钱洪夫

（中化地质矿山总局化工地质调查总院，北京 100013）

内蒙古阿拉善左旗矿产资源十分丰富，随着福建、山东等地一些小矿山逐步关停，国内矿产资源开采由东南沿海向西部转移步伐明显加快。该区矿产资源可开采潜力巨大、开发条件优越，得到了越来越多工业生产企业的青睐。阿拉善左旗属于《内蒙古自治区主体功能区规划》中的限制开发区域（自治区级重点生态功能区），在资源富集地区，可进行控制性的集中发展能源、化工、冶金等特色优势产业。本文通过分析矿山开采技术条件及地质环境影响，为该区矿山开发利用及矿山环境保护提供参考。

1 区域地质特征

1.1 区域构造

区域大地构造位置属于华北陆块西北缘、阿拉善地块东南部雅布赖-巴音诺日公构造带内(王廷印等，1998)。区域上断裂构造不甚发育，主要为一组走向上呈北西向展布的压扭性断裂（图1），长度一般为4km～20km，密集展布于区内中西部查干通根-伊和布图-新乌苏一带。其次为一组走向上呈北东向展布的压扭性断裂，展布于蟒德勒敖包东部。断裂切割华力西期晚期花岗岩体。

图1 巴音诺日公地区地质构造图1.中生代-新生代地层；2.中晚元古代盖层；3.太古代-早元古代陆壳基底；4.华力西期花岗岩；5.华力西期花岗闪长岩；5.华力西期正长岩；6.华力西期辉长岩；7.加里东期正长岩；8.闪长玢岩脉；9.断裂带。

1.2 区域岩浆岩

区域岩浆活动强烈，中-酸性侵入岩广泛出露，还发育多条北西—南东向近平行的闪长玢岩脉（高金平等，2016；梁志宝等，2017）。岩体时代主要有古元古代、早古生代、晚古生代和中生代，其中晚古生代岩浆活动最为发育。阿拉善地块发育“雅布赖-巴音诺尔公-红古尔玉林晚石炭世—早二叠世碰撞型火山-侵入岩带”与“沙日吉庙-阿布得仁太山晚二叠世碰撞型火山-侵入岩带”2 条同碰撞型的火山-侵入岩带。区域巴彦诺日公梁大岩基呈东西向展布。出露侵入岩主要有：早古生代奥陶系、早古生代志留系、晚古生代二叠系和中生代三叠系。矿石组合以黑云母花岗岩、花岗岩居多，斜长花岗岩、二长花岗岩次之，钾长花岗岩、花岗闪长岩较少，花岗斑岩、流纹斑岩及石英斑岩等浅成侵入岩一般呈脉状产出。巴彦诺日公梁大岩基岩体中具有比较多的加里东期基性岩捕虏体。

区域内的矿体主要赋存于二叠纪黑云二长花岗岩（Pγβ1b）及三叠纪花岗岩（Tγ1b）过渡相中，呈岩基产出，是组成诺日公花岗岩基的一部分。巴彦诺日公梁花岗岩基属中深成相，剥蚀程度较浅。根据岩石类型及结构，大体可划分出边缘相和过渡相。边缘相由细粒或中粒黑云母花岗岩组成，岩石呈灰白色或略带红色，宽数千米，呈断续环带状，沿岩基边缘分布。过渡相以似斑状黑云母花岗岩为主，局部出现粗粒黑云母花岗岩，构成岩基主体。岩石呈浅肉红色，中-中粗粒斑状和块状构造。

2 矿山开采水文地质条件

2.1 地形、气候及地表水特征

该区地处阿拉善高原东南部诺日公南山的南坡，为雅布赖北山东延之脉。地形属高原低山-高原波状丘陵地带，属花岗岩构成的剥蚀残山丘陵区。地貌特征多呈舒缓起伏的馒头状、长梁状，属风蚀雅丹地貌类型。区内基岩出露良好，地表植被低矮稀疏，仅在河床及地形低洼处有零星草木，生态环境十分脆弱。

地处北温带荒漠干旱气候区，具干旱少雨、蒸发强烈的大陆型气候特征。据巴彦诺日公气象站资料（2004年～2013年）统计，年平均降水量不足100mm，年蒸发量大于3000mm。区内无常年性地表水体，河沟大多数情况下为干河床，丰水期局部区段现涓涓溪流，雨季水流量猛增，可形成具有破坏性的洪流。

2.2 地下水的补、径、排条件

该区地下水的主要补给源是大气降水的渗入补给，无承压水。补给、径流、排泄条件受地形、岩性因素制约。由风化的岩浆岩构成的低山丘陵区，岩层裸露或覆盖有第四系，有利于接受大气降水的渗入补给及径流。区内冲沟的第四系低洼地段存在有限的浅部孔隙水和裂隙水属于潜水。在重力的作用下，沿裂隙向地势低洼的沟谷径流，并经现代河谷向南部径流排泄。

