坦桑尼亞尼亞斯羅利金礦床開采技術(shù)條件分析

冉 釗，曹義甲，司建濤

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院， 河南 鄭州 450012)

坦桑尼亞尼亞斯羅利金礦床開采技術(shù)條件分析

冉 釗，曹義甲，司建濤

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院， 河南 鄭州 450012)

尼亞斯羅利金礦為擬建礦山，通過(guò)對(duì)該金礦開展水工環(huán)地質(zhì)調(diào)查，進(jìn)行地表水、地下水的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀測(cè)、地下水抽水試驗(yàn)、巖石力學(xué)試驗(yàn)、水質(zhì)分析，建立簡(jiǎn)易氣象站，基本查明了該金礦開采技術(shù)條件，指明了供水水資源方向，可作礦床技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)及礦山建設(shè)的可行性研究和設(shè)計(jì)依據(jù)。

坦桑尼亞； 尼亞斯羅利金礦； 開采技術(shù)條件； 水資源

1 前言

坦桑尼亞為非洲第三大黃金生產(chǎn)國(guó)，北部的環(huán)維多利亞湖綠巖帶為主要的黃金產(chǎn)地，該成礦帶分布有Bulyanhulu金礦、Golden Pride金礦、Tulawaka金礦、Buzwagi金礦和North Mara金礦等5座世界級(jí)的超大型金礦山，其中最大的礦山金儲(chǔ)量為370t，也分布有Buckreef、Golden Ridge等中小型金礦山及眾多小型金礦點(diǎn)[1～4]。

河南省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院2013年在維多利亞湖東部綠巖帶區(qū)域多個(gè)礦權(quán)區(qū)開展了地質(zhì)勘查工作，并在穆索馬地區(qū)(Musoma)尼亞斯羅利村(Nyasirori)發(fā)現(xiàn)了一中型石英脈型金礦床，在該礦床范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn)金礦化蝕變帶12條，圈定金礦體15個(gè)。其中M1和M9兩條金礦化蝕變帶圈定的4個(gè)金礦體，獲得(332)+(333)金礦石量136萬(wàn)t，金金屬量8.5t。

該礦床屬擬建礦山，為制定礦山的總體開采規(guī)劃，基本查明礦床的充水條件、涌水量大小、頂?shù)装宓姆€(wěn)定性及礦山開采帶來(lái)的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題等開采技術(shù)條件十分關(guān)鍵[4～9]。

2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景

維多利亞湖東部地區(qū)構(gòu)造格架主要為3組近平行的剪切構(gòu)造帶，分別為近EW向、NE向(走向60°左右)和NW向(走向130°左右)，延伸超過(guò)兩百千米，穿過(guò)馬拉—穆索馬(Mara- Musoma)花崗—綠巖帶，見(jiàn)圖1，局部發(fā)育近南北向構(gòu)造帶。受此影響，區(qū)內(nèi)次生褶皺、斷裂帶、剪切帶等各種類型和規(guī)模的構(gòu)造相當(dāng)發(fā)育，局部巖層受到強(qiáng)烈變形形成等斜褶皺，在緊鄰花崗質(zhì)巖體的鎂鐵質(zhì)—長(zhǎng)英質(zhì)綠巖形成雙傾伏向形構(gòu)造，這些強(qiáng)烈的變質(zhì)變形構(gòu)造活動(dòng)為該區(qū)金礦床的形成、分布提供了優(yōu)越的成礦地質(zhì)條件，如區(qū)內(nèi)著名的North Mara、Buhemba等大中型金礦床均位于主干剪切構(gòu)造帶附近。

1—風(fēng)化層；2—條帶狀鐵建造；3—花崗質(zhì)巖石；4—鎂鐵質(zhì)侵入巖；5—綠巖帶；6—布科班沉積物；7—金礦床；8—金礦點(diǎn)；9—逆斷層；10—剪切帶；11—地質(zhì)界線；12—勘查區(qū)位置；13—區(qū)域位置圖1 區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)圖

3 主要礦化蝕變帶特征

尼亞斯羅利金礦床M1和M9兩條金礦化蝕變帶工程控制程度相對(duì)較高，規(guī)模較大。

M1金礦化蝕變帶位于礦區(qū)中部，控制延伸長(zhǎng)度約1 300m，該礦化蝕變帶東部和中西部被兩組北西向右旋走滑斷層錯(cuò)斷，共分為3段，西段走向?yàn)楸睎|東，中段走向?yàn)榻鼥|西，東段走向?yàn)楸睎|東。蝕變帶寬度5～10m，傾向155°～180°，總體傾向約168°，傾角45°～87°，總體呈西部緩傾東部陡傾。該礦化蝕變帶東部有零星露頭出露，西部幾乎為全隱伏。

M9金礦化蝕變帶位于M1金礦化蝕變帶南60m處，與M1金礦化蝕變帶近平行，控制延伸長(zhǎng)度約850m，傾向、傾角與M1金礦化蝕變帶基本一致。

M1、M9金礦蝕變帶均為壓扭性構(gòu)造破碎帶，在近地表為褐鐵礦化，深部表現(xiàn)以團(tuán)塊狀、稠密浸染狀黃鐵礦化和浸染狀、脈狀毒砂化為主，其中黃鐵礦化、毒砂化、褐鐵礦化、硅化、絹英巖化與金礦化最為密切。

