广西盘龙铅锌矿工程地质环境地质特征

王 斌，张 伟，苏 阳

(1.桂林理工大学地球科学学院，广西 桂林 541004；2。桂林理工大学勘察设计研究院，广西 桂林 541004)

广西盘龙铅锌矿区位于武宣县城南东12公里的桐岭镇盘龙村至湾龙村一带[1]。东自黔江南岸，西至雅八村，南自姑娘山，北至雅村，矿区面积约25km2，是广西近年来初步探明的重要铅锌矿床之一，初步控制储量已达中型规模[2]。为满足深部勘查和开采技术条件评价，以及矿山安全、科学合理利用矿产资源的需要进行了工程地质专项勘查工作。本文根据勘查成果资料，进一步阐明矿区工程地质环境地质条件，为深部勘查开发为矿山工程向水平、垂直方向延伸开拓提供科学依据。

1 矿区工程地质条件

1.1 矿体和围岩工程地质类型和力学特征

矿区位于华南板块南华活动带大瑶山隆起与来宾凹陷的复合部位[3]，区域出露地层主要有泥盆系上伦组(D1SL)东岗岭组(D2d)、融县组(D3r)灰岩、白云质灰岩以及第四系覆盖土层，其中东岗岭组(D2d)、融县组(D3r)灰岩、白云质灰岩属中厚层状中等岩溶化坚硬灰岩、白云质灰岩岩组，分布于西部盘龙村、北部六沙村一带，岩石坚硬性脆，裂隙、溶洞、溶沟(槽)发育，基岩面起伏较大，是比较容易引起地面塌陷的地区。第四系覆盖土层广泛分布于整个勘查区的地表面，为单层结构，岩性为含铁锰结核、碎石红粘土，经土力学试验检测可知属中等膨胀性土。

盘龙铅锌矿的矿体产于下泥盆系上伦组上段(D1SL2)白云岩中，从下至上发现三个矿体，依次为1号、2号、3号矿体，其中2号矿体规模较大，矿体围岩均为白云岩，呈中厚层状，少量为薄层状，中细晶—微晶结构，质地坚硬。据在勘探孔中采集的矿体顶板、矿体和底板岩石抗压、抗剪强度试验结果(表1)，属硬质岩层。基岩面附近0m～5m内岩石裂隙较发育，呈强—中风化状，完整性较差；基岩面5m以下岩石呈微—未风化状，发育有一些细小、闭合且被方解石、重晶石或铁锰细脉完全充填的裂隙。按工程地质划分，为中厚层夹薄层状中等—弱岩溶化坚硬白云岩岩组。按规范[3]判定，属层状结构Ⅱ1型。

为了划分岩石质量等级和岩体质量等级，按规范统计20个钻孔岩心RQD值，有16个分布于-21.59m标高以下的钻孔，岩石质量为Ⅰ、Ⅱ等级，岩组平均RQD值为88%，岩石质量好，属较完整岩体。其他4个分布于-21.59m标高以上的钻孔，岩石质量均在Ⅲ等以下，岩石质量中等或劣质，说明受风化和溶蚀作用影响，浅层岩体完整性中等或差，深层岩体完整性好。

表1 矿体和围岩岩石力学特征统计表

1.2 矿床工程地质评价

矿体围岩为白云岩，岩性组合单一，岩层产状陡，质地坚硬，层状岩组，抗压强度大，抗剪强度高，遇水不软化，稳定性好，断层构造和大的节理裂隙不甚发育，层间破碎带胶结良好，-21.59m标高以下岩体完整，总体工程地质条件有利。但是，也存在一些不良工程地质因素，如第四系覆盖土层厚度大，38、16号勘探线两侧白云岩风化深度大、岩组顶板埋藏标高-21.59m以上、岩体完整性较差、-20m中段曾发生过几次冒顶塌方。

从整体来看工程地质条件良好，局部地段存在矿山工程地质问题，按规范判定[4]，属以碳酸盐岩为主、层状可溶盐岩类、工程地质条件中等复杂类型的矿床。

2 矿区环境地质

2.1 矿区地震活动状况

矿区位于广西山字型构造前弧东翼。山字型主干断裂，倾向南东，倾角57°，走向北东，从南部通挽经过矿区南部，延伸至东乡，为区域性大断裂。据原中南地震对资料分析，该主干断裂为活动性断裂。据史记载，武宣县曾于1899年发生过五级地震，近代无破坏性地震记载。根据国家地震局1900年出版的1∶400万《中国地震烈度区划分图》，矿区的地震基本烈度为VI度。

2.2 矿区环境地质状况

矿区分别见堆积型重晶石矿和堆积型铁锰矿覆盖于铅锌矿体及围岩白云岩层之上，堆积物较松散，都属弱透水层。这两种堆积型矿均分布于残丘顶部或缓坡地段，容易随着大气降雨流失，而不利于大气降雨渗入到弱透水层再补给白云岩含水层。但是，近年来，随着民营采矿业的发展，矿区露天采场越来越多，均未采取回填措施，长期的积水形成新的地下水补给源，增加了矿坑排水量，甚至成为发生矿坑冒顶、塌陷时的突水隐患，应对其采取回填或引排措施。同时，在这些民营采矿过程中，要经常抽排采坑地下水，造成第四系土层中的地下水位反复波动，容易引发周围地面塌陷。

