工程地質測繪在KOLWEZI銅礦區工程地質勘察中的應用

席大鵬

（河北昕佳工程勘查設計有限公司，河北 石家莊 050020）

銅是國民經濟發展中不可替代的重要原料,廣泛應用于軍事工業、電子電氣、通訊、建筑、輕工和機械制造的各個領域，在我國，銅已是僅次于石油的第二大戰略原料，但我國我國銅鈷資源嚴重匱乏，因此，加大國外銅資源的勘查開發利用是勢在必行之舉。

據大概估算，剛果（金）KOLWEZI銅礦地下還埋藏有銅鈷礦石2000萬t，銅金屬量100萬t，礦體埋藏淺（西部礦體600 m長出露近地表，東部礦體埋深也只百余米），礦體規模大（長1300多 m，平均厚 13 m，最厚130 m），品位高（Cu平均品位6%左右）。本礦區工程地質條件較復雜，由于歷史原因，本區無水文、工程、環境等地質資料，給資源開發的總體設計和開采技術條件的選擇及可行性研究帶來不確定因素和困難。為了解決這些困難，就必須在該礦區開展工程地質測繪工作。

1 工程地質測繪

通過礦區工程地質測繪工作，對礦區各類地層進行了工程地質巖組的劃分，調查和測量軟弱夾層及各類結構面并進行分級和分類，對已有邊坡的變形特征、變形類型、形成條件進行了調查，基本查明礦區工程地質條件，為邊坡穩定性評價提供依據。

1.1 工程地質測繪的類別

KOLWEZI銅礦區工程地質條件復雜，需要論證各個邊坡分區變形機理和破壞模式，獲取巖石物理力學參數，評價邊坡穩定性，給出各分區的總體邊坡角。因此，本次為測繪定性為綜合性工程地質測繪。

1.2 工程地質測繪的范圍和比例尺

根據該礦區礦床分布情況、開采方式及地形地貌條件，工程地質測繪包括露采境界線以外500 m的地帶，測繪面積2 km2，比例尺為1∶2000，以同比例尺地形地質圖和礦山開采規劃圖為工作底圖，采取測線穿越配合界線追索法，完成14條測繪路線，測繪路線長度13.52 km，地質、工程地質調查點121個。

1.3 工程地質測繪方法

工程地質測繪有像片成圖法和實地測繪法，實地測繪法有路線法、布點法及追索法（對地質現象進行追蹤）。

本礦區工程地質測繪采取路線穿越配合界線追索法，路線垂直于巖層走向線或主要構造線布置，測線間距一般100~300 m。測點為工程地質上有重要意義的點。

2 工程地質測繪的調查內容

2.1 礦區地層巖性

根據工程地質測繪掌握了邊坡巖性，對本礦區工程地質分區起到了決定性的作用。例如，對礦區西部A區范圍的劃分，依據測繪結果，水體以上出露的主要巖性為泥質頁巖及泥質粉砂巖，局部為泥巖和砂巖互層，巖體結構類型主要為散體結構、碎裂結構、層狀結構，巖石層理發育且層理產狀多為順坡，容易形成順層滑坡，有兩處出現較大規模的滑塌。為以后的礦山建設提供了重要依據。

在礦坑北幫通過測繪調查，KG080點處出露白云質頁巖：褐黃色，隱晶質結構，頁理構造，主要礦物成分為粘土礦物和白云石，見硅化蝕變，巖質較硬，錘擊聲較脆，節理裂隙很發育。由于構造運動，巖體褶皺較嚴重，見圖1。

圖1 KG080調查點照片

2.2 礦區地質構造

主要調查該礦區各巖層的產狀和分布情況，調查和測量軟弱夾層及各類結構面并進行分級和分類。如圖1，該測繪點處節理裂隙發育，層面產狀為350°∠75°，主要節理產狀有三組，分別為 90°∠31°、270°∠75°及 235°∠37°等。

根據工程地質測繪資料分析，采坑南側地層產狀為0°∠35°，優勢裂隙產狀為 290°∠80°，見圖 2、圖 3。

圖2 采坑南側巖層面等密度圖

圖3 采坑南側巖節理裂隙等密度圖

2.3 礦區地貌

礦區因受開采活動影響，原始地貌破壞嚴重，重點調查破壞地貌的特征、地貌單元范圍及邊坡的自然坡角等。

KG045調查點出露第四系礦渣，推斷其間為Kolwezi礦礦渣堆場，渣堆邊坡坡角約 39°～40°，無滑坡等不良地質現象，由此推斷礦渣邊坡自然休止角約39°～40°，見圖 4。

圖4 KG045調查點照片

2.4 礦區水文地質

對KOLWEZI銅礦區水文地質情況進行調查，可以了解礦區水文地質條件、礦區含水層與弱含水層的性質、透水性及富水性，了解區域與礦區地下水的聯系程度和相互轉化關系以及河流改道措施。

2.5 礦區不良地質現象

比利時人于1940年開始對本礦進行采礦，1963年礦山停產至今。受開采活動的影響，原始地貌破壞嚴重。根據水面以上露天邊坡的現狀，對已有邊坡分5處進行了詳細調查，完成了20條輔助工程地質剖面測量，測量比例尺1∶200，累計工程量3044.58 m。在調查過程中，對不同坡向的典型地段，如滑坡、塌落體、位移塊段、軟弱夾層、斷層破碎帶及密集節理帶，進行了詳細的觀察、描述和記錄，研究邊坡的變形特征及影響因素。對廢石堆的高度、分布范圍等，進行了實地測量及描述。觀測點采用全球定位系統GPSRTK定位。通過邊坡調查，繪制了5張邊坡立面圖和20張輔助工程地質剖面圖（見圖5），為評價邊坡穩定性提供了基礎資料。

圖5 KOLWEZI銅礦13-13，輔助工程地質剖面示意圖

2.6 已有建筑物調查

調查礦區周邊已有建筑物的變形、開裂情況，分析已有建筑物變形、開裂原因，評價區域地質構造及工程地質條件。

經過14號線路4個地貌點的調查，路線上已有建筑物基本無不良的工程現象，其中某一墻體開裂系由于地基土體的不均勻沉降引起地基變形所致（如圖6），表明礦區所在區域地質較穩定，無不良地質構造問題。

圖6 KG118調查點照片

3 結論

通過KOLWEZI銅礦區工程地質測繪，對礦區各類地層進行了工程地質巖組的劃分，進行了工程地質分區，調查和測量軟弱夾層及各類結構面并進行分級和分類，對已有邊坡的變形特征、變形類型、形成條件進行了調查，評價了邊坡穩定性，為各分區的總體邊坡角提供依據。

通過實測工程地質剖面測量，查明礦區各工程地質巖組的巖性、厚度、產狀要素、接觸關系，節理裂隙和軟弱結構面的形態特征，編制標準的工程地質剖面圖，為評價和計算邊坡的穩定坡角提供專門圖件。

通過邊坡調查，繪制了5張邊坡立面圖和20張輔助工程地質剖面圖，為評價邊坡穩定性提供了基礎資料，滿足規范要求。

本文結合剛果（金）KOLWEZI銅礦區工程地質水文地質勘察項目，對工程地質測繪在工程地質勘察中的運用方法及工作程序進行討論，充分說明了工程地質測繪的重要性，為礦山開采提供了重要的工程地質資料。