云南省宾川县洪水塘石灰岩矿矿床地质特征及成因分析_解行原.pdf

2023 年 2 月Feb.,2023doi：10.3969/j.issn.1672-9943.2023.01.051云南省宾川县洪水塘石灰岩矿矿床地质特征及成因分析解行原（中国建筑材料工业地质勘查中心云南总队，云南 昆明 650000）摘要 为了勘探洪水塘石灰岩矿地质特征和矿石变化规律及成因，通过资料查找和成分分析法，得出本矿床矿石以石灰岩矿为主，主要化学成分为 SiO246.19%、Fe2O314.96%、Al2O323.45%，可作为水泥用粘土质原料综合利用。本矿床的灰岩质量最优，均属级品，占累计查明资源储量的 96.94%，矿石有益（CaO）、有害（MgO）组分稳定；矿石质量稳定，变化较小，属优质水泥用石灰质原料；矿区内岩溶形态多样，岩石表面溶孔、溶穴、溶蚀裂隙较普遍，岩溶充填程度低，变化大。关键词 洪水塘石灰岩矿；矿床；地质特征中图分类号P619.225文献标识码B文章编号1672-9943（2023）01-0166-040引言洪水塘石灰岩矿位于云南省宾川县境内。该石灰岩矿矿床只有一个矿体（M1），赋存于泥盆系下统青山组（D1q）中，呈单斜层状产出，平面上呈北西南东向延伸，长度大于 1 300 m，平均宽度867.66 m，平均厚度 447.07 m。矿体赋存层位、走向及倾向延伸均较稳定。矿石以灰岩为主，矿物成分为方解石及少量白云石、泥质；其化学成分主要是CaO 54.52%、MgO 0.40%、SiO20.70%、Fe2O30.16%、Al2O30.21%、K2O+Na2O 0.12%、SO30.009 2%、Cl-0.003 2%、Loss 43.36%1-2。其有益有害组分达到水泥用石灰质原料级品工业技术指标要求。矿体内有 16 个辉绿岩、1 个泥岩和 1 个泥灰岩夹石，呈脉状、透镜状零星分布于矿体中，规模不大3-4。1洪水塘石灰岩矿矿床地质特征1.1地层及构造研究区区域构造纲要如图 1 所示。图 1研究区区域构造纲要1.第四系2.上第三系3.下第三系4.白垩系5.侏罗系6.上三迭统7.三迭纪火山岩8.二叠纪玄武岩9.二迭系10.石炭系11.泥盆系12.旧古生界13.元古界14.喜山期花岗斑岩15.喜山期二长斑岩、正长斑岩16.喜山期粗面岩17.燕山期晚期花岗岩18.燕山期花岗岩19.燕山期辉长岩20.燕山期超基性岩21.印支-燕山期花岗岩22.印支-燕山期辉长岩23.印支-燕山期超基性岩24.时代不明的石英闪长岩25.实测及推测地质界线26.不整合界线27.假整合界线28.实测断层及编号29.推测断层30.背斜31.向斜32.项目位置图例能 源 技 术 与 管 理EnergyTechnologyand Management2023 年第 48 卷第 1 期Vol.48 No.11662023 年 2 月Feb.,2023解行原云南省宾川县洪水塘石灰岩矿矿床地质特征及成因分析根据区域地质报告，区内出露地层有奥陶系（O）、泥盆系（D）、石炭系（C）、二叠系（P）及第四系（Q）。区域内以断裂构造为主，主要由一系列北西南东向的断裂构造组成，另有多组晚期北东南西向平移断裂切断，褶皱构造一般被局限在区域断裂之间。1.2岩浆活动及变质作用区内岩浆活动频繁，主要表现为华力西期、燕山期岩浆喷发及侵入活动，其中以喷发活动为主。喷发活动以华力西期基性岩浆静谧式喷发为主，偶尔表现为爆发式喷发。本区内属连续喷发，可见 7 个完整旋回，形成区内大面积分布的二叠系峨嵋山玄武岩组致密状、杏仁状、角砾状玄武岩，夹数层凝灰岩。侵入活动包括华力西期和燕山期 2 次较大规模的岩浆侵入活动。华力西期表现为基性岩浆侵入到泥盆系下统青山组（D1q）、莲花曲组（D1l）地层中，岩体规模一般较小，多呈岩脉、岩株，规模较大的分布于矿区南东瓦溪宾居一带，岩石主要为辉绿辉长岩，相带不明显。燕山期侵入活动表现为酸性岩浆浅层侵入到二叠系下统玄武岩组（P）地层中，岩体产状有岩脉、岩筒、岩株等，岩石类型为正长斑岩、花岗斑岩、二长斑岩等。规模最大的岩株分布于大营镇观音箐附近，岩体出露范围约 5 km2，与玄武岩围岩接触界面平直，未见金属矿化现象。