桓仁县木盂子铁矿水工环地质勘查研究

于立红

（辽宁省有色地质勘查总院有限责任公司，辽宁 沈阳110013）

1 工作概况

调查区位于吉林的哈达岭向南延续山区, 归属长白山支脉。地势总体上高度呈现由北向南由高向低的过渡。山体起伏变化较大，由于山体受到强烈切割作用，致地形陡峭，沟谷众多，地貌类型属于低山丘陵。基本查明矿区环境、水文和工程地质条件，对工程地质、水文地质及环境地质进行评价，并对矿产开发过程中可能发生的问题提出合理的建议和主动的防治措施。

2 矿区水文地质

2.1 矿区含水层

2.1.1 第四系含水层：第四系主要以全新统为主，主要分布在沟谷的两侧和山的前缘的冲沟内部。第四系主要有洪水期冲积层、残积层、坡积层和碎石土等组成。为季节性潜水含水层出现，由于地貌位置不同水量大小不同。

2.1.2 侏罗系小东沟组裂隙含水层（带）：工作区东北部为其主要分布区域，其成分主要为砾岩夹岩屑，岩屑的主要成分以石英长石砂岩为主，圆砾状，砾径为5-20cm，无分选性，杂乱分布，胶结物为砂质，孔隙度高，裂隙较发育，含水量与季节有关，富水快，排泄亦快。

2.1.3 青白口系裂隙含水层（带）：该组地层主要出露在工作区的西南部，岩性主要为页岩夹微晶灰岩、泥灰岩。岩石呈厚层状，岩石页理及层理发育，层间裂隙含水较明显。

2.1.4 太古界鞍山群通什村组裂隙含水层（带）：是区域内分布最广的变质岩系岩层，其广布在工作区中部。岩石呈片状、厚层状。本组岩层遭受较强烈的混合岩化作用，铁矿主要赋存于该层的磁铁矿角闪- 石英岩中。地下水赋存在该层导水裂隙中。

2.1.5 构造裂隙含水带：北西向构造裂隙含水带，矿区北西向构造比较发育，多为层间断裂且多被中性脉岩充填，根据调查统计占62%，断裂性质多属于压性，另外一个突出特点是含铁矿岩体出水点较多，水量不大。

2.2 隔水层（带）

根据调查，本区远离断裂带的岩石多干燥，坚硬完整，裂隙节理不发育，是相对的隔水层；矿区内铁矿体围岩为黑云变粒岩、含磁铁角闪- 石英岩，岩石几乎不含水或含有微量的水，属于不透水岩层做为隔水层。

2.3 地表水特征

地形陡峭，沟谷众多为调查区的主要特征。沟谷中地表水比较发育，向附近水域汇流后排泄。由水文地质实地调查发现沟谷中的表水通过松散层和岩石之间裂隙渗流出地表还有坡积层和残积层。大气降水还有少量的岩石裂隙水二者是地表水的主要来源。调查区内的地形陡峭并且降雨集中，导致降水主要以地表径流的方式排走，只有少数通过岩石风化裂隙渗流到地下作为裂隙水补给源。潜水伴随季节的更替水位变化明显，地下水位在降水后的2 至3 天时间抬高。潜水有以下两种排泄方式：一、以季节性泉水的方式直接排泄到低洼沟谷处汇入溪流；二、从高水位至低水位再排泄至低洼沟谷处在汇入溪流而后进入较大水域中。

区内矿体围岩体厚度较大，地表水虽然对矿床冲水影响有限，但仍有少量水通过岩石风化裂隙和岩石裂隙渗流至矿层围岩空间内，在低标高开采地段使涌水量增大。据勘查区地表水观测，水量随季节变化较大。因此，应注意季节性水流变化对开采矿坑的影响。

3 矿区工程地质

3.1 矿区工程地质特征

第四系松散层主要分布在沟谷的两侧和山的前缘的冲沟内部。第四系主要有洪水期冲积层、残积层、坡积层和碎石土。物理力学性质不均, 承载力特征值为140～160kpa。

侏罗系小东沟组砾岩夹砂岩；青白口系南芬组页岩、泥灰岩；太古界鞍山群通什村组黑云片岩、黑云变粒岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩及片麻岩，铁矿主要赋存于该层的磁铁矿石英岩中；太古代混合岩矿区太古代混合岩。以上各组岩石物理力学性质为：饱和状态下抗压强度为157.8～188.6MPa,干状态下抗压强度为201.4～226.5MPa, 抗剪断强度为Ф=40°16′～48°30′; C=21.2～28.1MPa, 岩石块体干重度=22.4～24.3KN/m3;岩石天然重度=24.2～26.4KN/m3; 饱和吸水率为0.48 至0.54%;孔隙率为1.60 至1.80%，软化系数为0.78 至0.83。围岩底层深度为17 至300 米, 厚度在17.0m～>300.0m。根据中华人民共和国国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）岩石按强度分类, 抗压强度fr>60MPa，软化系数等于或大于0.75 为硬岩，因此，该层属于坚硬完整岩石。

