錢洪夫

（中化地質(zhì)礦山總局化工地質(zhì)調(diào)查總院，北京 100013）

內(nèi)蒙古阿拉善左旗礦產(chǎn)資源十分豐富，隨著福建、山東等地一些小礦山逐步關(guān)停，國內(nèi)礦產(chǎn)資源開采由東南沿海向西部轉(zhuǎn)移步伐明顯加快。該區(qū)礦產(chǎn)資源可開采潛力巨大、開發(fā)條件優(yōu)越，得到了越來越多工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的青睞。阿拉善左旗屬于《內(nèi)蒙古自治區(qū)主體功能區(qū)規(guī)劃》中的限制開發(fā)區(qū)域（自治區(qū)級重點生態(tài)功能區(qū)），在資源富集地區(qū)，可進(jìn)行控制性的集中發(fā)展能源、化工、冶金等特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。本文通過分析礦山開采技術(shù)條件及地質(zhì)環(huán)境影響，為該區(qū)礦山開發(fā)利用及礦山環(huán)境保護(hù)提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

1.1 區(qū)域構(gòu)造

區(qū)域大地構(gòu)造位置屬于華北陸塊西北緣、阿拉善地塊東南部雅布賴-巴音諾日公構(gòu)造帶內(nèi)(王廷印等，1998)。區(qū)域上斷裂構(gòu)造不甚發(fā)育，主要為一組走向上呈北西向展布的壓扭性斷裂（圖1），長度一般為4km～20km，密集展布于區(qū)內(nèi)中西部查干通根-伊和布圖-新烏蘇一帶。其次為一組走向上呈北東向展布的壓扭性斷裂，展布于蟒德勒敖包東部。斷裂切割華力西期晚期花崗巖體。

圖1 巴音諾日公地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖1.中生代-新生代地層；2.中晚元古代蓋層；3.太古代-早元古代陸殼基底；4.華力西期花崗巖；5.華力西期花崗閃長巖；5.華力西期正長巖；6.華力西期輝長巖；7.加里東期正長巖；8.閃長玢巖脈；9.斷裂帶。

1.2 區(qū)域巖漿巖

區(qū)域巖漿活動強(qiáng)烈，中-酸性侵入巖廣泛出露，還發(fā)育多條北西—南東向近平行的閃長玢巖脈（高金平等，2016；梁志寶等，2017）。巖體時代主要有古元古代、早古生代、晚古生代和中生代，其中晚古生代巖漿活動最為發(fā)育。阿拉善地塊發(fā)育“雅布賴-巴音諾爾公-紅古爾玉林晚石炭世—早二疊世碰撞型火山-侵入巖帶”與“沙日吉廟-阿布得仁太山晚二疊世碰撞型火山-侵入巖帶”2 條同碰撞型的火山-侵入巖帶。區(qū)域巴彥諾日公梁大巖基呈東西向展布。出露侵入巖主要有：早古生代奧陶系、早古生代志留系、晚古生代二疊系和中生代三疊系。礦石組合以黑云母花崗巖、花崗巖居多，斜長花崗巖、二長花崗巖次之，鉀長花崗巖、花崗閃長巖較少，花崗斑巖、流紋斑巖及石英斑巖等淺成侵入巖一般呈脈狀產(chǎn)出。巴彥諾日公梁大巖基巖體中具有比較多的加里東期基性巖捕虜體。

區(qū)域內(nèi)的礦體主要賦存于二疊紀(jì)黑云二長花崗巖（Pγβ1b）及三疊紀(jì)花崗巖（Tγ1b）過渡相中，呈巖基產(chǎn)出，是組成諾日公花崗巖基的一部分。巴彥諾日公梁花崗巖基屬中深成相，剝蝕程度較淺。根據(jù)巖石類型及結(jié)構(gòu)，大體可劃分出邊緣相和過渡相。邊緣相由細(xì)粒或中粒黑云母花崗巖組成，巖石呈灰白色或略帶紅色，寬數(shù)千米，呈斷續(xù)環(huán)帶狀，沿巖基邊緣分布。過渡相以似斑狀黑云母花崗巖為主，局部出現(xiàn)粗粒黑云母花崗巖，構(gòu)成巖基主體。巖石呈淺肉紅色，中-中粗粒斑狀和塊狀構(gòu)造。

2 礦山開采水文地質(zhì)條件

2.1 地形、氣候及地表水特征

該區(qū)地處阿拉善高原東南部諾日公南山的南坡，為雅布賴北山東延之脈。地形屬高原低山-高原波狀丘陵地帶，屬花崗巖構(gòu)成的剝蝕殘山丘陵區(qū)。地貌特征多呈舒緩起伏的饅頭狀、長梁狀，屬風(fēng)蝕雅丹地貌類型。區(qū)內(nèi)基巖出露良好，地表植被低矮稀疏，僅在河床及地形低洼處有零星草木，生態(tài)環(huán)境十分脆弱。