盘龙铅锌矿矿区存在的主要地质灾害是岩溶地面塌陷，历时多年，经常发生。如2007～2009年之间，盘古村至翻山矿段一带，陆续出现70多个地面塌陷坑，主要集中发生在稻田、村边地势相对低洼地带，塌坑直径一般3m～5m，洞深2m～3m，塌坑底可见基岩溶洞和溶蚀裂隙。这些塌坑多数至今未做回填处理，危及人、畜安全，还成为大气降雨和地表水流的倒灌窗口，直接、快速补给地下水，流入矿坑，加大了矿坑排水的费用。为此，地面塌陷坑应及时填充。

矿区2003年出现第一批地面塌陷，2007年在盘古村出现第二批地面塌陷，2009年在北面出现第三批地面塌陷。从时间上看，前两批地面塌陷的发生时间基本与矿区开拓时间对应，地下水位出现大幅下降；第三批地面塌陷发生时间与2009年秋冬和2010年春干旱，以及期间矿段开拓时间一致。从距离上来看，塌陷是由降落漏斗中心部位向外扩散状，说明出现地面塌陷相隔时间与距离是成正比例关系的，即时间越久降落漏斗扩展规模越大。

勘查区共布置20个沉降观测点，由于种种原因，损坏4个点，实际保留观测点为16个。从2009年9月至2010年8月止，长期观测时间将近一年，每月观测一次。所得数据中，下沉绝对值小于1厘米的视为测量误差，大于1cm的认定为沉降值，分布采空区附近观测点的沉降值约为4.5cm～5.7cm。由于矿坑排水，上伦组矿体及围岩白云岩含水层水位大幅下降，采空区不断扩展，地下水压失去平衡，土体发生压缩变形，在第四系盖层大于10m以上地段已发生地面沉降，但从井下巷道并没有发现基岩有垮塌冒落现象。按照规范中[6]采空区建筑场地适宜性评价标准，目前不属于要评价适宜性的场地。同时，由于建立的沉降观测网时间不长，上述观测数据还不够充分，建议矿山应继续观测，积累数据，为准确判断提供可靠依据。

3 矿区地面塌陷及沉降预测

自武宣县盘龙铅锌矿开始正式采矿以来，由于矿体和围岩含水层以及周边补给区含水层基岩面溶洞、溶沟槽较发育，部分地带第四系覆盖层较薄，部分灰岩、白云岩、白云质灰岩含水层分布区已经出现一些地面塌陷。地面塌陷主要分布于采矿区的含水层补给区，这些补给区为浅覆盖型岩溶含水层，天然条件下呈微承压性质，地下水对覆盖层存在一种浮托力，保持自然平衡状态。当地下水位大幅下降，浅部溶洞、溶沟槽的地下水被疏干，覆盖层土层失去浮托力，土洞或软土层会出现塌落形成地面塌陷。采矿中心地带地势平坦，地下水和大气降雨更容易渗入侵蚀土层，加剧了土层的塌落，成为矿区地面塌陷影响最严重的地区，为地面塌陷地质灾害严重区。其他地段因远离采矿中心或者第四系土层较厚，受采矿排水影响相对较弱，单位出现地面塌陷的数量较少，评价为地面塌陷地质灾害弱—中等发育区。在区内，第四系覆盖层厚度小于3.3m的地带最先发生地面塌陷，覆盖层大于3.3m的地段出现地面塌陷会晚一些，预计覆盖层厚度约10m的地带，仍会有发生地面塌陷的可能性，据此，以现已出现地面塌陷的分布层位和范围为基础，将覆盖层厚度小于10m的区段圈定为预测塌陷区(图1)。

图1 矿区塌陷隐患分布图

4 结 论

(1)该矿区矿体主要产于下泥盆系上伦组上段白云岩中，白云岩以中厚层状为主，少量为薄层状，单层厚度一般0.15m～0.8m，属层状结构岩体，中细晶—微晶结构，质地坚硬。整体工程地质条件良好属以碳酸盐岩为主、层状可溶盐岩类、工程地质条件中等复杂类型的矿床。

(2)矿坑强排疏干地下水，已经形成大面积的采空区，并引发了地面沉降、地面塌陷等地质灾害，其中大部分地区地质灾害属于弱—中等发育区，局部属强发育区，对地质环境破坏较大；矿石和废料化学成分基本稳定，无热害和其他环境地质隐患。按规范评价判定，本矿区地质环境质量属于第二类中等类型。

参 考 文 献

[1]梁国宝，廖开立.广西武宣县盘龙铅锌矿地质特征及找矿方向[J].南方国土资源，2003，(2)：26～29.

[2]罗永恩.广西武宣县盘龙铅锌矿床地质特征及控矿因素分析[J].地质与资源，2009，(3)：183～196.

[3]广西地矿局.广西壮族自治区区域地质志[M].北京：地质出版社，1985.

[4]矿区水文地质工程地质勘探规范[S].(GB12719-91).

[5]李楚平.盘龙铅锌矿深部找矿成果及其地质意义[J].中国矿业.2012.(1)：57～61.

[6]岩土工程勘察规范[S].(GB50021-2001、2009).