摘要：矿区水工环地质特征及开采技术条件分析直接关系到矿产资源的有效开采、生产安全以及生态环境保护等。通过分析可以为矿产资源的合理开发利用提供科学的依据，并且还能够有效地减少各种地质灾害的发生，尽可能地确保技术人员的生命安全，为矿区的可持续发展提供有力的支撑。文中主要针对营头矿区水工环地质特征及开采技术条件进行了分析。
关键词：矿区,水工环地质特征,开采技术,分析研究
1矿区基本情况
1.1交通地理
营头矿区位于广东省封开县城区南东154°方向，直距约16km，隶属封开县长岗镇管辖，广佛肇高速S8、怀阳高速S59、国道321线、省道266线在封开县内通过，在长岗镇建有跨西江的公路大桥，在江口街道建有跨贺江的公路大桥。矿区临近国道G321，沿国道G321西行可至封开和梧州等地，东行可至德庆和肇庆等地，交通较为便利。
1.2地形地貌特征
矿区范围内地形地貌完整，植被较发育，主要为杂树、杉树、松树及桉树。矿区及周边没有大的地表水体分布，短时地表径流经沟谷汇入邻近溪沟排泄。
1.3气候气象特征
据县气象部门多年统计：最低气温-6.1℃（1955年1月12日），最高气温为39.4℃（1957年8月14日及1989年7月17日）。一月气温最低，平均为11.2℃;7月气温最高，平均为28.4℃;年平均气温为20.8℃。主导风向4月至9月为偏南风，10月至次年3月多偏北风，年平均风速1.4m/s，夏季多雷雨大风，瞬间（约2min）风速可高达34m/s（十二级以上），偶有龙卷风。
1.4地区经济概况
矿区所在地为封开县位于广东省西北部，毗邻广西省梧州市，是“西江走廊”经济区域的重要组成部分。该地区以汉族和农业人口为主，经济相对落后，工农业基础均较差，但林业资源、矿产资源和旅游资源等较为丰富。当地经济以农业为主，粮食作物占首位，经济作物种类繁多，主要包括水稻、玉米、花生、木薯、橘柑、黄烟等；养殖以养猪、山羊等为主。
1.5矿山开发利用情况
经多年开发，现矿区范围内表土基本已被剥离，矿体裸露地表。矿山开采总体形成一个凹陷采坑，采坑底部挖有集水坑，坑内设置有抽排水设备。采场西侧为排土区，面积约51000m2，堆高约50m，共有5级台阶，台阶边坡底部建有截排水沟和挡土坝；采场南侧为矿石破碎加工生产线和办公生活区。现采场开采已形成13级台阶，1级～7级台阶为岩质边坡，每级台阶高13m～15m；8级～13级台阶为土质边坡，每级台阶高7m～11m不等，台阶宽3m～10m不等，部分台阶边坡已开展复绿工作。现采场最低开采标高为45m，最低开采平台面积约30000m2。
2矿区水工环地质特征
2.1矿床水文地质特征
2.1.1矿床水文特征
矿区位于封开县东南侧，属丘陵地貌，总体地势为中高东西两侧低，地形坡度一般5°~40°。矿区范围内海拔标高最高为199.0m（南部白沙斗），海拔标高最低为30.2m（西侧沟谷），最大相对高差168.8m。属亚热带季风气候，靠近北回归线，气候温暖，雨量充沛。每年4月～9月为雨季，10月～次年3月为旱季，年均降雨量1740.8mm，日最大降雨量216mm（南丰镇）。无霜期在310天以上。
矿区附近有一条地表水体，位于矿区的外围，自东向西沿着山谷流出，受大气降水影响明显，最终汇入谷圩河。
2.1.2地下水类型及特征
