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    徽縣天子坪礦山水文地質特征及地質問題防治論文

    發布時間:2022-11-24 11:03:28 文章來源:SCI論文網 我要評論














    SCI論文(www.free-home-improvement-tips.com):
     
      摘要:隨著社會的發展與工業的進步,礦產資源的需求越來越大,對礦山的開采要求也越來越高。在礦產資源的開采中,礦山的持續開發造成了許多礦山地質問題,這些礦山地質問題日益嚴重,逐漸成為阻礙采礦業可持續發展的主要因素。為此,本文以徽縣天子坪礦山為背景,對其礦山水文地質特征及地質問題防治進行闡述與探討,希望能為礦山地質問題防治工作提供一些借鑒。
     
      關鍵詞:礦山環境;水文地質;地質問題;防治對策
     
      甘肅是我國的一個資源大省,擁有的資源種類多,蘊藏量大。但礦業開發在帶來巨大經濟效益的同時也產生了諸多地質問題,特別是由于技術上或者思想上的忽視,對本地區礦區和周邊生態環境造成了較大影響和破壞。同時,礦山作為一個脆弱的自然環境,在開采的過程中若不加防護,就更容易引發地質災害,造成嚴重的生產安全問題,阻礙當地礦業開發工作的順利推進。
     
      1一般水文地質條件
     
      研究區位于西秦嶺山系中南麓接合部位,屬中高山區,山勢陡峻,總體地勢北高南低,海拔1400m~2075m,相對高差近700m,地貌類型為剝蝕構造中高山區和河(溝)谷侵蝕堆積區。該區水系較為發育,主要有位于勘查區南部麻沿河及其一級支流316國道溝谷、前干溝、后干溝、劉家溝、大松樹溝等,均屬長江水系。多年平均降水量773.0mm,且年內降水量分配極不均勻,降水量主要集中在8月份~10月份,多以大雨、暴雨形式出現,歷時短、高強度的降雨,極易發生滑坡、崩塌、泥石流等地質災害發生。根據地下水埋藏條件及賦水特征,區內地下水可劃分松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙孔隙水、碳酸鹽類巖溶裂隙水、基巖裂隙水四大類。
     
    \
     
      2礦區水文地質特征
     
      2.1含(隔)水巖組特征
     
      根據含水介質類型分為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類,四個含水巖組。
     
      2.1.1殘坡積物含水巖組
     
      梁峁斜坡潛水:主要分布在緩形山坡、粱峁地帶中的坡積土和殘坡積物覆蓋層中,坡積土和殘坡積物厚度3m~7m不等,分布特點為梁峁頂部、坡度較緩的坡腳地段、掌形地及殘臺地較厚,坡度較大的斜坡地段覆蓋較薄。潛水的賦存與第四系覆蓋層厚度和地表形態有關,一般在沖溝溝腦、掌形地及地形低洼處以第四系下降泉出露,但泉流量極小,單泉流量1.142L/s。潛水接受大氣降水補給,沿地表入滲和徑流,第四系潛水往往與基巖強風化地層裂隙水構成統一的含水層,受季節性變化,枯季基本干枯,潛水水位埋深一般在1.0m~3.5m??菁镜叵滤畯搅髂敌∮?L/s·?m2,屬富水性較弱。
     
      2.1.2砂礫卵石含水巖組
     
      呈條帶狀分布于麻沿河的一、二級支流的漫灘、階(臺)地范圍內,溝谷的含水層巖性為沖洪積相砂礫卵石、砂礫塊石中,水位埋深變化較大,近河床及漫灘部位水位埋深1.0m~3.0m,階(臺)地部位水位埋深5.0m~8.0m,含水層厚度自河床向兩側階臺地逐漸變薄,受地形控制河(溝)谷區淺層松散巖類含水層薄厚不一,河漫灘相對較厚一些,單井涌水量小于1000m3/d,地下水徑流模數1L/s·?m2~3L/s·?m2,屬于中等富水性。河床兩側后緣較平,富水性較差,單井涌水量100m3/d~500m3/d之間,礦區周圍的大松樹溝、小松樹溝、劉家溝、李家溝等溝谷潛水含水層厚度較薄,一般為3.0m~5.0m左右,溝口一帶含水層較厚,富水性較弱,溝谷中部地帶含水層小于3.0m,向溝谷中上部逐漸變薄,富水性屬于貧乏的,單井涌水量在100m3/d~300m3/d,地下水徑流模數小于1L/s·?m2,地下水富水性弱。
     
