思山嶺鐵礦工程地質評價與淺析

朱筱宇

摘要：礦區地形為中低山，溝谷發育，有利于自然排水，地層巖性以厚層泥灰巖、石英砂巖、石英巖、沉積變質巖、火山沉積巖為主的巖類。地質構造簡單，巖體結構為厚層塊狀，巖石強度高，巖體穩定性取決于構造破碎帶、蝕變帶及風化帶的發育程度，一般巖體穩定性好。礦區工程地質勘探類型為第二類～塊狀巖類。工程地質勘探的復雜程度屬于簡單型。

關鍵詞：工程地質；風化深度；巖體結構；工程地質分區；

一、礦區工程地質簡介

礦區揭露的主要巖石為泥灰巖、石英巖、綠片巖、閃長玢巖、磁鐵石英巖、赤鐵石英巖等。近地表風化作用強烈，120-200m風化作用微弱，下部的巖石完整而堅硬，巖心以柱狀、長柱狀為主，巖石質量為好的至極好的，巖體較完整到完整。礦體賦存于磁鐵石英巖與赤鐵石英巖中，由于埋藏較深，其頂板較完整，穩定性較好。鉆孔工程地質編錄未見大的構造破碎帶，僅局部裂隙發育，表現為一些小構造破碎帶。

二、工程地質巖組及特征

根據巖土成因、巖性、結構特征、結構面發育程度和分布特點，以及巖石物理力學性質和對未來礦山開采的影響程度等，將礦區巖性劃分為三個工程地質巖組。

（1）松散軟弱巖組

該巖組主要為第四系松散軟弱層，分布在礦區的中低山坡與溝谷下部、堆積厚度在0.2-0.5m，溝谷地帶較厚在0.5-10m，山坡上富含腐殖質，下部為卵礫石，溝谷地帶主要以粉質粘土、砂土、卵礫石層組成。工程地質特征為結構松散，固結度低，工程強度和穩固性差是本區次要工程巖組。

（2）半堅硬—堅硬塊狀巖組

本巖組包括基巖風化帶及其下伏的局部裂隙發育地層。

基巖風化帶在礦區內廣泛分布，大部分被薄層第四系覆蓋，少部分直接出露地表，最小埋深57m，最大埋深184.4m，17個鉆孔揭露的平均厚度125.07m，以泥灰巖、石英砂巖為主。表層基巖受風化及地下水作用影響，裂隙較發育，線裂隙率一般大于3-5條/米。巖心以塊狀、碎塊狀為主，部分呈柱狀，RQD小于50%，巖石質量為劣的，巖體完整性差，巖體破碎。

（3）堅硬塊狀巖組

分布于基巖風化帶下部的廣大地區，巖性包括混合巖、閃長玢巖、石英巖、綠泥石片巖、硅質白云石大理巖、赤鐵石英巖、磁鐵石英巖等。下部礦床以磁鐵石英巖與赤鐵石英巖為主，夾有黑云角閃片巖、閃長玢巖，礦石由赤（磁）鐵礦、石英與角閃石組成。巖石致密堅硬，節理裂隙不發育。巖石硬度大，力學強度高，平均飽和單軸抗壓強度為75.69—145.45Mpa，單樣最低值60.79Mpa，最高值209Mpa，平均飽和單軸抗拉強度為6.2—8.35 Mpa，單樣最低值5.10Mpa，內摩擦角為38°06′—57°00′，屬堅硬巖石，巖心以柱狀、長柱狀為主，RQD一般大于80%，巖石質量以好的、極好的為主，巖體較完整到完整，巖體為整體塊狀結構。

三、巖體結構特征

（1）風化層與裂隙

中強分化層巖性，表層主要為泥灰巖、石英巖，厚度在1.09～33.55m。巖心呈碎塊狀，風化裂隙發育。下部巖石風化較弱，為微風化巖，風化深度在70-200m左右。節理裂隙較發育，成塊狀，短柱狀。裂隙主要發育在地表，隨深度的增加，節理裂隙發育變弱，到深部基巖裂隙充填有綠泥石、方解石與石英。本次工作對地表10個點進行了節理裂隙調查統計，共統計裂隙131條（圖6-3），節理裂隙發育的走向以NE10-20°、NE50-60°、NW315-335°為主，傾角大于80°，地表最大裂隙寬度30mm，次生的小裂隙發育深度不大。由此可以看出，區內北東向為主構造應力方向，控制形成了以北東～南西向的斷裂，北偏東與北西方向為主應力控制下的次生構造應力。形成了以北西向為軸部的背、向斜與褶皺，與區域構造相吻合。

