思山岭铁矿工程地质评价与浅析

朱筱宇

摘要：矿区地形为中低山，沟谷发育，有利于自然排水，地层岩性以厚层泥灰岩、石英砂岩、石英岩、沉积变质岩、火山沉积岩为主的岩类。地质构造简单，岩体结构为厚层块状，岩石强度高，岩体稳定性取决于构造破碎带、蚀变带及风化带的发育程度，一般岩体稳定性好。矿区工程地质勘探类型为第二类～块状岩类。工程地质勘探的复杂程度属于简单型。

关键词：工程地质；风化深度；岩体结构；工程地质分区；

一、矿区工程地质简介

矿区揭露的主要岩石为泥灰岩、石英岩、绿片岩、闪长玢岩、磁铁石英岩、赤铁石英岩等。近地表风化作用强烈，120-200m风化作用微弱，下部的岩石完整而坚硬，岩心以柱状、长柱状为主，岩石质量为好的至极好的，岩体较完整到完整。矿体赋存于磁铁石英岩与赤铁石英岩中，由于埋藏较深，其顶板较完整，稳定性较好。钻孔工程地质编录未见大的构造破碎带，仅局部裂隙发育，表现为一些小构造破碎带。

二、工程地质岩组及特征

根据岩土成因、岩性、结构特征、结构面发育程度和分布特点，以及岩石物理力学性质和对未来矿山开采的影响程度等，将矿区岩性划分为三个工程地质岩组。

（1）松散软弱岩组

该岩组主要为第四系松散软弱层，分布在矿区的中低山坡与沟谷下部、堆积厚度在0.2-0.5m，沟谷地带较厚在0.5-10m，山坡上富含腐殖质，下部为卵砾石，沟谷地带主要以粉质粘土、砂土、卵砾石层组成。工程地质特征为结构松散，固结度低，工程强度和稳固性差是本区次要工程岩组。

（2）半坚硬—坚硬块状岩组

本岩组包括基岩风化带及其下伏的局部裂隙发育地层。

基岩风化带在矿区内广泛分布，大部分被薄层第四系覆盖，少部分直接出露地表，最小埋深57m，最大埋深184.4m，17个钻孔揭露的平均厚度125.07m，以泥灰岩、石英砂岩为主。表层基岩受风化及地下水作用影响，裂隙较发育，线裂隙率一般大于3-5条/米。岩心以块状、碎块状为主，部分呈柱状，RQD小于50%，岩石质量为劣的，岩体完整性差，岩体破碎。

（3）坚硬块状岩组

分布于基岩风化带下部的广大地区，岩性包括混合岩、闪长玢岩、石英岩、绿泥石片岩、硅质白云石大理岩、赤铁石英岩、磁铁石英岩等。下部矿床以磁铁石英岩与赤铁石英岩为主，夹有黑云角闪片岩、闪长玢岩，矿石由赤（磁）铁矿、石英与角闪石组成。岩石致密坚硬，节理裂隙不发育。岩石硬度大，力学强度高，平均饱和单轴抗压强度为75.69—145.45Mpa，单样最低值60.79Mpa，最高值209Mpa，平均饱和单轴抗拉强度为6.2—8.35 Mpa，单样最低值5.10Mpa，内摩擦角为38°06′—57°00′，属坚硬岩石，岩心以柱状、长柱状为主，RQD一般大于80%，岩石质量以好的、极好的为主，岩体较完整到完整，岩体为整体块状结构。

三、岩体结构特征

（1）风化层与裂隙

中强分化层岩性，表层主要为泥灰岩、石英岩，厚度在1.09～33.55m。岩心呈碎块状，风化裂隙发育。下部岩石风化较弱，为微风化岩，风化深度在70-200m左右。节理裂隙较发育，成块状，短柱状。裂隙主要发育在地表，随深度的增加，节理裂隙发育变弱，到深部基岩裂隙充填有绿泥石、方解石与石英。本次工作对地表10个点进行了节理裂隙调查统计，共统计裂隙131条（图6-3），节理裂隙发育的走向以NE10-20°、NE50-60°、NW315-335°为主，倾角大于80°，地表最大裂隙宽度30mm，次生的小裂隙发育深度不大。由此可以看出，区内北东向为主构造应力方向，控制形成了以北东～南西向的斷裂，北偏东与北西方向为主应力控制下的次生构造应力。形成了以北西向为轴部的背、向斜与褶皱，与区域构造相吻合。

