眼前山铁矿矿岩分区可崩性评价研究

范文录, 刘育明, 陈晓云, 李 光, 夏长念, 解治宇

(1.中国恩菲工程技术有限公司， 北京 100038； 2.鞍钢集团矿业有限公司眼前山分公司, 辽宁 鞍山 114001；3.鞍钢集团矿业有限公司， 辽宁 鞍山 114001)

1 前言

自然崩落法是岩体在自身节理构造条件下，受重力作用后发生自然冒落的采矿方法，其中矿岩的可崩性反映了矿岩自然冒落的难易程度。因此，在自然崩落法开采设计过程中，矿岩可崩性分析是自然崩落法开采研究的关键环节之一。如果矿岩的可崩性分析没有达到合理的准确范围内，在生产工艺上将直接影响自然崩落法开采的可行性[1-2]。

根据大块二次破碎单位炸药量评价矿岩可崩性，是一种事后评价方法[3]。矿岩质量评价法被广泛应用到可崩性评价中来，矿岩稳定性与可崩性实质上是描述同一个问题的两个方面，侧重点不一样。可崩性分级强调矿岩在多大的拉底面积下能够崩落以及崩落破碎的块度。稳定性好的矿岩其崩落性就差，反之，崩落性就好。目前国内外提出的岩体质量评价方法主要有RQD指标法，RMR系统分级法及MRMR法等，这些方法在国内外自然崩落法矿山矿岩可崩性评价上用得比较成功[4]。基于眼前山工程地质调查成果，采用RQD法，RMR系统分级法及MRMR法对眼前山铁矿矿岩进行分区可崩性评价。

2 可崩性主要影响因素分析

矿岩质量评价法中考虑的相关因素包括岩体条件，矿岩强度等，而这些条件也是影响可崩性的主要因素，同时矿体形态、原岩应力等也是评价矿岩可崩性的重要因素。

2.1 矿体形态

Fe1矿体是眼前山主要矿体，呈厚层状产出，划定矿区范围内控制矿体走向延长1 686m，倾向延伸105～895m，平均延伸629m,水平厚度28～225m，平均115m。中、西矿段主要为Fe1矿体位于Fm- 1断裂以西部分，其倾向为NE，倾角70°～85°。中、西矿段矿层厚，较为稳定，且矿体近直立成块状。在Fm- 1断裂以东矿体倾向SW，倾角74°～86°，局部矿体直立。矿体产状稳定，矿区构造复杂程度简单，断层断距不大，矿体连续性较好，对矿体稳定程度无影响。从眼前山铁矿体的矿体形态与产状特征来看，对于厚度较大、近直立且形态稳定的矿段基本适合采用矿块自然崩落法。矿体形态如图1所示。

图1 矿体形态

2.2 岩体构造

根据东部矿体钻孔岩芯RQD值统计分析可知，东部矿体磁铁石英岩RQD值平均为91.6%，眼前山铁矿东部矿体中主要发育有3组优势节理组，包括两组陡倾角节理，一组缓水平节理，三组节理均不发育。东部矿体完整性好，平均节理密度为1.7条/m，节理裂隙发育程度低，因此对矿岩的自然崩落不利。

中部矿体磁铁石英岩RQD值平均为66%，眼前山铁矿中部矿体主要发育有3组节理面，其产状基本与东部矿体相近。中部矿体平均节理密度为4.2条/m，中部矿体矿岩节理裂隙发育程度一般，水平节理裂隙较少，因此，从岩体构造来看，中矿段的可崩性较差。

西部矿体磁铁石英岩RQD平均为53.5%，节理间距西部矿体统计的节理密度平均6.5条/m。西矿段岩体整体节理裂隙发育，存在多组陡倾角节理，同时也有缓倾斜或近似水平节理存在，因此，从岩体构造来看，西矿段节理裂隙发育，对矿岩自然崩落有利。

2.3 完整矿岩强度

矿岩崩落过程中岩石破裂主要是按节理裂隙发生，但有时也通过完整岩石发生。岩体中节理是不连续的，其间存在岩桥，岩石脱离岩体崩落必须切断岩桥。因此，完整矿岩的强度也是影响岩体崩落的一个因素。眼前山铁矿矿岩抗压强度平均达到100MPa以上，属较高强度。单从矿岩强度看，矿岩属于较难崩状态。

3 可崩性评价

3.1 RQD法

根据RQD值进行岩石质量分类方法见表1。

表1 岩石质量指标(RQD)统计表

根据眼前山铁矿钻孔岩芯RQD值统计分析可知，东部矿体磁铁石英岩RQD值平均为91.6%，中部矿体磁铁石英岩RQD值平均为66%，西部矿体磁铁石英岩RQD平均为53.5%。

由表1可知，东部矿体质量为优，属于Ⅰ类岩体；中部矿体质量为中等，为Ⅲ类岩体；西部矿体质量为中等，Ⅲ类岩体。

3.2 RMR法

Bieniawski(1973年)主要采用从南非沉积岩中进行地下工程开挖所得到的数据提出了分级法，称为RMR分级法。该方法采用完整的岩石强度、岩石质量指标(RQD)、节理间距、节理状态和地下水条件分级参数[5-6]。

根据RMR评价方法中各项指标评分来求得眼前山铁矿不同区域矿体的RMR值。不同区域矿体RMR值结果与分类见表2。

根据上表RMR值分类可知，东部矿体矿岩质量为好，中部矿体较好，西部矿体为中等。

3.3 MRMR法

Lanbscher根据从非洲许多石棉矿获得的经验修正了Bieniawski的岩石力学分类。这种分类采用了与Bieniawski的分类表相同的五个分类参数，但在细节上有些改动，对于完整岩石强度采用了新的范围和指标，节理间距和节理参数的条件也采用不同的评价[7]。

表2 RMR分类和评价结果

根据MRMR评价方法中各指标评分，眼前山铁矿不同区域矿体矿岩的MRMR分类结果见表3。

表3 MRMR分类结果

根据上表MRMR分类可知，东部矿体矿岩质量为好，中部矿体较好，西部矿体为一般。

3.4 基于矿岩质量法可崩性评价结果

基于岩石质量分级，矿岩的可崩性评价可分为五级，分别采用RQD值、RMR及MRMR指标等岩体分类结果进行矿岩可崩性评价，可崩性分级见表4。

对眼前山铁矿东部矿体、中部矿体和西部矿体可崩性进行分析和评价，考虑RQD 值、RMR指标和MRMR指标等可崩性参数统计见表5。

从表5结果可知，预测眼前山铁矿东部矿体矿岩可崩性为难崩，中部矿体矿岩可崩性为中等可崩至难崩，西部矿体矿岩的可崩性为中等可崩。

表4 可崩性分级表

表5 按不同可崩性参数统计特征值

4 结论

通过采用RQD法、RMR法及MRMR法对眼前山铁矿矿岩进行分区可崩性评价可知，眼前山铁矿东部矿体矿岩可崩性为难崩，中部矿体矿岩可崩性为中等可崩至难崩，西部矿体矿岩的可崩性为中等可崩。矿岩质量评价法可以较好地对矿岩可崩性进行评价和预测，从结果可以看出，眼前山铁矿西部矿体矿岩的可崩性最好。