金陶矿业公司岩体工程地质特征及RMR岩体质量评价

摘要：针对金陶矿业公司主要岩组进行工程地质调查研究，采用RMR法分别从岩石RQD值、单轴抗压强度、节理间距、节理状态、地下水状态及节理产状与巷道轴线的关系等方面进行岩体质量评价与分级。研究结果表明：调查区域内矿体下盘普遍比上盘岩体稳定，岩体的变形与破坏主要受优势结构面控制，对岩体质量稳定易造成较大影响，采矿工程施工时应加强支护。

关键词：工程地质调查;RMR法;岩体质量;优势结构面;稳定性

中图分类号：TD163          文章编号：1001-1277（2021）05-0045-04

文献标志码：A   doi：10.11792/hj20210509

内蒙古金陶股份有限公司（下称“金陶矿业公司”）是原敖汉旗金厂沟梁金矿经股份制改造建立的股份有限公司。金厂沟梁矿床属华北地台北缘努鲁尔虎山成矿带，开采历史悠久。随着矿山采深逐渐加大，工程地质与矿岩条件也逐渐变得复杂。为了矿山安全高效合理的生产，金陶矿业公司对井下39#脉、29#脉、36#脉和56#脉等区域进行现场工程地质调查，并针对岩石工程地质特性进行分析，采用RMR法对岩石质量进行评价[1-4]，为矿山下一步采场稳定性分析及采矿方案设计提供技术支撑。

1 工程背景

金陶矿业公司井下采用削壁充填采矿法和下向分层短壁全面采矿法开采，矿体为极薄倾斜和急倾斜破碎矿体，矿岩界线明显，上盘围岩节理裂隙结构发育，呈块状、碎块状，局部隐形节理发育，且于矿体之间普遍存在土层，下盘节理裂隙发育不明显，属稳固岩层，目前在开采中主要面临的技术难点有：

1）极薄急倾斜破碎矿体在采用削壁充填采矿法开采时，采场空间狭小，采用横撑及立支柱的支护方式，工人劳动强度大，作业环境恶劣，矿石贫化率较高，采场综合生产能力较低。

2）由于上盘围岩节理裂隙发育，呈块状、破碎状，且于矿体之间存在土层，在回采过程中，削下的围岩对上盘支撑力不足，土层遇水成泥，进一步恶化顶板，极易在凿岩、撬毛等阶段出现冒顶片帮。

3）随著开采向深部推进，地压进一步增大，应充分了解深部采场工程地质特性，进行有针对性的设计。

4）隐形节理发育，井巷工程开挖时，应该着重处理。

因此，金陶矿业公司开展针对主要矿体的岩体工程调查工作，并进行地质特征分析，采用RMR法对岩体进行质量评价，为矿山安全生产提供理论依据。

2 工程地质调查方法

2.1 地质钻孔岩心调查

金陶矿业公司39#脉、29#脉、36#脉和56#脉岩石RQD值如表1所示。RQD值结果显示，金陶矿业公司井下岩石完整性较好，尤其是下盘，作业时应注意保护岩体上盘。

2.2 岩体出露面工程地质调查

采用详细线调查法，借助罗盘、皮尺、钢卷尺、地质锤等对各类型结构面的间距、密度、产状、张开度与充填情况、结构面迹线长度、结构面表面形状、结构面渗水性状况、结构面风化程度等特征进行详细和连续的测量和调查[5-9]，测线布置如图1所示。

2.3 单轴抗压试验

岩石样品进行单轴抗压强度测试分析，结果如表2所示。

3 岩体工程地质特征

此次工程地质调查的总长度为80 m，调查结构面数量为459条，调查区域内的上下盘岩体均以斜长角闪片麻岩为主。现以39#岩体为例，分析其岩体工程地质特征。

1）39#上盘优势结构面产状统计分析结果。39#上盘结构面极点图如图2所示，结构面等密度图如图3所示，结构面玫瑰花图如图4所示，优势结构面图如图5所示。

由调查数据统计结果可知：39#上盘中主要发育2组优势结构面，其结构面产状分别为326°∠70°和172°∠55°。根据结构面等密度图及原始调查，各优势结构面分别占调查结构面总量的51.46 %和13.51 %。同时，根据结构面特性调查统计结果：上盘围岩的结构面大多呈闭合状态，表面出现少量裂隙，裂隙宽度约为1 mm，风化程度为未风化，因而结构面特点明显。

