新疆托里縣科克火熱金礦Ⅱ號(hào)礦段區(qū)工程地質(zhì)特征分析

徐超

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局701隊(duì) 昌吉 831100）

1 礦區(qū)概況

1.1 自然地理概況

礦區(qū)位于西準(zhǔn)噶爾盆地邊緣，海拔1 190～1 330 m，總體地勢(shì)北高南低，西高東低，地勢(shì)變化不大，地形切割程度為低-中等，多發(fā)育“U”型山谷和山間盆地，谷坡相對(duì)高差10～30 m。礦區(qū)內(nèi)基巖出露較好，在山坡角或其他負(fù)地形區(qū)形成殘坡積物或稀少的植被覆蓋。礦區(qū)屬典型溫帶大陸性氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，氣溫變化劇烈。年平均氣溫為6.5～8.4℃，最高氣溫42.7℃，最低氣溫-35.9℃，風(fēng)期為8月至來(lái)年的5月，2月至7月多西北風(fēng)，風(fēng)力一般6～8級(jí)，最強(qiáng)10級(jí)左右。6月～8月多雨，降雨量一般為幾十毫米到100毫米，年降雨量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于蒸發(fā)量，氣候比較干燥。礦區(qū)北側(cè)為闊克塔勒河；南側(cè)為達(dá)爾布特河；西側(cè)為達(dá)爾布特河的重要支流安格提河，地表水系呈樹(shù)杈狀由西南向東北逕流。礦區(qū)內(nèi)無(wú)河流經(jīng)過(guò)，低洼處有泉水，泉水流量為0.31～0.69升/秒，地下水主要來(lái)源于大氣降水及冰雪融水，水的補(bǔ)給源有限，夏季為豐水期，冬季為枯水期。

1.2 地質(zhì)概況

礦區(qū)出露地層為上古生界中泥盆統(tǒng)，為一套巨厚的半深海-大陸坡相火山-火山碎屑沉積建造。由老到新有：中泥盆統(tǒng)第一組（D2a）、中泥盆統(tǒng)第二組（D2b）、中泥盆統(tǒng)第三組（D2c）和第四系沖積、洪積的礫石和砂、亞砂土。出露巖性為：凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)角礫巖和凝灰?guī)r。礦床賦存于中泥盆統(tǒng)第二組第一巖性段（D2ba）凝灰質(zhì)粉砂巖中。

2 礦區(qū)工程地質(zhì)巖組特征

根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)控制巖體穩(wěn)定的觀點(diǎn)，將礦區(qū)巖體按地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造，結(jié)合礦體及頂?shù)装鍑鷰r的關(guān)系，劃分為土體和巖體兩部分，其中巖體可劃分為三個(gè)工程地質(zhì)巖組。

2.1 土體

主要為第四系沖洪積物及殘坡積物，由礫石、砂及砂質(zhì)粘土組成，粘質(zhì)膠結(jié)，厚度幾米至十幾米，呈條帶狀分布于山間凹陷處。

2.2 巖體

⑴層狀巖組

礦區(qū)出露地層主要為上古生界中泥盆統(tǒng)地層，主要巖性為凝灰質(zhì)砂巖、凝灰質(zhì)粗砂巖、凝灰質(zhì)細(xì)砂巖、凝灰質(zhì)粉砂巖、凝灰質(zhì)角礫巖和凝灰?guī)r，分布面積較廣，其中凝灰質(zhì)粉砂巖為礦體主要圍巖。巖石致密層狀，性質(zhì)堅(jiān)硬，局部發(fā)育軟弱夾層和構(gòu)造破碎帶，RQD值一般為41%～78%，平均為65%，巖石質(zhì)量中等，巖體完整性中等。巖石物理力學(xué)性質(zhì)中（以凝灰質(zhì)粉砂巖為主），巖石天然密度為2.67～2.73 g/cm3，平均為2.70 g/cm3；天然含水率為0.11～0.18%，平均為0.15%；天然抗壓強(qiáng)度為75.0～118.0 MPa，平均為90.9M Pa；飽和抗壓強(qiáng)度為57.3～75.5 MPa，平均為63.8 MPa；天然抗拉強(qiáng)度為7.06～10.2 MPa，平均為8.80 MPa；天然抗剪強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)聚力為2.5～3.5 MPa，平均為2.83 MPa；內(nèi)摩擦角49.5°～53.0°，平均為50.9°，為堅(jiān)硬巖石。

巖石質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)見(jiàn)表1,巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果見(jiàn)表2。