      2.1.3砂質板巖含水巖組
     
      區內地層基本均接受了長期的區域地質變質作用的影響,區內主要隔水巖組為泥盆系的舒家壩組,西漢水群的第二、三、四巖性段,巖性主要為板巖、泥質板巖、粉砂質板巖中,巖石較完整,裂隙不發育,具有較好的阻水隔水能力。含水層巖性為粉砂質板巖、砂質板巖、泥質板巖、長石石英砂巖夾粉砂質板巖巖組層間節理裂隙及風化裂隙和構造裂隙、斷層破碎帶之中;區域內主要含水構造位于工作區北部及南部,主要表現為韌脆性斷裂構造帶及脆性斷裂帶。較大的含水構造有兩組,一組為舒家壩—娘娘壩韌脆性斷裂帶,另一組為禮縣—高橋脆性斷裂。

            2.1.4構造斷裂帶含水巖組
     
      礦區斷層及斷裂破碎帶規模十分發育,以近東西向、北西向、北東向為主,其中主斷裂F3東西橫穿勘查區,其它次級斷裂與主斷裂大致平行產出。
     
      礦區斷層及斷裂破碎帶、小型褶皺構造規模十分發育,褶皺構造受后期構造擠壓作用,形變而復雜化,所以斷層及斷裂破碎帶、褶皺構造翼部破碎帶中多為含水層。
     
      2.2地下水的補徑排條件及動態特征
     
      2.2.1地下水流場分析
     
      因地下水類型不同,沒有統一的徑流方向,但總體上是從山區高處向低處溝谷徑流,最終匯集于麻沿河。由于礦區內受區域構造影響,基巖結構較破碎、節理裂隙發育,巖石的完整性較差,基巖風化程度中等,礦區基巖為粉砂質板巖、砂質板巖、泥質板巖、石英砂巖等,受構造影響的斷層及斷層破碎帶局部出現滴水和斷續的線性滴水現象,局部接受降水和殘坡積物中潛水入滲補給,殘坡積物中和風化基巖裂隙水依地形由高處向低處徑流,因此礦區侵蝕面以上地段地下水分水嶺與地表水分水嶺基本一致,較地表水緩慢一些。礦區溝谷坡降多數在10‰~30‰之間,地表水排泄能力較緩慢,入滲補給能力較強。
     
      2.2.2地下水補、徑、排條件及動態特征
     
      礦體分布的中低山地帶,第四系松散巖類孔隙水季節性變化大,一般沒有穩定的地下水位?;鶐r裂隙水主要賦存于風化裂隙及斷裂破碎帶中,并沿斷裂帶構造裂隙運移和儲存,具有帶狀、脈狀富水的特點。由于礦區大部分地段被殘坡積物覆蓋,礦區區域植被發育,涵養水源能力較好,但該地層的透水性很好,徑流途徑流暢,因此在分水嶺地段的富水性極弱或者不含水。礦區斷裂規模相對較多,在勘查區出露地表F3區域主斷層破碎帶,以及產生的次級破碎帶多以斷層角礫、碎石填充,透水性較好。斷層破碎帶基本分布在山體中上部地帶,坡降基本在25‰~30‰之間,降水徑流較慢,途徑長短不一。破碎帶以東西向展布,接受大氣降水及汛期溝谷地表水和上部的覆蓋層的潛水入滲補給,由地勢較高處向低處徑流,在礦區受斷裂規模和走向的控制,地下水流向往往發生改變,其流場較為復雜,在豐水年或每年的汛期,隨著地下水位的抬升,斷裂穿過地段的深切溝谷中有基巖泉出露,枯水期則干枯,因此,可近似地將礦區溝谷看作為斷裂帶脈狀水的排泄區。
     
      2.3含水層、隔水層的特征與富水性
     
      根據礦區地下水類型及其含水性,將礦區范圍內巖層劃分為一個隔水、阻水不含水巖組和二個含水巖組。
     
      2.3.1松散巖類含水巖組特征
     
      透水、含水層厚度較薄巖組:該套巖組主要由第四系松散巖類組成,該套地層分布受溝谷流水侵蝕切割而分散,呈片狀分布成獨立的地貌單元,面積較小,徑流途徑短,含水層相對較薄,枯季含水性較差,地下水沿該層順坡向下運移,遇下伏完整基巖時,地下水運移受阻從而以泉形式出露于地表,富水性較弱,滲流特征為面狀流動,無統一的出水點,泉水流量均小于1.142/s。大氣降水為其唯一補給來源,補給主要集中在此8~10月份雨季期間,降雨強度小,持續時間長,利于大氣降水的下滲。
     