4 水文地質(zhì)

4.1 區(qū)域水文地質(zhì)

4.1.1 地形地貌

礦區(qū)位于東非高原中部、坦桑尼亞西北部的地形起伏微緩的中央高原Musoma綠巖帶上，向東距印度洋約700km，向西距世界第二大淡水湖維多利亞湖約35～40km。區(qū)域地形地勢(shì)呈“山”字形，中間、南北兩端高，平均海拔在1 360m左右，最高點(diǎn)位于Kianyari hill山，海拔約1 750m，最低點(diǎn)位于Suguti河南支，海拔約1 191m，相對(duì)高差約560m?？傮w而言，相對(duì)高差較小，坡度較小，一般1°～4°，Kianyari hill山坡度較大約30°，地勢(shì)總體相對(duì)較平坦，地形較開闊，屬熱帶高原丘陵—?jiǎng)兾g殘丘地貌。

4.1.2 氣象特征

礦區(qū)屬于熱帶草原氣候，受赤道低壓帶和信風(fēng)帶的南北移動(dòng)、交替影響，一年分為雨季和旱季兩季。當(dāng)赤道低壓帶控制時(shí)期，盛行赤道海洋氣團(tuán)，降水集中；信風(fēng)帶控制時(shí)期，受熱帶大陸氣團(tuán)控制，干旱少雨。3、4、5、11、12月降雨量最大，約占全年降雨量的73.31%，為雨季；1、2月降雨較少，為小旱季；6、7、8月降雨量最少，約占全年降雨量的5.5%，為大旱季；與維多利亞湖南部區(qū)域相比，雨季、旱季界線不明顯，見(jiàn)圖2。年平均降雨量約為965.46mm，月最大降雨量362.5mm，日最大降雨量為156.1mm；年均降雨日約為135d；年蒸發(fā)量為1 800～2 200mm。

圖2 Musoma地區(qū)月降雨量分布率圖

礦區(qū)全年溫度不高且變化不大。日最高氣溫最大值34.6℃，平均最高氣溫28.5℃，6、12月氣溫相對(duì)較低。與維多利亞湖南部區(qū)域相比，旱季溫度明顯偏低，最高溫度相差3～6℃，氣候偏涼爽。

受基地附近Kianyari hill山影響，礦區(qū)旱季風(fēng)向主要為西北風(fēng)及東南風(fēng)，最大風(fēng)力2～4級(jí)，無(wú)大風(fēng)天氣。

4.1.3 地表水

礦區(qū)內(nèi)主分水嶺走向近東西向，礦脈位于主分水嶺帶上，地形上有利于排水。Suguti河北支從礦區(qū)北端穿過(guò)，距M1礦脈位置約3.9km，河道狹窄、曲折，平均寬約3m，最大水深1m，流速較緩。雨季最大流速1.25m/s，流量2.5m3/s，旱季后期斷流。Suguti河南支情況如北支，雨季流量較大，粗略估算最大流量40m3/s，旱季初期即干涸。Suguti河南北兩支在Mwibagi村西約12km處匯合，最終匯入維多利亞湖。在北支上游有一小型水庫(kù)，最大庫(kù)容約為2.65×106m3；礦區(qū)北部季節(jié)性溪溝呈北北西向，礦區(qū)南部季節(jié)性溪溝呈南西向，旱季開始即干涸。礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面位于Suguti河北支，河床標(biāo)高1 263.915m，最高洪水位標(biāo)高約1 264m。

4.1.4 區(qū)域含水層

該區(qū)屬于東非高原貧水地段，區(qū)域內(nèi)出露有太古界尼安薩群變質(zhì)凝灰?guī)r、磁鐵石英巖、硅質(zhì)巖，太古界黑云母花崗巖、輝綠巖以及新生界第四系不同成因的松散巖類。根據(jù)地下水賦存條件及水力性質(zhì)，以Suguti河南北分支為主要分界線，將區(qū)域內(nèi)地層劃分為以花崗巖為主風(fēng)化裂隙水地層區(qū)(Ⅰ1、Ⅰ2)、以尼安薩群為主變質(zhì)凝灰?guī)r風(fēng)化裂隙水地層區(qū)(Ⅱ)，含水層劃分為第四系松散巖類孔隙含水層、以花崗巖為主風(fēng)化裂隙含水層、以尼安薩群為主變質(zhì)凝灰?guī)r風(fēng)化裂隙含水層，見(jiàn)圖3。

圖3 區(qū)域水文地質(zhì)分區(qū)圖

(1)第四系松散巖類孔隙含水層。區(qū)域上第四系廣泛分布，覆蓋層面積大于85%以上，主要為殘坡積層(Qel+sl)和泥炭沼澤相層(Qbb)，具有相對(duì)地勢(shì)低洼、沿溝分布特征，地下水埋深0～8m不等，流向與地形大致一致。

花崗巖區(qū)殘坡積成分主要為砂土，以中細(xì)粒為主，受地形、基巖影響，含水層局部富水性較強(qiáng)。山坡上第四系結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)，下滲迅速，為富水程度弱的含水層；溝谷富水性較強(qiáng)，滲透性較好，旱季易見(jiàn)大面積出水點(diǎn)。