对勘查区内典型钻孔的岩心RQD 质量进行观测且有针对性取样，并对岩心开展室内试验了解其物理力学性质。通过对数据分析，勘查区内岩石为硬质、较硬质岩，呈条带状、厚层状、块状构造，属于较完整程度，通过上述可以看出工程地质条件为良或中等类型。

3.2 矿床开采的工程地质评价

根据工程地质调查，矿区出露地层通过钻探工程和槽探工程发现岩石强度高为硬质岩。开采方式为露天时，接近地表的上层岩石节理裂隙较发育形成的不稳定面易造成滑坡。因此在开采作业中要加强对易发生滑坡的部位进行实时监测做好预防工作。开采方式为井巷开采时，虽然矿体围岩比较坚硬，大部分地段不用支护，但仍要注意断裂破碎带脱落和地表水渗漏产生突水现象，应加强监测。

4 矿区环境地质

4.1 地质灾害评价

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），勘查区地震抗震设防烈度为Ⅶ度，设计的基本地震加速度是0.10g，设计的地震分组是第一组。木盂子铁矿区未发生过地震，区域稳定性良好。但外围的地震对本区曾有过一定影响，其中影响最大的地震现象是1975 年辽宁海城地震，震级为1.5－4.0 级，无房屋倒塌现象。

勘查区所在位置为分支水系的上游分水岭附近，森林植被茂密覆盖较好，周围没有居民居住。不具备产生泥石流、滑坡、崩塌和陷落等地质灾害条件。暂未发现有环境污染源存在，且自然环境地质条件优良。

4.2 矿山开采对生态环境的影响

木盂子铁矿产状相对较平缓且矿体倾向与山坡坡向相同，上部覆盖层较簿，采用露天开采和井巷开采结合的方式。在采矿过程会所产生大量的生产矿堆，经长期风吹雨淋等风化作用，矿堆中的有害元素可能流失导致周边水土遭受污染；在选矿过程中形成废渣和尾矿及选矿废水中存有有害物质，若处理不当会对周边环境造成污染，危害生态环境；矿山生产所使用的土地、对森林植被的破坏、遗留采坑，都会对破坏当地的生态环境。应采用有效的手段和措施对上述存在问题进行处置，以避免对生态环境造成危害。

4.3 减清矿山生态环境不良影响的建议

矿山建设前，应对生产设施和建筑物进行合理的规划布局,以期达到适应矿区水文地质和环境地质现有状况。矿山生产过程中，要严格执行采矿方案，运用先进的合理的采选技术，尽可能的在生产过程减轻或避免对生态环境造成影响。对井巷内通风措施进行改善，设置好防洪系统。生产过程中所产生的废气、废渣与生活和工业污水须通过化学物理相结合的方法处理达到标准后方可对外排放。以期达到矿山开发和生态环境保护和谐共生。

5 结论

通过对勘查区水文、工程、环境地质调查，发现其水文地质条件比较简单。对区内铁矿体围岩结构及稳定性基本查明，并讨论了矿区因开采等因素可能引起的环境地质问题，并提出了木盂子铁矿适于露采和坑采相结合的采矿方法。

如露天开采矿体周围一定修好防洪沟（渠），避免雨季洪水对矿床开采影响，浅部由于岩石风化破碎，裂隙较发育，相对富水性较强。深部岩石较完整，裂隙不发育，岩层富水性弱，矿床围岩岩体稳定性能好。生产过程中应对构造破碎带加以重视，在雨季在构造破碎带易软化，诱发滑坡、突水等不良地质现象，同时也要关注雨季时矿坑涌水的防治工作。

因此，在今后的工作中应加强对矿区水文地质工程地质的监测，同时在采、选工作中，要注意废石、尾矿的安全堆放和对废水的妥善处理和安全排放，最大限度地减少对生态环境破坏。