      河(溝)谷沖洪積含水巖組:該套含水巖組分布于礦區周圍,多以南北向徑流,含水層巖性主要為河流沖積砂礫石層,塊石、漂石層,其次為局部溝谷口沖洪積形成的角礫層。厚度一般2m~12.0m,水位埋深介于3m~8.0m之間。

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      2.3.2基巖裂隙含水巖組特征
     
      (1)板巖含水巖組。主要接受大氣降水和地表水覆蓋層中潛水的滲入補給,補給通道以風化殼、風化裂隙為主,構造裂隙次之。含水巖組為板巖、斑狀板巖、砂質板巖夾石英砂巖、粉砂質板巖夾石英砂巖、泥質板巖表層中風化裂隙,構造裂隙,該類水徑流途徑受構造控制及巖層走向控制,徑流途徑不統一,一般由地形高處向低處徑流、匯集,于地形低洼處以泉的形式排泄,局部地段以潛流的形式排泄補給溝谷地下水。
     
      (2)斷裂破碎帶基巖裂隙含水巖組。礦區內基巖大面積分布,含水層巖性為板巖、斑狀板巖、砂質板巖夾石英砂巖、粉砂質板巖夾石英砂巖、泥質板巖等,主要賦存于礦體接觸帶及含水的層間裂隙、斷裂破碎帶中,由于礦區應力比較集中,斷層破碎帶相互貫通,集中、富水性較好。
     
      2.3.3隔水、阻水不含水巖組
     
      區內地層基本均接受了長期的區域地質變質作用,區內主要隔水巖組為泥盆系的舒家壩組,西漢水群的第二、三、四巖性段,巖性主要為板巖、泥質板巖、砂質板巖、粉砂質板巖中,巖石較完整,裂隙不發育,具有較好的阻水隔水能力。
     
      2.4老窿水對礦床充水的影響
     
      老窿零散分布于調查區,老窿多分布于海拔高程1560m以上,在調查期間老窿內天然排泄通道暢通,在老窿LD6中匯聚水體,儲水量較小,多以斷層破碎帶、洞口基巖風化裂隙中排泄徑流。其它老窿水水量極小,甚至不含水,對礦床充水產生影響較小,因此老窿水對礦床充水的影響不明顯。
     
      3礦坑涌水量預測

           3.1礦床充水影響因素
     
      3.1.1構造破碎帶、風化裂隙對礦床充水的影響
     
      勘查區內斷裂構造、小型褶皺構造局部破碎發育,地表出露西東向的斷裂破碎帶,其中F3為主斷裂,斷裂構造規模最大,是斷層發育較寬的破碎帶,次級斷裂破碎帶發育多條,走向一致,斷裂長度和規模比F3斷層破碎帶規模較小,都位于主斷裂破碎帶南側,破碎帶內巖石破碎較強烈,地下水將通過斷層破碎帶裂隙進入礦床。
     
      裸露于地表巖層受構造作用和風化剝蝕作用,巖層表面節理、裂隙發育,大氣降水將沿表層節理、裂隙及深部構造裂隙入滲進入礦床。
     
      因此構造裂隙破碎帶、風化裂隙是大氣降水、相鄰含水層中的地下水進入礦床的主要通道,也是礦坑涌水的主要因素,但由于構造裂隙發育較好、斷層角礫及蝕變充填程度低,對礦坑充水影響較大。
     
      3.1.2地表水對礦床充水的影響
     
      勘查區內各礦體控制底板高程一般在1161m~1674m,根據野外實地調查,地表水水位高程一般在1400m~1600m之間,旱季和枯季多數溝谷干涸,溝谷坡降在15‰~30‰之間,徑流較緩慢,局部徑流途徑較長,地表水體外圍溝谷巖性在斷層破碎帶、礦區內節理裂隙發育,地層完整性較差,局部入滲較好,在構造外圍地層巖性較為完整,節理裂隙發育較弱,入滲量較小。
     
      3.1.3老窿水對礦床充水的影響
     
      老窿零散分布于礦帶周圍調查區,老窿多分布于海拔高程1560m以上,在調查期間老窿內水天然排泄通道暢通,老窿中多未匯聚水體。在LD6礦洞中匯聚有少量水體,只有LD6老窿水對礦床充水產生一定的影響。
     
