新疆乌鲁木齐市凤凰泉铜锌矿区工程地质特征分析

王俊杰

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局七○一队 昌吉 831100）

1 矿区概况

1.1 自然地理概况

矿区位于中天山博格达山南坡，地势北高南低，海拔2500～3200米，相对高差200～400米，地形中度切割，属构造剥蚀侵蚀型中高山区地貌。区内山间沟谷发育，主要延南北向展布，上游沟谷一般较窄，宽度为10～30米，成V型，两侧山体高一般在200～300米，山势险峻。下游沟谷成U型，山高一般在100～200米，沟谷宽40～100米不等，山体风化，裂隙较发育。

1.2 地质概况

矿区出露的地层有上石炭统柳树沟组（C2l）、上二叠统塔什库拉组（P2t）、下二叠统石人子沟组（P1s）和第四系冲积、洪积的砾石和砂土，主要岩性为中细粒砂岩、粉砂岩、岩屑凝灰岩、细粒砂岩、砂砾岩等。矿区在区域构造上是属于博格达复式背斜的南翼，二叠系晚期形成的小型褶皱构造较为发育，但受分化剥蚀作用在矿区出露不明显，矿区北中部及北东部地段可见岩石受应力作用造成挤压、扭曲，多见揉皱现象。

2 矿区工程地质岩组特征

根据岩体结构控制岩体稳定的观点，将矿区岩体按地层、岩性、地质构造，结合矿体及顶底板围岩的关系，划分为土体和岩体两部分，其中岩体可划分为四个工程地质岩组。

2.1 土体

主要为第四系冲洪积物（Q4apl）及风积物（Q4eol），由砂卵砾石及风成土组成，松散无胶结，散体状，厚度一般为5～15米，最厚可达20米，分布在冲洪沟及山体表面。

2.2 岩体

（1）层状岩组

主要由中细粒砂岩、粉砂岩、岩屑凝灰岩、细粒砂岩及砂砾岩等岩组组成，矿体主要赋存在中细粒砂岩。岩石致密层状，性质坚硬，局部发育软弱夹层和构造破碎带，RQD值一般为48%～91%，平均为71%，岩石质量中等，岩体完整性中等。岩石物理力学性质中（以中细粒砂岩和矿体为主），岩石天然密度为2.62～2.94g/cm3，平均为2.80g/cm3；天然含水率为0.10～0.19%，平均为0.14%；天然抗压强度为21.9～155.3Mpa，平均为119.7Mpa；饱和抗压强度为15.2～100.3Mpa，平均为72.7Mpa；天然抗拉强度为2.16～9.99Mpa，平均为6.91Mpa；天然抗剪强度参数内聚力为 3.6～19.0Mpa，平均为 12.39Mpa；内摩擦角 25.7°～38.1°，平均为33.4°，为坚硬岩石。

（2）块状岩组

矿区侵入岩十分发育，属海西期，岩性主要为辉绿岩。岩石致密块状，除强风化带及构造带较破碎外，其它较完整，RQD值61%～94%，平均为79%，岩石质量好，岩体完整性较好。岩石物理力学性质中，岩石天然密度为2.59～2.82g/cm3，平均为2.70g/cm3；天然含水率为0.62～1.60%，平均为1.05%；天然抗压强度为 37.4～99.2Mpa，平均为60.9Mpa；饱和抗压强度为 21.6～36.0Mpa，平均为27.7Mpa；天然抗拉强度为1.91～4.88Mpa，平均为3.85Mpa；天然抗剪强度参数内聚力为 6.2～12.8Mpa，平均为 8.6Mpa；内摩擦角28.6°～34.8°，平均为32.2°，为半坚硬岩石。

