广东省恩平市某钼矿工程地质岩组划分及边坡稳定性评价

李健平

摘要：通过研究矿区地层岩性、厚度和分布规律，划分岩（土）体工程地质岩组，查明对矿床开采不利的软弱岩组的性质、产状与分布，确定矿床工程地质条件，预测评价露天开采矿床开采边坡稳定性，以广东省恩平市某钼矿为例，通过矿区钻孔工程地质编录、岩（土）体力学实验等方法，确定矿区工程地质条件为中等，确定开采边坡稳定角不大于43°。

关键词：钼矿；工程地质岩组；边坡稳定性

Division of Engineering Geological Groups and Evaluation of Slope Stability of a Molybdenum Mine in Enping City，Guangdong Province

Li Jianping

The Fifth Geological Brigade of Bureau of Geology of Guangdong Province，Zhao Qing，China 526020

Abstract：By studying the lithology，thickness and distribution，classifying the rock（soil）engineering geological rock group，we have identified the property，occurrence and distribution of the weak rock group which is unfavorable to the mining of the ore deposits，determined the engineering geological conditions，and predicted the slope stability of open-pit mining. Illustrated by the example of a molybdenum mine in Enping city，Guangdong province. By means of drilling engineering geological logging and rock（soil）body mechanics experiment，the engineering geological condition of mining area is determined to be medium，and the stability angle of mining slope is not more than 43 degrees.

Key words：Molybdenum Mine；Engineering Geological Groups；Slope Stability

礦区工程地质勘查工作的基本任务是：查明矿区的工程地质条件，评价露天采矿场的岩体质量和边坡的稳定性，预测可能发生的主要工程地质问题[1]。本研究以广东省恩平市某钼矿为例，对矿体及其围岩工程地质岩组进行了科学详细划分，并运用“圆弧法”求取矿床露天开采边坡稳定角度。为查明矿床开采技术条件提供工程地质依据。

1.区域地质

本矿区位于粤中断块区，吴川～四会区域性断裂带南段，属阳春盆地构造体系，东邻恩开断陷、粤东北断块，位于恩平复式向斜、恩平晚古生盆地东侧。出露地层为寒武系、石炭系、泥盆系和第四系，区域地层总体走向为近NEE—SWW向。区域内岩浆岩极为发育，岩浆岩为燕山三期、燕山四期花岗岩。成矿地质条件有利。

矿区钼矿体赋存于花岗斑岩体与泥盆系砂岩的接触带，矿体和围岩均为变质砂岩类岩石和斑岩类岩石，其划分标准是达到工业品位边界指标的岩石为矿体，而未达工业品位边界指标的岩石为围岩。

2.工程地质岩组划分

根据矿体和围岩的岩性、岩（土）体的力学性质特征等，将矿区岩（土）体划分为松散岩组、软弱岩组、半坚硬岩组和坚硬岩组四种类型，各类岩组特征性质分述如下：

2.1松散岩组

由第四系坡残积层的砾质黏性土、砂质黏性土和砾砂质粉质黏土、粉质黏土及强风化的变质砂岩类和斑岩类岩石组成，散体结构。其中：坡残积土以硬塑状态为主，局部呈可塑状态；黏聚力（C）24.5～53.7KPa，平均34.8KPa，内摩擦角（φ）13.5°～17.1°，平均15.7°，压缩系数（av）0.31～ 0.45MPa-1，平均0.39MPa-1；压缩模量（Es）4.13～5.82MPa，平均4.84MPa；强风化岩石以土状为主，局部呈半岩半土状，岩芯遇水易散开。

2.2软弱岩组

主要为半风化变质砂岩类岩石和半风化斑岩类岩石，其次为局部分布的构造角砾岩和碎裂岩，碎裂结构，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。其中：半风化岩石饱和单轴抗压强度（frk）2.9MPa～10.8MPa，平均6.05MPa，内摩擦角（Φ）为41.4，凝聚力（C）为2.3MPa，泊桑比（μ）0.35～0.38，平均值0.37，岩石质量指标（RQD）0%～18%，平均3%，属质量极劣的Ⅴ级岩石，岩体破碎，岩体质量指标（M）0.006，岩体质量坏，属Ⅴ类岩体。局部分布的构造角砾岩和碎裂岩，岩石质量指标（RQD）0%～80%，平均18%，属质量极劣的Ⅴ级岩石，岩体破碎，岩体质量指标（M）0.036，岩体质量差，属Ⅳ类岩体。

2.3半坚硬岩组

由微风化变质砂岩类岩石和微风化斑岩类岩石组成。岩石风化程度较弱，以层状、块状结构为主。岩芯较完整，以短柱状为主，裂隙较发育。岩石饱和单轴抗压强度（frk）7.2MPa～76.1MPa，平均36.7MPa，内摩擦角（Φ）为42.3，凝聚力（C）为5.2MPa，泊桑比（μ）0.22～0.24，平均值0.23。岩石质量指标（RQD）32%～85%，平均46%，属质量中等的Ⅲ级岩体，岩体完整性中等完整，岩体质量指标（M）0.563，岩体质量中等，属Ⅲ类岩体。endprint