综上所述，39#上盘围岩的结构面发育一般，整体性一般，稳定性一般。岩体的变形与破坏主要受326°∠70°和172°∠55°这2组优势结构面控制，结构面平均间距为0.270 m，平均线密度为3.7条/m。

2）39#下盘优势结构面产状统计分析结果。39#下盘结构面极点图如图6所示，结构面等密度图如图7所示，结构面玫瑰花图如图8所示，优势结构面图如图9所示。

由调查数据统计结果可知：39#下盘中主要发育2组优势结构面，其结构面产状分别为148°∠74°和38°∠77°。根据结构面等密度图及原始调查数据分析，各优势结构面分别占调查结构面总量的21.57 %和10.80 %。同时，根据结构面特性调查统计结果：上盘围岩的结构面大多呈闭合状态，表面出现少量裂隙，裂隙宽度小于0.1 mm，硅质充填平均间距约为20 cm，表面无淋水，风化程度为未风化，因而结构面特点明显。

综上所述，39#下盘围岩的结构面发育一般，整体性一般，稳定性一般。岩体的变形与破坏主要受148°∠74°和38°∠77°这2组优势结构面控制，结构面平均间距为0.392 m，平均线密度为2.55条/m。

4 工程岩体评价

4.1 RMR评价方法

南非Bieniawski于1973年首次提出用RMR法进行岩体质量分级。RMR岩体质量分级采用多因素得分，得分的评价标准为岩体地质力学分类表（如表3、表4所示），然后求其代数和来评价岩体质量。参与评分的因素为：岩石抗压强度R1、岩石RQD指标R2、节理间距R3、节理状态R4、地下水状态R5、节理产状与巷道轴线的关系R6。结合矿区实际，对矿区岩体可采用前5项因素得分，再根据第6项因素进行修正，岩体等级评价结果如表5所示。

4.2 RMR岩石质量评价结果

采用RMR法对金陶矿业公司的岩体进行分级与评价，评价结果见表6。

根据RMR法分级结果，各岩体的RMR值分别为54（39#上盘）Ⅲ级中等岩体、64（39#下盘）Ⅱ级良好岩体、62（29#上盘）Ⅱ级良好岩体、67（29#下盘）Ⅱ级良好岩体、47（36#上盘）Ⅲ级中等岩体、72（36#下盘）

Ⅱ级良好岩体、55（56#上盘）Ⅲ级中等岩体、72（56#下盘）Ⅱ级良好岩体。良好岩体对应的工程稳定性跨度10 m可达1 a;中等岩体对应的工程稳定性跨度5 m可达1周。

5 结 论

1）采用RMR法分别对金陶矿业公司矿脉上下盘岩体进行多分段多测点的工程地质调查。根据调查结果：39#上盘主要发育326°∠70°和172°∠55°2组优势结构面，39#下盘主要发育148°∠74°和38°∠77° 2组优势结构面。岩体的变形与破坏主要受这些优势结构面控制，另外矿区范围内的岩体结构以块状结构、镶嵌结构和层状结构为主。

2）研究范围内矿体围岩主要为斜长角闪片麻岩。总体来说矿体下盘巖体比上盘岩体稳定，上盘岩体属于中等或良好岩体，下盘岩体属于良好岩体。虽然部分上盘岩体单轴抗压强度较大，但是由于其内部节理裂隙发育程度较高，导致其岩体总体质量较差。

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Engineering geological characteristics of rock mass

and quality evaluation of RMR rock mass in Jintao mining company

Zhang Bangqiong

（Inner Mongolia Jintao Co.，Ltd.）

Abstract：Based on the engineering geological survey of the main rock groups of Jintao mining company，the RMR method is used to evaluate and classify the rock mass quality from the aspects of rock RQD value，uniaxial compressive strength，joint spacing，joint state，groundwater state and the relationship between joint occurrence and roadway axis.The research results show that the lower wall of the ore body in the survey area is generally more stable than the upper wall rock mass，and the deformation and failure of the rock mass are mainly controlled by the dominant structural plane，easily imposing a great impact on the quality and stability of the rock mass，so the support should be reinforced in the construction of mining engineering.

Keywords：engineering geological survey;RMR method;rock mass quality;dominant structural plane;stability

收稿日期：2020-12-29; 修回日期：2021-03-28

基金项目：中国黄金集团有限公司科研项目（ZJKJ-2019-CK010）

作者简介：章邦琼（1970—），男，湖北洪湖人，高级工程师，从事金属矿山采矿技术及管理工作;内蒙古赤峰市敖汉旗金厂沟梁镇，内蒙古金陶股份有限公司，024327;E-mail：tbzbq@163.com