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一、水文地质
勘探区位于大青山煤田的中东部,属侵蚀构造、构造剥蚀中低山、低山丘陵地貌。地形复杂、起伏大、南高北低,周边最高点为南界外的天林背,标高2331.20m,最低点为普查区西南部水晶沟,标高1210.00m。地形侵蚀切割强烈,沟谷十分发育,呈树枝状。地形坡度陡,坡角多在15°~38°间。普查区及附近无地表水体、水晶沟从普查区的西南角通过,沟较长,汇水面积较大,常年有流水为区域较大的水系,普查区均属水晶沟水系。总体南北向展布,河道曲折,流量随季节变化大,雨后山洪暴发,但延续时间短。由北向南汇入大青山山前引黄灌渠—民生渠。
本区属半干旱大陆性气候,特点为干旱少雨,降水少,蒸发强烈,空气干旱,夏季炎热、短暂,冬季严寒、漫长,昼夜温差大。据土右旗、土右旗公山湾气象站资料:年平均降水量366.60mm,且较高频率地集中在7、8、9月(占总量的1/2强),日最大降水量85.6mm,年均蒸发度2099.60mm,多年平均气温7.2℃,年最高气温37℃,年最低气温-33℃,年均风速2.2m/s,最大风速24m/s,西、西北风风频高,冰冻期由10月至次年4月,最大冻土深度1.50m。
1、区域含(隔)水层
由新至老简述区域含(隔)水层如下:
⑴ 第四系全新统、上更新统冲洪积砂、砂砾石孔隙潜水含水层。
主要分布在美岱沟、水晶沟、大东沟等较大沟谷,山间沟谷洼地亦有零星分布。岩性以砂、砂砾石层为主,常夹卵砾石透镜体,分选差。特点是:含水层连续性差,厚度变化大,富水性差异大。
在较大沟谷,如美岱沟、水晶沟的河床宽广处可形成富水地段,单位涌水量可达1L/s•m以上。但在山间沟谷洼地,单位涌水量普遍<1L/s•m。补给源以大气降水为主,局部地段有少量基岩裂隙水侧向径流补给。富水性主要受含水层分布范围、厚度、地貌形态及底部基岩形态的控制。含水层分布范围广,厚度大,底部基岩形态呈易储水的低洼盆地状,则富水性好,否则富水性差。角度不整合于基岩之上,与下伏基岩含水层的隔水性,因地而异,主要受接触面周围基岩岩性、裂隙发育程度的影响。
⑵ 侏罗系孔隙、裂隙承压含水层组。
由五当沟、召沟、长汉沟、大青山组砂岩、砾砾岩与煤、泥岩组成复杂的含水系统,含水层主要由砂岩、砂砾岩组成,常被泥岩、煤阻隔形成几个含水组,又往往由于煤、泥岩的尖灭而使彼此发生水力联系。
大青山煤田侏罗系含水组的富水性为西部好,东部差。如西部的石拐矿区,单位涌水量大者可达2.42L/s•m,而东部的野马兔一带,单位涌水量0.0023L/s•m~0.032L/s•m。下部泥岩段为隔水层,与下伏的石炭、二叠系含水组相隔。隔水性受泥岩段发育厚度的影响。
⑶石炭、二叠系孔隙、裂隙潜水—承压含水组。
由栓马桩、杂怀沟、石叶湾、脑包沟组的砂岩、砂砾岩与泥岩、炭质泥岩、煤组成复杂的含水系统。单位涌水量一般为0.001L/s•m~0.003L/s•m,最大为0.012L/s•m,富水性差、极不均匀,水位埋深变化大。下部的泥岩、炭质泥岩、煤为隔水层与寒武、奥陶系含水层相隔。
⑷ 寒武、奥陶系裂隙、溶洞含水层。
由灰黄、灰色白云质灰岩、石灰岩组成,局部裂隙较发育,但多被方解石充填,偶见小(干)溶洞,富水性差,极不均匀,含水微弱。在大青山煤田的开发中,尚未出现过寒武、奥陶系灰岩水影响正常生产的现象。
2、地下水的补给,径流、排泄特征
⑴ 第四系松散层孔隙水。
分布在山间沟谷,沟谷洼地,以冲洪积物为主,少量残坡积物。分布范围小,连续性差,厚度普遍<10m。补给源以垂直接受大气降水入渗为主,少量基岩裂隙水的侧向径流补给与大气凝结水补给。富水性主要受含水层分布面积、厚度、地形地貌的影响。地下水的运动方向受地形的限制。以蒸发排泄为主,局部受基底起伏的影响,以下降泉的形式排泄。
⑵ 基岩孔隙、裂隙水。
广布全区的中低山、低山丘陵,各类基岩出露齐全,属基岩孔隙、裂隙水的补给区。补给源为大气降水下渗,但因地形起伏大,沟谷纵横,降水多集中在7、8、9月,且以暴雨占多,不利于大气降水的下渗与汇集、补给地下者甚少。受补给微弱的限制,普遍含水贫乏。基岩孔隙、裂隙含水组是由孔隙、风化裂隙、构造裂隙、成岩裂隙形成复杂的含水系统,同时亦受断裂、褶皱构造的影响,决定了基岩孔隙、裂隙含水组:含水层分布不连续,水位埋深不稳定,富水性差,极不均匀。
