浩堯爾忽洞金礦礦巖工程地質特征及巖石質量評價

摘要：對浩堯爾忽洞金礦礦巖進行工程地質調查，采用Dips軟件對3個研究區899條結構面數據進行分析統計，并繪制相關等密圖、極點圖、結構面間距直方圖和分布頻次直方圖。采用RMR法在現場進行了巖心調查，礦巖點荷載測試，結構面狀態、地下水狀態觀測，礦巖RQD值統計等工作，對礦巖進行巖石質量評價。綜合分析研究結果表明：礦區東坑東部礦巖RMR值為45，屬于一般巖體，東坑西部、西坑2個研究區礦巖RMR值都為42，屬于一般—較差巖體;礦巖較破碎，3個研究區節理間距分別為0.32 m、0.26 m、0.25 m，間距相對較小，對于巖體的穩定性有較大影響;礦巖主要由近水平和近直立幾組結構面構成，巖石破碎，穩定性較差。

關鍵詞：浩堯爾忽洞金礦;工程地質調查;結構面;RMR巖石質量評價;RQD值

中圖分類號：TD163文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2021）04-0029-06doi：10.11792/hj20210406

浩堯爾忽洞金礦位于內蒙古自治區烏拉特中旗，隸屬于中國黃金集團有限公司。目前，隨著開拓系統工程和采礦活動不斷向深部發展，將由地表轉入地下進行礦體開采，礦體賦存條件和工程地質條件也會隨之變得越來越復雜。調查分析影響地下采礦系統穩定性的各種地質和工程因素[1-2]，對采礦方法選擇、采場設計優化、保證安全經濟生產有重大意義[3-6]。本文對浩堯爾忽洞金礦東坑東部、東坑西部和西坑3個研究區的礦巖進行工程地質調查，結合工程地質調查結果，總結工程地質特征，并對礦巖質量進行評價。

1 礦區概況

浩堯爾忽洞金礦床位于華北地臺北緣白云鄂博臺緣坳陷帶的中部，構造位于高勒圖斷裂帶和合教—石崩斷裂帶的夾持區，礦區出露地層為中元古界地層，礦區構造由4個斷裂構造帶和浩堯爾忽洞向斜構成，主要巖石為片巖、千枚巖和板巖。

目前，浩堯爾忽洞金礦為露天開采，礦區內分為東西2個礦段，并呈向南突出的“弧”形展布，礦體賦存在中元古界白云鄂博群比魯特組第一段和第二段，礦石工業類型主要為含金蝕變巖型。礦區內為構造剝蝕丘陵地貌，地形起伏較平緩，總體東高西低。礦區內巖層裸露，植被不發育。礦區地下水資源貧乏，類型單一。因受地層、巖石、構造和地形地貌的影響，地下水在地區上表現出較大的差異性，礦區內地下水類型主要為基巖裂隙水。礦區內礦體整體走向近東西，傾角近直立。工程地質調查分為3個研究區，分別為東坑東部、東坑西部和西坑。

2 工程地質調查

本文采用地質鉆孔巖心調查、礦巖出露面的結構面調查結合礦巖現場點荷載試驗，對浩堯爾忽洞金礦東坑東部、東坑西部和西坑3個研究區礦巖進行工程地質調查。

2.1 地質鉆孔巖心調查

浩堯爾忽洞金礦礦巖RQD值[7]統計結果見表1，部分鉆孔巖心照片見圖1和圖2。由表1可知，浩堯爾忽洞金礦礦巖RQD值為52.07 %。由圖1和圖2可知，巖心部分較完整，部分較破碎，與RQD值統計結果相符。根據巖石RQD值分類，巖石質量屬于一般巖體。

2.2 礦巖出露面結構面調查

本次研究在礦區露天采坑的東坑東部、東坑西部和西坑3個研究區礦巖位置進行礦巖出露面結構面調查。即在巖體出露面上拉一條測線，然后詳細測量和描述與測線相交結構面的特征。現場對各出露面的結構面進行觀察，記錄其與測線相交的位置，以及結構面類型、基距、產狀、持續性、粗糙度、張開度、滲水性等[8-9]。