（2）岩体结构特征

区内受北东向构造的影响，经多次构造运动，形成了不同的地貌单元，其构造体系有两种。一为北东—南西向的构造体系，表现为规模大、紧密分布、线型褶皱，强烈的构造压性断裂带，以及与它们有成因联系的张性、扭性断裂所组成，在震旦系以上的沉积层中表现强烈，走向50°～60°左右，挤压破碎带宽5～20米。二为由走向315°～335°的张性、压扭性断裂和褶皱构造组成，可见水平扭动与水平错动特征，随构造发育有脉状、网脉状构造裂隙与层面裂隙。矿床的上部多为沉积变质岩，地层除在构造附近倾角较大外，大部分为单斜地层，各组节理裂隙切割岩体，破坏了其完整性，削弱了岩体的整体强度，降低了局部岩体的稳定性。

四、工程地质分区

矿区出露地层主要是南芬组的蛋青色泥灰岩与紫色泥灰岩，桥头组的石英砂岩与康家组的石英岩。地层倾角不大，岩性较为简单，地层稳定，根据钻孔工程地质编录及岩石物理力学性能测试与野外工程地质调查，除沟谷地带，总体上工程地质条件良好。平面上可分为三个区：工程地质条件不良区（Ⅰ），工程地质较差区（Ⅱ），工程地质条件良好区（Ⅲ）。

五、不良工程地质作用

矿区及周边地区山上植被茂密，一般不会发生泥石流、崩塌、地裂缝和地面沉降等地质灾害。

六、矿层顶底板稳定性评价

矿体形状为似层状的碗形，为鞍山群的含铁石英岩变质成矿、矿层上部覆盖辽河群的绿泥石片岩与硅质白云石大理岩，矿体顶、底板岩性与矿体岩性一致。为赤（磁）铁石英岩，绿泥石片岩与闪长玢岩。矿体的底部是混合花岗岩。上部覆盖的硅质白云石大理岩与绿泥石片岩受变质作用的影响，岩石较致密，节理裂隙不发育。矿体及顶、底板岩石力学强度高（见表6-12）。

岩体质量指标、岩体完整性系数利用工程地质编录孔，分别统计不同岩石的RQD值，取其平均值。

a、岩体质量系数法：用下式求得，计算结果见表6-14。

Z=I.f.S

Z：岩体质量系数；I：岩体完整性系数（用RQD值）；F：经验系数（取0.60）；S：岩石坚硬系数S=Rc/100（kg/cm2）；Rc：岩块饱和轴向抗压强度（kg/cm2）；

由计算结果与钻孔水文地质工程地质编录情况看，除上部风化基岩外，岩石RQD大部分大于90%，岩心以柱状、长柱状为主，岩石质量为好的至极好的，岩体较完整到完整。局部受构造影响裂隙发育地段，岩心形态呈块状及碎块状。岩石强度为坚硬岩石。岩石稳定。

经过对矿区边坡的调查，山坡之上有大量的植被，松散层较薄。岩质边坡的岩石无软弱夹层，无软弱滑动面，自然状态下边坡是稳定的，不存在山体滑移失稳的可能性。ZK005孔位的下侧，有相对较厚的第四系泥抱砾冲积层，下边坡厚度小于20m，从树木的生长状态可看出，树木的根部出现弯曲，说明存在有轻微的边坡滑动现象，但滑动体不大，时间久远，已趋于稳定。本地段为建筑不利地段，不宜进行建设。防止建筑卸荷，发生边坡失稳。矿山开拓为坚井开拓，下部岩石强度高，稳定。

七、矿区工程地质综合评价

矿区地形为中低山，沟谷发育，有利于自然排水，地层岩性以厚层泥灰岩、石英砂岩、石英岩、沉积变质岩、火山沉积岩为主的岩类。地质构造简单，岩体结构为厚层块状，岩石强度高，岩体稳定性取决于构造破碎带、 蚀变带及风化带的发育程度，一般岩体稳定性好。不易发生矿山工程地质问题。

依据《矿区水文地质工程地质勘探规范》（GBT 12719-1991），矿区工程地质勘探类型为第二类～块状岩类。工程地质勘探的复杂程度属于简单型，即二类一型。