尼安薩群區(qū)殘坡積成分主要由粘土質(zhì)砂，其余少部分為砂質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土等組成，鐵質(zhì)膠結(jié)、泥質(zhì)膠結(jié)，弱—強(qiáng)固結(jié)，厚度2～12m，受地形、基巖影響，含水層富水性弱。山坡上第四系結(jié)構(gòu)相對(duì)松散，透水性弱，下滲較慢，為富水程度極弱的含水層；溝谷富水性較強(qiáng)，滲透性較差，旱季易見(jiàn)呈線狀出水點(diǎn)。

泥炭沼澤相主要分布在Suguti河南支平坦狹長(zhǎng)區(qū)域，成分主要為淤泥質(zhì)粘土，透水性弱，富水性弱，旱季中后期開始干涸。

(2)以花崗巖為主風(fēng)化裂隙含水層。在區(qū)域上主要位于尼亞斯羅利金礦北部及南部，出露的巖性主要為黑云母花崗巖，風(fēng)化裂隙不發(fā)育，一般很難賦存水，具隔水性質(zhì)，但在局部構(gòu)造裂隙較發(fā)育部位賦存大量水，比如位于北部花崗巖山上的Butiama鎮(zhèn)水井、南部花崗巖區(qū)Mcharo村小河溝邊水井，水量均較豐富，中等富水性。

(3)以尼安薩群為主變質(zhì)凝灰?guī)r風(fēng)化裂隙含水層。在區(qū)域上主要位于中部，包括尼亞斯羅利金礦，巖性主要為變質(zhì)凝灰?guī)r、磁鐵石英巖，構(gòu)造、風(fēng)化裂隙均較發(fā)育。Kianyari hill山上風(fēng)化裂隙發(fā)育，不易保存水，山下未見(jiàn)泉點(diǎn)出落，為地下水的補(bǔ)給區(qū)。區(qū)域內(nèi)無(wú)該層地下水出露，弱富水性；受地形、地表覆蓋影響，風(fēng)化裂隙水主要賦存于地下5～10m以下、50m以上，溝谷中多表現(xiàn)為承壓性。

4.1.5 地表水和地下水動(dòng)態(tài)變化

從礦區(qū)幾個(gè)點(diǎn)長(zhǎng)觀情況及區(qū)內(nèi)調(diào)查走訪情況來(lái)看，Suguti河北支在旱季開始水量逐漸減少，旱季末期可能斷流，降雨后迅速暴漲暴跌，流量變化幅度較大。泉點(diǎn)在旱季開始涌水量逐漸減少，降雨后很快恢復(fù)部分水量。水井在旱季開始供水量逐漸減少，旱季后期供水困難，近乎干涸，受開采影響，水位波動(dòng)最大在4.4m左右，動(dòng)態(tài)變化幅度較大。鉆孔顯示在旱季開始水面標(biāo)高持續(xù)降低，即使在降雨量增加的情況下，水面標(biāo)高仍在下降，但十幾天后未有降雨情況下水位略有上升；雨季時(shí)水面標(biāo)高先下降后上升。這些表明地表水、地下水與大氣降水關(guān)系密切，地表水、第四系孔隙水對(duì)大氣降水反映明顯，深部基巖裂隙水對(duì)大氣降水具有滯后性，地下水類型屬于滲入—蒸發(fā)型。

4.1.6 地下水的補(bǔ)給徑流及排泄條件

礦區(qū)地形較為平坦，地下水的補(bǔ)給、徑流及排泄條件相對(duì)簡(jiǎn)單。

第四系孔隙水主要分布于山坡和溝谷中，主要接受大氣降水入滲補(bǔ)給，其次是地表水。山坡上第四系孔隙水順基巖面沿自然坡度流入溝谷中，絕大部分消耗于自然蒸發(fā)，部分補(bǔ)給基巖裂隙水，少量消耗于人工開采及個(gè)別泉；溝谷中第四系孔隙水的流向與溝谷坡向基本一致，消耗于人工開采及泉。

基巖大部被第四系所覆蓋，基巖裂隙水主要分布于山坡和溝谷中。山坡帶由于部分基巖裸露在地表，大氣降水通過(guò)斷裂、裂隙等途徑可直接滲入補(bǔ)給，基巖裂隙水沿基巖相對(duì)隔水層運(yùn)移至溝谷，地下水運(yùn)移的特征表現(xiàn)為途徑較短、速度較快、強(qiáng)度較大；溝谷基巖裂隙水受第四系覆蓋層與基巖風(fēng)化層的影響，具有一定承壓性，局部可接受上部第四系孔隙水補(bǔ)給，地下水流向與溝谷坡向基本一致，以人工開采的形式排泄。

基巖裂隙水與溝谷第四系孔隙水在水重力作用下可相互補(bǔ)給。地下水最終從礦區(qū)中部向南、向北排出區(qū)外，匯入Suguti河，最終到達(dá)維多利亞湖。

4.2 礦區(qū)水文地質(zhì)條件

4.2.1 礦區(qū)含水層

礦區(qū)范圍內(nèi)含水層可劃分為第四系松散巖類孔隙含水層和以尼安薩群為主變質(zhì)凝灰?guī)r風(fēng)化裂隙含水層兩大類。

第四系松散巖類孔隙含水層主要分布于礦區(qū)各寬緩溝谷中，地下水動(dòng)態(tài)隨季節(jié)變化明顯。水量貧乏，對(duì)工程供水無(wú)意義。

