基于工程地質力學的渣滓溪銻礦巖體穩定性研究

2016-12-13 05:25:44文國忠

采礦技術 2016年6期

李跳，文國忠

(1.湖南省地球物理地球化學勘查院，湖南長沙 410026；2.湖南省水工環地質工程勘察院，湖南長沙 410026)

李跳1，文國忠2

(1.湖南省地球物理地球化學勘查院，湖南長沙 410026；2.湖南省水工環地質工程勘察院，湖南長沙 410026)

為研究湘西南地區銻礦山地下開采時開挖工程的穩定性狀況，通過對揭露巖體進行工程地質現場調查、巖石力學特性參數室內試驗和工程巖體系統性分級等，得出了特定巖性的分級特點，主礦體屬于中等的Ⅲ級巖體，其余圍巖屬于良好的Ⅱ級巖體，推導出工程地質力學系列因素對工程穩定性的影響，為確定井下開采順序、采場結構參數、采場穩定性等提供基礎依據。

工程地質調查；巖石力學特性參數；巖體分級；工程穩定性

1 概述

渣滓溪銻礦位于湖南西南部雪峰山區域，地處資水和沅水兩大水系的分水嶺地帶。區內地形陡峻，切割較深，溪溝一般呈“V”形谷，屬于中低山區。

礦區位于黔陽—溆浦新華夏系與冷家溪東西向構造斜接復合部位之南緣，地處新華夏系北段向東偏斜之構造帶中。礦區地層由連續沉積的層紋狀板巖、凝灰質板巖和層凝灰巖夾石英巖狀砂巖、長石石英砂巖、凝灰質砂巖和凝灰巖這樣一套沉積—變質碎屑巖類和火山變質碎屑巖類的復雜巖石所組成，隸屬于板溪群五強溪組第一和第二段層位。地層走向45°～78°，傾向南東，傾角一般為52°～60°；局部巖層倒轉，傾向北西。根據沉積韻律，巖性及巖石組合，礦區地層共劃分為兩段九層，總厚度為1080～1530 m。區內巖漿巖極不發育；圍巖蝕變微弱，只限于礦體兩側數毫米至數十公分，主要蝕變為硅化，次為褪色化及碳酸鹽化。

區內圍巖蝕變微弱，主要蝕變為硅化，次為褪色化及碳酸鹽化。礦區構造以斷裂構造為主，局部略有起伏，形成小的背、向斜。礦床成因類型為中低溫熱液銻礦床，工業類型為裂隙充填脈狀輝銻礦床。本區水文地質條件簡單，區內無大的地表水體，巖石含水性微弱。

2 工程地質及巖體發育狀調查

2.1 現場調查目的與意義

為研究渣滓溪銻礦深部礦體開采時的最優結構參數和回采順序，以及采場的穩定性，在已經取得基礎力學數據的同時，開展現場巖體工程地質(節理裂隙等結構面的發育情況)和水文地質條件(巖體自然含水和滲水功能)的調查，通過結合兩者的分析和考慮，最終確定巖體的質量級別和穩定性程度，作為研究巖土工程整體布局和施工技術參數的基礎資料，特開展了全礦人類生產活動現場工程地質、水文地質以及宏觀地壓活動的全面調查，調查目的如下：

(1)對渣滓溪銻礦目前所開拓的各中段巷道內所揭露的各種巖體進行工程地質以及一些巖體的變形情況的調查和了解，以確定渣滓溪銻礦各種巖體的工程地質條件、地壓活動狀況和發展趨勢；

(2)根據礦體和圍巖節理、裂隙現場調查資料，劃分工程地質巖組，評價不同巖組的工程地質條件，結合前期室內巖石力學參數試驗成果，進行巖體質量評價；

(3)結合前期室內巖石力學參數試驗成果，確定巖體力學參數，為渣滓溪銻礦穩定性分析提供基礎資料。

2.2 調查方法、對象及內容

本次調查采用單位體積內統計法，現場導線測定法等，對渣滓溪銻礦的銻礦體、凝灰質砂巖巖組和凝灰質板巖巖組內發育的節理和裂隙的形態狀況進行了現場調查，包括如下幾個方面：產狀，間距，長度，節理張開長度與充填情況，節理面兩壁的光滑度情況，地下水狀況。