（1）松散岩类孔隙水。分布于整个矿区，含水层由残坡积砂质黏性土和全风化变质砂岩、花岗岩孔隙组成，含水层不稳定，以上层滞水为主，受季节影响变化较大。松散岩类岩层总体属透水而不含水岩层，富水性弱，对矿山开采影响小。
（2）层状岩类裂隙水。层状岩类裂隙水赋存于寒武系变质砂岩风化裂隙和构造裂隙中，含水层厚度不稳定，富水性弱且受季节变化影响较大，主要含水层与风化层底板基本一致。
（3）块状岩类裂隙水。块状岩类裂隙水赋存于晚侏罗世黑云母二长花岗岩风化裂隙和构造裂隙中，含水层厚度不稳定，富水性弱且受季节变化影响较大，主要含水层与风化层底板基本一致。
根据矿区地质填图及钻孔静止水位测量情况，地下水水位埋深7.5m～78.6m（标高55.61m～131.05m）。浅部岩石裂隙发育，局部形成含水层，透水性好，富水性弱；深部裂隙不发育，透水性差，富水性弱，可视为相对隔水层。
2.1.3地下水的补径排条件
矿区地下水补给来源主要为大气降水，降雨汇水面积大，地形切割一般，有利于降雨下渗补给。矿区内松散岩类孔隙水接受大气降水后，下渗形成孔隙水，通过地下径流方式入渗补给块状岩类裂隙水，以矿区中部山脊为分水岭向东西两侧沟谷径流运动，在地形低处呈散流或泉水形式排泄于沟谷或溪流，部分消耗于植物蒸腾。
由于矿区地下水补给来源为大气降雨，因此地下水动态变化主要受到季节性影响，每年雨季（4月～9月）丰水期地下水水位上升，旱季（10月～3月）降雨减少后水位缓慢下降，地下水动态变化呈明显季节性周期变化。
2.1.4矿床充水因素分析
矿区采用露天开采，随着开采剥离，地形地貌发生改变，矿山汇水条件也会随之变化，矿区最低开采标高为22m，位于当地侵蚀基准面以上，但未来将形成凹陷开采，矿区汇水面积较大。矿区内地表水体不发育，地下水量贫乏。矿床主要充水因素为大气降水和块状岩类裂隙水。
2.1.5露天采场涌水量预测
采场涌水来自大气降水和地下水，而地下水的补给全部来自大气降水及块状岩类裂隙水，且周边无汇水区，含水层富水性极弱，因此，计算采场涌水量时只计算大气降水。
矿区面积1.161km2，最低开采标高22m。预测矿山开采涌水量为主要表现为大气降雨，汇水面积按雨水可能进入场内的地表分水岭圈定，在1：5000地形图测定面积为1287600m2。
矿山采场的涌水量，由于大气降雨，具有突发性，持续时间较短的特点，按日最大降雨量216mm测算，采场降雨汇水量按《矿坑涌水量预测计算规程》（DZ/T0342-2020）计算。按日最大降雨量计算的采场最大涌水量约为194685m3/d，日平均降雨量计算的采场涌水量约为8716m3/d。
2.1.6矿区供水分析
矿区内未见大的地表水体，地表水和地下水以中部山脊为分水岭，汇入矿区东西两侧的季节性溪流。对矿区两侧溪流进行取样分析，水化学类型为HCO3型，总硬度18.96mg/l～19.91mg/l，pH值6.91～6.94。
矿区及周边现有水源水质总体较好，但水量一般，无法满足矿山开采的水量需求。
2.2矿区工程地质特征
2.2.1岩土体工程特征
（1）松散岩组。主要为第四系残坡积层、全风化变质砂岩层和全风化花岗岩层。厚度3.0m～43.3m，平均厚度为24.2m。主要为黏土，砂质黏土，含砾黏土。主要分布于未开挖的自然坡体表层，为砂质黏性土及少量半风化花岗岩和变质砂岩岩块组成。总体呈土状、松散堆积，整体稳定性较差，在降雨作用下，易发生失稳。