表1 巖石質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)表

表2 巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)成果表

⑵塊狀巖組

礦區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)不頻繁，巖漿巖分布也不廣泛，僅在西北部出露了一處鉀質(zhì)花崗巖，中東部出露一處花崗閃長(zhǎng)巖體及少量閃長(zhǎng)巖脈。巖石致密塊狀，除強(qiáng)風(fēng)化帶及構(gòu)造帶較破碎外，其它較完整，RQD值49%～86%，平均為71%，巖石質(zhì)量中等，巖體完整性中等。巖石物理力學(xué)性質(zhì)中，巖石天然密度為2.71 g/cm；天然含水率為0.05%；天然抗壓強(qiáng)度為68.0 MPa；飽和抗壓強(qiáng)度為60.9 MPa；天然抗拉強(qiáng)度為8.07 MPa；天然抗剪強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)聚力為2.0 MPa；內(nèi)摩擦角為49.0°，為堅(jiān)硬巖石。

⑶構(gòu)造破碎巖組

發(fā)育于哈圖斷裂帶內(nèi)，主要有五條主斷裂及十一條次級(jí)斷裂，按斷層的構(gòu)造線方向可分為北東東向及北北東向二組斷裂，其中北東東向斷裂主要為F2、F5、F6、F7、F11，北北東向斷裂主要為 F1、F8、F10，礦區(qū)構(gòu)造破碎帶發(fā)育情況。構(gòu)造破碎巖組厚度一般小于10 m，構(gòu)造裂隙發(fā)育，裂隙走向與斷層走向基本一致，構(gòu)造裂隙率最高可達(dá)5%，巖石多呈碎塊、碎屑狀，局部為粉末狀，RQD值一般小于15%，巖石質(zhì)量極劣，巖體完整性破碎。

⑷風(fēng)化破碎巖組

發(fā)育于層狀巖組和塊狀巖組上部中等-弱風(fēng)化帶，厚度為20.7～48.4 m不等，平均厚度28.26 m。風(fēng)化帶內(nèi)巖石破碎完整性差，RQD值一般為27%～46%，風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙率一般為7‰，最大可達(dá)15‰。經(jīng)鉆孔揭露，中等風(fēng)化帶內(nèi)巖石局部褪色，呈短柱狀或柱狀，巖體部分礦物風(fēng)化變質(zhì)，呈鑲嵌塊狀結(jié)構(gòu),局部為鑲嵌碎裂結(jié)構(gòu)；弱風(fēng)化帶內(nèi)巖石顏色變淺，呈柱狀或長(zhǎng)柱狀，表面和裂隙面有風(fēng)化跡象，少部分礦物風(fēng)化變質(zhì)，但基本保持母巖結(jié)構(gòu)。

3 礦區(qū)的結(jié)構(gòu)面特征

礦區(qū)的結(jié)構(gòu)面依據(jù)性質(zhì)、規(guī)模、力學(xué)效應(yīng)及力學(xué)作用可分為四類。Ⅰ級(jí)結(jié)構(gòu)面為哈圖斷裂，規(guī)模巨大，是區(qū)域上影響礦區(qū)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)面。Ⅱ-Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面主要是礦區(qū)內(nèi)控巖、控礦的斷裂，是礦床中影響井巷圍巖穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面。F2、F5、F6、F10、F11為主斷裂，其中F2位于礦區(qū)西北部，為性質(zhì)不明斷層，長(zhǎng)3.60 km，寬5～15 m，走向75°，傾向南東，傾角60°～75°；F5屬逆斷層，位于礦區(qū)中西部，為ⅡL3號(hào)礦體的控礦斷層，長(zhǎng)2.80 km，寬3～20 m，走向65°～70°，傾向南東，傾角73°～87°；F6為逆斷層，位于礦區(qū)中部，橫貫整個(gè)礦區(qū)，長(zhǎng)6.20 km，寬10～25 m，斷距5～15 m，走向75°～105°，傾向北西，傾角65°～85°，控制著科克火熱金礦床的空間分布；F10為平移斷層，位于礦區(qū)中部，長(zhǎng)2.05 km，走向15°～20°，傾向北西，傾角65°～75°，斷距最寬處達(dá)30 m；F11位于礦區(qū)中部，為性質(zhì)不明斷層，具有左行扭動(dòng)性質(zhì)，長(zhǎng)3.00 km，走向75°，傾向北西，傾角70°～80°。其余均為次級(jí)斷裂，斷裂走向北東東向、北北東向，延伸一般為380～1 000 m不等，多為性質(zhì)不明斷層。Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面，規(guī)模小或很小，它只影響局部巖塊的穩(wěn)定性或破壞巖體的完整性，降低巖塊或巖體強(qiáng)度，是礦床中影響巖體穩(wěn)定的次要結(jié)構(gòu)面。