在丰水期(7、8、9月),接受大气降水补给后,大部分以下降泉的形式排泄,少量储存在适宜的储水构造。地下水运动主要受储水构造的限制。本区属以孔隙、裂隙水为主的水文地质条件简单类型。
二、工程地质
地貌形态主要为侵蚀构造为主的中低山,山高、坡陡、沟深,总体南高、北低,最高点位于勘探区南界外的天林背(标高2331.20m),最低点为普查区西南部水晶沟,标高1210.00m。区内沟谷均为上游树枝状冲沟的沟头段,特点是汇水面积小,纵断面坡降大,地表自然斜坡15°~38°,区内未见滑坡、较大岩体崩塌现象,未发现泥石流活动迹象。
本次勘查未施工工程地质岩样孔,根据邻区水泉黑土坝采岩石物理力学性质试验样188组(595块),根据岩石物理力学性质测试成果,岩石强度以坚硬~半坚硬为主,极少量为软岩。水泉黑土坝岩石物理力学性质仅供本区参考。
三、环境地质
1、环境现状
勘探区位于大青山脉中段,山前断裂带以北的山区,山高、坡陡、沟深,属侵蚀构造、构造剥蚀中低山、低山丘陵地貌。地表大部分裸露岩石,适合耕种的土地稀少。区内及周边未发现滑坡、泥石流等地质灾害现象,环境现状尚好。
据内蒙古地震观测资料记载,本区周边的地震记载较多,较严重的有1929年1月14日的毕克齐镇地震,受灾较重:“镇西北的大山响声如雷,山石震裂,之后余震10余次,倒塌房屋100多间,有人员伤亡”。1996年5月3日,在距本区约65km的包头发生了6.4级地震,波及到普查区南部平原萨拉齐镇一带。据“中国地震动参数区划图”划分,地震动峰值加速度(g)0.30,对照烈度8.5度
2、开采可能产生的环境问题
(1)本区气候干燥,风频较高。开采的爆破、挖掘、装载、粉碎、输送、运输等各环节极易形成大量的粉尘、飘尘随风飘扬污染大气。
(2) 开采过程,将有矿坑水、洗煤厂废水、生活废水排放,若排放不合理,将导致周边地下水的污染。
(3)经洗选排放的矸石,可能产生自燃,成为大气污染源。
(4) 使用的大批大型工业设备产生的噪声,对人的身心健康将产生不良影响。
(5) 开采过程需大量岩、土,若排放不合理,在雨季可能成为水土流失源,甚至产生泥石流等地质灾害。
四、 对环境问题治理建议
1、开采产生的岩、土,生活垃圾及经洗煤厂洗选需排弃煤矸石的排放应做到统筹兼顾,规划合理。外排土场应选择在原始地表低洼部位。外排过程,始终应考虑土地恢复利用问题,包括排土场的平整,排水沟的设置。排土场达到设计标高时,做好表土分层覆盖工作,并种植速生耐旱、耐贫瘠的植物以达到涵养水分,保持水土,增加肥力的目的。
洗煤场排放的煤矸石尽量进行综合利用,如需排放,应采取防自燃措施。生活垃圾排放应做到集中收集回填或无害化处理,禁止乱扔,无序堆放,以免污染环境。
2、对开采过程中易产生粉尘的工序应采取预处理,如对爆破产生的粉尘,可采用爆破前向岩体注射高压水,向爆破区洒水等。在矿区的各类公路上洒水是降低道路扬尘的最简便易行的方法。岩、土采装前向岩、土堆喷洒水,以降低采装过程中产生的粉尘。在露天采矿场周边设置绿化隔离带,防止粉尘,飘尘扩散,降低噪声。
3、对矿坑疏干排水,洗选矿废水、生活污水应进行处理后进行综合利用。具体方法应根据废水的污染程度及用途确定。例如:矿坑疏干排水经简单物理沉淀降解后即可用于采掘场道路洒水及岩体注水。但生活废水需经接触氧化法处理后,方可用于绿化灌溉等。
4、开采过程中易产生噪声源的爆破、挖掘、运输等环节,可根据具体情况分别治理。首先在选择挖掘、运输、装载设备时即应考虑其噪声指标。对无法抗拒的噪声源,如爆破,在矿区地面设施规划时即应考虑将人口密集区如居民生活区,行政办公区布置在爆破、噪声敏感区之外。若经多种措施治理,在噪声指标仍未达标的极个别区域、岗位的人员,则应采取个体防护措施,如佩带耳罩等。
5、对于确需外排的剥离物,除排土场应尽量选择在地势相对地洼部位外。为了防止水土流失,甚至产生泥石流、排土场滑坡等地质灾害。建议采取如下措施:排土场、排弃物高度≤40m;台阶高度10m~15m;台阶坡面角≤33°;排土场最终帮坡角18°~20°;沿排土场周边开挖排水沟。