（2）较坚硬岩组。主要为半风化花岗岩层和半风化变质砂岩层。半风化变质砂岩层厚度1.1m～57.5m，平均厚度为19.7m，岩石饱和抗压强度23MPa～61MPa，平均值45MPa。半风化花岗岩厚度1.9m～54.7m，平均厚度为18.5m，岩石饱和抗压强度35MPa～75MPa，平均值61MPa。岩石裂隙发育，较破碎，岩石质量指标RQD为1.7%～71.7%，平均值为27.2%，整体岩石质量较差，在恶劣环境条件下可能发生崩塌、掉块等现象。
（3）坚硬岩组。主要为微—未风化花岗岩层和微—未风化变质砂岩层。微—未风化花岗岩层饱和抗压强度为82MPa～176MPa，平均值110MPa。微—未风化变质砂岩层饱和抗压强度为68MPa～125MPa，平均值98MPa。岩石结构完整，质地坚硬、性脆，岩石质量指标RQD为60.1%～90.5%，平均值为79.8%，整体岩石质量好，总体稳定性好。
2.2.2边坡稳定性
（1）矿区岩土体。①松散类土体。由可塑—硬塑状态的黏土、砂质黏土、含砾黏土组成，结构松散，抗压强度低，工程地质性质差，但其整体厚度小，整体对边坡稳定性影响不大，但局部厚度较大，开挖时形成高陡土质与岩质的混合边坡，在雨水的冲刷下可能局部存在失稳引发崩塌、滑坡等地质灾害。②较坚硬岩体。由半风化岩石组成，岩石强度较低。据钻孔工程地质编录资料，裂隙较发育，岩石质量指标RQD为1.7%～71.7%，平均值为27.2%，整体岩石质量较差，在恶劣环境条件下可能发生崩塌、掉块等现象。③坚硬岩体。由微—未风化岩石组成，岩石强度高，岩石坚硬、完整、性脆，岩石质量指标RQD为60.1%～90.5%，平均值为79.8%，整体岩石质量较好～好，坚硬岩体边坡开采时对边坡的稳定性影响不大，边坡稳定。
（2）现采场边坡现状。现矿区范围内最低开采标高为45m，边坡高度144m，开采已形成13级台阶，1级～7级台阶为岩质边坡，每级台阶高13m～15m，台阶边坡近直立，未见有崩塌现象。8级～13级台阶为土质边坡，每级台阶高7m～11m不等，台阶宽3m～10m不等，台阶边坡角一般30°~45°,台阶内均设置截排水沟，未见冲沟、滑塌现象，部分台阶边坡已开展复绿工作。
（3）开采边坡稳定性。由于土质整体厚度较小，边坡上部的土质边坡处于较稳定状态，但需要注意防范水土流失，强降雨时候土体极易被水冲走。岩质边坡主要为微—未风化岩层，岩石较坚硬较完整，结构面不发育且结合较好，边坡稳定性较好，矿山采用自上而下的大平台开采，采场均为岩石台阶和边坡，稳定性较好，但局部矿区边界形成坡残积土和强风化花岗岩开采边坡，稳定性较差，需做好边坡维护。
2.3矿床环境地质特征
2.3.1矿床环境地质现状
据《中国地震动参数区划图》（GBl8306-2001），矿区处于抗震设防雷度Ⅵ度区，设计基本地震加速度值0.05g。历史上没有破坏性地震记录，因此矿区所处区域地壳基本稳定。
矿区内岩石内照射指数IRa为0.2～0.8，外照射指数Ir为0.4～0.9，无有毒有害组分，采矿时不会造成采矿人员身体的放射性及毒性伤害，亦不会对周边的水体产生污染。现采场范围内表土基本已被剥离，堆存与矿区西侧排土场内。生产的矿石和废石不易分解出有害物质，对地表及地下水影响较小。目前矿区东侧有110kV高压线穿过，当地自然资源局已商议电力部门进行迁移工作。经调查，矿区周边自然环境条件保持较好，未见不良地质现象，现状属地质环境较良好区。