以上分析了變頻器輸出電壓與輸出頻率的關(guān)系，將上述公式運(yùn)用C語(yǔ)言做成異步電動(dòng)機(jī)控制參數(shù)計(jì)算的子程序供主程序調(diào)用。

以尼安薩群為主變質(zhì)凝灰?guī)r風(fēng)化裂隙含水層在礦區(qū)大面積分布，以溝谷地區(qū)最為富集。根據(jù)礦脈處SHK02、SHK05雨季承壓水轉(zhuǎn)無(wú)壓穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)情況，其鉆孔平均單位涌水量分別為0.034 2、0.060 1L/(s·m)，弱富水性；根據(jù)溝谷處SHK03雨季承壓水轉(zhuǎn)無(wú)壓穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)情況，其鉆孔單位涌水量為0.129L/(s·m)，中等富水性；根據(jù)SHK01旱季承壓水轉(zhuǎn)無(wú)壓穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)情況，其鉆孔單位涌水量為0.016 4L/(s·m)，弱富水性。該含水層可為工程供水層，為礦床頂板間接或直接充水含水層。

4.2.2 隔水層(帶)

上部全風(fēng)化帶由于粘土巖化、高嶺土化，透水性弱，為隔水層。厚度一般2～12m，與地形有密切關(guān)系，地形相對(duì)較高處較薄，地形相對(duì)低洼處較厚。

基巖風(fēng)化裂隙含水帶以下，未經(jīng)風(fēng)化的完整巖石偶見(jiàn)裂隙，裂隙主要為壓性裂隙，透水性差，富水程度極弱，為隔水層。一般位于風(fēng)化帶以下，與地形有密切關(guān)系。

4.2.3 構(gòu)造破碎帶對(duì)礦床充水的影響

根據(jù)鉆孔及地形資料，礦區(qū)范圍內(nèi)有兩條較明顯的構(gòu)造帶。一條為東西向，M1礦脈礦體基本上都是位于這個(gè)構(gòu)造帶內(nèi)，規(guī)模不大，長(zhǎng)度較長(zhǎng)，寬度較窄，一般寬度2～4m，最厚部位約10m，向地下延伸較遠(yuǎn)，大部碳酸鹽化、硅化，一般不導(dǎo)水，但隨著礦山深部開采的進(jìn)行，雨季地表水通過(guò)構(gòu)造破碎帶涌入礦坑，從而逐步對(duì)礦床充水產(chǎn)生影響；一條為南北向，為物探磁法解譯斷層，橫切西部M1礦脈，規(guī)模相對(duì)較大，長(zhǎng)寬大致相等，約200～300m，主要受東西向構(gòu)造擠壓，由風(fēng)化和水蝕作用形成，上部破碎，下部碳酸鹽化、硅化。從鉆孔揭露情況來(lái)看，破碎段深度最深的在鉆孔M1ZK1505處，為48.2m，地形上表現(xiàn)為凹地，導(dǎo)水，弱富水性，積極排水的情況下對(duì)礦床充水無(wú)影響。

4.2.4 風(fēng)化帶對(duì)礦床充水的影響

根據(jù)鉆孔資料，殘積土帶平均厚3～4m，透水，對(duì)礦坑充水無(wú)意義；全風(fēng)化帶平均厚6～8m，為隔水帶，但局部由于太薄，比如教堂附近(小山包)會(huì)形成裂隙而導(dǎo)水，雨季對(duì)礦坑充水稍有影響；強(qiáng)風(fēng)化帶厚平均3～5m，大部透水，富水性極弱，對(duì)礦坑充水意義不大；中等風(fēng)化—微風(fēng)化帶平均厚10～15m，富含大量水，呈弱富水性，在低洼地段裂隙發(fā)育處會(huì)富集，對(duì)礦床充水意義較大。

4.2.5 大氣降水對(duì)礦床充水的影響

由于M1礦脈處地形相對(duì)較高，具有一定坡度，地表有利于排水，對(duì)疏干有利。

4.2.6 地表水對(duì)礦床充水的影響

礦區(qū)范圍內(nèi)無(wú)水體。Suguti河北支與M1礦脈基本平行，屬礦區(qū)北向排泄區(qū)，在Nyasirori村西北5.5km處橋頭測(cè)得標(biāo)高1 263.915m，低于M1礦脈地表露頭約110m，且離M1礦脈約3.9km，中間無(wú)直接、間接導(dǎo)水通道，對(duì)礦床充水無(wú)影響。

4.2.7 老窿水對(duì)礦床充水的影響

M1、M2礦脈附近有一戰(zhàn)前德國(guó)人采礦活動(dòng)遺跡，除地表建筑遺跡較明顯外，其它井下情況由于受到掩埋很難調(diào)查。2016年1月在有可能存在老窿位置布置物探測(cè)深工作，未發(fā)現(xiàn)老窿或地下巷道。從總體情況來(lái)開，開采規(guī)模不大，按照建筑遺跡范圍、地表出露礦體寬度，積極排水情況下對(duì)礦床充水影響小。