2.3 調查結果

2.3.1 銻礦體

銻礦體結構類型為碎裂結構，節理方位較多，主要發育有3組節理，節理類型主要為剪節理，裂隙內充填有方解石、鐵泥質等。兩組主要節理裂隙的產狀為129°∠65°，48°∠42°。平均體積節理密度Jv為11.2條/m3，經換算的RQD值為78.04%。

(1)129°∠65°節理組。節理等密度值為22.32%，節理、裂隙面為閉合的剪節理，有1～2 mm方解石、鐵質充填物，節理、裂隙面為平直、光滑，節理、裂隙面潮濕，長度大于3 m；節理間距在16～57 cm之間，平均間距約為27.3 cm，平均密度約為3.67條/m。

(2)48°∠42°節理組。節理等密度值為14.95%，節理、裂隙面為閉合的剪節理，有1～2 mm泥質、鐵質及方解石充填物，節理、裂隙面為平整，較破碎，節理、裂隙面潮濕，長度大于1.5 m；節理間距在17～28 cm之間，平均間距約為23 cm，平均密度約為4.35條/m。

2.3.2 凝灰質砂巖

凝灰質砂巖巖組結構類型為碎裂結構，節理方位變化較大，主要發育有3組節理，節理裂隙特性、充填物情況、節理面狀況以及節理裂隙的含水情況與礦體的基本一致。3組主要節理裂隙的產狀分別為189°∠76°，342°∠43°和24°∠76°。平均體積節理密度 Jv為7.83條/m3，經換算的 RQD值為89.16%。

(1)189°∠76°節理組。節理等密度值為29.70%，節理、裂隙面為閉合的剪節理，有1～2 mm方解石充填物，節理、裂隙面為平直，節理、裂隙面潮濕，長度大于2 m；節理間距在20～71 cm之間，平均間距約為43 cm，平均密度約為2.33條/m。

(2)342°∠43°節理組。節理等密度值為12.32%，節理、裂隙面為閉合的剪節理，有1～10 mm方解石充填物，節理、裂隙面為平直，較破碎，節理、裂隙面潮濕，長度大于2 m；節理間距在21～33 cm之間，平均間距約為 27 cm，平均密度約為 3.70條/m。

(3)24°∠76°節理組。節理等密度值為19.12%，節理、裂隙面為閉合的剪節理，有1～2 mm方解石、泥質充填物，節理、裂隙面為平整，破碎，節理、裂隙面潮濕，長度大于2 m；節理間距在28～110 cm之間，平均間距約為55.67 cm，平均密度約為1. 80條/m。

2.3.3 凝灰質板巖

凝灰質板巖巖組結構類型為層狀結構，主要發育的節理有兩組，和部分零星分布和發育的節理，節理性質為剪節理，節理裂隙特性、充填物情況、節理面狀況以及節理裂隙的含水情況與礦體的基本一致。該巖組內發育的兩組節理裂隙的產狀分別為138°∠72°和338°∠70°。平均體積節理密度為8.99條/m3，經換算的RQD值為85.33%。

(1)138°∠72°節理組。節理等密度值為21.55%，節理、裂隙面為閉合的剪節理，有1～2 mm方解石充填物，節理、裂隙面為平直，節理、裂隙面潮濕，長度大于2 m；節理間距在5～52 cm之間，平均間距約為27.69 cm，平均密度約為3.61條/m。

(2)338°∠70°節理組。節理等密度值為13.26%，節理、裂隙面為閉合的剪節理，有1～5 mm方解石、泥質充填物，節理、裂隙面為平直、光滑，節理、裂隙面潮濕，長度大于2 m；節理間距在6～41 cm之間，平均間距約為18.6 cm，平均密度約為5.38條/m。