地處北溫帶荒漠干旱氣候區(qū)，具干旱少雨、蒸發(fā)強(qiáng)烈的大陸型氣候特征。據(jù)巴彥諾日公氣象站資料（2004年～2013年）統(tǒng)計，年平均降水量不足100mm，年蒸發(fā)量大于3000mm。區(qū)內(nèi)無常年性地表水體，河溝大多數(shù)情況下為干河床，豐水期局部區(qū)段現(xiàn)涓涓溪流，雨季水流量猛增，可形成具有破壞性的洪流。

2.2 地下水的補(bǔ)、徑、排條件

該區(qū)地下水的主要補(bǔ)給源是大氣降水的滲入補(bǔ)給，無承壓水。補(bǔ)給、徑流、排泄條件受地形、巖性因素制約。由風(fēng)化的巖漿巖構(gòu)成的低山丘陵區(qū)，巖層裸露或覆蓋有第四系，有利于接受大氣降水的滲入補(bǔ)給及徑流。區(qū)內(nèi)沖溝的第四系低洼地段存在有限的淺部孔隙水和裂隙水屬于潛水。在重力的作用下，沿裂隙向地勢低洼的溝谷徑流，并經(jīng)現(xiàn)代河谷向南部徑流排泄。

根據(jù)含水層的巖性特征和地下水的賦存形態(tài)，將區(qū)域含水層分為第四系孔隙水、第三系、白堊系碎屑巖裂隙孔隙潛水及層間水和巖漿巖構(gòu)造裂隙水。第四系孔隙水主要分布于區(qū)域西部及溝谷河床及階地上，成因主要為沖積、洪積、風(fēng)積，巖性以砂礫石為主，次為中細(xì)砂土。水位埋深10m～30m,水量一般小于100m3/d。水化學(xué)類型為Cl·SO4·HCO3-Na型或Cl·SO4-Na型水。礦化度0.3g/l～2.0g/l左右。碎屑巖孔隙裂隙潛水及層間水主要分布于區(qū)域南部及西南部，地層基本直接出露，局部上部覆蓋薄層全新統(tǒng)砂礫石層，含水層巖性主要為砂巖、砂礫巖。頂板埋深基本都大于50m，潛水水量一般1.24m3/d～50m3/d。在補(bǔ)給條件較好的山前10m3/d～100m3/d，水化學(xué)類型為Cl·HCO3·SO4-Na型或Cl·SO4-Na型水。礦化度0.3g/l～2.0g/l左右。新近系上新統(tǒng)層間水水量較大在174.62m3/d～2882.4m3/d，礦化度在0.45g/l～0.89g/l。水化學(xué)類型Cl·SO4·HCO3-Na或Cl·SO4-Na型水。古近系、白堊系層間水量較小，一般小于100m3/d，礦化度0.57g/l～3.4g/l，局部大于5g/l。水化學(xué)類型HCO3·Cl·SO4-Na型水。巖漿巖構(gòu)造裂隙水廣泛分布于區(qū)域內(nèi)。形成低山丘陵地貌。巖漿巖以黑云二長花崗巖為主，局部穿插有閃長玢巖脈。該地層巖體完整，節(jié)理裂隙不發(fā)育，地下水出露極少，基本不含水，僅頂部風(fēng)化帶見為數(shù)不多的裂隙，風(fēng)化帶深度2m～20m，水量2m3/d～5m3/d，據(jù)鉆孔抽水試驗結(jié)果顯示水量很小，水質(zhì)為HCO3·SO4-Na型。礦化度1.29g/l。

區(qū)域隔水層有碎屑巖類隔水層和巖漿巖類隔水層2種類型。區(qū)內(nèi)碎屑巖隔水層巖性主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖，構(gòu)成碎屑巖層間水頂板，其透水性差。 區(qū)域內(nèi)出露大面積花崗巖巖體，除上部10m～20m弱透水之外，下部全部為隔水層，巖性主要以黑云二長花崗巖為主。其頂部覆蓋的0.3m～1.5m的第四系殘坡積物多為透水不含水地層。

2.3 礦山水文地質(zhì)條件分析

礦山水文地質(zhì)條件主要受區(qū)域水文地質(zhì)條件控制，大氣降水及上游地下水潛流是地下水直接補(bǔ)給來源，由于年平均降水量遠(yuǎn)低于蒸發(fā)量，大氣降水直接滲入補(bǔ)給地下水的水量有限，致使本區(qū)含水層富水性差。雨季集中在每年的7～9月，其間降水量占年度總量的85%，是影響地下水動態(tài)的主要因素。

