黄岗矿业公司Ⅲ矿区岩体工程地质条件及质量评价研究

2011-11-16李伟明姜凡均何远富

采矿技术 2011年6期

关键词：岩组大理岩矽卡岩

李伟明，姜凡均，何远富

(长沙矿山研究院国家金属采矿工程技术研究中心，湖南长沙 410012)

黄岗矿业公司Ⅲ矿区岩体工程地质条件及质量评价研究

李伟明，姜凡均，何远富

(长沙矿山研究院国家金属采矿工程技术研究中心，湖南长沙 410012)

为了解黄岗矿业公司Ⅲ矿区开采区域内的各岩体的稳定性情况，在现场对矿区内的上盘大理岩、磁铁矿、下盘矽卡岩开展了全面的工程地质调查和岩体质量评价。运用了DIPS软件统计和分析了各岩体的节理裂隙发育情况，采用RQD指标法、RMR分级法、Q系统分级法以及BQ分级法对井下3组岩体质量进行了评价。从而分析了井下各岩体的工程稳定性状况，得出了各岩体在无支护时的最大跨度。

工程地质条件;RMR分级法;岩体质量;工程稳定性;最大跨度

1 概述

内蒙古黄岗矿区是一个大型层控矽卡岩型铁、锡、钨矿床。除主要元素外，尚含多种有色及稀散元素可供综合利用。矿区呈北东向展布，含矿带长19 km，宽0.2～2.5 km，根据磁异常形态特征、矿体集中情况划分成7个区(Ⅰ～Ⅶ)。目前正在开采或基建的有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ4个矿区，其中Ⅰ矿区和Ⅲ矿区正在进行较大规模地下开采，Ⅱ矿区露天开采已结束，和Ⅳ矿区一样同时在进行小规模的地下开采。

Ⅲ区矿体分布在钾长花岗岩与黄岗梁组大理岩的接触带中。上部小矿体埋藏浅、陡立斜列成组出现，分枝复合现象明显。深部主矿体严格受钾长花岗岩、安山岩与大理岩接触断裂面控制。矿体呈不对称槽形、似层状或不规则状。矿体形态不规则，但连续性较好。根据详查地质报告，Ⅲ矿区主要铁、锡共生矿体共4个。Ⅲ矿区东部地质构造中等复杂，破碎带和大理岩岩溶影响深度多在1550 m标高以上，大理岩抗压强度 62.4～76.7 MPa，开采技术条件相对简单。Ⅲ矿区西部大理岩岩溶发育，风化带影响深度大，大理岩与第四系含水层直接接触，坑内疏干可能引起流砂，该段大理岩强度相对较低，为51.3 MPa，为半坚硬岩石;大理岩分布范围及其接触带附近开采技术条件相对复杂，除大理岩外，矿体及其它围岩的稳固性良好，水文地质条件比较复杂。

2 现场工程地质调查

2.1 调查方法、对象及内容

采用了体积密度法，对黄岗矿业公司Ⅲ矿区内的上盘大理岩岩组、磁铁矿矿岩岩组、下盘矽卡岩岩组发育的节理、裂隙的产状、规模、密度、形态进行了现场调查。调查内容包括:

(1)节理产状，即节理面在空间上的分布状态(倾向和倾角)，其统计结果用极点等密度图表示;

(2)节理间距，用节理裂隙体积密度表示;

(3)节理长度，即节理沿其走向的延伸长度;

(4)节理张开度与充填情况;

(5)节理面两壁的形状(改为光滑度);

(6)地下水状况。

2.2 调查结果

(1)上盘大理岩岩组。该岩组内节理、裂隙较为发育，平均节理间距、平均体积节理密度Jv分别为40.3 cm、9.27 条/m3，换算为 RQD 值并求得其平均值为77.57%。地下水状况为潮湿。该岩组节理、裂隙调查数据统计结果见图1。该岩组的岩体结构类型为整体块状结构，节理发育，结构面平直、闭合，整体强度不高，稳定性一般。岩体变形和破坏主要受Ⅳ级结构面(节理)控制。

图1 上盘大理岩岩组节理裂隙调查数据统计

(2)矿体磁铁矿岩组。该岩组内节理、裂隙不发育，平均节理间距、平均体积节理密度Jv分别为35 cm、10.73条/m3，换算为 RQD值并求得其平均值为76.24%。地下水状况为潮湿。该岩组节理、裂隙调查数据统计结果见图2。该岩体结构类型为整体块状结构，结构面平直、闭合，节理发育，整体强度不高，稳定性一般。

图2 矿体磁铁矿岩组节理裂隙调查数据统计

(3)下盘矽卡岩岩组。该岩组内节理、裂隙较为发育，平均节理间距、平均体积节理密度Jv分别为34.4cm、8.46 条/m3，换算为 RQD 值并求得其平均值为77.02%。地下水状况为潮湿或滴水。该岩组节理、裂隙调查数据统计结果见图3。该组岩体节理发育，结构面平直、闭合，整体强度不高，稳定性一般。

图3 下盘矽卡岩岩组节理裂隙调查数据统计

3 岩体质量评价

综合以上工程地质调查的结果，分别对3种岩组采用RQD值分级、RMR分级、Q系统分级和BQ分级4种常见分级方法进行了分级，分级结果如表1～表4。

表1 RQD指标的分级结果

表2 RMR分级结果

表3 Q系统分级结果

表4 岩体基本质量分级(BQ分级)结果

根据RQD值分类结果表明:上盘大理岩、磁铁矿和下盘矽卡岩均为好岩体。RMR分类结果表明:黄岗矿业公司Ⅲ矿区上盘大理岩、磁铁矿和下盘矽卡岩均为中等岩体，平均的自立时间:5 m跨度可达1周。Q系统分类结果表明:Ⅲ矿区的上盘大理岩、磁铁矿和下盘矽卡岩岩体质量均为Ⅲ级，属于中等岩体。

按照巴顿推导公式De=(开挖体的跨度、直径或高度(m))/开挖体的支护比(ESR)计算得出在黄岗矿业公司Ⅲ矿区开采中3种不同岩体大支护最大跨度:上盘大理岩内无支护巷道最大安全跨度为7.2～9 m，其中 ESR=1.6～2.0，De=4.5;矿体内无支护巷道最大安全跨度为12～15 m，其中ESR=3～3.75，De=4;下盘矽卡岩内无支护巷道最大安全跨度为为 7.2～9 m，其中 ESR=1.6～2.0，De=4.5。

按照巴顿公式W=2·ESR·Q0.4计算得出在黄岗矿业公司Ⅲ矿区开采中3种不同岩体大支护最大跨度:上盘大理岩内无支护巷道最大安全跨度为2×1.6×8.530.4=7.55 m ，其中 ESR=1.6;矿体内无支护巷道最大安全跨度为 2×3×5.590.4=11.9 m，其中ESR=3;下盘矽卡岩内无支护巷道最大安全跨度为2×1.6×8.470.4=7.5 m，其中 ESR=1.6。

岩体基本质量分级(BQ分级)结果表明3种岩体均为坚硬岩，岩体较破碎。