4.2.8 生產(chǎn)井對(duì)礦床充水的影響

4.3 礦床水文地質(zhì)勘探類型

就整個(gè)礦區(qū)而言，礦體所處地形位置相對(duì)較高，有利于排水，大部分降雨將會(huì)通過(guò)地表匯入小河溝中，少部分隨風(fēng)化裂隙匯集于礦坑內(nèi)，但雨季降雨較多，雨量較大，給井下開采帶來(lái)一定的威脅；風(fēng)化裂隙水、成巖裂隙水水量較為貧乏，富水性弱，導(dǎo)水性差，對(duì)采礦影響較??；附近無(wú)水體存在，礦區(qū)已勘探礦體主體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，是以裂隙直接充水為主的簡(jiǎn)單型礦床。

4.4 礦坑涌水量預(yù)測(cè)

根據(jù)礦床水文地質(zhì)條件、地形地貌條件和礦體埋深、產(chǎn)狀等情況，初步認(rèn)為未來(lái)開采將采用井巷開采方式。根據(jù)水文地質(zhì)工程地質(zhì)綜合編錄情況，礦坑充水因素主要是考慮基巖本身的風(fēng)化裂隙水。利用裘布衣承壓轉(zhuǎn)無(wú)壓完整井公式、集哈特經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算滲透系數(shù)K及影響半徑R，并根據(jù)“狹長(zhǎng)地溝法”預(yù)測(cè)礦坑涌水量Q，計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 “狹長(zhǎng)地溝法”計(jì)算礦坑涌水量表

注：B為巷道長(zhǎng)度；H為水柱高度；M為含水層厚度；h為動(dòng)水位到隔水層底板高度。

根據(jù)結(jié)果，礦坑涌水量Q為2 996.81～10 922.81m3/d。由于含水層厚度變化較大、裂隙不發(fā)育、導(dǎo)水性差、礦坑位于分水嶺位置、季節(jié)等原因，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況會(huì)有較大的偏差。該涌水量?jī)H作為礦山開采設(shè)計(jì)參考。

4.5 水質(zhì)評(píng)價(jià)

4.5.1 生活用水

對(duì)水文孔SHK01旱季水化學(xué)樣測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中pH值7.3、總硬度333.6mg/L、溶解性總固體458mg/L，F(xiàn)-合格，水質(zhì)正常，適宜飲用；總硬度為Ⅲ類，地下水類型為Ⅲ類水，地下水化學(xué)組分含量中等，主要適用于集中式生活飲用水水源及工農(nóng)業(yè)用水。

對(duì)水文孔SHK03雨季水化學(xué)樣測(cè)試結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，其中pH值7.31、總硬度299.7mg/L、溶解性總固體652mg/L，F(xiàn)-超標(biāo)，地下水超標(biāo)，不適宜飲用；F-為Ⅳ類，地下水水質(zhì)為Ⅳ類，地下水化學(xué)組分含量較高，除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外，適當(dāng)處理后可作生活飲用水。

4.5.2 腐蝕性評(píng)價(jià)

場(chǎng)地環(huán)境地質(zhì)條件為干旱區(qū)弱透水層中的地下水，環(huán)境類型為Ⅱ類，土層滲透性類型為B類。對(duì)各水樣測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，表明當(dāng)?shù)氐叵滤畬?duì)混凝土結(jié)構(gòu)弱腐蝕性、長(zhǎng)期浸水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋微腐蝕性、干濕交替對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋微腐蝕性。

4.6 礦區(qū)水資源綜合利用評(píng)價(jià)

(1)湖水。維多利亞湖距礦區(qū)約35～40km，湖水清澈透明，無(wú)異味，其海拔約為1 134m，M1礦脈處平均海拔約1 370m，相對(duì)高差約236m，可作為未來(lái)礦山生產(chǎn)生活備選水源。

(2)水庫(kù)水。礦區(qū)東北約8km處有一個(gè)當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)的小型水庫(kù)，其最大庫(kù)容約2.65×106m3。該水庫(kù)水質(zhì)未受到外來(lái)污染，但含砂量較大，進(jìn)行簡(jiǎn)單處理就可作為礦區(qū)生產(chǎn)生活用水；該水庫(kù)離礦區(qū)較近，可通過(guò)建水渠或輸水管道輸入礦區(qū)；但該水庫(kù)隸屬于附近兩個(gè)村，2015年與當(dāng)?shù)芈?lián)系準(zhǔn)備用水庫(kù)水作為礦山生產(chǎn)用水，未取得當(dāng)?shù)厝送?。而礦區(qū)周邊地形較平緩，建設(shè)新水庫(kù)需要淹沒(méi)大面積土地，建設(shè)成本較高，且當(dāng)?shù)卣舭l(fā)量較大，條件不成熟。

(3)河水。礦區(qū)北部Suguti河北支在地形上表現(xiàn)為較平緩，不適宜建水庫(kù)。對(duì)Suguti河北支河水所取雨季水樣進(jìn)行了水化學(xué)全分析，CODMn超標(biāo)、Al超標(biāo)、Fe超標(biāo)，為Ⅴ類。同時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目組在當(dāng)?shù)赜昙尽⒑导緯r(shí)對(duì)河流水質(zhì)、水量進(jìn)行觀察，該段河水始終表現(xiàn)為淺灰色—灰色，呈不透明狀，且泥砂含量較高；雨季水量較大，平均流量約218m3/d，旱季水量減少，后期可能干涸。因此，從地形、水質(zhì)、水量來(lái)看，不適宜將該段河水作為水源，但可考慮在此建立一個(gè)較大的蓄水池，平時(shí)蓄水，旱時(shí)凈化后補(bǔ)充生產(chǎn)用水。Suguti河南支情況與北支類似，該段河水也不適合作為水源，由于離礦區(qū)較遠(yuǎn)，在該處建立蓄水池不如北支方便。