2.3.2环境地质问题预测及措施建议
（1）矿山开采时会对地形地貌、土地资源和生态环境产生破坏，矿山在开采时需要边开采边治理，边开采边复绿，尽量减少对地形地貌、生态环境的破坏。
（2）矿山开采加工和矿石运输过程中产生的粉尘、噪音和废水等问题，矿山在开采和加工过程中需配备吸尘装置及喷淋系统进行抑尘，同时配备洒水车对主要运输道路进行洒水，在主要运输道路两旁种上树木进行防噪，矿山废水做到处置达标排放（循环利用），提高智能化开采水平，有效保护矿区和周边环境。
（3）矿山开采时会对地下水含水层造成破坏，影响地下水的补径排等问题，矿山在开采时需对地下水出露的位置修筑排水沟，同时进行雨污分流。
（4）矿山在开采过程中形成高陡边坡，边坡由土质和岩质组成复合边坡，由于土质整体厚度较小，土质边坡整体处于较稳定状态，但矿区范围部分边界开采形成坡残积土和强风化花岗岩边坡，在长期降雨作用下，容易发生边坡失稳引发崩塌、滑坡、泥石流地质灾害，开采过程中需要加强边坡巡查和管理，及时清理台阶松石和危岩，必要时对局部高陡的边坡进行支护。
（5）矿区范围面积大，暴雨期间降雨汇水对采场外围边坡影响较大，需落实采场外围和坡脚截排水与矿山排水沉淀处理措施，避免雨水直接冲刷外围边坡或流入周边农田。
3开采技术条件评价
3.1水文地质条件评价
矿区地处低山丘陵地带，无山塘、水库等地表水体，地下水类型为松散岩类孔隙水和块状岩类裂隙水，富水性较弱，水量贫乏。矿山采用露天开采，最低开采标高为22m，所采矿体位于当地侵蚀基准面以上。开采将形成凹陷采坑，需合理设置截排水沟，并配置抽排水设备将积水抽至周边沟谷内。
3.2矿区工程地质条件评价
矿区范围内主要为变质砂岩和花岗岩，地质构造简单，矿区除现有采场外，基本为原始地貌，自然山坡基本稳定，未见滑坡崩塌等现象。矿体上部覆盖层厚度较大，土体和风化层稳定性较差，在暴雨、爆破震动等恶劣环境条件下，可能发生局部失稳情况。下部微—未风化层岩石质地坚硬，抗压强度高，整体岩石质量好，稳定性好。
3.3环境地质条件类型
矿区区域地壳稳定，矿石不易分解其他有害元素，地表水水质良好，污染程度低。矿山建设开发过程中，将对较大范围地形地貌及局部生态环境、土地资源造成破坏或影响。矿山开采易引发崩塌或滑坡等地质灾害，生产加工产生粉尘、噪音等将对周边环境产生影响，需采取有效措施保护矿区和周边环境。矿山企业应按照国家和广东省绿色矿山建设要求进行建设和管理。
4结语
矿区地处低山丘陵地带，无山塘、水库等地表水体，地下水富水性弱，水量贫乏。地表水和地下水对矿床开采影响较小，矿区水文地质勘查类型为第二类，矿床水文地质条件简单。矿区内未见明显构造发育，仅见节理裂隙。矿区工程地质勘查类型属于第四类，矿区的工程地质条件中等。矿区区域地壳稳定，矿山生产加工产生粉尘、噪音等将对周边环境产生影响。矿石不易分解其他有害元素，地表水水质良好，污染程度低。矿床地质环境类型为第二类，地质环境质量中等。
综上所述，矿床开采技术条件属水文地质条件简单，工程地质条件中等，地质环境质量中等的类型(Ⅱ-4）。
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