新疆烏魯木齊市鳳凰泉銅鋅礦區工程地質特征分析

王俊杰

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局七○一隊 昌吉 831100）

1 礦區概況

1.1 自然地理概況

礦區位于中天山博格達山南坡，地勢北高南低，海拔2500～3200米，相對高差200～400米，地形中度切割，屬構造剝蝕侵蝕型中高山區地貌。區內山間溝谷發育，主要延南北向展布，上游溝谷一般較窄，寬度為10～30米，成V型，兩側山體高一般在200～300米，山勢險峻。下游溝谷成U型，山高一般在100～200米，溝谷寬40～100米不等，山體風化，裂隙較發育。

1.2 地質概況

礦區出露的地層有上石炭統柳樹溝組（C2l）、上二疊統塔什庫拉組（P2t）、下二疊統石人子溝組（P1s）和第四系沖積、洪積的礫石和砂土，主要巖性為中細粒砂巖、粉砂巖、巖屑凝灰巖、細粒砂巖、砂礫巖等。礦區在區域構造上是屬于博格達復式背斜的南翼，二疊系晚期形成的小型褶皺構造較為發育，但受分化剝蝕作用在礦區出露不明顯，礦區北中部及北東部地段可見巖石受應力作用造成擠壓、扭曲，多見揉皺現象。

2 礦區工程地質巖組特征

根據巖體結構控制巖體穩定的觀點，將礦區巖體按地層、巖性、地質構造，結合礦體及頂底板圍巖的關系，劃分為土體和巖體兩部分，其中巖體可劃分為四個工程地質巖組。

2.1 土體

主要為第四系沖洪積物（Q4apl）及風積物（Q4eol），由砂卵礫石及風成土組成，松散無膠結，散體狀，厚度一般為5～15米，最厚可達20米，分布在沖洪溝及山體表面。

2.2 巖體

（1）層狀巖組

主要由中細粒砂巖、粉砂巖、巖屑凝灰巖、細粒砂巖及砂礫巖等巖組組成，礦體主要賦存在中細粒砂巖。巖石致密層狀，性質堅硬，局部發育軟弱夾層和構造破碎帶，RQD值一般為48%～91%，平均為71%，巖石質量中等，巖體完整性中等。巖石物理力學性質中（以中細粒砂巖和礦體為主），巖石天然密度為2.62～2.94g/cm3，平均為2.80g/cm3；天然含水率為0.10～0.19%，平均為0.14%；天然抗壓強度為21.9～155.3Mpa，平均為119.7Mpa；飽和抗壓強度為15.2～100.3Mpa，平均為72.7Mpa；天然抗拉強度為2.16～9.99Mpa，平均為6.91Mpa；天然抗剪強度參數內聚力為 3.6～19.0Mpa，平均為 12.39Mpa；內摩擦角 25.7°～38.1°，平均為33.4°，為堅硬巖石。

（2）塊狀巖組

礦區侵入巖十分發育，屬海西期，巖性主要為輝綠巖。巖石致密塊狀，除強風化帶及構造帶較破碎外，其它較完整，RQD值61%～94%，平均為79%，巖石質量好，巖體完整性較好。巖石物理力學性質中，巖石天然密度為2.59～2.82g/cm3，平均為2.70g/cm3；天然含水率為0.62～1.60%，平均為1.05%；天然抗壓強度為 37.4～99.2Mpa，平均為60.9Mpa；飽和抗壓強度為 21.6～36.0Mpa，平均為27.7Mpa；天然抗拉強度為1.91～4.88Mpa，平均為3.85Mpa；天然抗剪強度參數內聚力為 6.2～12.8Mpa，平均為 8.6Mpa；內摩擦角28.6°～34.8°，平均為32.2°，為半堅硬巖石。

（3）構造破碎巖組

發育于鳳凰泉構造帶內，主要有二條主斷裂及三條次級斷裂，按斷層的構造線方向可分為北西—南東向、北東－南西向，其中北西－南東向斷層有F1、F2、F3，北東－南西向斷層為F4、F5，礦區構造破碎帶發育情況。構造破碎巖組厚度一般小于10米，構造裂隙發育，裂隙走向與斷層走向基本一致，構造裂隙率最高可達5%，巖石多呈碎塊、碎屑狀，局部為粉末狀，RQD值一般小于15%，巖石質量極劣，巖體完整性破碎。

