辽宁省永安铁矿区开采技术条件研究

赵 旭

（辽宁省地质矿产调查院有限责任公司，辽宁 沈阳 110000）

关键字：永安铁矿；开采技术条件；水文地质条件

1 研究区慨况

研究区属辽东山地丘陵区，为长白山余脉向西南延伸部分，地势西高东低、南高北低，海拔200—500米左右。区内水系、植被较发育，气候湿润，四季分明，年平均降水量830毫米。年平均气温6.2°C。无霜期140天左右。

永安高地标高809米，为研究区最高峰，最低侵蚀基准面为黄柏峪河永安河谷段标高220米左右，为研究区内最低处，地势起伏较大，区内地下水的埋藏与分布，主要受地质构造、岩性、地形地貌、古地理及气象条件等综合因素的影响与制约[1]。

2 矿区水文地质条件概况

2.1 区域地下水类型及富水性

区域地下水类型可划分为松散岩类孔隙水和裂隙水。各类型富水性分述如下：

（1）松散岩类孔隙水

第四纪山间沟谷冲积，洪积孔隙潜水层，呈条带状分布，含水层为第四纪松散之坡积、洪积、冲积层，成分以砂及烁石为主，厚度一般1-3米，水位埋深0.5-1米，在山峦低洼处有泉水出露，当地民用水均取自此层。在庙儿沟、黄柏峪沟谷中，因与常年流水的河流密切相关，故水量较丰富。

（2）碳酸盐裂隙岩溶水

岩性主要是寒武系紫色页岩，黄白色石英砂岩，条纹状分布于区域的西北，地表易于风化，裂隙较发育，地下水以泉的形式在沟谷中出露，泉流量大于10吨/日，以大气降水渗透补给。

（3）构造基岩裂隙水

富水性中等区岩性主要为青白口系南芬组页岩、泥灰岩和钓鱼台组石英岩。主要覆盖于鞍山和辽河群地层之上，为断层接触关系，分布于矿区西部，地表裂隙发育，尤其是石英岩尤为发育，地下水沿沟谷中以泉的形式排泄，泉流量约10吨/日-100吨/日，主要补给来源为大气降水。

富水性贫乏区岩性主要为辽河群盖县组石英岩和大石桥组片岩。

（4）风化基岩裂隙水

岩性主要为鞍山群石英云母片岩、绿色片岩及黑云母斑状花岗岩、片麻状混合岩、混合花岗岩、混合花岗片麻岩等侵入岩体，分布于整个区域的东部、东南部及中部，为粗粒斑状或片麻状构造，地表易于风化，裂隙发育，地下水沿沟谷以泉排泄，泉流量小鱼10吨/日，地下水类型为硫酸盐重碳酸盐钙镁水。

2.2 区域地下水补、径、排条件

大气降水是区域内地下水的主要补给来源，除部分蒸发外，其余补给地下水和形成地表径流，地表径流多排泄入细河，补给地表水。区内地表水系较为发育，河水也是沟谷洼地和河谷平原地下水的又一主要补给水源，枯水季节又成为地下水的排泄通道。

山区、低山丘陵区：赋存于山区和低山丘陵的基岩裂隙水主要接受大气降水的垂直渗入补给，大气降水是山区地下水的主要补给来源。地下水一是以泉的形式流泄到溪流沟谷洼地，沿途下渗，除部分蒸发外，其余补给地下水；二是以地下径流的形式，向西北方向补给丘间沟谷洼地中的地下孔隙潜水，同时以蒸发形式排泄，该区为区域的补给区。

丘间沟谷洼地地区：赋存于其中的第四系孔隙潜水，主要接受大气降水的补给，其次还接受基岩裂隙水和河水的侧向补给，地下水通过径流排泄到区外，沿途进行蒸发排泄。该区为本区地下水的径流排泄区。

2.3 矿床充水因素分析

矿床主要分布在庙儿沟和黄柏峪两河之间的变质岩系中，围岩透水性弱，可视为隔水层。铁矿层中北东和北西两组裂隙较发育，可直接受大气降水的补给或河水通过风化裂隙和构造裂隙补给地下水[2,3]。

