大宝山铁矿露天边坡工程地质条件及其稳定性分析

何春林,王浩文

(广东省大宝山矿业有限公司, 广东韶关市 512128)

大宝山铁矿露天边坡工程地质条件及其稳定性分析

何春林,王浩文

(广东省大宝山矿业有限公司, 广东韶关市 512128)

根据工程地质现场调查资料,运用岩体工程地质力学方法将大宝山铁矿露天边坡及采空区围岩划分为硅化岩、矽卡岩、次英安斑岩、黄铁矿化矽卡岩4个岩组,并进行了节理裂隙统计和岩体结构分类,运用Q系统分级法对不同岩组的岩体质量进行了分类和评价。

露天边坡;采空区;工程地质;岩体质量

大宝山矿区位于粤桂海西坳陷区的东侧,曲江盆地东南缘,大东山～贵东东西向构造带与北东向北江断裂带的复合处。按成矿地质条件和矿床产出空间位置,矿床类型可分为上部风化淋滤型褐铁矿床、中部火山沉积-热液改造型层状菱铁矿床、下部火山沉-热改造型层状铜铅锌多金属矿床和西部斑岩型钼矿床。

1980年代,由于周边民采对铜硫铅锌资源进行了掠夺式开采,矿区范围内存在有大量的采空区,严重威胁露天安全生产。为了保证大宝山矿业有限公司露天矿生产和采空区处理过程中的作业安全,为保安层厚度计算分析提供可靠依据,对矿山露天采场及井下岩体的工程地质、水文地质条件及岩体力学特性进行详细的分析,运用岩体工程地质力学方法进行了工程地质岩组划分、岩体结构分类,并对不同岩体结构类型的岩组进行了岩体质量评价。

1 矿区地质条件

大宝山矿区地形属南岭中高山区的组成部分,矿床处于两条近南北走向的山脊之间的小型向斜盆地中。山岭是南北走向,北高南低,海拔高度+300～+1068.9m。东南方山脊标高为+650～+750 m,海拔高度+300～+1068.9m,西面大宝山山脊标高+800～+1068m,盆地底部标高+620～+635 m。矿区内地表水系发育但规模较小,主要水系有两条,即东侧的凡洞河和西侧的船肚河,凡洞河流量为11000m3/d,船肚河每天最大的流量为70000 m3/d,最小流量为4000m3/d,两者均汇入北河。

矿区内出露的主要地层为中泥盆统东岗岑组和中下泥盆统桂头群。矿区外露的地层有:东侧的上泥盆统天子岭组和帽子峰组,西侧的下侏罗统兰塘群,北侧的寒武系浅变质岩。

2 岩体工程地质条件现场调查

在大宝山矿露天目前所开挖的各个平台及井下1、2、3号主井600m以上的各中段(包括巷道和采空区内的岩体),用罗盘和卷尺等测量工具进行了节理裂隙产状、充填物及厚度、形状、结构面形状、地下水状况、节理间距等特征的量测与描述。

2.1 工程地质岩组划分

根据大宝山矿区露天采场及井下揭露的岩体和矿体产出状况,结合其岩石的物理力学指标,按岩体建造和改造特性及组合规律进行分组,将大宝山矿的岩石划分为硅化岩、矽卡岩、次英安斑岩、黄铁矿化矽卡岩4个岩组。

2.2 调查结果及节理分布规律

(1)硅化岩岩组。该岩组为近矿体围岩蚀变形成,为块状结构,主要发育有5组节理,其产状分别为:332°∠65°;53°∠52°;26°∠87°;179°∠72°;213°∠50°。节理裂隙等密度及赤平投影如图1所示。节理长度大于1.5m,同一地点一般发育2～3组节理,基本以剪节理为主,局部充填有少量的方解石、铁质和泥质,节理面平直,裂隙水甚为微弱,沿面可以出现渗水、滴水现象;节理间距为15～110cm,平均体积节理密度Jv为13.73条/m3,换算得到的RQD值为69.69%。露天边坡出露的该岩组较破碎、风化严重,局部已强风化为高岭土,稳定性较差。

(2)矽卡岩岩组。该岩组为近矿体围岩蚀变形成,为镶嵌结构,节理方位较多,主要发育有5组节理,其产状分别为:313°∠59°;46°∠66°;187°∠62°;83°∠41°;119°∠51°。前两组节理最发育,节理裂隙等密度及赤平投影如图2。节理裂隙基本以剪节理为主,局部充填有少量的方解石和泥质,节理面平直。节理、裂隙潮湿,节理长度大于1m;间距为10～80cm,平均体积节理密度Jv为21.34条/m3,经换算得到的RQD值为44.58%。

图1 硅化岩岩组节理裂隙等密度及赤平投影

图2 矽卡岩岩组节理裂隙等密度及赤平投影

(3)次英安斑岩岩组。该岩组岩体为块状结构,节理方位较多,主要发育有3组节理,其产状分别为:302°∠64°;143°∠68°;41°∠24°。节理裂隙等密度及赤平投影如图3。以剪节理为主,局部充填有少量的方解石和泥质,节理面平直。节理、裂隙潮湿。节理长度大于2m,间距在16～50cm之间,平均体积节理密度Jv为12.72条/m3,换算得到的RQD值为66.73%。

图3 次英安斑岩岩组节理裂隙等密度及赤平投影

(4)黄铁矿化矽卡岩。该岩组为镶嵌结构,节理方位较多,主要发育有4组节理,其产状分别为:276°∠59°;33°∠51°;199°∠53°;177°∠25°。节理裂隙等密度及赤平投影如图4。基本以剪节理为主,局部充填有少量的方解石、泥质和铁质,节理面平直。节理、裂隙潮湿。节理长度大于1m;间距为15～35cm,平均体积节理密度Jv为16.44条/m3,换算得到的RQD值为52.61%。

图4 黄铁矿化矽卡岩岩组节理裂隙等密度及赤平投影

3 岩体质量评价

岩体质量的好坏直接关系到岩体的工程特性和稳定性,岩体结构特征及质量评价是进行工程设计与施工的基本依据,进行岩体质量的评价可对岩体做出判别,揭示岩体的基本力学特征,是稳定性评价的基础,也是正确指导设计、合理制定施工方案的重要保证。常用的岩体质量评价方法有RMR分级法、Q系统分级法、RQD值分级法、BQ分级法等。其中RMR分级法和Q系统分级方法比较接近,考虑的因素较多且全面。本文采用Q系统分级法对大宝山矿岩体进行质量分级(见表1)。

表1 Q系统分级结果

各岩层的参数的分类结果表明:硅化岩、次英安斑岩为Ⅲ级,矽卡岩、黄铁矿化矽卡岩为Ⅳ级。

4 结 论

(1)大宝山矿业公司露天铁矿的岩体可划分为硅化岩岩组、矽卡岩岩组、次英安斑岩岩组及黄铁矿化矽卡岩岩组。硅化岩岩组及次英安斑岩岩组为块状结构;矽卡岩岩组、黄铁矿化矽卡岩岩组为镶嵌结构。各岩组节理裂隙较发育,近地表岩体风化破碎,黄铁矿化矽卡岩体整体强度低、岩层风化严重,是影响井下采空区及露天采场边坡稳定性的重要不利因素。

(2)运用Q系统分级方法对各岩组岩体进行了分级,各岩组的岩体质量为Ⅲ级～Ⅳ级,为中等～差岩体。

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2010-04-28)

何春林(1963-),男,湖南宁乡人,采矿工程师,主要从事矿山安全管理及采空区处理。