广东省广宁县某铌钽矿区工程地质条件研究

黄美群

（广东省地质局第五地质大队，广东 肇庆 526020）

广宁县是广东省矿产资源丰富的地区，目前已发现的矿产资源有金、稀土、铁、锰、铝土矿、铌钽等46种矿产。本矿区位于广宁复式背斜毕陇复式褶皱的中段，大致以F1断裂带为界，西侧（上盘）地层倾向南东，东侧（下盘）地层倾向北西，分布有变质岩和火山岩[1]。

1 区域水文地质

（1）地形地貌及气象。调查区为高丘陵地貌，总的地势中部高，南北低，山体标高一般+200～+400m。地形切割多较深，坡度较陡，以“V”型谷为主。矿区属亚热带季风气候，温暖潮湿，雨量充沛，年平均降雨量1692.1mm。

（2）地表水。调查区地表水系较发育，主要为溪沟，其流向受分水岭的控制，自南向北流经矿区，汇入绥江。

（3）地下水。①松散岩类孔隙水。含水岩组为第四系冲洪积层和坡残积层。岩性主要为冲积物的含砾石粘土、亚粘土和坡残积的含碎石亚粘土、亚砂土，厚度一般1.30m～6.15m，含孔隙潜水，富水性弱。②层状岩类裂隙水。含水岩组为震旦系C组，岩性以角岩化中细粒长石石英杂砂岩，变质石英粉砂岩为主，上部岩石风化较强，风化裂隙较发育。泉流量多为0.014～0.610L/s，含裂隙潜水，富水性弱。枯季地下径流模数5～8.3L/s·km2，水化学类型为HCO3-Ca·Na和HCO3·Cl-Na·Ca，矿化度0.026～0.120g/L。③块状岩类裂隙水。含水岩组为燕山期花岗岩，岩性为中～粗粒斑状黑云母花岗岩和混合岩，浅部风化裂隙发育，泉流量一般0.014～0.635L/s，含裂隙潜水，富水性弱。枯季地下径流模数1.458～7.648L/s·km2，水化学 类 型 为HCO3·SO4-Na·Ca和HCO3·Cl-Ca·Mg，矿化度0.100～0.168g/L。④构造断裂含水性。区内断裂较发育，主要有近南北向、北东向和北西向三组。岩性主要为角砾岩、硅化压碎岩。断裂两侧及附近见泉水出露，泉流量0.014～0.080L/s，富水性弱。

2 矿区工程地质

2.1 矿体及围岩岩石质量

（1）松散岩组。由第四系残破积层的砂质粘土、砾砂质粉质粘土、粉质粘土及全～强风化变质石英杂砂岩，全～强风化变质泥质粉砂岩组成，松散结构。残破积土可塑，局部较坚硬，粘聚力32.5kPa～34.6kPa，平均33.6kPa，内摩擦角15.9°～22.3°，平均18.9°，压缩系数0.45～0.51MPa-1，平均0.47MPa-1；压缩模量3.62MPa～4.12MPa，平均3.79MPa。

（2）软弱岩组。由中风化变质砂岩、中～微风化伟晶岩，以及局部分布的碎裂岩、构造角砾岩等组成，碎裂结构，岩芯普遍较破碎，以块状为主，局部呈碎块状，风化裂隙和构造裂隙发育，并断续见石英脉或碳酸盐细脉充填裂隙。岩石质量指标（RQD）0%～57%，平均18.2%，岩体质量指标（M）0.107，岩体质量差，属Ⅳ类岩体。

（3）半坚硬岩组。属该岩组的有微风化变质石英杂砂岩和新鲜伟晶岩。层状结构，岩心较完整，以短柱状为主，局部裂隙较发育，呈块状。岩石质量指标（RQD）15%～60%，平均43.8%，岩体质量指标（M）0.644，岩体质量中等，属Ⅲ类岩体。

（4）坚硬岩组。该岩组主要为新鲜的变质石英杂砂岩。层状结构，块状结构，岩芯完整，以长柱状、短柱状为主，裂隙多为充填闭合状，岩石总体较坚硬致密。岩石质量指标（RQD）56%～100%，平均81.8%，岩体质量指标（M）2.582，岩体质量良，属Ⅱ类岩体。

