某矿区工程地质特征探讨

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摘要:工程地质条件是矿床开采技术条件中重要组成部分。本文根据矿区内工程地质岩组的划分、岩体结构面特征、构造及岩石物理力学性质测试值，来评价矿体围岩及其顶、底板岩石的工程地质条件;并综合分析了井巷围岩的岩体质量和稳固性:矿区工程地质岩组类型主要由半坚硬－坚硬岩组构成，矿体顶、底板围岩岩性为花岗闪长岩，多为整体块状结构，稳定性较好，工程地质条件属中等型;本文还预测了采矿活动中可能发生的主要工程地质问题，对矿床开采技术条件的确定及矿山的建设和开采提供了有效依据。

关键词:工程地质条件;工程地质岩组;围岩稳定性;矿床开采

矿区位于吉林省龙井市北西293°方位，直距39．4km，行政区规划隶属于延边朝鲜族自治州龙井市老头沟镇天宝山社区管辖。位于长白山系英额岭山脉，区域最高海拔777．3m，最低海拔450m，相对高差250～355m，属浅切割低山地貌景观，山势陡峻。区内以九户洞河与天宝山交汇处河床标高420m为当地最低侵蚀基准面，矿区矿体赋存于深部250m标高以下中侏罗世二长花岗岩、晚二叠世石英闪长岩岩体中的石英细脉带或节理裂隙带中，赋矿标高250～－300m，矿床勘查类型划为Ⅱ、Ⅲ类型。

1工程地质条件

1．1矿区岩土体工程地质特征依据岩土体的物理力学性质、岩石风化程度及工程地质特征，将矿区岩土体分为四种岩组。1．1．1松散、软弱岩组分布于山间河谷(沟谷)及低山的表层，由第四系全新统冲积、冲洪积层、残坡积层及基岩全－强风化带构成。山间河谷(沟谷)松散岩类呈北西－南东向分布于天宝山河、九户洞河等河流的山间河谷阶地(沟谷)区。其岩性由粉质黏土和砂砾石组成，厚度为4．00～10．00m，属土体岩组，松散、软弱，力学强度低。低山表层为腐殖土及黏性土夹碎石，低山地势山高坡陡，山脊及斜坡处残坡积层堆积厚度约为2．00～3．00m，坡角下堆积厚度为3.00～5．00m，属土体岩组，松散、软弱，力学强度低。1．1．2层状岩组被岩浆岩侵入后残块体分布于矿区的中部和南部，二叠系上统庙岭组为一套浅海相火山碎屑岩与碳酸盐岩沉积岩系。岩性为变质泥灰岩、厚层状大理岩、硅灰石大理岩、透闪大理岩、长英质角岩、粉砂岩等类型，地层走向310°，倾向南西，倾角50°～60°。白垩系下统泉水村组地层分布于矿区西部，呈不规则状分布，出露面积约4．5km2，岩性为安山岩、凝灰质砂岩、集块岩、安山质角砾岩、安山岩、安山质凝灰岩、粗安岩、粗面岩、粗面质角砾凝灰岩、粗面质凝灰岩、流纹岩屑凝灰岩等性质，泉水村组岩组与矿床开采无关。层状岩组由中风化－微风化岩石构成，力学强度较高。岩体结构类型为层状结构，岩体完整程度为较完整－完整。1．1．3块状岩组该岩组分布较广，出露面积大，有早石炭世大盘岭单元二长花岗岩，晚三叠世天宝山序列水源地单元花岗闪长岩－石英闪长岩，东南沟单元石英二长闪长岩－石英闪长斑岩，元沟单元二长花岗岩，早侏罗世榆树川单元二长花岗岩，中侏罗世鸡冠山单元花岗斑岩等。250m标高以下钼矿体产在花岗闪长岩岩体之中，该花岗闪长岩岩体既是钼矿体的围岩也是母岩，岩石较完整，裂隙不甚发育，质地坚硬。岩体结构类型为块状结构，岩体完整程度为较完整。

1．2矿体及矿体围岩物理力学性质

矿区内本次勘查的钼矿体50m标高以上为石英脉型矿床，50m标高以下为斑岩型矿床。围岩主要为花岗闪长岩。1．2．1矿体矿体呈脉状、似脉状、透镜状产出，幅宽多在0．5～5.0m之间。矿体中局部有花岗闪长岩、二长花岗岩、片理化蚀变岩等夹石，夹石厚度一般小于2．0m，延长不大。矿石属较坚硬岩石，成矿后期断层，节理不发育。总体来看，矿体岩性较稳定、坚固。但个别地段受后期构造影响，矿石稳固性较差。据矿体6组岩石单轴抗压强度试验，最大值65．1MPa，最小值49．6MPa，平均值57．2MPa，属半坚硬～坚硬岩石。抗拉强度为2．18～7．2MPa，平均4.53MPa。内聚力为18．0～25．9MPa，内摩擦角为24．7°～43.53°。岩石质量指标(RQD)在91%～94%，平均为92.4%，岩石质量等级为Ⅰ级极好的，岩体完整。根据岩体质量指标M(计算公式M=RC/300．RQD)，经计算，矿体M值为0．18，岩体质量为中等［1］。1．2．2矿体顶板矿体围岩主要为花岗闪长岩，既是矿体围岩，又是矿体的顶底板。据矿体顶板7组岩石单轴抗压强度试验，最大值80.4MPa，最小值33．6MPa，平均值50．9MPa，属半坚硬～坚硬岩石。抗拉强度3．77～7．87MPa，平均6．43MPa。内聚力17．412～0．9MPa，内摩擦角22．1°～46．12°。岩石质量指标(RQD)在90%～94%，平均为91．9%，岩石质量等级为Ⅰ级极好的，岩体完整。经计算，矿体顶板M值为0．16，岩体质量为中等。1．2．3矿体底板据矿体底板9组岩石单轴抗压强度试验，最大值76.9MPa，最小值19．7MPa，平均值47．7MPa，属半坚硬～坚硬岩石。极个别地段岩石单轴抗压强度为19.7MPa，属软弱岩石。抗拉强度4．88～13．8MPa，平均7．78Mpa，内聚力18．7～34．9MPa，内摩擦角20．7°～41.99°。岩石质量指标(RQD)在91%～93%，平均92.4%，岩石质量等级为Ⅰ级极好的，岩体完整。经计算，矿体底板M值为0．15，岩体质量为中等。

