浅谈长基石灰岩矿井地质、水文地质特征对矿井开拓布置的影响及措施

　　摘要：浅谈安溪县长基石灰岩矿井地质、水文地质特征，这些地质、水文地质特征对矿井开拓布置的影响及采取的措施，使开拓布置能够顺利地进行，并获得成功，对以后开采石灰岩矿提供了宝贵经验。
　　关键词：石灰岩矿,地质,水文地质,矿井开拓,措施
　　
　　1长基石灰岩矿井概况
　　长基石灰岩矿位于剑斗镇与白濑乡的交界处,在东阳井田的南部,地理坐标为东经117°57′00″--117°5′45″，北纬25°17′15″--25°18′15″，矿区面积约5.0Km2。经福建省煤田地质勘探队普查勘探，提交5线以西矿段水泥用石灰岩矿资源量为3094.7万吨，其中控制的内蕴经济资源量（332）887.4万吨，推断的内蕴经济资源量（333）1792.7万吨，预测的资源量（334）424.6万吨。矿井设计范围为西矿段225m水平以上，估算石灰石资源量为1178.7万吨，其中225-265m中段的资源量为965.3万吨，265m以上中段资源量为213.4万吨。设计矿山综合回采率为55%，贫化率为2%，设计开采能力为50万吨/年，矿井服务年限为13年。
　　2矿井开拓布局
　　长基石灰岩矿西矿段（225m水平以上）为单中段开采，采用垂直矿体走向布置的阶段出矿分段采矿法，开采原则为从里到外，先上盘后下盘；开采顺序为从东南往西北后退开采，东北侧矿房开采应超前于西南侧2个矿房。即主平硐掘进至8线后，改变方向沿8线掘进穿脉巷道到矿层底板，然后在近底盘的矿层内掘进沿脉巷道至本矿段端部5线，最后沿底盘矿体向上掘进人行通天井，与矿井总通风斜井贯通。矿层厚度大，自底盘沿脉巷道向顶盘按矿房和矿柱的一定尺寸间隔布置沿脉巷道,其端部相连就组成了环形运输系统.矿房垂直于矿体走向布置,布置参数为:中段高度40m,矿房长度50m,宽度12-15m,平行矿体走向的间柱8m,垂直矿体走向的间柱10m,顶柱厚度6m,底柱厚度6m,分段高度7-12m.分段采空后,矿柱回采。
　　3矿区地质特征
　　3.1地层。矿井范围内出露的地层有前震旦系建瓯群（AnZjn），厚度不详。二叠系下统栖霞组（P1q）厚度大于100m，为主要矿层位。二叠系下统文笔山组（P1w）厚度775m、二叠系下统童子岩组（P1t3）厚度775m、二叠系上统翠屏山组（P2cp）厚度433m、侏罗系上统长林组（J3c）厚度大于150m。第四系（Q）厚度0-6m。
　　3.2岩浆岩。矿区范围出露的岩浆岩为流纹斑岩（λπ），以脉状侵入于矿区的前震旦系建瓯群（AnZjn）、二迭系下统栖霞组（P1q），二叠系下统文笔山组（P1w）、二叠系下统童子岩组（P1t3）、侏罗系上统长林组（J3c）等地层中。
　　3.3构造。矿区位于阳山——剑斗背斜东翼，地层总体表现为向北东方向倾斜的单斜构造，倾角30°左右。
　　3.4断层。矿区断层较发育，以F1、F2高倾角断层和F0、F6、F9、F21等缓倾角断层为主，其中F0、F1、F6为控矿断层，直接或间接地影响着石灰岩矿的厚度。
　　F1为正断层，主要发育在建瓯群云母石英片岩与栖霞组灰岩之间，走向与岩层走向大致平行，倾向北东，出露地表部分倾向45°-55°，其余地段隐伏在长林组地层之下，为矿区第2条大断层，延伸长达数公里，为矿区的断层的主要导水通道。
　　F6推覆断层出露于东矿断，其余隐伏矿区深部。该断层总体表现为北西向南东推覆，使二迭系下统栖霞组灰岩推覆于二迭系上统翠屏山组地层之上。
　　F9滑覆断层。隐伏于F6断层下盘，发育于翠屏山组地层与童子岩组地层之间。走向与F6断层走向基本一致，倾向北东，倾角为15°-20°。
　　F21推测滑覆断层，切割长兴组地层与翠屏山组地层之间，产状为倾向东，倾角不明。
　　F0滑覆断层。发育于F6下盘栖霞组地层与童子岩组地层之间，走向与F9断层走向基本一致，倾向北东，为一控矿断层。由于深部缺乏控制，影响不明。
　　综合上面所述地层、构造、岩浆岩、断裂情况，该矿区为地质构造较复杂，大小断层十分发育，矿区范围内地质构造复杂程度为复杂三类型。
　　4矿区地形地貌、地层富含水性特征
　　4.1矿区地形地貌特征。本区属中低山构造侵蚀地貌，地形复杂，山高起伏，沟谷陡峻，地势东南高、西北低。海拔标高212.9--500.7m，相对高度约290m，最低侵蚀基准面位于下圳尾小溪沟标高200m。矿区年平均降雨量为1516mm—1700mm,年平均温度20.9℃，无霜期260天。地表小溪沟水体呈北西向、北东向展布，其地表水和泉水受大气降雨量控制，正常情况下各沟各支流干涸或其水量不大。
　　4.2地层富含水性特征
　　4.2.1第四系（Q）孔、裂隙水赋存于坡残积粘土中,富含水性弱,补给来源受大气降雨量的控制,水位埋深约1—3m.