（4）風化破碎巖組

發育于層狀巖組和塊狀巖組上部中等-弱風化帶，厚度為8.22～35.85米不等，平均厚度27.04米。風化帶內巖石破碎完整性差，RQD值一般為14%～33%，風化裂隙發育，裂隙率一般為7‰，最大可達15‰。經鉆孔揭露，中等風化帶內巖石局部褪色，巖體部分礦物風化變質；弱風化帶內巖石顏色變淺，少部分礦物風化變質，但基本保持母巖結構。

3 礦區的結構面特征

礦區的結構面依據性質、規模、力學效應及力學作用可分為四類。Ⅰ級結構面為鳳凰泉斷裂，規模巨大，是區域上影響礦區穩定性的結構面。Ⅱ－Ⅲ級結構面主要是礦區內控巖、控礦斷裂，是礦床中影響井巷圍巖穩定的主要結構面。F1、F2主斷裂走向北西-南東，延伸1-2千米，傾向北東，傾角70°-80°，其中F1斷裂屬于正斷層，與L1號礦帶成礦密切相關；F2斷裂屬于逆斷層，與L2號礦帶成礦密切相關。F3斷裂與L3、L4號礦帶形成有著直接關系；F4、F5次級斷裂走向北東-南西，延伸一般為140-1000米不等，多為性質不明斷層。Ⅳ級結構面，規模小或很小，它只影響局部巖塊的穩定性或破壞巖體的完整性，降低巖塊或巖體強度，是礦床中影響巖體穩定的次要結構面。

4 礦床開采的穩定性評價

4.1 礦體及礦體頂底板圍巖的穩定性

礦體主要賦存于中石炭統祁家溝組中細粒砂巖內并嚴格受構造控制，控礦構造為一組走向為115°-130°的主構造，構造特征明顯。礦體及礦體頂底板圍巖巖性主要為中細粒砂巖、輝綠巖。中細粒砂巖巖呈致密層狀，性質堅硬，平均RQD值為71%，巖體質量指標為1.72，巖體質量系數為3.87，巖石質量及完整性中等，巖體質量良好，局部構造破碎帶發育，厚度一般小于10米，巖石多為碎塊、碎屑及粉末狀，RQD值小于15%，巖石質量極劣，巖體完整性破碎。輝綠巖呈致密塊狀，中等堅硬，平均RQD值為79%，巖體質量指標為0.73，巖體質量系數為0.98，巖石質量及完整性好，巖體質量中等。據此，認為礦體及礦體頂底板圍巖穩定性為基本穩定，僅在破碎帶發育密集地段，會產生小規模頂板塌落、掉塊、側壁片落現象，局部需要支護。

4.2 構造對礦體圍巖的穩定性的影響

礦區內斷裂構造較發育。礦區內主要有二條主要斷裂構造及三條次級斷裂構造，按斷裂的構造線方向可分為北西－南東向、北東－南西向。礦體主要位于北西－南東向主要斷裂構造F1、F2內，裂隙發育，擠壓破碎也較發育，這表明本區的圍巖和礦體都經受了多次應力的作用，致使外部形態，內部結構受到了不同程度的破壞，穩定性大為降低。

5 結語

礦區屬構造剝蝕侵蝕型中高山區地貌，出露巖石主要分為層狀巖類和塊狀巖類。層狀巖類巖石質量及完整性中等，性質堅硬，巖體質量良好，局部發育軟弱夾層和構造破碎帶，巖體整體穩定性較好。塊狀巖類巖石質量及完整性較好，中等堅硬，巖體質量中等，除風化帶及構造帶較破碎外，巖體整體穩定性較好。礦床屬工程地質條件中等類型的礦床，在淺部開采過程中要注意圍巖的風化帶情況，深部開采過程中注意圍巖構造和軟弱夾層帶來的影響。