3 矿区工程地质条件

3.1 矿区岩体工程地质岩组划分及特征

依据岩石物理力学指标，现将矿区分布主要岩石的工程地质岩组划分及特征分述如下：

（1）风化的块状、扁柱状沉积岩组

矿区风化带岩层包括张夏组灰岩，徐庄组石砂岩、灰岩和页岩，碱厂组灰岩和馒头组泥灰岩，康家组泥灰岩及桥头组石英砂岩和页岩，矿床岩石风化程度一般，风化裂隙发育深度5～15m，强度不大。岩芯均较破碎，呈块状和短柱状，风化裂隙发育，多见水蚀现象，岩石整体稳定性差。

（2）未风化工程地质岩组

①层状次硬岩组。该岩组主要包括张夏组灰岩，康家组泥灰岩，碱厂组灰岩和馒头组泥灰岩，和南芬组中部紫色泥灰岩。灰岩岩石破碎，节理裂隙发育，岩体质量指标M约为0.04，划分为Ⅳ类，岩体质量差。南芬组紫色泥灰岩，岩石质量好，岩体质量指标M介于0.12～0.13，划分为Ⅲ类，岩体质量中等。

②层状坚硬岩组。该岩组主要包括桥头组石英砂岩夹页岩、南芬组蛋青色泥灰岩和茨沟组铁矿层。桥头组岩石较破碎，岩石质量劣，岩体质量指标M介于0.056～0.11，划分为Ⅳ类，岩体质量差。

蛋青色泥灰岩岩石完整，节理裂隙不发育，岩石质量极好，岩体质量指标M约为0.3，划分为Ⅲ类，岩体质量中等。铁矿层岩石完整，节理裂隙断续发育，偶见方解石细脉充填，岩石质量极好，岩体质量指标M约为0.32，划分为Ⅲ类，岩体质量中等。

③层状次软岩组。该岩组主要为矿体顶板围岩绿泥片岩，岩石较软、破碎，节理裂隙较为发育，岩石质量好，岩体质量指标M介于0.01～0.12，划分为Ⅳ类，岩体质量差。

④块状坚硬岩组。该岩组主要包括钓鱼台组石英砂岩和浪子山组硅化大理岩。钓鱼台组石英砂岩岩石完整，节理裂隙不发育，个别孔局部存在破碎带。岩石质量极好，岩体质量指标M约为0.32，划分为Ⅲ类，岩体质量中等。浪子山组硅化大理岩岩石硬脆，钻孔揭露岩心较破碎，节理裂隙较发育，裂隙为张开型，偶见方解石薄膜，岩石质量中等，岩体质量指标M介于0.15～0.23，划分为Ⅲ类，岩体质量中等。

3.2 矿体及围岩顶板稳定性评价

矿床基岩属于坚硬的、次硬的层状、块状工程地质岩组，但岩组结构较复杂，各类结构面较发育。顶板围岩为绿泥石英黑云片岩、二云母石英片岩，岩石较完整、较硬。铁矿层下盘围岩绿帘角闪片岩、绢云石英片岩，岩石较完整、较硬。综上所述，矿区工程地质条件属中等类型。

4 矿区环境地质条件

研究区紧邻本溪市南芬铁矿，南芬铁矿为大型露天开采铁矿，随着开采的深入与扩大，排土场土方规模不断扩大。南芬矿排土场位于研究区北部的庙沟河北侧山顶，长约800米，土石方厚度不一，最大厚度65.4米。经常出现大石滚落至山脚下的庙沟河内的现象。另外，在庙沟河下游有一尾矿坝，给庙沟河造成的污染较重，主要是上游矿山选矿造成的污染。

通过地质环境条件的调查显示，研究区中存在泥石流地质灾害，采矿活动中爆破震动容易引起崩塌地质灾害，庙沟河有一定污染，其他地质灾害不存在。地质环境一般，人为活动较多，对进一步勘查有一定的影响。

5 结论

（1）永安铁矿床以裂隙水充水为主，水文地质条件中等。有三个地下水含水层：第一层为第四系孔隙潜水;第二层是以风化裂隙水为主的裂隙潜水；第三层为裂隙承压水。两层承压水之间隔水层为厚层状南芬组紫色蛋青色泥灰岩。

（2）矿床属坚硬、半坚硬的层状、块状工程地质岩组。顶板围岩为绿泥石英黑云片岩、二云母石英片岩，岩石较完整、较硬。铁矿层下盘围岩绿帘角闪片岩、绢云石英片岩，岩石较完整、较硬。矿区工程地质条件复杂程度属中等类型。

（3）研究区现状条件下地质环境条件一般，存在泥石流地质灾害。研究区人为活动较多，矿山开采活动对岩体稳定性造成影响。上游铁矿尾矿库对庙沟河造成一定污染。