根据含水层的岩性特征和地下水的赋存形态，将区域含水层分为第四系孔隙水、第三系、白垩系碎屑岩裂隙孔隙潜水及层间水和岩浆岩构造裂隙水。第四系孔隙水主要分布于区域西部及沟谷河床及阶地上，成因主要为冲积、洪积、风积，岩性以砂砾石为主，次为中细砂土。水位埋深10m～30m,水量一般小于100m3/d。水化学类型为Cl·SO4·HCO3-Na型或Cl·SO4-Na型水。矿化度0.3g/l～2.0g/l左右。碎屑岩孔隙裂隙潜水及层间水主要分布于区域南部及西南部，地层基本直接出露，局部上部覆盖薄层全新统砂砾石层，含水层岩性主要为砂岩、砂砾岩。顶板埋深基本都大于50m，潜水水量一般1.24m³/d～50m³/d。在补给条件较好的山前10m³/d～100m³/d，水化学类型为Cl·HCO3·SO4-Na型或Cl·SO4-Na型水。矿化度0.3g/l～2.0g/l左右。新近系上新统层间水水量较大在174.62m³/d～2882.4m³/d，矿化度在0.45g/l～0.89g/l。水化学类型Cl·SO4·HCO3-Na或Cl·SO4-Na型水。古近系、白垩系层间水量较小，一般小于100m³/d，矿化度0.57g/l～3.4g/l，局部大于5g/l。水化学类型HCO3·Cl·SO4-Na型水。岩浆岩构造裂隙水广泛分布于区域内。形成低山丘陵地貌。岩浆岩以黑云二长花岗岩为主，局部穿插有闪长玢岩脉。该地层岩体完整，节理裂隙不发育，地下水出露极少，基本不含水，仅顶部风化带见为数不多的裂隙，风化带深度2m～20m，水量2m³/d～5m³/d，据钻孔抽水试验结果显示水量很小，水质为HCO3·SO4-Na型。矿化度1.29g/l。

区域隔水层有碎屑岩类隔水层和岩浆岩类隔水层2种类型。区内碎屑岩隔水层岩性主要为泥岩、砂质泥岩，构成碎屑岩层间水顶板，其透水性差。 区域内出露大面积花岗岩岩体，除上部10m～20m弱透水之外，下部全部为隔水层，岩性主要以黑云二长花岗岩为主。其顶部覆盖的0.3m～1.5m的第四系残坡积物多为透水不含水地层。

2.3 矿山水文地质条件分析

矿山水文地质条件主要受区域水文地质条件控制，大气降水及上游地下水潜流是地下水直接补给来源，由于年平均降水量远低于蒸发量，大气降水直接渗入补给地下水的水量有限，致使本区含水层富水性差。雨季集中在每年的7～9月，其间降水量占年度总量的85%，是影响地下水动态的主要因素。

区内均为致密的地质矿物，矿体底界以上无含水层存在，矿区地表地形分布的小冲沟有利于自然排水，矿区水文地质勘查类型以基岩裂隙水充水为主的简单型。区内影响矿山开采的主要是地表水，不受地下水的危害，有利于露天开采。开采矿产资源不会造成地表径流和地下水质污染。

3 矿山开采工程地质条件

3.1 风化带特征

影响矿区地质矿物强度的主要因素为风化作用，其次为区内断裂构造作用。地表除少量地势低洼处覆盖薄层第四系外，大部分为平坦裸露的岩体，因长期遭受剥蚀，近地表3m以浅风化严重，裂隙面明显，颜色变浅，岩芯呈10mm～50mm碎块状，矿石物理强度极低，属强风化带。3m～15m矿石表面和裂隙面有风化迹象，有少量裂隙将岩体切割成200mm～500mm块体，不易击碎，基本保持母岩结构，属弱风化带。风化带对矿床开采无大的影响，但在开采期间必须注意该风化层的厚度变化。

3.2 露天边坡的稳定性评价

区内的矿体、周边围岩保存完整，抗压强度110.6MPa，为坚硬矿石。矿体围岩为碎裂结构，节理裂隙较发育，但稳定性能较好。平均RQD值在85%以上。矿石质量等级为I-II级。无Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级结构面，Ⅳ级结构面主要为节理面，分布较规律。

矿体埋藏较浅，适宜露天开采。顶板为厚度不大的残坡积物，在开采时应对该地段采取人工崩落和剥离的办法，使之处于基本稳定状态。开采边坡面可设置于矿体外的围岩中。根据矿区周围已开采的多家矿山，多年来采矿时没有产生围岩裂缝、倒塌、底部陷落、沉降等不良地质现象。区内现有采坑，垂高20m，可见80°以上的陡峻边坡，状态稳定。矿石的软化系数为0.93，故地下水对矿石的力学强度影响不大。对已有采坑边坡角调查统计，坡高8m～10m时边坡角为80°以上，坡高22m时，可形成75°～80°的稳定边坡。