另外，区域内还有部分规模较小的煌斑岩脉、花岗斑岩脉分布。区域内变质作用较弱，仅在规模较大的火成岩体接触带附近可见大理岩化、硅化以及蛇纹岩化，局部断层破碎带内岩石可见糜棱岩化现象。区域内岩浆活动及变质作用对矿区矿体形态及矿石质量的影响较微弱。1.3矿体地质特征由于普通建筑材料用石灰岩和拟新设水泥用石灰岩 2 个矿体赋存层位一致，走向上紧密相连，勘探工作将其视为一个矿体，编号 M1，赋存于泥盆系下统青山组（D1q）地层中。该矿体呈单斜层状产出，产状稳定，一般为 50602528，平面上呈北西南东向延伸，连续性好，矿体仅是区域中青山组（D1q）石灰岩的一部分，勘探工程控制范围内矿体走向延伸长度约 1 300 m，出露宽度 720.851 039.59 m，控制厚度 390.37522.73 m。各勘探线矿体宽度、厚度统计结果如表 1所示。表 1矿体出露宽度及控制厚度统计结果由表 1 分析可知，矿体宽度变化系数为 16.0%，厚度变化系数为 11.0%，矿体的宽度、厚度稳定。1.4矿石类型根据矿石成因、结构及矿物成分等特征，将本矿床矿石划分为灰岩、含白云质灰岩、含泥质灰岩3 种自然类型。1.4.1灰岩为本矿床的主要矿石类型，分布于整个矿体，占比 96.94%。风化面呈灰色，指状、蜂窝状溶蚀发育，地表溶蚀破碎相对较严重。新鲜面为深灰、灰 浅灰色，断口呈贝壳状，质纯、性脆。岩石主要具微晶结构，少量细晶及生物碎屑结构，致密中厚层-块状构造。矿物成分主要为方解石，大小以0.03 mm微晶为主，另有少量 0.30.2 mm 细晶，占比 85%95%；白云石，大小 0.0150.03 mm，分布不甚均匀，占比 5%10%；铁质，黄褐色、黑褐色细小斑点状、尘点状，占比 0.05%0.3%。部分矿石中见大小0.0150.03 mm的不规则粒状石英，零星分布于方解石颗粒之间。部分矿石中含生物碎屑，其分布不甚均匀，生物种属主要为海百合茎，少量有孔虫、腕足类、苔藓虫，零星分布于岩石中。1.4.2含白云质灰岩为本矿床的次要矿石类型，零星分布于矿体中，占比 2.14%。风化面呈灰色，大多较凹凸不平，风化溶蚀破碎，新鲜面为深灰、灰 浅灰色，断口呈贝壳状，质纯、性脆。白云质呈斑状近似顺层不均匀分布于矿石中。岩石主要具微晶结构，少量细晶及生物碎屑结构，中厚层-块状构造。矿物成分主要为方解石，大小多为0.03 mm微晶，另有少量0.030.06 mm粉晶，占比大于 85%；次为白云石，大小 0.0150.06 mm，分布不甚均匀，呈相对集中“成群”的不规则小团块、小条带分布于方解石中，局部可见白云石被后期硅质交代，但仍保留其颗粒形态，占比 510%；少量矿石中见大小 0.015勘探线线线线线线线线各勘探线平均值981.74440.73-1 028.28522.73-1 039.59504.5-801.25451.14-761.04422.35-720.85397.64-740.88390.37-867.66447.0711.0出露宽度数值/m控制厚度数值/m变化系数/%-16.0变化系数/%1672023 年 2 月Feb.,20230.03 mm的不规则粒状石英，零星分布于方解石颗粒之间；铁质，呈不透明斑块状、斑点状，占比0.050.3%。部分矿石含 5%左右生物碎屑，生物种属主要为三叶虫、腕足类、苔藓虫，零星分布于岩石中。零星可见方解石细脉发育。1.4.3含泥质灰岩为本矿床的最次要矿石类型，零星分布于矿体中，占比 0.92%。地表未见出露，从钻孔揭露来看，岩石新鲜面为灰黄 褐黄色，断口呈次贝壳状，性稍脆。岩石具微晶-细晶结构，块状构造，较致密。矿物成分主要为方解石，次为泥质（高岭石及少量水云母）、白云石，少量石英及铁质。方解石大小0.0150.1 mm，以微晶-粉晶为主，少量为细-中晶。不同粒级混杂分布。泥质、白云石分布不甚均匀，泥质多数呈条带状分布，少部分呈小团块分布，还有少量与方解石混杂分布；白云石多在部分视域相对集中出现，少量分布于泥质条带之中，铁质呈细小斑点状、尘点状、细脉状分布于岩石中。