2.2 矿区工程地质岩体结构面分级及其特征

矿区位于广宁复式背斜毕陇复式褶皱的中段，岩体的结构面发育，可分为Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级结构面，其特征分述如下：

（1）Ⅱ级结构面。分布于矿区西部的F1断裂，其走向近南北向，出露长度大于1400m，可见宽度大于20m，为逆冲断层，岩性为构造角砾岩和硅化压碎岩，产状倾向西，倾角约70°，断裂带附近的次级裂隙中见有伟晶岩脉充填，断裂带既是容矿构造也是导矿构造，其后期活动又对矿体有破坏作用。

（2）Ⅲ级结构面。该结构面在矿区分布广泛，在区内表现为：a.南北向断裂：主要为F2断层，分布于矿区北东部，长度大于900m，可见宽度0.5m～2.5m，为张性断裂，倾向东，倾角70°～73°。b.北西向断裂：主要为F21断层，分布于矿区中北部，倾向南西，倾角65°～85°。c.北东向断裂：主要为F33，分布于矿区及区外南东部，长度约700m，宽度1m～2m，总体倾向南东，倾角70°，为正断层。

（3）Ⅳ级结构面。该结构面是矿区内的节理、层理、片理、风化裂隙和构造裂隙。矿区层理、片理主要发育于震旦系C组的变质砂岩中，对岩体强度影响不大。构造裂隙多发育于Ⅱ、Ⅲ级结构面附近，沿构造裂隙面多发生蚀变，使得岩体力学强度降低。

2.3 工程地质分层及矿体、围岩稳定性评价

根据矿体和围岩的岩石质量，矿区在垂向上可分为四个工程地质层，各层分层情况及稳固性评价如下。

（1）松散层（Ⅰ）。分布于矿体及围岩顶部，由松散岩类和全～强风化岩组成，结构松散，稳固性差，层底埋深0.20m～40.21m，厚度0.20m～40.21m，平均19.11m。厚度较大，结构松散，开采揭露该层时易出现崩塌、冒顶等不良工程地质现象，对矿山开采影响大，井巷开采必须进行支护。

（2）中风化层（Ⅱ）。位于松散层之下，大部分地段缺失，部分地段有分布，主要由软弱岩组中的中风化岩（矿）石和微风化伟晶岩组成，底板埋深13.11m～62.00m，厚度1.30m～15.65m，平均厚度7.07m。岩石质量极劣～劣，岩体破碎～完整性差，岩体质量差，稳固性差，开采时局部易出现崩塌、冒顶、片帮等不良工程地质现象，对矿山开采有较大影响，井巷开采时多需支护。

（3）微风化层（Ⅲ）。大部分位于中风化层之下，局部位于松散层之下，大部分地段见有分布，局部缺失，由微风化变质砂岩和新鲜伟晶岩组成，为半坚硬岩组岩石，底板埋深14.58m～85.00m，厚度0.98m～35.71m，平均厚度14.99m。该层岩石质量劣～中等，岩体完整性差～中等完整，岩体质量中等，稳固性多较好，开采时局部可能会出现崩塌、冒顶、片帮等不良工程地质现象。对矿山开采有一定影响，井巷开采时除局部分布的角砾岩、碎裂岩等裂隙发育地段需进行支护外，其余一般不用进行支护。

（4）新鲜岩层（Ⅳ）。位于微风化层之下，主要由半坚硬～坚硬岩组岩（矿）石组成，该层岩石质量以好为主，岩体质量较完整～完整，岩体质量以良为主，稳固性多较好，局部破碎带附近较差，属一般稳定型～稳定型，对矿山开采影响不大，井巷开采时除局部分布的碎裂岩、构造角砾岩地段需进行支护外，其它地段一般无需支护。

3 结论

综上所述，矿区地层较简单，但岩组结构较复杂，且上部风化作用较强，局部厚度较大，岩（土）体稳固性差，开采时易发生冒顶、崩塌等矿山工程地质问题；下部矿体围岩以半坚硬岩为主，稳固性一般较好，但局部所夹的构造破碎带，稳固性较差，局部可能会发生片帮、冒顶、崩塌等矿山工程地质问题。因此矿床工程地质条件中等。