某礦區工程地質特征探討

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摘要:工程地質條件是礦床開采技術條件中重要組成部分。本文根據礦區內工程地質巖組的劃分、巖體結構面特征、構造及巖石物理力學性質測試值，來評價礦體圍巖及其頂、底板巖石的工程地質條件;并綜合分析了井巷圍巖的巖體質量和穩固性:礦區工程地質巖組類型主要由半堅硬－堅硬巖組構成，礦體頂、底板圍巖巖性為花崗閃長巖，多為整體塊狀結構，穩定性較好，工程地質條件屬中等型;本文還預測了采礦活動中可能發生的主要工程地質問題，對礦床開采技術條件的確定及礦山的建設和開采提供了有效依據。

關鍵詞:工程地質條件;工程地質巖組;圍巖穩定性;礦床開采

礦區位于吉林省龍井市北西293°方位，直距39．4km，行政區規劃隸屬于延邊朝鮮族自治州龍井市老頭溝鎮天寶山社區管轄。位于長白山系英額嶺山脈，區域最高海拔777．3m，最低海拔450m，相對高差250～355m，屬淺切割低山地貌景觀，山勢陡峻。區內以九戶洞河與天寶山交匯處河床標高420m為當地最低侵蝕基準面，礦區礦體賦存于深部250m標高以下中侏羅世二長花崗巖、晚二疊世石英閃長巖巖體中的石英細脈帶或節理裂隙帶中，賦礦標高250～－300m，礦床勘查類型劃為Ⅱ、Ⅲ類型。

1工程地質條件

1．1礦區巖土體工程地質特征依據巖土體的物理力學性質、巖石風化程度及工程地質特征，將礦區巖土體分為四種巖組。1．1．1松散、軟弱巖組分布于山間河谷(溝谷)及低山的表層，由第四系全新統沖積、沖洪積層、殘坡積層及基巖全－強風化帶構成。山間河谷(溝谷)松散巖類呈北西－南東向分布于天寶山河、九戶洞河等河流的山間河谷階地(溝谷)區。其巖性由粉質黏土和砂礫石組成，厚度為4．00～10．00m，屬土體巖組，松散、軟弱，力學強度低。低山表層為腐殖土及黏性土夾碎石，低山地勢山高坡陡，山脊及斜坡處殘坡積層堆積厚度約為2．00～3．00m，坡角下堆積厚度為3.00～5．00m，屬土體巖組，松散、軟弱，力學強度低。1．1．2層狀巖組被巖漿巖侵入后殘塊體分布于礦區的中部和南部，二疊系上統廟嶺組為一套淺海相火山碎屑巖與碳酸鹽巖沉積巖系。巖性為變質泥灰巖、厚層狀大理巖、硅灰石大理巖、透閃大理巖、長英質角巖、粉砂巖等類型，地層走向310°，傾向南西，傾角50°～60°。白堊系下統泉水村組地層分布于礦區西部，呈不規則狀分布，出露面積約4．5km2，巖性為安山巖、凝灰質砂巖、集塊巖、安山質角礫巖、安山巖、安山質凝灰巖、粗安巖、粗面巖、粗面質角礫凝灰巖、粗面質凝灰巖、流紋巖屑凝灰巖等性質，泉水村組巖組與礦床開采無關。層狀巖組由中風化－微風化巖石構成，力學強度較高。巖體結構類型為層狀結構，巖體完整程度為較完整－完整。1．1．3塊狀巖組該巖組分布較廣，出露面積大，有早石炭世大盤嶺單元二長花崗巖，晚三疊世天寶山序列水源地單元花崗閃長巖－石英閃長巖，東南溝單元石英二長閃長巖－石英閃長斑巖，元溝單元二長花崗巖，早侏羅世榆樹川單元二長花崗巖，中侏羅世雞冠山單元花崗斑巖等。250m標高以下鉬礦體產在花崗閃長巖巖體之中，該花崗閃長巖巖體既是鉬礦體的圍巖也是母巖，巖石較完整，裂隙不甚發育，質地堅硬。巖體結構類型為塊狀結構，巖體完整程度為較完整。

1．2礦體及礦體圍巖物理力學性質

礦區內本次勘查的鉬礦體50m標高以上為石英脈型礦床，50m標高以下為斑巖型礦床。圍巖主要為花崗閃長巖。1．2．1礦體礦體呈脈狀、似脈狀、透鏡狀產出，幅寬多在0．5～5.0m之間。礦體中局部有花崗閃長巖、二長花崗巖、片理化蝕變巖等夾石，夾石厚度一般小于2．0m，延長不大。礦石屬較堅硬巖石，成礦后期斷層，節理不發育。總體來看，礦體巖性較穩定、堅固。但個別地段受后期構造影響，礦石穩固性較差。據礦體6組巖石單軸抗壓強度試驗，最大值65．1MPa，最小值49．6MPa，平均值57．2MPa，屬半堅硬～堅硬巖石。抗拉強度為2．18～7．2MPa，平均4.53MPa。內聚力為18．0～25．9MPa，內摩擦角為24．7°～43.53°。巖石質量指標(RQD)在91%～94%，平均為92.4%，巖石質量等級為Ⅰ級極好的，巖體完整。根據巖體質量指標M(計算公式M=RC/300．RQD)，經計算，礦體M值為0．18，巖體質量為中等［1］。1．2．2礦體頂板礦體圍巖主要為花崗閃長巖，既是礦體圍巖，又是礦體的頂底板。據礦體頂板7組巖石單軸抗壓強度試驗，最大值80.4MPa，最小值33．6MPa，平均值50．9MPa，屬半堅硬～堅硬巖石。抗拉強度3．77～7．87MPa，平均6．43MPa。內聚力17．412～0．9MPa，內摩擦角22．1°～46．12°。巖石質量指標(RQD)在90%～94%，平均為91．9%，巖石質量等級為Ⅰ級極好的，巖體完整。經計算，礦體頂板M值為0．16，巖體質量為中等。1．2．3礦體底板據礦體底板9組巖石單軸抗壓強度試驗，最大值76.9MPa，最小值19．7MPa，平均值47．7MPa，屬半堅硬～堅硬巖石。極個別地段巖石單軸抗壓強度為19.7MPa，屬軟弱巖石。抗拉強度4．88～13．8MPa，平均7．78Mpa，內聚力18．7～34．9MPa，內摩擦角20．7°～41.99°。巖石質量指標(RQD)在91%～93%，平均92.4%，巖石質量等級為Ⅰ級極好的，巖體完整。經計算，礦體底板M值為0．15，巖體質量為中等。