2矿石变化规律及成因分析2.1矿石质量特征本矿床产出的 3 种矿石类型中，灰岩质量最优，均属级品，占累计查明资源储量的 96.94%，矿石主要有益（CaO）、有害（MgO）组分稳定；含白云质灰岩质量稍差，但仍为级品矿石，占累计查明资源储量的 2.14%，矿石主要有益（CaO）、有害（MgO）组分稳定；含泥质灰岩质量最差，从岩矿鉴定照片看，矿石中 SiO2主要来源于高岭石、水云母等泥质矿物，基本不含石英、燧石等游离态 SiO2矿物，该类矿石虽有极少数级品，但全部加权后仍达级品矿石要求，占累计查明资源储量的 0.92%。全矿区主要有益（CaO）、有害（MgO）组分达到水泥用石灰质原料级品工业技术指标要求，且CaO 变化系数仅 1.88%，含量稳定；MgO 变化系数68.28%，含量较稳定。总体说来，本矿床矿石为优质的水泥用石灰质原料。2.2矿石质量变化根据单工程、矿石自然类型、勘探线、块段矿石加权统计结果，矿石质量变化具有如下特点：（1）在矿石自然类型方面，主要有益有害组分加权平均值：灰岩：CaO 54.61%，MgO 0.36%；含白云质灰岩：CaO 52.90%，MgO1.75%；含泥质灰岩：CaO 48.26%，MgO 0.67%。灰岩质量优于含白云质灰岩，含白云质灰岩质量优于含泥质灰岩。（2）在垂深（厚度）方向上，矿石主要有益有害组分：地表加权平均：CaO 54.56%，MgO 0.37%；深部加权平均：CaO 54.62%，MgO 0.42%。地表、深部矿石质量相差不大，地表略优于深部。（3）在走向上，矿石主要有益有害组分：线加权平均 CaO54.07%，MgO0.38%；线加权平均 CaO54.13%，MgO 0.39%；线加权平均 CaO 54.79%，MgO0.42%；线加权平均 CaO54.61%，MgO0.32%；线加权平均 CaO 54.45%，MgO 0.39%；线加权平均 CaO 54.72%，MgO 0.46%；线加权平均 CaO54.76%，MgO0.41%。矿石质量相差不大，沿走向总体稳定。从块段加权结果看，块段 CaO 54.16%，MgO0.39%；1块段 CaO 54.16%，MgO 0.34%；2块段CaO54.02%，MgO0.43%；1块段 CaO54.58%，MgO0.35%；2块段 CaO 54.24%，MgO 0.41%；1块段CaO54.74%，MgO0.32%；2块段 CaO54.66%，MgO0.34%；1块段 CaO 54.51%，MgO 0.40%；2块段CaO54.57%，MgO0.34%；3块段 CaO54.58%，MgO0.38%；块段 CaO54.67%，MgO 0.41%；1块段CaO54.72%，MgO0.44%；2块段 CaO54.63%，MgO0.44%；块段 CaO54.76%，MgO0.41%。块段矿石质量稳定，变化较小。各块段主要有益元素 CaO 含量高，加权平均值均大于 54%，主要有害元素 MgO含量比为 0.32%0.44%，总体上北部、中部略优于南部。从整个矿床看，主要有益元素 CaO加权平均值为 54.52%，变化系数 1.88%；主要有害元素 MgO 加权平均值为 0.40%，变化系数 68.28%；矿石质量优且较稳定。综上所述，本矿床矿石质量无论沿走向还是厚度方向，质量稳定，变化较小，属优质水泥用石灰质原料。2.3矿床成因分析矿体呈层状产出，层位稳定，形态简单。根据矿体结构、构造、矿石矿物成分、矿物组合、矿体形态及其矿体赋存规律等特征分析，矿床类型属浅海相沉积型石灰岩矿。水泥原料用石灰岩，矿体往往直接出露地表，地貌、岩性特征明显，易于辩识，地层是最主要的找矿条件。2.4矿产综合评价本矿床矿石以石灰岩矿为主，矿区北东、北西及南部局部缓坡低洼地带有大范围分布的粘土、含能 源 技 术 与 管 理EnergyTechnologyand Management2023 年第 48 卷第 1 期Vol.48 No.11682023 年 2 月Feb.,2023（上接第 54 页）在注浆不能引发巷道二次破坏的前提下，尽可能加大压力以扩大注浆液扩散范围。