

2.2 矿体和顶底板及主要井巷围岩稳定性

顶底板及主要井巷围岩岩性为蚀变闪长岩等。其工程地质特征差异不大，岩石物理力学性质及裂隙发育情况相近，影响稳定性的主要因素是风化程度。

2.2.1 矿体稳定性

据Ⅲ矿段各勘探线冲沟以南的钻孔，经水文地质、工程地质编录发现岩心破碎程度较高，规模较大，层数较多。与矿区主要矿体开采直接有关，其稳定性与片理化破碎带关系密切，破碎带内裂隙发育，岩石蚀变强烈，且次一级结构面发育。因此，其总体较破碎，多以碎裂结构岩体为主，稳定性较差。特别是出现与破碎带相交的断层时，稳定性更差。如果沿脉、坑道出现相交的另一条断层，容易片帮冒顶，需采取原木接榫支护。

2.2.2 井巷围岩岩体质量评价

本次勘查工作中，为了解矿体顶底板围岩的力学性质，在Ⅰ矿段及Ⅲ矿段水文地质工程地质钻孔中的矿体和顶底板部位采取了6 组岩石物理力学试验样，结合以往水文地质工程地质钻孔三组岩石物理力学试验样。结果显示：Ⅰ矿段矿体及顶底板岩体质量从差到中等，Ⅲ矿段部分矿体顶底板岩体质量较好，围岩大多岩芯完整，抗压抗剪强度均较高，总体质量属中等-好的。综上所述，矿区岩体质量多数良好。多属坚硬、半坚硬岩，局部为软弱岩，大多为抗软化性的岩石，局部为软化性的岩石。

2.3 工程地质勘探类型划分

各矿段产于蚀变闪长岩中，属坚硬、半坚硬岩类。近矿部分属软弱岩类，Ⅲ级以下结构面发育，Ⅱ级结构面存在，部分岩体由于蚀变强烈稳定性影响较大，Ⅰ矿段、Ⅲ矿段部分矿体及顶底板由于受片理化破碎带及蚀变带影响，稳定性较差，其它均属岩体质量中等-好。工程地质勘探类型属于块状岩类，工程地质条件简单-中等，即第二类第一～二型。

3 环境地质

原生地质环境：本区所在大地构造位于内蒙地轴和内蒙华力西期褶皱带，矿区多为第四系和第三系覆盖，地貌形态以剥蚀堆积地貌为主，地形起伏不大，没有崩塌、滑坡、泥石流等不良物理地质现象。地表水系不发育，植被稀少，气候干旱，少雨多风，生态环境十分脆弱。河谷仅为雨季排洪通道，蒸发是地下水排泄的主要方式。区内无重大污染源，地下水水质较好，无其它环境地质隐患。

地层的放射性伽玛强度随时代、岩性而不同，根据邻区三合明铁矿资料，本地区的地层岩性主要由一些低伽玛值的磁铁片岩和磁铁石英岩组成，伽玛值幅度变化比较稳定，是放射性本底值较低的地区。矿区原生地质环境良好。