　　4.2.2基岩裂隙水主要赋存于建瓯群（AnZjn）、文笔山组（P1w）、童子岩组（P1t）、翠屏山组（P2cp）、长兴组（P2c）、长林组(J3c)等地层的构造裂隙和层间裂隙中,略显承压性,富含水性中等,主要接受大气降雨量和周围地下水的迳流补给。其中建瓯群（AnZjn）、文笔山组（P1w）、童子岩组（P1t）为相对隔水层。
　　4.2.3岩溶水主要赋存于含矿层位——栖霞组（P1q）灰岩中。灰岩裂隙较发育，沿裂隙溶蚀形成串球状小溶洞、溶孔，顺层溶蚀形成蜂窝状粗糙面及溶洞，个别地方溶洞连通性好，富含水性强。岩溶裂隙的发育程度严格受导水断裂的影响。
　　综上所述外，在砂体与围岩的接触带、地层的不整合接触带和岩脉与围岩的接触带均为地下水的富集带。
　　5矿区断层导水性特征
　　矿区F1正断层主要发育在建瓯群云母石英片与栖霞组灰岩之间，走向与岩层走向大致平行。该断层走向延伸达数公里，对栖霞灰岩（主含矿层位）起较大的破坏作用，也是断层导水的主要通道富含水性较强。F2正断层切割（文笔山组、童子岩组地层）地层，隐伏于长林组地层之下，延伸长达数公里，也是断层导水的主要通道，富含水性较强。其余断层也是导水的通道，富含水性相对较弱些。
　　综上所述矿区断裂发育，断层切割了各含水层位，导水性好，使各含水层的水力联系较为密切，对矿井开拓布置影响较大。
　　6 对矿井开拓布置的影响及措施
　　长基石灰岩矿井主平硐口位于白濑乡长基村下圳尾水沟旁标高218.79m，方位角248°，已投资2千多万元，施工主平硐2120m，人行天井（斜井）225m，并相互贯通。在主平硐施工至1900m时，遇到断层，此位置断裂破碎明显，断裂带宽8米以上，较松软，遇水易垮落，空隙大，有明显出水涌道，切割煤系地层与文笔山组，与地面控制点对比，分析判断遇到F2断层，为水文观测点①，测出涌出量为18m3/h，平硐在断层破碎带位置淋水冒落，难以施工穿行，随即搁浅停止施工。当时，设想出二个方案，第一，给主平硐挂耳朵，即在主平硐两侧掘一小断面的超前巷道，切断断层之间的水力联系。第二，在海拔较低位置穿破此断层，如果该断层不导水，可沿该方向掘至灰岩赋存带，如果该断层导水，由于重力下泄势必将上带断层导水引至下部，有利于上部巷道施工。结合主平硐后退10m改道进行施工仍无效的现状，实施第二方案，从主平硐掘进迎头后退100m（主平硐南侧），往230°方位，施工坡度10°，掘进下山巷道260m，巷道底标高197.29m，遇到F2大断层，为水文观测点②，测出流量为75m3/h，此时在①号水文观测点涌水量大量减少，只有少量滴水现象。另从主平硐西北侧，施工下山巷道150m，在煤系地层中找煤。当巷道掘至标高+170m时遇F2断层破碎带，涌水量剧增，为③号水文观测点，经测涌水量95m3/h，此时观测点②出水量有明显减少，由于③号点难以施工而弃之，水淹没巷道后由主平硐流出硐口，此时观测②号施工点的涌水量，仍就恢复到75m3/h，在①号观测点只有见少量滴水现象。根据以上三处涌水量测量，上下盘地层，分析判定F2断层在该地层中是一个导水畅通的导水断层，北侧水量大于南侧，上盘为煤系地层，下盘细粉砂及泥岩，受水浸泡，风化严重，。因此采取措施，又回到①号点按原设计进行主平硐施工，掘进F2断层及风化破碎带100多米。断层破碎带由于是导水的主要通道，破碎松软，空隙大，富水性、透水性较强，遇水易垮落，由于加强砌碹支护管理，终于掘进进入石灰岩矿储藏带，从而使施工顺利地按原设计进行施工，终于与矿井总通风斜贯通。为了使F2导水大断层的涌水不导入主平硐内，降低断层的储水水位，在水文观测点②选择标高为+208m处，平行主平硐掘一条巷道2500m,坡降3‰，洞口标高为203m。将F2大断层导水通道来的涌水能够通过这一条巷道自流排出洞口，从面降低灰岩矿床周围的地下水位。目前F2导水大断层水位下降至标高208m，但是石灰岩矿埋藏最低标高在180m，在以后巷道开拓布置中，应在西北侧沿F2导水大断层（NW）走向附近，合理规划采矿边界线，留足防水矿柱，严禁乱采乱挖水矿柱与岩柱，严防井淹人亡事故的发生。
　　7结语
　　长基石灰石矿井在对矿井开拓布置当中，遇到了“拦路虎”——F2导水大断层，使施工停滞不前，被迫中断。通过攻关克难，使矿井开拓布置工程顺利进行，终于使主平硐与人行通风天井及通风斜井贯通，使主平硐、环形运输巷道和人行通风天井及通风斜井构成了完整的矿山开拓系统。它的成功实践，为今后开采石灰石矿，特别是须过断层进入灰岩矿床提供了宝贵的经验。
　　
　　
　　主要参考文献资料：
　　《安溪县长基石灰岩矿西矿段（225m水平以上）建设用地地质灾害危险性评估报告书》——福建地矿建设集团公司2003年7月