      3.2礦坑涌水量預測
     
      勘查區各礦體最低控制高程大多位于地表水水體最低侵蝕基準面以下,該礦床為斷層構造控制型礦床,斷層破碎帶裂隙發育程度隨深度增加而減弱,礦床底部為粉砂質板巖、砂質板巖,是隔水、阻水不含水巖層,礦床地下水的儲存量以斷層破碎帶裂隙發育控制規模,裂隙發育裂隙率,地下水多以斷層破碎帶控制水流的形式向礦井充水,礦坑涌水量一般較大,該礦礦體較為集中,因此選擇最大的、富水性最強的水文地質單元作為礦區涌水量預測基準,結合LD6硐25m~47m、61m~62.50m、74m~75.50m段枯水期和豐水期硐壁出現滴水的實際情況和觀測硐口流水的實際情況,按照取大安全的原則,推薦礦坑涌水量為596.87m3/d,可供礦井建設時參考使用。
     
      4水文地質問題及預防措施
     
      通過對勘查區內1400m~1700m下不同標高中的坑道進行水文地質調查工作。經調查發現:標高1600m以上礦硐基本無水,礦體以及礦體頂部有微弱滲水,標高1600m以下在坑道其含礦裂隙附近接觸帶有滲水現象,頂部局部有斷層破碎帶裂隙滲水現象??辈閰^是以大氣降水為補給水源,通過斷層破碎帶、風化裂隙破碎帶、第四系松散巖類導水,屬水文地質條件簡單的斷層裂隙充水礦床類型。
     
      勘查區在開采生產過程中可能發生的水文地質問題是:礦坑突水,基本發生在出露于地表斷層破碎帶,接受降水強度較高,但隨著挖掘距離的增加,風化強度變弱,風化裂隙由發育到不發育,導水能力隨深度的增加呈減弱趨勢。
     
      應對可能發生水文地質問題的措施:準確合理安排安全工作面長度、高度、加強井下支護,時刻觀察采空區及地面塌陷區;按照《金屬非金屬礦山安全規程》制定防治水方案,堅持“有異必探,先探后掘,先探后采”的原則,劃分危險區域,重點加強防護;及時檢查和處理廢舊礦坑積水;礦井要設置安全通道,確保安全暢通,并使員工熟悉安全出口,做到防患于未然。
     
      5工程地質問題及防治措施
     
      受地質條件和礦床開采條件的影響,區內可能存在的工程地質問題有:邊坡失穩、水土流失和開采空硐圍巖坍塌、老硐突水進入礦硐等。
     
      對于礦床開采遇到的工程地質問題,針對各自特點,采用不同的防治措施:滑坡、崩塌、泥石流采用避讓及工程防護措施,如擋土墻,錨固,襯砌邊坡;對廢渣堆積區,合理設計或礦山礦硐開采時廢渣、廢料堆放場合理堆放,礦山恢復治理進行廢渣礦硐回填等;修排洪槽,防止洪水沖毀勘查區道路;遏制水土流失,禁止亂砍、亂伐林木,破壞植被;對于老硐積水應及時采取抽水、放水措施;礦體圍巖多為板巖、石英砂巖,穩定性相對較好,巖層完整性較差,局部順層臨空面有掉塊、坍塌現象,硐采時局部必須采取支護措施;對選礦形成的尾礦,要建立尾礦庫,合理處置。
     
      6環境地質問題及防治措施
     
      礦區發育的地質災害主要有泥石流,3處泥石流溝,規模為小~中型,易發性屬中易發,同時礦山建設對地形地貌景觀和土地資源造成較大影響,采空區地面塌陷對礦山地質環境影響程度相對較輕,礦山開采對地下水含水層的破壞較嚴重,未來礦山工程產生的主要污染物為粉塵、廢氣、廢水、固體廢棄物和噪聲等。
     
      針對這些環境地質問題應采取如下措施:采礦過程中應加以支護、繞避或工程治理,并加強監測,防止頂板塌陷災害。對礦坑涌水量動態長期觀測,預防突水事故發生,減輕因采坑大量排水對地表水的污染程度。做土地復墾工作,減少水土流失,保護生態環境,對各類廢水通過凈化處理達到綜合利用目的,以節約水資源,有效預防水污染、坍塌、塌陷、滑坡、泥石流及崩塌等地質災害的發生。
     
      7結論
     
      當前正處于社會經濟高速發展的階段,對各種礦產資源的需求量很大。但是,我們一定要認識到經濟的發展絕對不能以生態環境的犧牲為代價。在合理的開發利用礦產資源的同時,我們應當加強礦山地質環境保護工作,盡可能快速地修復已造成的污染破壞,進而使礦產開采工業又好又快地發展,為我國的社會主義工業化建設奉獻一份力量。
     
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