(4)第四系松散巖類孔隙水。由于礦區(qū)位于東非高原，地層時(shí)代屬太古宙，第四系厚度多較薄，雨季積存水，而旱季多消失，不適合礦區(qū)較大規(guī)模抽采。

(5)構(gòu)造裂隙水。2013年物探組通過(guò)磁法在礦區(qū)北部發(fā)現(xiàn)兩條平行的斷層，基于這一認(rèn)識(shí)布置了一物探剖面，并實(shí)施了一個(gè)水文孔，但施工結(jié)果為干孔，表明在礦區(qū)附近區(qū)域性大斷層在后期被巖脈充填的情況下無(wú)找水的可能性。

(6)礦坑水。礦山生產(chǎn)期間，礦坑將排放一定量的地下水，在水質(zhì)允許的條件下，可進(jìn)行水資源再利用，補(bǔ)充生產(chǎn)用水。

(7)基巖風(fēng)化裂隙水。該類水含水層主要富水部位為地下10～30m，最深可達(dá)50m，按照歷次抽水試驗(yàn)情況分析，鉆孔涌水量為4.835～9.986m3/h，單位涌水量為0.016 4～0.129L/(s·m)，弱—中等富水性。該類水分布面積較廣，水質(zhì)清澈透明，無(wú)異味，可作為水源。根據(jù)現(xiàn)有資料進(jìn)行推算，僅基地南部溝中基巖裂隙水就能基本滿足未來(lái)礦山生產(chǎn)生活需要。

礦區(qū)供水條件屬于可以解決范圍。

5 工程地質(zhì)

5.1 礦區(qū)工程地質(zhì)特征

M1礦脈礦體賦存于變質(zhì)凝灰?guī)r地層中的剪切構(gòu)造破碎帶中，出露地表，頂?shù)装鍑鷰r主要為變質(zhì)凝灰?guī)r，少量硅質(zhì)巖、輝綠巖。礦體圍巖蝕變主要為硅化、絹云母化、碳酸鹽化、綠泥石化、綠簾石化等。礦體及圍巖除淺部受風(fēng)化裂隙影響外，多呈致密塊狀，局部裂隙較發(fā)育。

結(jié)合礦區(qū)鉆孔地質(zhì)編錄情況，將礦區(qū)巖石按風(fēng)化程度從上至下劃分為覆蓋層—?dú)埛e土、全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶—中等風(fēng)化、微風(fēng)化帶、未風(fēng)化帶、構(gòu)造蝕變帶(礦體)。

5.2 礦區(qū)工程地質(zhì)勘探類型

以M1ZK1505為例，礦區(qū)地表48.2m深度范圍內(nèi)風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖石呈碎裂結(jié)構(gòu)—散體結(jié)構(gòu)，工程地質(zhì)穩(wěn)定性較差；48.2m以下延伸為未風(fēng)化巖石層，結(jié)構(gòu)緊密，抗壓強(qiáng)度高，工程地質(zhì)穩(wěn)定；48.2m以下局部風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙對(duì)開采有一定的影響。

風(fēng)化帶礦體頂?shù)装鍘r石質(zhì)量劣，巖體完整性差，抗壓強(qiáng)度較低，平均6.43MPa，碎裂結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性較差，地下水作用顯著。構(gòu)造蝕變帶巖石抗壓強(qiáng)度中等，平均35.75MPa，層狀碎裂結(jié)構(gòu)，具有軟弱構(gòu)造面及層狀水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。風(fēng)化帶以下礦體頂?shù)装鍘r石RQD一般大于95%，巖石質(zhì)量極好，巖體完整，抗壓強(qiáng)度較高，平均73.26MPa，巖石結(jié)構(gòu)緊密，整體結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性好，地下水作用不明顯。該礦區(qū)工程地質(zhì)勘探類型為以塊狀巖類為主簡(jiǎn)單型礦床。

5.3 應(yīng)注意的工程地質(zhì)問(wèn)題

礦區(qū)工程地質(zhì)問(wèn)題相對(duì)簡(jiǎn)單，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，對(duì)于未來(lái)井巷開采而言，一般不易發(fā)生較大的工程地質(zhì)問(wèn)題。礦體上部巖石質(zhì)量劣，巖體破碎，淺部開采可能會(huì)發(fā)生一些坍塌、冒頂?shù)炔涣脊こ痰刭|(zhì)問(wèn)題，影響井下開采，可酌情進(jìn)行支護(hù)。

同時(shí)，受構(gòu)造影響，部分鉆孔深部巖石裂隙比較發(fā)育，漏水現(xiàn)象嚴(yán)重，巖芯呈粉末狀—碎塊狀，巖石質(zhì)量較差，巖體破碎，在破碎帶附近可能會(huì)出現(xiàn)一些崩塌、掉塊等現(xiàn)象，在采礦過(guò)程中應(yīng)注意其影響，在裂隙較發(fā)育及軟弱部位應(yīng)注意加強(qiáng)支護(hù)，以防發(fā)生垮塌。