4 矿山开采地质环境分析

4.1 生态环境现状

该区位于腾格里沙漠的北东边缘，根据《内蒙古自治区生态区图》，该地区为Ⅴ-1-2属于东阿拉善-北乌兰察布草原化荒漠防风固沙生态功能区。地形地貌类型属剥蚀的低山丘陵区，植被稀少，见有零星野草及少量胡杨树，长势低矮，生态脆弱。区内土地利用类型以裸岩石砾地为主，裸岩石砾地约占的85%；其次为天然牧草地，约占的8%。

区内植被区系组成较为贫乏，植被类型简单，区域内代表植物有绵刺、红砂、珍珠，伴生植物有内蒙驼绒藜、合头藜、蒙古扁桃、霸王、小针矛、松叶猪毛菜等。主要原因是受当地特定气候条件——水热状况的制约。区内荒漠植被面积分布最广，大多数植物具有耐干旱、耐高温、耐盐碱和抗风沙的特征。根据全国生态功能区划，本区为防沙固沙生态功能区。地广人稀，自然环境差；植被类型和植物成分简单，土壤贫瘠、风蚀严重。根据《内蒙古自治区人民政府关于划分水土流失重点预防区和重点治理区的通告》（内政发〔2016〕44号），本区不属于水土流失重点预防区和水土流失重点治理区。

4.2 矿山开采环境地质条件

矿区远离城镇不在交通干线的两旁，没有桥梁、溶洞、人文景观和古迹遗址，开采荒料、废石和废渣的堆放不占农田和林带，采矿中或采完后不会造成地面下沉、裂缝、倒塌、滑坡等不良地质现象。矿区内矿体出露良好，因部分矿物抗风化性强，在地表呈正地形，矿体表面裸露光滑无植被和盖层，易于露天开采。矿山开采以台段式开发机械锯切为主，没有炮声，不产生矿沫和粉尘，不会污染大气层。根据矿区地质环境现状及将来矿山开采可能引发的变化，将矿区环境地质类型划分为第一类，即矿区地质环境质量良好。

4.3 矿山开采利用方案

矿体覆盖层第四系残坡积层组成，矿区自上而下划分台阶开采，第一个台阶为剥离台阶，大部第四系表土厚度小于1m，设计剥离2m，上部地表覆盖层采用工程机械剥离，堆放至表土堆场。

地表风化层采用锯切割。根据矿山采剥规模和装备，剥离风化层岩体废石采用挖掘机采装。机械切割的块状废石采用液压冲击锤破碎后采用挖掘机装车，汽车运输，废石直接运往废石场临时堆存待外售利用。石材开采采用圆盘锯石机、金刚石串珠锯联合切割，切割分离的石材块石，采用叉装机装车，平板汽车运输。

4.4 露天开采对矿山环境影响预测分析

矿山开采过程中将地表的土层、植被剥离，开采方式使矿体分为几层，进行分段露天开采。露天开采会产生滑坡、泥石流和崩塌等地质灾害问题。矿山山体天然存在的平衡状态被打破，由于土石的剥离，山体承重和重力产生变化，稳定性变差，这会导致岩体发生一定程度的形变，当形变达到某个阀值，将可能诱发山体滑坡和山体崩塌。随着矿体的全面开采，采场范围将形成小型崩塌，崩塌体主要集中在开采面上，成散落状分布。矿山边坡上部岩性主要为第四系残坡积层亚粘土层、风化强烈的基岩，土体结构松散，遇水易滑落、崩塌。岩土体在自重应力或外应力作用下，特别是在降雨作用下，雨水会迅速入渗岩土体中，岩土体的抗剪强度急剧降低，且雨水既会增大岩土体的自重应力，又能润滑岩土体结构面且减小结合力，从而容易引发崩塌、滑坡地质灾害的发生。崩塌、滑坡地质灾害的一旦发生将直接影响采场、生活区、矿山公路等地面辅助设施的安全和矿工的生命安全。

矿山开采首先进行地表的剥离工作，对地表的植被、表层土进行剥离.随着开采深度的不断加深，从上段开采到下段不断改变着矿区的原始地形地貌景观，这种过程也将矿区原有的自然状态下动植物的生存环境破坏了。随着矿山开采的进程，植被破坏、水土流失不断加重，生态环境变得脆弱，没有表土的覆盖岩石裸露于地表，产生石质荒漠化现象。

采区位于矿区基岩裂隙含水层中，矿体的采出标高大于含水层标高，矿区范围内地下水与地表水联系不密切，地下水不发育。露天采区矿山开采不会对地下水产生影响。

5 结论

通过对内蒙古阿拉善左旗矿山开采水文地质条件和工程地质条件及地质环境分析，显示该区具有良好的开采技术条件，矿区水文地质、工程地质条件为简单类型，环境地质条件中等，适宜进行露天开采，具有良好的开发利用前景。

矿山开采中应按照绿色矿山要求，采用表土剥离保护土地资源等方式，以减少矿山开采活动对环境资源的破坏，有效控制其对矿山地质环境产生的危害。