大寶山鐵礦露天邊坡工程地質(zhì)條件及其穩(wěn)定性分析

何春林,王浩文

(廣東省大寶山礦業(yè)有限公司, 廣東韶關(guān)市 512128)

大寶山鐵礦露天邊坡工程地質(zhì)條件及其穩(wěn)定性分析

何春林,王浩文

(廣東省大寶山礦業(yè)有限公司, 廣東韶關(guān)市 512128)

根據(jù)工程地質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料,運(yùn)用巖體工程地質(zhì)力學(xué)方法將大寶山鐵礦露天邊坡及采空區(qū)圍巖劃分為硅化巖、矽卡巖、次英安斑巖、黃鐵礦化矽卡巖4個(gè)巖組,并進(jìn)行了節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)和巖體結(jié)構(gòu)分類(lèi),運(yùn)用Q系統(tǒng)分級(jí)法對(duì)不同巖組的巖體質(zhì)量進(jìn)行了分類(lèi)和評(píng)價(jià)。

露天邊坡;采空區(qū);工程地質(zhì);巖體質(zhì)量

大寶山礦區(qū)位于粵桂海西坳陷區(qū)的東側(cè),曲江盆地東南緣,大東山～貴東東西向構(gòu)造帶與北東向北江斷裂帶的復(fù)合處。按成礦地質(zhì)條件和礦床產(chǎn)出空間位置,礦床類(lèi)型可分為上部風(fēng)化淋濾型褐鐵礦床、中部火山沉積-熱液改造型層狀菱鐵礦床、下部火山沉-熱改造型層狀銅鉛鋅多金屬礦床和西部斑巖型鉬礦床。

1980年代,由于周邊民采對(duì)銅硫鉛鋅資源進(jìn)行了掠奪式開(kāi)采,礦區(qū)范圍內(nèi)存在有大量的采空區(qū),嚴(yán)重威脅露天安全生產(chǎn)。為了保證大寶山礦業(yè)有限公司露天礦生產(chǎn)和采空區(qū)處理過(guò)程中的作業(yè)安全,為保安層厚度計(jì)算分析提供可靠依據(jù),對(duì)礦山露天采場(chǎng)及井下巖體的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件及巖體力學(xué)特性進(jìn)行詳細(xì)的分析,運(yùn)用巖體工程地質(zhì)力學(xué)方法進(jìn)行了工程地質(zhì)巖組劃分、巖體結(jié)構(gòu)分類(lèi),并對(duì)不同巖體結(jié)構(gòu)類(lèi)型的巖組進(jìn)行了巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1 礦區(qū)地質(zhì)條件

大寶山礦區(qū)地形屬南嶺中高山區(qū)的組成部分,礦床處于兩條近南北走向的山脊之間的小型向斜盆地中。山嶺是南北走向,北高南低,海拔高度+300～+1068.9m。東南方山脊標(biāo)高為+650～+750 m,海拔高度+300～+1068.9m,西面大寶山山脊標(biāo)高+800～+1068m,盆地底部標(biāo)高+620～+635 m。礦區(qū)內(nèi)地表水系發(fā)育但規(guī)模較小,主要水系有兩條,即東側(cè)的凡洞河和西側(cè)的船肚河,凡洞河流量為11000m3/d,船肚河每天最大的流量為70000 m3/d,最小流量為4000m3/d,兩者均匯入北河。

礦區(qū)內(nèi)出露的主要地層為中泥盆統(tǒng)東崗岑組和中下泥盆統(tǒng)桂頭群。礦區(qū)外露的地層有:東側(cè)的上泥盆統(tǒng)天子嶺組和帽子峰組,西側(cè)的下侏羅統(tǒng)蘭塘群,北側(cè)的寒武系淺變質(zhì)巖。

2 巖體工程地質(zhì)條件現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查

在大寶山礦露天目前所開(kāi)挖的各個(gè)平臺(tái)及井下1、2、3號(hào)主井600m以上的各中段(包括巷道和采空區(qū)內(nèi)的巖體),用羅盤(pán)和卷尺等測(cè)量工具進(jìn)行了節(jié)理裂隙產(chǎn)狀、充填物及厚度、形狀、結(jié)構(gòu)面形狀、地下水狀況、節(jié)理間距等特征的量測(cè)與描述。

2.1 工程地質(zhì)巖組劃分

根據(jù)大寶山礦區(qū)露天采場(chǎng)及井下揭露的巖體和礦體產(chǎn)出狀況,結(jié)合其巖石的物理力學(xué)指標(biāo),按巖體建造和改造特性及組合規(guī)律進(jìn)行分組,將大寶山礦的巖石劃分為硅化巖、矽卡巖、次英安斑巖、黃鐵礦化矽卡巖4個(gè)巖組。

2.2 調(diào)查結(jié)果及節(jié)理分布規(guī)律

(1)硅化巖巖組。該巖組為近礦體圍巖蝕變形成,為塊狀結(jié)構(gòu),主要發(fā)育有5組節(jié)理,其產(chǎn)狀分別為:332°∠65°;53°∠52°;26°∠87°;179°∠72°;213°∠50°。節(jié)理裂隙等密度及赤平投影如圖1所示。節(jié)理長(zhǎng)度大于1.5m,同一地點(diǎn)一般發(fā)育2～3組節(jié)理,基本以剪節(jié)理為主,局部充填有少量的方解石、鐵質(zhì)和泥質(zhì),節(jié)理面平直,裂隙水甚為微弱,沿面可以出現(xiàn)滲水、滴水現(xiàn)象;節(jié)理間距為15～110cm,平均體積節(jié)理密度Jv為13.73條/m3,換算得到的RQD值為69.69%。露天邊坡出露的該巖組較破碎、風(fēng)化嚴(yán)重,局部已強(qiáng)風(fēng)化為高嶺土,穩(wěn)定性較差。