4 礦床開(kāi)采的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.1 礦體及礦體頂?shù)装鍑鷰r的穩(wěn)定性

礦體主要賦存于中泥盆統(tǒng)第二組凝灰質(zhì)粉砂巖內(nèi),并嚴(yán)格受構(gòu)造控制，控礦構(gòu)造為一組走向?yàn)?5°～70°的主構(gòu)造，構(gòu)造特征明顯。礦體及礦體頂?shù)装鍑鷰r巖性主要為凝灰質(zhì)粉砂巖、閃長(zhǎng)巖。凝灰質(zhì)粉砂巖呈致密層狀，性質(zhì)堅(jiān)硬，平均RQD值為65%，巖體質(zhì)量指標(biāo)為1.38，巖體質(zhì)量系數(shù)為3.11，巖石質(zhì)量及完整性中等，巖體質(zhì)量良好，局部構(gòu)造破碎帶發(fā)育，厚度一般小于10 m，巖石多為碎塊、碎屑及粉末狀，RQD值小于15%，巖石質(zhì)量極劣，巖體完整性破碎。閃長(zhǎng)巖呈致密塊狀，性質(zhì)堅(jiān)硬，平均RQD值為71%，巖體質(zhì)量指標(biāo)為1.44，巖體質(zhì)量系數(shù)為2.37，巖石質(zhì)量及完整性中等，巖體質(zhì)量中等。據(jù)此，認(rèn)為礦體及礦體頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定性為基本穩(wěn)定，僅在破碎帶發(fā)育密集地段，會(huì)產(chǎn)生小規(guī)模頂板塌落、掉塊、側(cè)壁片落現(xiàn)象，局部需要支護(hù)。

4.2 構(gòu)造對(duì)礦體圍巖的穩(wěn)定性的影響

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育。礦區(qū)內(nèi)主要有五條主要斷裂構(gòu)造及十一條次級(jí)斷裂構(gòu)造，按斷裂的構(gòu)造線方向可分為北東東向及北北東向。礦體主要位于北東東向主要斷裂構(gòu)造F5、F6內(nèi)，裂隙發(fā)育，擠壓破碎也較發(fā)育，這表明本區(qū)的圍巖和礦體都經(jīng)受了多次應(yīng)力的作用，致使外部形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到了不同程度的破壞，穩(wěn)定性大為降低。

4.3 水文地質(zhì)情況對(duì)礦體圍巖穩(wěn)定的影響

主礦體大部分位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上，含礦圍巖為凝灰質(zhì)粉砂巖，巖石表層風(fēng)化裂隙較發(fā)育。大氣降水及雪融水為充水主要來(lái)源，但礦體的匯水面積僅有約0.1 km2，降雨量小，加之地形切割強(qiáng)烈，相對(duì)高差大，坡陡，有利于地表水、地下水的排泄，礦體的充水不豐富。就開(kāi)采而言，在礦體淺部開(kāi)采時(shí)，一般無(wú)水，中深部利用平硐開(kāi)采時(shí)，可自然排水。在雨季應(yīng)密切注視大氣降水之大小，作好防洪排水的有效措施。在深部掘進(jìn)時(shí)，則應(yīng)有較大排水渠或其它的有效安全措施。

5 結(jié)語(yǔ)

礦區(qū)出露巖石主要分為層狀巖類和塊狀巖類。層狀巖類巖性主要為凝灰質(zhì)粉砂巖，巖石質(zhì)量及完整性中等，性質(zhì)堅(jiān)硬，巖體質(zhì)量良好，局部發(fā)育軟弱夾層和構(gòu)造破碎帶，巖體整體穩(wěn)定性較好；塊狀巖類巖性主要為閃長(zhǎng)巖，巖石質(zhì)量及完整性中等，性質(zhì)堅(jiān)硬，巖體質(zhì)量中等，除風(fēng)化帶及構(gòu)造帶較破碎外，巖體整體穩(wěn)定性較好。礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造影響。從鉆孔揭露情況看，巖石表層風(fēng)化程度中等-弱，中深部構(gòu)造破碎帶發(fā)育，但一般厚度不大，對(duì)井巷圍巖穩(wěn)定性產(chǎn)生危害較小，局部地段易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問(wèn)題。

[1]新疆托里縣科克火熱金礦Ⅱ號(hào)礦段詳查報(bào)告[R].新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局七0一隊(duì)，2017.

[2]工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版）[M].北京：中國(guó)知識(shí)出版社，2006.

[3]新疆烏魯木齊達(dá)坂城地區(qū)水文地質(zhì)普查報(bào)告[R].新疆地礦局第一水文地質(zhì)大隊(duì)，1987.