1．3岩体结构面特征

1．3．1岩体结构根据岩体结构分类，矿区花岗闪长岩组、石英闪长岩斑岩组、细粒闪长岩组、矽卡岩组、凝灰岩组、英安岩组等均属块状结构，结构类型为Ⅰ2类结构，岩石强度为半坚硬－坚硬岩石。大理岩属层状结构，结构类型为Ⅱ1类结构，属半坚硬岩石。煌斑岩组、构造角砾岩组属碎裂结构，结构类型为Ⅲ2、Ⅲ3类结构，岩石强度分类属软质岩［2］。矿区岩体结构类型及强度特征见表1.1．3．2断裂构造工程地质特征区内断裂构造以北西向构造结构面和北东向构造结构面为主，尤其两组结构面相交部位，使地下工程塌方、冒顶落盘。从主要构造结构面的分布上分析，矿区北部岩移方向是北西向，南部是南西向。矿体围岩中断层、节理裂隙不甚发育，围岩稳定性较好。坑道中揭露的断层为北西向、北东向，倾角60°～75°，断层面平直光滑，水平擦痕，断裂两侧具片呈现理化带现象。尤其是通过暗色岩石时，片理化尤为强烈，断距一般不超过2m，对矿体影响不大。

1．4井巷围岩稳固性评价

矿区内岩体结构以块状结构为主，岩石较稳定。层状结构产状和工程临空面的组合中，缓倾角的小捕虏体在井巷中极不稳定。井巷延长方向与岩组构造结构面相一致时，顶板易落盘冒顶，出现坍塌事故，主要出现在小捕虏体发育区域，具碎裂结构的破碎蚀变带最不稳定。矿体内的煌斑岩脉，对工程有一定的破坏作用。该区最不稳定的岩组是煌斑岩组、构造角砾岩组，在采矿设计及采矿生产中对破碎严重部位应采用锚喷注浆支护方法进行支护。依据矿体及矿体顶底板围岩岩石质量指标(RQD)，矿区岩石质量等级以Ⅰ级极好的为主，绝大部分岩石在井巷掘进过程中不易出现垮塌现象，故不需支护。但煌斑岩组、构造角砾岩组(构造破碎带)岩石质量等级为Ⅳ－Ⅴ级岩石，属劣的～极劣的岩石，必须进行支护［3］。

2采矿活动引起的工程地质问题

矿区内矿坑经过一年多的疏干排水，排水系统经过扩建已能满足矿山正常生产需要。疏干后对各中段进行了认真细致的调查，除局部岩石破碎、构造发育地段及采空区发现坍塌现象，其他井巷均较稳定，未发现较严重的工程地质问题。由于闭坑后地下水已淹没到中段，疏干排水大面积卸载应注意一些不良工程地质问题的发生。2．1矿坑闭坑长期充水，构造破碎带、断层泥及软弱结构面，在地下水的软化作用下，易形成滑动面，而引起构造破碎带的失稳或局部岩体沿软弱结构面滑动。2．2矿坑大流量排水及矿床的开采，相当于大范围卸载，势必改变矿区原有地应力平衡，使岩体局部产生应力集中。地应力的改变可能诱发岩体滑动，并且断层活动速度加快易出现不良工程地质现象。

3结论

该矿床矿体赋存于石英闪长岩、二长花岗岩岩体之中，矿体、顶底板围岩岩性较单一，岩石呈中风化－微风化，力学强度较高，岩体较完整，稳定性好。构造破碎带对矿床开采影响不大，掘进过程中遇到构造破碎带必须进行支护。坑道开采井巷及顶底板稳定，坑道工程地质分区为较稳定区，但坑道开采已形成采空区，诱发地面塌陷，应引起矿方高度重视，并采取切实可行的工程措施进行预防和治理。同时，矿区内进行回采时建议采取如下措施:①采用后退式回采，利用人工支架取代矿柱或充填;②监控顶板，提高回采强度，缩短工作人员在采空区作业时间;③保留两个以上安全出口，以及确保人行通道畅通安全。

参考文献:

［1］GB/T33444－2016，固体矿产勘查工作规范［S］．

［2］GB50021－2001，岩土工程勘察规范［S］．

［3］王贵荣，马均平．工程地质学［M］．北京:机械工业出版社，2009．

作者：苗萌萌 单位：吉林省有色金属地质勘查