區(qū)內(nèi)均為致密的地質(zhì)礦物，礦體底界以上無含水層存在，礦區(qū)地表地形分布的小沖溝有利于自然排水，礦區(qū)水文地質(zhì)勘查類型以基巖裂隙水充水為主的簡單型。區(qū)內(nèi)影響礦山開采的主要是地表水，不受地下水的危害，有利于露天開采。開采礦產(chǎn)資源不會造成地表徑流和地下水質(zhì)污染。

3 礦山開采工程地質(zhì)條件

3.1 風(fēng)化帶特征

影響礦區(qū)地質(zhì)礦物強(qiáng)度的主要因素為風(fēng)化作用，其次為區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造作用。地表除少量地勢低洼處覆蓋薄層第四系外，大部分為平坦裸露的巖體，因長期遭受剝蝕，近地表3m以淺風(fēng)化嚴(yán)重，裂隙面明顯，顏色變淺，巖芯呈10mm～50mm碎塊狀，礦石物理強(qiáng)度極低，屬強(qiáng)風(fēng)化帶。3m～15m礦石表面和裂隙面有風(fēng)化跡象，有少量裂隙將巖體切割成200mm～500mm塊體，不易擊碎，基本保持母巖結(jié)構(gòu)，屬弱風(fēng)化帶。風(fēng)化帶對礦床開采無大的影響，但在開采期間必須注意該風(fēng)化層的厚度變化。

3.2 露天邊坡的穩(wěn)定性評價

區(qū)內(nèi)的礦體、周邊圍巖保存完整，抗壓強(qiáng)度110.6MPa，為堅硬礦石。礦體圍巖為碎裂結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙較發(fā)育，但穩(wěn)定性能較好。平均RQD值在85%以上。礦石質(zhì)量等級為I-II級。無Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級結(jié)構(gòu)面，Ⅳ級結(jié)構(gòu)面主要為節(jié)理面，分布較規(guī)律。

礦體埋藏較淺，適宜露天開采。頂板為厚度不大的殘坡積物，在開采時應(yīng)對該地段采取人工崩落和剝離的辦法，使之處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。開采邊坡面可設(shè)置于礦體外的圍巖中。根據(jù)礦區(qū)周圍已開采的多家礦山，多年來采礦時沒有產(chǎn)生圍巖裂縫、倒塌、底部陷落、沉降等不良地質(zhì)現(xiàn)象。區(qū)內(nèi)現(xiàn)有采坑，垂高20m，可見80°以上的陡峻邊坡，狀態(tài)穩(wěn)定。礦石的軟化系數(shù)為0.93，故地下水對礦石的力學(xué)強(qiáng)度影響不大。對已有采坑邊坡角調(diào)查統(tǒng)計，坡高8m～10m時邊坡角為80°以上，坡高22m時，可形成75°～80°的穩(wěn)定邊坡。

4 礦山開采地質(zhì)環(huán)境分析

4.1 生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

該區(qū)位于騰格里沙漠的北東邊緣，根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)生態(tài)區(qū)圖》，該地區(qū)為Ⅴ-1-2屬于東阿拉善-北烏蘭察布草原化荒漠防風(fēng)固沙生態(tài)功能區(qū)。地形地貌類型屬剝蝕的低山丘陵區(qū)，植被稀少，見有零星野草及少量胡楊樹，長勢低矮，生態(tài)脆弱。區(qū)內(nèi)土地利用類型以裸巖石礫地為主，裸巖石礫地約占的85%；其次為天然牧草地，約占的8%。

區(qū)內(nèi)植被區(qū)系組成較為貧乏，植被類型簡單，區(qū)域內(nèi)代表植物有綿刺、紅砂、珍珠，伴生植物有內(nèi)蒙駝絨藜、合頭藜、蒙古扁桃、霸王、小針矛、松葉豬毛菜等。主要原因是受當(dāng)?shù)靥囟夂驐l件——水熱狀況的制約。區(qū)內(nèi)荒漠植被面積分布最廣，大多數(shù)植物具有耐干旱、耐高溫、耐鹽堿和抗風(fēng)沙的特征。根據(jù)全國生態(tài)功能區(qū)劃，本區(qū)為防沙固沙生態(tài)功能區(qū)。地廣人稀，自然環(huán)境差；植被類型和植物成分簡單，土壤貧瘠、風(fēng)蝕嚴(yán)重。根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府關(guān)于劃分水土流失重點預(yù)防區(qū)和重點治理區(qū)的通告》（內(nèi)政發(fā)〔2016〕44號），本區(qū)不屬于水土流失重點預(yù)防區(qū)和水土流失重點治理區(qū)。