1．3巖體結構面特征

1．3．1巖體結構根據巖體結構分類，礦區花崗閃長巖組、石英閃長巖斑巖組、細粒閃長巖組、矽卡巖組、凝灰巖組、英安巖組等均屬塊狀結構，結構類型為Ⅰ2類結構，巖石強度為半堅硬－堅硬巖石。大理巖屬層狀結構，結構類型為Ⅱ1類結構，屬半堅硬巖石。煌斑巖組、構造角礫巖組屬碎裂結構，結構類型為Ⅲ2、Ⅲ3類結構，巖石強度分類屬軟質巖［2］。礦區巖體結構類型及強度特征見表1.1．3．2斷裂構造工程地質特征區內斷裂構造以北西向構造結構面和北東向構造結構面為主，尤其兩組結構面相交部位，使地下工程塌方、冒頂落盤。從主要構造結構面的分布上分析，礦區北部巖移方向是北西向，南部是南西向。礦體圍巖中斷層、節理裂隙不甚發育，圍巖穩定性較好。坑道中揭露的斷層為北西向、北東向，傾角60°～75°，斷層面平直光滑，水平擦痕，斷裂兩側具片呈現理化帶現象。尤其是通過暗色巖石時，片理化尤為強烈，斷距一般不超過2m，對礦體影響不大。

1．4井巷圍巖穩固性評價

礦區內巖體結構以塊狀結構為主，巖石較穩定。層狀結構產狀和工程臨空面的組合中，緩傾角的小捕虜體在井巷中極不穩定。井巷延長方向與巖組構造結構面相一致時，頂板易落盤冒頂，出現坍塌事故，主要出現在小捕虜體發育區域，具碎裂結構的破碎蝕變帶最不穩定。礦體內的煌斑巖脈，對工程有一定的破壞作用。該區最不穩定的巖組是煌斑巖組、構造角礫巖組，在采礦設計及采礦生產中對破碎嚴重部位應采用錨噴注漿支護方法進行支護。依據礦體及礦體頂底板圍巖巖石質量指標(RQD)，礦區巖石質量等級以Ⅰ級極好的為主，絕大部分巖石在井巷掘進過程中不易出現垮塌現象，故不需支護。但煌斑巖組、構造角礫巖組(構造破碎帶)巖石質量等級為Ⅳ－Ⅴ級巖石，屬劣的～極劣的巖石，必須進行支護［3］。

2采礦活動引起的工程地質問題

礦區內礦坑經過一年多的疏干排水，排水系統經過擴建已能滿足礦山正常生產需要。疏干后對各中段進行了認真細致的調查，除局部巖石破碎、構造發育地段及采空區發現坍塌現象，其他井巷均較穩定，未發現較嚴重的工程地質問題。由于閉坑后地下水已淹沒到中段，疏干排水大面積卸載應注意一些不良工程地質問題的發生。2．1礦坑閉坑長期充水，構造破碎帶、斷層泥及軟弱結構面，在地下水的軟化作用下，易形成滑動面，而引起構造破碎帶的失穩或局部巖體沿軟弱結構面滑動。2．2礦坑大流量排水及礦床的開采，相當于大范圍卸載，勢必改變礦區原有地應力平衡，使巖體局部產生應力集中。地應力的改變可能誘發巖體滑動，并且斷層活動速度加快易出現不良工程地質現象。

3結論

該礦床礦體賦存于石英閃長巖、二長花崗巖巖體之中，礦體、頂底板圍巖巖性較單一，巖石呈中風化－微風化，力學強度較高，巖體較完整，穩定性好。構造破碎帶對礦床開采影響不大，掘進過程中遇到構造破碎帶必須進行支護。坑道開采井巷及頂底板穩定，坑道工程地質分區為較穩定區，但坑道開采已形成采空區，誘發地面塌陷，應引起礦方高度重視，并采取切實可行的工程措施進行預防和治理。同時，礦區內進行回采時建議采取如下措施:①采用后退式回采，利用人工支架取代礦柱或充填;②監控頂板，提高回采強度，縮短工作人員在采空區作業時間;③保留兩個以上安全出口，以及確保人行通道暢通安全。

參考文獻:

［1］GB/T33444－2016，固體礦產勘查工作規范［S］．

［2］GB50021－2001，巖土工程勘察規范［S］．

［3］王貴榮，馬均平．工程地質學［M］．北京:機械工業出版社，2009．

作者：苗萌萌 單位：吉林省有色金屬地質勘查