濱海大型金礦床礦巖節理裂隙統計與分析

王 平,王瑞星,王 輝,王德全

(山東黃金集團三山島金礦, 山東萊州市 261442)

濱海大型金礦床礦巖節理裂隙統計與分析

王 平,王瑞星,王 輝,王德全

(山東黃金集團三山島金礦, 山東萊州市 261442)

三山島金礦為濱海硬巖地下開采礦山,井下爆破震動有可能使節理裂隙貫通海底,引發海水潰井事故。在三山島金礦的8個深部采場進行了節理裂隙調查。通過對調查區域調查的1592條節理及節理裂隙玫瑰圖的分析,發現上盤圍巖靠近F1斷層,節理較發育,下盤圍巖與礦體節理整體相對不發育,大多數巷道節理產狀呈隨機分布,整體優勢方位不太明顯。通過節理裂隙的調查,了解到三山島金礦的巖體質量,為該礦的井下工程布置、支護設計、采場穩定性分析提供了依據。

節理裂隙;現場調查;三山島金礦

山東黃金礦業(萊州)有限公司三山島金礦是我國瀕海大型地下黃金礦山,設計采用豎井+斜坡道開拓,盤區上向分層充填采礦法開采,目前礦山生產能力為8000 t/d。節理裂隙是巖體在應力作用下形成的結構面,是構造斷裂的一種形式,同時裂隙不發生位移或位移量很小,雖然延長不遠,縱深發展不大,但數目很多。節理裂隙的大小、數量、方位和形態的不同決定了礦巖穩固性。同時,節理裂隙作為一種構造特征,可反映出區域巖體內主要構造的特點。由于三山島金礦為濱海開采,若爆破震動使節理裂隙與海底貫通將引發海水潰井事故。通過對三山島金礦進行節理裂隙的調查、統計和分析,為三山島工程布置提供了科學依據。

1 節理裂隙調查內容

在三山島金礦直屬礦區-465 m中段、-510 m中段、-555 m中段、-600 m中段及各分段深部開采的8個采場對礦體和上、下盤圍巖進行了工程地質與水文地質現場調查,測量時舍去了微節理裂隙。調查內容包括斷層、節理、裂隙及產狀和質性、各組裂隙切割關系、裂隙的透水性及地下水情況等。

2 礦巖節理裂隙調查統計分析

三山島金礦直屬礦區調查測線總長508.3 m,共測節理1592條。其中上盤測得節理61條,節理間距為21.4 cm;礦體測得節理741條,節理密度為31.44 cm;下盤測得節理790條,節理密度為33.94 cm。

2.1 上盤節理裂隙統計分析

上盤測得節理61條,由于礦體上盤靠F1斷層,巖體破碎,開挖暴露面少,只在-510 m中段的516采場布置一條測線,測得一組數據,節理裂隙產狀玫瑰圖如圖1所示,上盤節理優勢方位按傾向大體分為3組:第一組傾向為0～50°,占節理總數的19.67%,平均傾向為22.08°,平均傾角為47.5°;第二組傾向為160°～230°,占節理總數的49.18%,平均傾向為191.8°,平均傾角為64.3°;第三組傾向為320°～360°,占節理總數的16.39%,平均傾向為337.2°,平均傾角為68.3°。三組優勢節理面所包含的節理數占上盤節理數的85.24%。優勢走向大體分為3組,75°、275°、315°,傾角多分布在40°～90°。

圖1 上盤節理產狀玫瑰

2.2 礦體節理裂隙統計分析

礦體測得節理741條,節理裂隙產狀玫瑰圖如圖2所示,礦體節理優勢方位按傾向大體分為4組:第一組傾向為10°～60°,占節理總數的13.63%,平均傾向為32.46°,平均傾角為61.16°;第二組傾向為90°～170°,占節理總數的28.47%,平均傾向為128.03°,平均傾角為60.47°;第三組傾向為210°～250°,占節理總數的10.93%,平均傾向為228.94°,平均傾角為65.14°;第四組傾向為260°～310°,占節理總數的20.78%,平均傾向為285.4°,平均傾角為55.42°。四組優勢節理面占礦體節理總數的73.82%。優勢方位按走向大體可分3組:5°、30°、300°;傾角多分布在50°～90°。

圖2 礦體節理產狀玫瑰

2.3 下盤節理裂隙統計分析

下盤測得節理790條,節理裂隙產狀玫瑰圖如圖3所示。

圖3 下盤節理產狀玫瑰

礦體節理優勢方位按傾向大體分為4組:第一組傾向為10°～50°,占節理總數的9.1%,平均傾向為28.16°,平均傾角為63.81°;第二組傾向為90°～170°,占節理總數的32.15%,平均傾向為126.21°,平均傾角為57.76°;第三組傾向為180°～240°,占節理總數的12.28%,平均傾向為209.79°,平均傾角為61.28°;第四組傾向為270°～330°,占節理總數的24.43%,平均傾向為303.42°,平均傾角為24.43°。四組優勢節理面占下盤節理總數的77.97%。傾角多分布在40°～90°,優勢方位按走向大體可分2組: 30°、280°。

2.4 節理裂隙調查結果分析

從上盤、礦體、下盤的節理裂隙統計數據(見表1)及節理玫瑰圖可得出,礦區節理裂隙分布比較離散,優勢走向有一組集中在300°左右,礦體和下盤的優勢走向有兩組接近,都在30°、300°左右;優勢傾向大多在30°、200°、300°,傾角范圍主要在40°～90°,礦體和下盤的節理裂隙優勢傾向、傾角基本一致。總體優勢傾向都是3～4組。上盤節理密度分布比較廣,礦體和下盤等密度圖差不多。從節理裂隙平均間距來看,上盤節理分布比較密,平均每隔21.4 cm就有一條節理,依次為礦體、下盤,分別為平均每隔31.44,33.94 cm就有一條裂隙,說明巖體完整性依次由下盤、礦體、上盤遞減。

表1 上盤、礦體、下盤節理優勢走向、傾向統計

3 結 語

在整個調查區域用測線法共調查節理1592條,得到節理傾角范圍主要為40°～90°。分析統計數據得到上盤圍巖靠近F1斷層,節理較發育,下盤圍巖與礦體節理整體相對不發育,大多數巷道節理產狀呈隨機分布,整體優勢方位不太明顯。從上、下盤及礦體優勢方位對比可知,共同的節理整體優勢走向為30°、300°左右,優勢傾向主要為30°、200°、300°。通過節理裂隙的調查了解到三山島金礦的巖體質量,為支護設計、采場穩定性分析提供了科學依據。

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2012-02-28)

王 平(1977-),男,山東萊州人,助理工程師,工程碩士,從事礦山工程設計、研究與安全管理工作。