6 環(huán)境地質(zhì)

6.1 區(qū)域穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

6.1.1 地震與活動(dòng)斷裂

礦區(qū)位于東非大裂谷中部裂谷地震帶與西部裂谷地震帶中間部位，周邊地區(qū)地震活動(dòng)頻繁，但勘查中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)引發(fā)地震的活動(dòng)斷裂，礦區(qū)及附近無(wú)地震史，近期也沒(méi)有發(fā)生有感地震。走訪坦桑尼亞有關(guān)部門發(fā)現(xiàn)，該國(guó)無(wú)地震預(yù)防預(yù)測(cè)專門部門，也未有地震記錄。根據(jù)相關(guān)資料，礦區(qū)附近1910年～1973年無(wú)震級(jí)M≥5.0地震，1958年～1963年無(wú)震級(jí)M≥4.0地震，1963年～1970年無(wú)震級(jí)M>3.0地震，應(yīng)屬穩(wěn)定地塊，區(qū)域地殼屬穩(wěn)定區(qū)，建議地震設(shè)防烈度為6度。

6.1.2 地應(yīng)力

從搜集到的1∶50萬(wàn)航磁圖及其它相關(guān)資料來(lái)看，礦區(qū)附近區(qū)域構(gòu)造線為北西西方向(290°～306°)，區(qū)域地應(yīng)力應(yīng)與該構(gòu)造線垂直，方向?yàn)楸北睎|—南南西。

6.2 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)評(píng)價(jià)

6.2.1 社會(huì)和自然地理環(huán)境

礦區(qū)內(nèi)有少量居民居住，非旅游區(qū)、文物保護(hù)區(qū)及自然保護(hù)區(qū)。

6.2.2 水環(huán)境

區(qū)內(nèi)無(wú)地表水體，地下水總體未受到污染，根據(jù)水文孔SHK01旱季水質(zhì)分析結(jié)果，其地下水總硬度為Ⅲ類，地下水類型為Ⅲ類水，水質(zhì)正常，主要適用于集中式生活飲用水水源及工農(nóng)業(yè)用水；根據(jù)水文孔SHK03雨季水質(zhì)分析結(jié)果，F(xiàn)-為Ⅳ類，地下水水質(zhì)為Ⅳ類，地下水化學(xué)組分含量較高，除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外，適當(dāng)處理后可作生活飲用水。但隨著當(dāng)?shù)孛癫苫顒?dòng)頻繁，已經(jīng)影響到地下水質(zhì)量。如礦區(qū)內(nèi)民采點(diǎn)附近淺井處地下水為Ⅴ類水，鐵、錳超標(biāo)，氨氮Ⅴ級(jí)、錳Ⅴ級(jí)、鐵Ⅳ級(jí)，不適宜飲用。水環(huán)境功能為Ⅳ類，主要適用于一般工業(yè)用水區(qū)及人體非直接接觸的娛樂(lè)用水區(qū)。

井下礦坑疏干排水會(huì)對(duì)附近各種水體造成一定污染。以M1礦脈所在分水嶺為界線，未來(lái)北部將分布有選礦廠、尾礦庫(kù)、生活區(qū)，附近分布有一定量的居民，受影響較大；南部未分布有污染物，但未來(lái)水源地設(shè)定在基地南部溝中，需保證不受污染。

6.2.3 災(zāi)害地質(zhì)

礦區(qū)的環(huán)境地質(zhì)調(diào)查表明，礦區(qū)地形開闊，總體地勢(shì)起伏不大，主要自然災(zāi)害為干旱、白蟻，未發(fā)現(xiàn)陡坡、危巖，滑坡及泥石流等地質(zhì)災(zāi)害不易發(fā)生。礦區(qū)未來(lái)采礦將以井下硐采為主，將使地表產(chǎn)生局部破壞，但不會(huì)影響整體穩(wěn)定性。

(1)采空區(qū)。M1、M2礦脈附近均有前人礦業(yè)活動(dòng)痕跡，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘以及物探測(cè)深工作，地表未發(fā)現(xiàn)采空區(qū)，地下未發(fā)現(xiàn)老窿、地下巷道。

勘查區(qū)內(nèi)目前有少量礦業(yè)活動(dòng)，未抽取地下水，開采深度較淺，歷史較短，因此不存在因地下采空形成的地裂縫、地面塌陷和地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。

(2)鐵帽塌陷。礦區(qū)內(nèi)見(jiàn)大量殘積土(鐵帽)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的雨水淋濾及地下水雙重作用，在殘積土下易形成孔洞，隨著孔洞的進(jìn)一步擴(kuò)大，在上部存在荷載超過(guò)其承受能力時(shí)塌陷的可能，礦山建設(shè)時(shí)淺部支護(hù)應(yīng)注意。

6.2.4 地溫

2014年6～7月測(cè)得水井水溫為20～25℃，泉點(diǎn)水溫18～25.5℃；8～9月抽水試驗(yàn)測(cè)得SHK01水溫24.9～26℃；2016年1～2月抽水試驗(yàn)測(cè)得M1礦脈處SHK02水溫26.5～26.9℃，SHK05水溫26.2～26.5℃，基地南部溝中SHK03水溫25.2～26℃。表明地下水溫度變化不大，與當(dāng)?shù)貧鉁叵喈?dāng)，明顯受當(dāng)?shù)貧夂蛴绊?，未?lái)井下氣溫、地溫較高，井下開采時(shí)需注意通風(fēng)。

