滨海大型金矿床矿岩节理裂隙统计与分析

王 平,王瑞星,王 辉,王德全

(山东黄金集团三山岛金矿, 山东莱州市 261442)

滨海大型金矿床矿岩节理裂隙统计与分析

王 平,王瑞星,王 辉,王德全

(山东黄金集团三山岛金矿, 山东莱州市 261442)

三山岛金矿为滨海硬岩地下开采矿山,井下爆破震动有可能使节理裂隙贯通海底,引发海水溃井事故。在三山岛金矿的8个深部采场进行了节理裂隙调查。通过对调查区域调查的1592条节理及节理裂隙玫瑰图的分析,发现上盘围岩靠近F1断层,节理较发育,下盘围岩与矿体节理整体相对不发育,大多数巷道节理产状呈随机分布,整体优势方位不太明显。通过节理裂隙的调查,了解到三山岛金矿的岩体质量,为该矿的井下工程布置、支护设计、采场稳定性分析提供了依据。

节理裂隙;现场调查;三山岛金矿

山东黄金矿业(莱州)有限公司三山岛金矿是我国濒海大型地下黄金矿山,设计采用竖井+斜坡道开拓,盘区上向分层充填采矿法开采,目前矿山生产能力为8000 t/d。节理裂隙是岩体在应力作用下形成的结构面,是构造断裂的一种形式,同时裂隙不发生位移或位移量很小,虽然延长不远,纵深发展不大,但数目很多。节理裂隙的大小、数量、方位和形态的不同决定了矿岩稳固性。同时,节理裂隙作为一种构造特征,可反映出区域岩体内主要构造的特点。由于三山岛金矿为滨海开采,若爆破震动使节理裂隙与海底贯通将引发海水溃井事故。通过对三山岛金矿进行节理裂隙的调查、统计和分析,为三山岛工程布置提供了科学依据。

1 节理裂隙调查内容

在三山岛金矿直属矿区-465 m中段、-510 m中段、-555 m中段、-600 m中段及各分段深部开采的8个采场对矿体和上、下盘围岩进行了工程地质与水文地质现场调查,测量时舍去了微节理裂隙。调查内容包括断层、节理、裂隙及产状和质性、各组裂隙切割关系、裂隙的透水性及地下水情况等。

2 矿岩节理裂隙调查统计分析

三山岛金矿直属矿区调查测线总长508.3 m,共测节理1592条。其中上盘测得节理61条,节理间距为21.4 cm;矿体测得节理741条,节理密度为31.44 cm;下盘测得节理790条,节理密度为33.94 cm。

2.1 上盘节理裂隙统计分析

上盘测得节理61条,由于矿体上盘靠F1断层,岩体破碎,开挖暴露面少,只在-510 m中段的516采场布置一条测线,测得一组数据,节理裂隙产状玫瑰图如图1所示,上盘节理优势方位按倾向大体分为3组:第一组倾向为0～50°,占节理总数的19.67%,平均倾向为22.08°,平均倾角为47.5°;第二组倾向为160°～230°,占节理总数的49.18%,平均倾向为191.8°,平均倾角为64.3°;第三组倾向为320°～360°,占节理总数的16.39%,平均倾向为337.2°,平均倾角为68.3°。三组优势节理面所包含的节理数占上盘节理数的85.24%。优势走向大体分为3组,75°、275°、315°,倾角多分布在40°～90°。

图1 上盘节理产状玫瑰

2.2 矿体节理裂隙统计分析

矿体测得节理741条,节理裂隙产状玫瑰图如图2所示,矿体节理优势方位按倾向大体分为4组:第一组倾向为10°～60°,占节理总数的13.63%,平均倾向为32.46°,平均倾角为61.16°;第二组倾向为90°～170°,占节理总数的28.47%,平均倾向为128.03°,平均倾角为60.47°;第三组倾向为210°～250°,占节理总数的10.93%,平均倾向为228.94°,平均倾角为65.14°;第四组倾向为260°～310°,占节理总数的20.78%,平均倾向为285.4°,平均倾角为55.42°。四组优势节理面占矿体节理总数的73.82%。优势方位按走向大体可分3组:5°、30°、300°;倾角多分布在50°～90°。

图2 矿体节理产状玫瑰

2.3 下盘节理裂隙统计分析

下盘测得节理790条,节理裂隙产状玫瑰图如图3所示。

图3 下盘节理产状玫瑰

矿体节理优势方位按倾向大体分为4组:第一组倾向为10°～50°,占节理总数的9.1%,平均倾向为28.16°,平均倾角为63.81°;第二组倾向为90°～170°,占节理总数的32.15%,平均倾向为126.21°,平均倾角为57.76°;第三组倾向为180°～240°,占节理总数的12.28%,平均倾向为209.79°,平均倾角为61.28°;第四组倾向为270°～330°,占节理总数的24.43%,平均倾向为303.42°,平均倾角为24.43°。四组优势节理面占下盘节理总数的77.97%。倾角多分布在40°～90°,优势方位按走向大体可分2组: 30°、280°。

2.4 节理裂隙调查结果分析

从上盘、矿体、下盘的节理裂隙统计数据(见表1)及节理玫瑰图可得出,矿区节理裂隙分布比较离散,优势走向有一组集中在300°左右,矿体和下盘的优势走向有两组接近,都在30°、300°左右;优势倾向大多在30°、200°、300°,倾角范围主要在40°～90°,矿体和下盘的节理裂隙优势倾向、倾角基本一致。总体优势倾向都是3～4组。上盘节理密度分布比较广,矿体和下盘等密度图差不多。从节理裂隙平均间距来看,上盘节理分布比较密,平均每隔21.4 cm就有一条节理,依次为矿体、下盘,分别为平均每隔31.44,33.94 cm就有一条裂隙,说明岩体完整性依次由下盘、矿体、上盘递减。

表1 上盘、矿体、下盘节理优势走向、倾向统计

3 结 语

在整个调查区域用测线法共调查节理1592条,得到节理倾角范围主要为40°～90°。分析统计数据得到上盘围岩靠近F1断层,节理较发育,下盘围岩与矿体节理整体相对不发育,大多数巷道节理产状呈随机分布,整体优势方位不太明显。从上、下盘及矿体优势方位对比可知,共同的节理整体优势走向为30°、300°左右,优势倾向主要为30°、200°、300°。通过节理裂隙的调查了解到三山岛金矿的岩体质量,为支护设计、采场稳定性分析提供了科学依据。

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2012-02-28)

王 平(1977-),男,山东莱州人,助理工程师,工程硕士,从事矿山工程设计、研究与安全管理工作。