2.3 點荷載試驗

對礦區礦巖樣品進行點荷載試驗測試分析（見圖3和圖4），結果見表2。由表2可知：東坑東部礦巖的點荷載強度（Is（50））為0.361～4.852 MPa，平均點荷載強度為2.993 MPa;東坑西部礦巖的點荷載強度為1.507～5.785 MPa，平均點荷載強度為3.547 MPa;西坑礦巖的點荷載強度為1.048～5.910 MPa，平均點荷載強度為3.780 MPa。

巖石點荷載強度與巖石抗拉強度（Rt）之間有良好的相關性，國際巖石力學學會（ISRM）給出下列關系：Rt=1.25Is（50）[3]。因此，經計算，礦區東坑東部、東坑西部、西坑3個研究區礦巖的平均抗壓強度分別為52.525 MPa、59.325 MPa、62.183 MPa。

3 巖體工程地質特征

3.1 結構面產狀

由現場調查照片（見圖5）可以看出，研究區礦巖整體較破碎，穩定性較差，節理、斷層發育，斷層表面光滑，部分節理已呈張開狀態。結構面大體上可分為2組：一組為陡傾，近直立，厚度較小;一組為緩傾，近水平，局部還可見另一組近水平結構面。因此，結構面常見X形和菱形格子形狀;不整合面發育，多為貫穿邊坡礦體整體，傾角較陡，對巖石穩定造成一定影響;礦體出露的巖石多為板巖、千枚巖、片巖，巖石層理發育，部分層理已被構造運動所改變變形;在西坑測區可見幾處裂隙水，由于氣溫較低，部分已結冰。綜上，礦體部位主要由近水平和近直立的幾組結構面構成，巖石破碎，穩定性較差，局部可見裂隙水。

3.2 結構面調查統計

東坑東部出露面長度為87 m，共獲得結構面產狀420條;東坑西部出露面長度為64 m，共獲得結構面產狀395條;西坑出露面長度為17.8 m，共獲得結構面產狀84條;合計899條結構面。

為了能夠直觀地展示研究區礦巖結構面產狀特征，首先對不同區域不同產狀區間結構面出現的頻次進行統計，結果見圖6～11。

將結構面產狀數據輸入到Dips軟件中，采用Dips軟件繪制東坑東部、東坑西部和西坑3個研究區礦體的結構面極點圖和等密圖，見圖12～17。

綜合3個研究區的調查結果，根據極點圖和等密圖得到了每個區域的優勢結構面方位，主要分為以下6組：第一組，傾角85°，傾向326°;第二組，傾角86°，傾向168°;第三組，傾角18°，傾向236°;第四組，傾角24°，傾向45°;第五組，傾角88°，傾向123°;第六組，傾角6°，傾向26°。在這6組優勢結構面中，第一組、第二組、第四組在多區域發育，對礦巖的穩定性影響較大。

3.3 結構面平均間距

在優勢結構面調查的基礎上進一步分析每組優勢結構面的平均間距，東坑東部、東坑西部、西坑3個研究區平均間距分別為0.32 m、0.26 m、0.25 m，統計結果見表3。

4 礦巖質量評價

RMR法（Rock Mass Rating，RMR）是眾多巖體工程質量分類方法中的一種，也是進行巖體質量評價和確定巖體變形參數的重要方法。RMR值由完整巖石抗壓強度R1、巖石質量指標（RQD值）R2、節理間距R3、節理狀態R4、地下水條件R5和修正參數R6組成[8-9]。

1）抗壓強度。根據表2統計分析結果，研究區礦巖抗壓強度評分結果見表4。

2）巖石質量指標（RQD值）。根據前文統計，礦巖RQD值為52.07 %，RQD值評分結果見表5。

3）節理間距。參照上文節理間距統計結果，得到東坑東部、東坑西部、西坑3個研究區節理間距評分結果，見表6。

4）節理狀態。根據研究區礦巖節理狀態現場調查情況，結合節理狀態評分標準，獲得3個研究區的統計結果及評分（見表7）。

5）地下水條件。根據現場針對研究區礦巖進行的地下水調查結果，東坑東部、東坑西部和西坑3個研究區地下水狀況評分結果見表8。

6）修正參數。根據現場調查具體情況，結合前文節理產狀統計結果，參考RMR的修正標準，東坑東部、東坑西部和西坑礦體剝離的工程方向都是北西向，主要結構面傾角較陡，為45°～90°，以最差情況考慮，結構面傾向與工程方向為反傾，所以評分值為-5，見表9。