6.3 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)類型

綜上所述，礦區(qū)區(qū)域地殼屬穩(wěn)定區(qū)，不易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流、地裂縫、地面塌陷和地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害，僅礦坑附近水體有一定污染，無(wú)其他環(huán)境地質(zhì)隱患，該礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)類型為地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量良好。

6.4 防治措施

(1)未來(lái)礦井大規(guī)模疏排水，會(huì)將礦井中有害物質(zhì)及開采中產(chǎn)生的有害物質(zhì)帶入地表水、地下水中，對(duì)地表水、地下水產(chǎn)生不同程度的影響。對(duì)選礦產(chǎn)生的廢水應(yīng)注意降低有害物質(zhì)含量，各項(xiàng)排放指標(biāo)均應(yīng)在國(guó)家工業(yè)廢水最高容許排放濃度之內(nèi)，或坦桑尼亞有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定允許范圍內(nèi)，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

(2)在未來(lái)礦山開采過(guò)程中應(yīng)采取措施，減少巖渣、粉塵對(duì)動(dòng)植物及生態(tài)環(huán)境的破壞；礦山開采過(guò)程中盡量減少對(duì)地形地貌的破壞，在礦山開采完畢后，應(yīng)在裸露開采區(qū)種植草地、樹木，進(jìn)行復(fù)墾，防止水土流失；礦山各類設(shè)施建設(shè)都應(yīng)避開可能產(chǎn)生地面變形、開裂、塌陷的區(qū)域，并設(shè)置安全警示標(biāo)識(shí)，對(duì)出現(xiàn)的裂縫、塌坑等及時(shí)進(jìn)行封填，防止人畜進(jìn)入造成對(duì)人畜的危害。

7 開采問(wèn)題及建議

(1)根據(jù)對(duì)比維多利亞湖東、東南幾個(gè)礦區(qū)旱季、雨季水樣的F-濃度，值域?yàn)?.57～4mg/L，表明當(dāng)?shù)谾-背景值比較高，屬高氟區(qū)，溝谷中較富集，為保證飲水安全，使用時(shí)建議采取防氟措施。

(2)深部巖石普遍存在碎裂巖化透鏡體，單軸抗壓強(qiáng)度一般偏小，需注意支護(hù)。

(3)該地區(qū)地質(zhì)環(huán)境較脆弱，井下開采、地表礦渣堆放對(duì)地表植被有一定的破壞，易引起地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題；地表選廠堆浸氰化廢液排入水體，應(yīng)采取一定措施，防止污染水質(zhì)與有毒元素對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞。建議礦山成立專門的環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)，建立環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測(cè)制度，做好監(jiān)測(cè)和預(yù)警預(yù)報(bào)工作。

[1] 譚代衛(wèi),付芝康,郭 磊,等.坦桑尼亞辛陽(yáng)嘎地區(qū)PL7017/2011研究區(qū)綜合找礦初步研究[J].貴州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013, 30(3)：52-55.

[2] 任軍平,王 杰,劉曉陽(yáng),等.坦桑尼亞Nzega綠巖帶Golden Pride金礦床研究進(jìn)展[J].地質(zhì)調(diào)查與研究, 2013, 36(1)：47-53.

[3] 張同中,白德勝,龐緒成.坦桑尼亞金礦勘查中的地球物理綜合找礦研究[J].河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 29(1):45-50.

[4] 冉 釗,司建濤,張 雷,等.坦桑尼亞某含鐵建造型金礦開采技術(shù)條件分析[J].中國(guó)礦山工程, 2016,45(1):49-54.

[5] 王 平.西藏自治區(qū)謝通門縣雄村銅礦礦床開采技術(shù)條件研究[D].成都:成都理工大學(xué),2012.

[6] 仝長(zhǎng)水,李 萍,楊興明,等.西藏工布江達(dá)縣亞貴拉鉛鋅礦床開采技術(shù)條件分析[J].中國(guó)礦業(yè), 2011, 20(12)：99-102.

[7] 李石橋,沈睿文,郭俊華.陽(yáng)山金礦床開采技術(shù)條件分析[J].黃金, 2005, 26(1)：18-21.

[8] 徐維成,保正岳,李衍業(yè),等.野馬泉M4、M5礦區(qū)開采技術(shù)條件分析與評(píng)價(jià)[J].青海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2010, 28(5)：34-41.

[9] 王艷黨.園珠頂銅鉬礦礦床開采技術(shù)條件淺析[J].西部探礦工程, 2012,(8)：34-41.

Exploit technical condition analysis of Nyasirori Gold Mine in Tanzania

Nyasirori Gold Mine is a proposed mine. Through the hydrogeology, engineering geology and environmental geology surveys, the surface water and ground water long-term observation, ground water pumping test, rock mechanics test, water quality analysis, and building simple weather station, the exploit technical condition was found out and the source of water supply was pointed out. It can provide reliable information for mine economic and technical assessment and basis for mine feasibility study and design.

Tanzania; Nyasirori Gold Mine; exploit technical condition; water resource

1672-609X(2017)02-0043-07

TD163

A

2016-11-25

2016-12-06

冉 釗(1980-)，男，四川宣漢人，碩士，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查、水工環(huán)等工作。