2.4坚硬岩组

由变质砂岩类和斑岩类新鲜岩石组成。为层状、块状结构，岩芯完整，以长柱状、短柱状，裂隙多为充填闭合状，岩石总体较坚硬致密。岩石饱和单轴抗压强度（frk）在52MPa～141MPa之间，平均64.6MPa，内摩擦角（Φ）为42.7，凝聚力（C）7.0MPa，泊桑比（μ）0.22～0.25，平均0.24。岩石质量指标（RQD）62%～99%，平均78%，为质量好的Ⅱ级岩石，岩体较完整，岩体质量指标（M）1.680，岩体质量良，属Ⅱ类岩体。

3.工程地质分层及矿体、围岩稳定性评价

3.1工程地质分层

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（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ层）。各分层情况及稳固性评价如下：

Ⅰ层：分布于矿体及围岩顶部，由松散岩组组成，结构松散，稳固性差，层底埋深2.2m～53.27m，厚度2.2m～47.35m，平均15.78m。由于该层厚度大，物理力学性质较差，采坑边坡在降水等因素影响下易出现失稳，引发崩塌、滑坡等矿山工程地质问题，其边坡稳定性差，对矿山开采影响大，必须采取相应的防治措施。

Ⅱ层：分布于矿体及围岩的上部，主要由软弱岩组中的半风化岩石组成，岩石质量等级为极劣的，岩体质量等级坏。层底埋深5.32m～114.18m，厚度1.10m～98.33m，平均29.42m。开采时局部易引发崩塌、滑坡等矿山工程地质问题，其边坡稳定性较差，对矿山开采影响较大，应采取相应的防治措施。

Ⅲ层：为矿体及其直接顶底板围岩，主要由半坚硬岩组的微风化岩石组成，局部夹构造角砾岩、碎裂岩和绿泥石化岩石，岩石质量等级为中等的，岩体质量等级中等。层底埋深13.18m～189.56m，厚度2.16m～139.19m，平均31.54m。开采时局部地段，主要是构造裂隙带、构造角砾岩、碎裂岩、绿泥石化岩石部位或岩层倾向与坡向一致的部位，可能会发生崩塌、滑坡等矿山工程地质问题，其边坡稳定性一般较差，对矿山开采有一定的影响，需采取适当的防护措施。

Ⅳ层：为矿体及其直接顶底板围岩，主要由坚硬岩组的新鲜岩石组成，岩石质量等级好，岩体质量等级中等～良，岩体较完整，边坡稳定性较好，矿山开采时无须支护。但局部地段所夹的软弱岩组中的构造角砾岩、碎裂岩和强绿泥石化岩石，该岩组岩石质量等级为劣和岩体质量等级差，边坡稳定性较差，对矿山开采安全有一定的影响，需采取一定的防治措施。

3.2矿体、围岩稳定性评价

开采期间矿坑边坡以岩质边坡为主，松散岩组与软弱岩组组成的岩质边坡稳定性差，存在发生崩塌、滑坡等矿山工程地质问题；半坚硬岩组与坚硬岩组组成的岩质边坡稳定性一般较好，局部构造角砾岩、碎裂岩发育部位以及绿泥石化蚀变强稳定性差。

另外，边坡稳定性还受裂隙倾向与边坡坡向之间相互关系的影响。

由图1可知：矿区中西部发育的两组裂隙，分别为倾向为100°～120°，倾角40°～80°及倾向为20°～30°，倾角为50°～70°裂隙，两组裂隙均与开采矿坑边坡倾向一致，稳定性差，存在边坡失稳的可能，开采时应予重视；其余地段边坡坡向与裂隙面倾向多呈正交或斜交关系，边坡稳定性一般较好。

设计开采矿坑边坡标高多在400m～800m，矿床正西部和南西部局部标高可达900m，属高边坡，开采矿坑边坡以岩质边坡为主，构成边坡岩性为变质细粒石英砂岩及花岗斑岩，据其物理力学指标各参数平均值，以800m坡高为依据，计算过程见表1，分别以40°、43°、45°的边坡角计算分析开采矿坑边坡的自然状态边坡稳定性，系数分别为1.121、1.013、0.944，当边坡角为不大于43°时，其稳定系数一般大于1.0，属稳定性边坡，因此建议开采矿坑最终边坡角不大于43°。

4.結论

综上所述，矿区地层及岩性较简单，岩组结构较复杂，矿体及其围岩以半坚硬岩组～坚硬岩组岩石为主，但矿床上部岩石风化较强，尤其矿区西南部及西北部沿山脊一带岩石风化强烈，风化层较厚；局部地质构造较发育，各类结构面发育，上部分布的松散岩组和软弱岩组岩石，以及局部分布的破碎软弱夹层形成的不稳定结构面，露天开采时边坡潜在沿软弱结构面易发生或可能发生崩塌、滑坡等矿山工程地质问题。

综合矿床工程地质条件属中等类型。

5.建议

（1）未来采场边坡为高边坡，开采时边坡可沿软弱夹层或不稳定结构面产生局部滑移，易发生或可能发生崩塌、滑坡等矿山工程地质问题，矿山开采设计应设计好相应的防治措施；

（2）矿山设计和开采时应结合开采矿坑周边不同的地形标高的地貌情况，以及岩性结构组成等，进行专项的边坡工程地质勘查，以确定设计的矿山露天采场的最终稳定边坡角以及开采台阶坡角。

参考文献：

[1]国家技术监督局，矿区水文地质工程地质勘探规范，1991.

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