注浆压力按 27 MPa 控制。（4）设备采用双液高压注浆泵和搅拌机各 1 台，蓄水桶和蓄浆桶等。注浆施工时，安置注浆设备并码放注浆材料等，且保证设备放置稳定牢靠，不得影响其它工作；站内敷设供电、供水及压风等管路各 1 趟。（5）施工工序：通过注浆锚索口安设高压阀门关闭阀门并连接好注浆设施打开阀门开启注浆泵压水注入水泥浆双液浆封孔关闭阀门。（6）水泥与水玻璃的用量为 10.1，水灰质量比为（10.5）（11）。同时必须遵循由稀渐浓的注浆原则。（7）当锚索托盘周围出浆或锚索周围的裂隙、锚索孔出浆时，表明已注满，应停止注浆。（8）注浆过程中，每个钻孔应一次性注满，若中途停滞时间超过 2 min，将会堵塞注浆管。（9）注浆时，锚索下方和两侧 45内严禁站人，以免出现意外。（10）注浆结束后，应及时彻底地清洗设备。用清水和钢丝刷将搅拌桶内清洗干净，向桶内加入清水，开动注浆泵，将泵内残留浆液冲洗出来。4结论中煤集团大屯煤电股份公司姚桥煤矿西十探煤下山过陷落柱期间，通过优化支护施工工艺，补打注浆锚索进行加固，保障了掘进施工期间的安全，有效地解决了复杂地质条件带来的安全隐患，确保了安全、高效生产。此工艺措施为以后过陷落柱方法的推广与创新积累了宝贵经验。参考文献1吕阿国.煤矿掘进工作面过陷落柱主要施工技术探讨 J.当代化工研究，2022（7）：117-119.2马卫波.大断面巷道过陷落柱期间的技术研究与实践 J.煤炭与化工，2021，44（6）：22-23.3刘栋.作业面过陷落柱顶板控制分析 J.能源与节能，2021（4）：25-26.4王瑞栓.探析煤矿掘进工作面过陷落柱主要施工技术 J.能源与节能，2020（12）：130-131.5郝明剑.掘进巷道过地质构造带注浆加固技术研究 J.机械管理开发，2021，36（12）：197-198.6李永刚.中空注浆锚索支护在煤矿深部巷道的应用 J.能源与节能，2021（7）：203-205.作者简介卢备（1987-），男，工程师，毕业于中国矿业大学采矿专业，长期从事煤矿岩巷掘进安全生产管理工作。收稿日期：2022-07-20砾粘土。其主要化学成分为：SiO246.19%、Fe2O314.96%、Al2O323.45%、K2O+Na2O 1.02%，平均硅酸率（SM）为 1.20，铝氧率（AM）为 1.57，可作为水泥用粘土质原料综合利用。3结论本矿床产出的 3 种矿石类型中，灰岩质量最优，均属级品，占累计查明资源储量的 96.94%，矿石主要有益（CaO）、有害（MgO）组分稳定；矿石质量无论沿走向还是厚度方向，质量稳定，变化较小，属优质水泥用石灰质原料。矿区内岩溶形态多样；岩石表面溶孔、溶穴、溶蚀裂隙较普遍；岩溶充填程度低，变化大。规划建设矿山为山坡露天开采的矿山，最低开采标高 2 300 m，远高于当地最低侵蚀基准面，矿床充水水源主要为大气降水。岩溶含水层地下水位较低，其他含水层富水性弱，对矿床无充水影响，未来矿坑充水的主要来源为季节性大气降水，矿坑水有自然排泄条件。本矿床岩性组合单一，露天矿坑最终边坡主要为可溶灰岩坚硬岩组，底板灰岩坚硬，力学强度高，稳固性好。矿区没有发生过较大的破坏性地震，区域稳定性较好。没有大的污染源，矿区植被稀疏，采矿对植被破坏小。参考文献1牛肖铮，赵迎青.露天矿山边坡失稳事故树分析 J.云南冶金，2021，50（4）：5-9.2牛肖铮，赵迎青.洪水塘灰岩矿采剥系统安全预评价 J.科技创新与应用，2021（11）：142-145.3张登敏，张丁文.铜街曼家寨矿床废石资源地质特征及其研究意义 J.世界有色金属，2021（23）：77-79.4王晓强，王峰.甘肃省白银厂四方山矿床地质特征及找矿方向 J.甘肃冶金，2021，43（2）：114-116.作者简介解行原（1990-），男，工程师，毕业于昆明理工大学矿物学、岩石学、矿床学专业，长期从事矿产资源勘查、岩土工程勘察等研究工作。收稿日期：2022-07-14能 源 技 术 与 管 理EnergyTechnologyand Management2023 年第 48 卷第 1 期Vol.48 No.1169