4.2 礦山開采環(huán)境地質(zhì)條件

礦區(qū)遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)不在交通干線的兩旁，沒有橋梁、溶洞、人文景觀和古跡遺址，開采荒料、廢石和廢渣的堆放不占農(nóng)田和林帶，采礦中或采完后不會造成地面下沉、裂縫、倒塌、滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。礦區(qū)內(nèi)礦體出露良好，因部分礦物抗風(fēng)化性強(qiáng)，在地表呈正地形，礦體表面裸露光滑無植被和蓋層，易于露天開采。礦山開采以臺段式開發(fā)機(jī)械鋸切為主，沒有炮聲，不產(chǎn)生礦沫和粉塵，不會污染大氣層。根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及將來礦山開采可能引發(fā)的變化，將礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)類型劃分為第一類，即礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好。

4.3 礦山開采利用方案

礦體覆蓋層第四系殘坡積層組成，礦區(qū)自上而下劃分臺階開采，第一個臺階為剝離臺階，大部第四系表土厚度小于1m，設(shè)計剝離2m，上部地表覆蓋層采用工程機(jī)械剝離，堆放至表土堆場。

地表風(fēng)化層采用鋸切割。根據(jù)礦山采剝規(guī)模和裝備，剝離風(fēng)化層巖體廢石采用挖掘機(jī)采裝。機(jī)械切割的塊狀廢石采用液壓沖擊錘破碎后采用挖掘機(jī)裝車，汽車運輸，廢石直接運往廢石場臨時堆存待外售利用。石材開采采用圓盤鋸石機(jī)、金剛石串珠鋸聯(lián)合切割，切割分離的石材塊石，采用叉裝機(jī)裝車，平板汽車運輸。

4.4 露天開采對礦山環(huán)境影響預(yù)測分析

礦山開采過程中將地表的土層、植被剝離，開采方式使礦體分為幾層，進(jìn)行分段露天開采。露天開采會產(chǎn)生滑坡、泥石流和崩塌等地質(zhì)災(zāi)害問題。礦山山體天然存在的平衡狀態(tài)被打破，由于土石的剝離，山體承重和重力產(chǎn)生變化，穩(wěn)定性變差，這會導(dǎo)致巖體發(fā)生一定程度的形變，當(dāng)形變達(dá)到某個閥值，將可能誘發(fā)山體滑坡和山體崩塌。隨著礦體的全面開采，采場范圍將形成小型崩塌，崩塌體主要集中在開采面上，成散落狀分布。礦山邊坡上部巖性主要為第四系殘坡積層亞粘土層、風(fēng)化強(qiáng)烈的基巖，土體結(jié)構(gòu)松散，遇水易滑落、崩塌。巖土體在自重應(yīng)力或外應(yīng)力作用下，特別是在降雨作用下，雨水會迅速入滲巖土體中，巖土體的抗剪強(qiáng)度急劇降低，且雨水既會增大巖土體的自重應(yīng)力，又能潤滑巖土體結(jié)構(gòu)面且減小結(jié)合力，從而容易引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的一旦發(fā)生將直接影響采場、生活區(qū)、礦山公路等地面輔助設(shè)施的安全和礦工的生命安全。

礦山開采首先進(jìn)行地表的剝離工作，對地表的植被、表層土進(jìn)行剝離.隨著開采深度的不斷加深，從上段開采到下段不斷改變著礦區(qū)的原始地形地貌景觀，這種過程也將礦區(qū)原有的自然狀態(tài)下動植物的生存環(huán)境破壞了。隨著礦山開采的進(jìn)程，植被破壞、水土流失不斷加重，生態(tài)環(huán)境變得脆弱，沒有表土的覆蓋巖石裸露于地表，產(chǎn)生石質(zhì)荒漠化現(xiàn)象。

采區(qū)位于礦區(qū)基巖裂隙含水層中，礦體的采出標(biāo)高大于含水層標(biāo)高，礦區(qū)范圍內(nèi)地下水與地表水聯(lián)系不密切，地下水不發(fā)育。露天采區(qū)礦山開采不會對地下水產(chǎn)生影響。

5 結(jié)論

通過對內(nèi)蒙古阿拉善左旗礦山開采水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件及地質(zhì)環(huán)境分析，顯示該區(qū)具有良好的開采技術(shù)條件，礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件為簡單類型，環(huán)境地質(zhì)條件中等，適宜進(jìn)行露天開采，具有良好的開發(fā)利用前景。

礦山開采中應(yīng)按照綠色礦山要求，采用表土剝離保護(hù)土地資源等方式，以減少礦山開采活動對環(huán)境資源的破壞，有效控制其對礦山地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生的危害。