（2）巖體結構特征

區內受北東向構造的影響，經多次構造運動，形成了不同的地貌單元，其構造體系有兩種。一為北東—南西向的構造體系，表現為規模大、緊密分布、線型褶皺，強烈的構造壓性斷裂帶，以及與它們有成因聯系的張性、扭性斷裂所組成，在震旦系以上的沉積層中表現強烈，走向50°～60°左右，擠壓破碎帶寬5～20米。二為由走向315°～335°的張性、壓扭性斷裂和褶皺構造組成，可見水平扭動與水平錯動特征，隨構造發育有脈狀、網脈狀構造裂隙與層面裂隙。礦床的上部多為沉積變質巖，地層除在構造附近傾角較大外，大部分為單斜地層，各組節理裂隙切割巖體，破壞了其完整性，削弱了巖體的整體強度，降低了局部巖體的穩定性。

四、工程地質分區

礦區出露地層主要是南芬組的蛋青色泥灰巖與紫色泥灰巖，橋頭組的石英砂巖與康家組的石英巖。地層傾角不大，巖性較為簡單，地層穩定，根據鉆孔工程地質編錄及巖石物理力學性能測試與野外工程地質調查，除溝谷地帶，總體上工程地質條件良好。平面上可分為三個區：工程地質條件不良區（Ⅰ），工程地質較差區（Ⅱ），工程地質條件良好區（Ⅲ）。

五、不良工程地質作用

礦區及周邊地區山上植被茂密，一般不會發生泥石流、崩塌、地裂縫和地面沉降等地質災害。

六、礦層頂底板穩定性評價

礦體形狀為似層狀的碗形，為鞍山群的含鐵石英巖變質成礦、礦層上部覆蓋遼河群的綠泥石片巖與硅質白云石大理巖，礦體頂、底板巖性與礦體巖性一致。為赤（磁）鐵石英巖，綠泥石片巖與閃長玢巖。礦體的底部是混合花崗巖。上部覆蓋的硅質白云石大理巖與綠泥石片巖受變質作用的影響，巖石較致密，節理裂隙不發育。礦體及頂、底板巖石力學強度高（見表6-12）。

巖體質量指標、巖體完整性系數利用工程地質編錄孔，分別統計不同巖石的RQD值，取其平均值。

a、巖體質量系數法：用下式求得，計算結果見表6-14。

Z=I.f.S

Z：巖體質量系數；I：巖體完整性系數（用RQD值）；F：經驗系數（取0.60）；S：巖石堅硬系數S=Rc/100（kg/cm2）；Rc：巖塊飽和軸向抗壓強度（kg/cm2）；

由計算結果與鉆孔水文地質工程地質編錄情況看，除上部風化基巖外，巖石RQD大部分大于90%，巖心以柱狀、長柱狀為主，巖石質量為好的至極好的，巖體較完整到完整。局部受構造影響裂隙發育地段，巖心形態呈塊狀及碎塊狀。巖石強度為堅硬巖石。巖石穩定。

經過對礦區邊坡的調查，山坡之上有大量的植被，松散層較薄。巖質邊坡的巖石無軟弱夾層，無軟弱滑動面，自然狀態下邊坡是穩定的，不存在山體滑移失穩的可能性。ZK005孔位的下側，有相對較厚的第四系泥抱礫沖積層，下邊坡厚度小于20m，從樹木的生長狀態可看出，樹木的根部出現彎曲，說明存在有輕微的邊坡滑動現象，但滑動體不大，時間久遠，已趨于穩定。本地段為建筑不利地段，不宜進行建設。防止建筑卸荷，發生邊坡失穩。礦山開拓為堅井開拓，下部巖石強度高，穩定。

七、礦區工程地質綜合評價

礦區地形為中低山，溝谷發育，有利于自然排水，地層巖性以厚層泥灰巖、石英砂巖、石英巖、沉積變質巖、火山沉積巖為主的巖類。地質構造簡單，巖體結構為厚層塊狀，巖石強度高，巖體穩定性取決于構造破碎帶、 蝕變帶及風化帶的發育程度，一般巖體穩定性好。不易發生礦山工程地質問題。

依據《礦區水文地質工程地質勘探規范》（GBT 12719-1991），礦區工程地質勘探類型為第二類～塊狀巖類。工程地質勘探的復雜程度屬于簡單型，即二類一型。