(2)矽卡巖巖組。該巖組為近礦體圍巖蝕變形成,為鑲嵌結(jié)構(gòu),節(jié)理方位較多,主要發(fā)育有5組節(jié)理,其產(chǎn)狀分別為:313°∠59°;46°∠66°;187°∠62°;83°∠41°;119°∠51°。前兩組節(jié)理最發(fā)育,節(jié)理裂隙等密度及赤平投影如圖2。節(jié)理裂隙基本以剪節(jié)理為主,局部充填有少量的方解石和泥質(zhì),節(jié)理面平直。節(jié)理、裂隙潮濕,節(jié)理長(zhǎng)度大于1m;間距為10～80cm,平均體積節(jié)理密度Jv為21.34條/m3,經(jīng)換算得到的RQD值為44.58%。

圖1 硅化巖巖組節(jié)理裂隙等密度及赤平投影

圖2 矽卡巖巖組節(jié)理裂隙等密度及赤平投影

(3)次英安斑巖巖組。該巖組巖體為塊狀結(jié)構(gòu),節(jié)理方位較多,主要發(fā)育有3組節(jié)理,其產(chǎn)狀分別為:302°∠64°;143°∠68°;41°∠24°。節(jié)理裂隙等密度及赤平投影如圖3。以剪節(jié)理為主,局部充填有少量的方解石和泥質(zhì),節(jié)理面平直。節(jié)理、裂隙潮濕。節(jié)理長(zhǎng)度大于2m,間距在16～50cm之間,平均體積節(jié)理密度Jv為12.72條/m3,換算得到的RQD值為66.73%。

圖3 次英安斑巖巖組節(jié)理裂隙等密度及赤平投影

(4)黃鐵礦化矽卡巖。該巖組為鑲嵌結(jié)構(gòu),節(jié)理方位較多,主要發(fā)育有4組節(jié)理,其產(chǎn)狀分別為:276°∠59°;33°∠51°;199°∠53°;177°∠25°。節(jié)理裂隙等密度及赤平投影如圖4。基本以剪節(jié)理為主,局部充填有少量的方解石、泥質(zhì)和鐵質(zhì),節(jié)理面平直。節(jié)理、裂隙潮濕。節(jié)理長(zhǎng)度大于1m;間距為15～35cm,平均體積節(jié)理密度Jv為16.44條/m3,換算得到的RQD值為52.61%。

圖4 黃鐵礦化矽卡巖巖組節(jié)理裂隙等密度及赤平投影

3 巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)

巖體質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到巖體的工程特性和穩(wěn)定性,巖體結(jié)構(gòu)特征及質(zhì)量評(píng)價(jià)是進(jìn)行工程設(shè)計(jì)與施工的基本依據(jù),進(jìn)行巖體質(zhì)量的評(píng)價(jià)可對(duì)巖體做出判別,揭示巖體的基本力學(xué)特征,是穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),也是正確指導(dǎo)設(shè)計(jì)、合理制定施工方案的重要保證。常用的巖體質(zhì)量評(píng)價(jià)方法有RMR分級(jí)法、Q系統(tǒng)分級(jí)法、RQD值分級(jí)法、BQ分級(jí)法等。其中RMR分級(jí)法和Q系統(tǒng)分級(jí)方法比較接近,考慮的因素較多且全面。本文采用Q系統(tǒng)分級(jí)法對(duì)大寶山礦巖體進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)(見(jiàn)表1)。

表1 Q系統(tǒng)分級(jí)結(jié)果

各巖層的參數(shù)的分類(lèi)結(jié)果表明:硅化巖、次英安斑巖為Ⅲ級(jí),矽卡巖、黃鐵礦化矽卡巖為Ⅳ級(jí)。

4 結(jié) 論

(1)大寶山礦業(yè)公司露天鐵礦的巖體可劃分為硅化巖巖組、矽卡巖巖組、次英安斑巖巖組及黃鐵礦化矽卡巖巖組。硅化巖巖組及次英安斑巖巖組為塊狀結(jié)構(gòu);矽卡巖巖組、黃鐵礦化矽卡巖巖組為鑲嵌結(jié)構(gòu)。各巖組節(jié)理裂隙較發(fā)育,近地表巖體風(fēng)化破碎,黃鐵礦化矽卡巖體整體強(qiáng)度低、巖層風(fēng)化嚴(yán)重,是影響井下采空區(qū)及露天采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性的重要不利因素。

(2)運(yùn)用Q系統(tǒng)分級(jí)方法對(duì)各巖組巖體進(jìn)行了分級(jí),各巖組的巖體質(zhì)量為Ⅲ級(jí)～Ⅳ級(jí),為中等～差巖體。

[1]文 興,閉理楚.北山礦Ⅳ號(hào)采空區(qū)圍巖工程地質(zhì)調(diào)查與評(píng)價(jià)[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2009,29(1):20～22.

[2]李文彬.大頂鐵礦露天邊坡工程地質(zhì)條件及其穩(wěn)定性分析[J].現(xiàn)代礦業(yè),2009,(1):120～121.

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[4]江文武,徐國(guó)元,中國(guó)生,等.紫金山金礦邊坡結(jié)構(gòu)參數(shù)調(diào)整及工程加固方案的選擇[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā),2005,25(4):25-26,58.

2010-04-28)

何春林(1963-),男,湖南寧鄉(xiāng)人,采礦工程師,主要從事礦山安全管理及采空區(qū)處理。