工程地质测绘在KOLWEZI铜矿区工程地质勘察中的应用

席大鹏

（河北昕佳工程勘查设计有限公司，河北 石家庄 050020）

铜是国民经济发展中不可替代的重要原料,广泛应用于军事工业、电子电气、通讯、建筑、轻工和机械制造的各个领域，在我国，铜已是仅次于石油的第二大战略原料，但我国我国铜钴资源严重匮乏，因此，加大国外铜资源的勘查开发利用是势在必行之举。

据大概估算，刚果（金）KOLWEZI铜矿地下还埋藏有铜钴矿石2000万t，铜金属量100万t，矿体埋藏浅（西部矿体600 m长出露近地表，东部矿体埋深也只百余米），矿体规模大（长1300多 m，平均厚 13 m，最厚130 m），品位高（Cu平均品位6%左右）。本矿区工程地质条件较复杂，由于历史原因，本区无水文、工程、环境等地质资料，给资源开发的总体设计和开采技术条件的选择及可行性研究带来不确定因素和困难。为了解决这些困难，就必须在该矿区开展工程地质测绘工作。

1 工程地质测绘

通过矿区工程地质测绘工作，对矿区各类地层进行了工程地质岩组的划分，调查和测量软弱夹层及各类结构面并进行分级和分类，对已有边坡的变形特征、变形类型、形成条件进行了调查，基本查明矿区工程地质条件，为边坡稳定性评价提供依据。

1.1 工程地质测绘的类别

KOLWEZI铜矿区工程地质条件复杂，需要论证各个边坡分区变形机理和破坏模式，获取岩石物理力学参数，评价边坡稳定性，给出各分区的总体边坡角。因此，本次为测绘定性为综合性工程地质测绘。

1.2 工程地质测绘的范围和比例尺

根据该矿区矿床分布情况、开采方式及地形地貌条件，工程地质测绘包括露采境界线以外500 m的地带，测绘面积2 km2，比例尺为1∶2000，以同比例尺地形地质图和矿山开采规划图为工作底图，采取测线穿越配合界线追索法，完成14条测绘路线，测绘路线长度13.52 km，地质、工程地质调查点121个。

1.3 工程地质测绘方法

工程地质测绘有像片成图法和实地测绘法，实地测绘法有路线法、布点法及追索法（对地质现象进行追踪）。

本矿区工程地质测绘采取路线穿越配合界线追索法，路线垂直于岩层走向线或主要构造线布置，测线间距一般100~300 m。测点为工程地质上有重要意义的点。

2 工程地质测绘的调查内容

2.1 矿区地层岩性

根据工程地质测绘掌握了边坡岩性，对本矿区工程地质分区起到了决定性的作用。例如，对矿区西部A区范围的划分，依据测绘结果，水体以上出露的主要岩性为泥质页岩及泥质粉砂岩，局部为泥岩和砂岩互层，岩体结构类型主要为散体结构、碎裂结构、层状结构，岩石层理发育且层理产状多为顺坡，容易形成顺层滑坡，有两处出现较大规模的滑塌。为以后的矿山建设提供了重要依据。

在矿坑北帮通过测绘调查，KG080点处出露白云质页岩：褐黄色，隐晶质结构，页理构造，主要矿物成分为粘土矿物和白云石，见硅化蚀变，岩质较硬，锤击声较脆，节理裂隙很发育。由于构造运动，岩体褶皱较严重，见图1。

图1 KG080调查点照片

2.2 矿区地质构造

主要调查该矿区各岩层的产状和分布情况，调查和测量软弱夹层及各类结构面并进行分级和分类。如图1，该测绘点处节理裂隙发育，层面产状为350°∠75°，主要节理产状有三组，分别为 90°∠31°、270°∠75°及 235°∠37°等。

根据工程地质测绘资料分析，采坑南侧地层产状为0°∠35°，优势裂隙产状为 290°∠80°，见图 2、图 3。

图2 采坑南侧岩层面等密度图

图3 采坑南侧岩节理裂隙等密度图

2.3 矿区地貌

矿区因受开采活动影响，原始地貌破坏严重，重点调查破坏地貌的特征、地貌单元范围及边坡的自然坡角等。

KG045调查点出露第四系矿渣，推断其间为Kolwezi矿矿渣堆场，渣堆边坡坡角约 39°～40°，无滑坡等不良地质现象，由此推断矿渣边坡自然休止角约39°～40°，见图 4。

图4 KG045调查点照片

2.4 矿区水文地质

对KOLWEZI铜矿区水文地质情况进行调查，可以了解矿区水文地质条件、矿区含水层与弱含水层的性质、透水性及富水性，了解区域与矿区地下水的联系程度和相互转化关系以及河流改道措施。

2.5 矿区不良地质现象

比利时人于1940年开始对本矿进行采矿，1963年矿山停产至今。受开采活动的影响，原始地貌破坏严重。根据水面以上露天边坡的现状，对已有边坡分5处进行了详细调查，完成了20条辅助工程地质剖面测量，测量比例尺1∶200，累计工程量3044.58 m。在调查过程中，对不同坡向的典型地段，如滑坡、塌落体、位移块段、软弱夹层、断层破碎带及密集节理带，进行了详细的观察、描述和记录，研究边坡的变形特征及影响因素。对废石堆的高度、分布范围等，进行了实地测量及描述。观测点采用全球定位系统GPSRTK定位。通过边坡调查，绘制了5张边坡立面图和20张辅助工程地质剖面图（见图5），为评价边坡稳定性提供了基础资料。

图5 KOLWEZI铜矿13-13，辅助工程地质剖面示意图

2.6 已有建筑物调查

调查矿区周边已有建筑物的变形、开裂情况，分析已有建筑物变形、开裂原因，评价区域地质构造及工程地质条件。

经过14号线路4个地貌点的调查，路线上已有建筑物基本无不良的工程现象，其中某一墙体开裂系由于地基土体的不均匀沉降引起地基变形所致（如图6），表明矿区所在区域地质较稳定，无不良地质构造问题。

图6 KG118调查点照片

3 结论

通过KOLWEZI铜矿区工程地质测绘，对矿区各类地层进行了工程地质岩组的划分，进行了工程地质分区，调查和测量软弱夹层及各类结构面并进行分级和分类，对已有边坡的变形特征、变形类型、形成条件进行了调查，评价了边坡稳定性，为各分区的总体边坡角提供依据。

通过实测工程地质剖面测量，查明矿区各工程地质岩组的岩性、厚度、产状要素、接触关系，节理裂隙和软弱结构面的形态特征，编制标准的工程地质剖面图，为评价和计算边坡的稳定坡角提供专门图件。

通过边坡调查，绘制了5张边坡立面图和20张辅助工程地质剖面图，为评价边坡稳定性提供了基础资料，满足规范要求。

本文结合刚果（金）KOLWEZI铜矿区工程地质水文地质勘察项目，对工程地质测绘在工程地质勘察中的运用方法及工作程序进行讨论，充分说明了工程地质测绘的重要性，为矿山开采提供了重要的工程地质资料。