綜合上述不同研究區的評分結果，浩堯爾忽洞金礦礦巖質量整體較差。其中，東坑東部礦巖質量等級為Ⅲ級，屬于一般巖體;東坑西部和西坑礦巖質量等級為Ⅲ級—Ⅳ級，屬于一般—較差巖體，RMR評價結果見表10。

5 結 論

1）研究區礦巖整體較破碎，穩定性較差，節理、斷層發育，節理平均間距在0.30 m左右，間距較小。礦巖主要由近水平和近直立的幾組結構面構成，局部可見裂隙水。

2）根據RMR巖石質量評價方法，浩堯爾忽洞金礦礦巖質量整體較差。其中，東坑東部礦巖質量等級為Ⅲ級，屬于一般巖體;東坑西部和西坑礦巖質量等級為Ⅲ級—Ⅳ級，屬于一般—較差巖體。采礦工程施工時應合理加強支護，根據礦巖特點，在轉入地下開采時注意選擇經濟且適合的采礦方法。

[參 考 文 獻]

[1]

劉超，范文亮，程文文，等.貴州錦豐金礦巖體工程地質特征及RMR質量評價[J].現代礦業，2017（11）：70-74.

[2]饒運章，馮環.某鎢礦巖體結構面調查與分析[J].中國鎢業，2007（6）：36-38，48.

[3]喬蘭，蔡美峰，付學生.玲瓏金礦工程地質調查與評價[J].黃金，2000，21（5）：1-6.

[4]喬蘭，蔡美峰.新城金礦深部節理裂隙調查及巖體質量分級評價研究[J].中國礦業，2000（4）：90-94.

[5]穆錫川，李景波，劉杰，等.大柳行金礦床節理裂隙調查與巖體質量評價[J].黃金，2017，38（5）：43-46，53.

[6]蘇龍，劉愛華.考慮巖體質量分級的地下采場穩定性研究[J].中國安全科學學報，2014，24（12）：9-15.

[7]劉華生，蔡嗣經，毛市龍，等.金礦礦巖體的穩定性分析與評估[J].黃金，1993，14（12）：11-15.

[8]席學濤.巖體結構測度方法及應用[D].西安：長安大學，2013.

[9]董金奎，馮夏庭，張希巍，等.地下采場破碎巖體穩定性評價與參數優化[J].東北大學學報（自然科學版），2013，34（9）：1 322-1 326.

Engineering geological characteristics and rock quality evaluation

of ore rock in Haoyaoer Hudong Gold Mine

Liu Chao

（Changchun Gold Research Institute Co.，Ltd.）

Abstract：The engineering geological survey of the ore rock in Haoyaoer Hudong Gold Mine is carried out.The data of 899 structural planes in 3 study areas are analyzed and counted by Dips software，and the relevant isometric diagrams，pole diagrams，structural plane spacing histograms and distribution frequency histograms are drawn.The RMR method is used to evaluate the rock quality of ore rock in the field，such as rock core test，point load test of ore rock，observation of structural plane state，groundwater state，statistics of RQD value of ore rock and so on.Through comprehensive analysis and study，the results show that the ore rock RMR value in the east of Dongkeng is 45 and the rock mass quality belongs to general rock mass，while the RMR values in the west of Dongkeng and Xikeng are both 42，and the rock quality belongs to the general poor rock mass;the ore rock is relatively broken，and the joint spacing of the 3 study areas is 0.32 m，0.26 m and 0.25 m respectively，which has a great influence on the stability of rock mass;the ore rock is mainly composed of several groups of near horizontal and near vertical structural planes，the rock is broken and the stability is poor.

Keywords：Haoyaoer Hudong Gold Mine;engineering geological survey;structural plane;RMR rock quality eva luation;RQD value