（3）构造破碎岩组

发育于凤凰泉构造带内，主要有二条主断裂及三条次级断裂，按断层的构造线方向可分为北西—南东向、北东－南西向，其中北西－南东向断层有F1、F2、F3，北东－南西向断层为F4、F5，矿区构造破碎带发育情况。构造破碎岩组厚度一般小于10米，构造裂隙发育，裂隙走向与断层走向基本一致，构造裂隙率最高可达5%，岩石多呈碎块、碎屑状，局部为粉末状，RQD值一般小于15%，岩石质量极劣，岩体完整性破碎。

（4）风化破碎岩组

发育于层状岩组和块状岩组上部中等-弱风化带，厚度为8.22～35.85米不等，平均厚度27.04米。风化带内岩石破碎完整性差，RQD值一般为14%～33%，风化裂隙发育，裂隙率一般为7‰，最大可达15‰。经钻孔揭露，中等风化带内岩石局部褪色，岩体部分矿物风化变质；弱风化带内岩石颜色变浅，少部分矿物风化变质，但基本保持母岩结构。

3 矿区的结构面特征

矿区的结构面依据性质、规模、力学效应及力学作用可分为四类。Ⅰ级结构面为凤凰泉断裂，规模巨大，是区域上影响矿区稳定性的结构面。Ⅱ－Ⅲ级结构面主要是矿区内控岩、控矿断裂，是矿床中影响井巷围岩稳定的主要结构面。F1、F2主断裂走向北西-南东，延伸1-2千米，倾向北东，倾角70°-80°，其中F1断裂属于正断层，与L1号矿带成矿密切相关；F2断裂属于逆断层，与L2号矿带成矿密切相关。F3断裂与L3、L4号矿带形成有着直接关系；F4、F5次级断裂走向北东-南西，延伸一般为140-1000米不等，多为性质不明断层。Ⅳ级结构面，规模小或很小，它只影响局部岩块的稳定性或破坏岩体的完整性，降低岩块或岩体强度，是矿床中影响岩体稳定的次要结构面。

4 矿床开采的稳定性评价

4.1 矿体及矿体顶底板围岩的稳定性

矿体主要赋存于中石炭统祁家沟组中细粒砂岩内并严格受构造控制，控矿构造为一组走向为115°-130°的主构造，构造特征明显。矿体及矿体顶底板围岩岩性主要为中细粒砂岩、辉绿岩。中细粒砂岩岩呈致密层状，性质坚硬，平均RQD值为71%，岩体质量指标为1.72，岩体质量系数为3.87，岩石质量及完整性中等，岩体质量良好，局部构造破碎带发育，厚度一般小于10米，岩石多为碎块、碎屑及粉末状，RQD值小于15%，岩石质量极劣，岩体完整性破碎。辉绿岩呈致密块状，中等坚硬，平均RQD值为79%，岩体质量指标为0.73，岩体质量系数为0.98，岩石质量及完整性好，岩体质量中等。据此，认为矿体及矿体顶底板围岩稳定性为基本稳定，仅在破碎带发育密集地段，会产生小规模顶板塌落、掉块、侧壁片落现象，局部需要支护。

4.2 构造对矿体围岩的稳定性的影响

矿区内断裂构造较发育。矿区内主要有二条主要断裂构造及三条次级断裂构造，按断裂的构造线方向可分为北西－南东向、北东－南西向。矿体主要位于北西－南东向主要断裂构造F1、F2内，裂隙发育，挤压破碎也较发育，这表明本区的围岩和矿体都经受了多次应力的作用，致使外部形态，内部结构受到了不同程度的破坏，稳定性大为降低。

5 结语

矿区属构造剥蚀侵蚀型中高山区地貌，出露岩石主要分为层状岩类和块状岩类。层状岩类岩石质量及完整性中等，性质坚硬，岩体质量良好，局部发育软弱夹层和构造破碎带，岩体整体稳定性较好。块状岩类岩石质量及完整性较好，中等坚硬，岩体质量中等，除风化带及构造带较破碎外，岩体整体稳定性较好。矿床属工程地质条件中等类型的矿床，在浅部开采过程中要注意围岩的风化带情况，深部开采过程中注意围岩构造和软弱夹层带来的影响。