中鋼集團蒼山鐵礦地質巖體劃分標準確定

李躍武

摘? 要：地質巖體的穩定性對于開采指標的確定起重要作用，因此采用科學合理的地質方法，結合具體礦區的地質條件和礦體賦存條件對地質巖體進行標準劃分，從而有效指導實際采礦活動，選取合理的支護方式，進一步確保開采的安全，具有非常重要的意義。該文從地質理論出發，采用科學標準的方法，對地質巖體進行了統一劃分，并應用到實際生產中去，達到了良好的效果，同時也為同類礦山起到了借鑒作用。

關鍵詞：地質巖體 劃分標準 支護方式 采礦安全

Abstract： The stability of geological rock mass plays an important role in the determination of mining indicators. Therefore， it is very significant to adopt scientific and reasonable geological methods to divide the geological rock mass according to the geological conditions of specific mining areas and the occurrence conditions of ore bodies， so as to effectively guide the actual mining activities， select reasonable support methods and further ensure the safety of mining. Based on the geological theory， this paper uses the scientific standard method to divide the geological rock mass， and applies it to the actual production， which has achieved good results， and also plays a reference role for similar mines.

Key Words： Geological rock mass; Division criteria; Support mode; Mining safety

近年來，礦山安全生產已成為本行業最令人關注的事情，尤其頂板安全的事故較容易發生。因此如何科學合理地劃分地質巖體，從而確定不同的采礦和頂板支護和管理方法最有非常現實的意義，對每一個井下礦山來講有了完備的地質資料才能確定科學如何找到一個科學合的采礦方法和設計，才能在采礦活動中確保安全生產同時也能達到有效控制成本的目的，合理的地質巖體劃分標準指導采礦生產是將來一個工作思路。

1中鋼集團蒼山鐵礦概況

蒼山小閆莊鐵礦現屬于中鋼集團山東礦業有限公司設計開采范圍為蒼嶧鐵礦小閆莊礦段開采標高：開采標高+125 m至-350 m。設計開采規模：礦山設計生產規模為年產鐵礦石原礦200萬噸/年，-140 m以上為一期開采，現在-140 m以下正在二期開拓工程施工[1]。

采礦方法：

（1）地表沒有建筑物的礦段，采用空場法嗣后充填采空區防止地表塌陷。

礦體傾角大于45°～50°：分段空場（階段出礦）嗣后尾砂充填采礦方法。

礦體傾角為25°～45°：分段空場法（分段出礦）開采嗣后尾砂充填采礦方法。

礦體傾角0°～25°的緩傾斜中厚礦體：房柱法開采嗣后尾砂充填采礦方法。

（2）地表有建筑物需要保護的礦段，采用上向分層充填采礦法;村莊、國道下的礦體：上向分層充填采礦方法。

2地質巖體劃分標準確定的依據

2.1區域地質

該區位于華北板塊（Ⅰ）魯西隆起區（Ⅱ）魯中隆起（Ⅲ）尼山-平邑斷隆（Ⅳ）之尼山凸起（Ⅴ）南緣，尼山凸起（Ⅴ）與嶧城凸起（Ⅴ）的交匯部位。區內地層由老至新主要有新太古代泰山巖群山草峪組，新元古代青白口系、南華系，古生代寒武系、奧陶系、及新生代第四系等。區內構造較為發育，基底發育NWW向地槽型線狀緊密褶皺，構成白彥背斜南翼。自北向南依次發育太白向斜、石閆背斜、辛莊向斜、后大窯背斜。斷裂構造多為棗莊斷裂及梅花山斷裂的派生構造，按其走向可分為NWW、NNE、NEE向三組，規模不等，多為高角度正斷層。區內巖漿巖不甚發育，主要為新太古代泰山期角閃閃長巖、片麻狀花崗巖和中生代燕山期煌斑巖、正長巖、花崗巖等[2]。

2.2礦區構造

從構造型式上可分為基底褶皺構造與斷裂構造，對礦體產生不同程度的影響。區內蓋層呈近水平的單斜層，地層走向340°～30°，傾向NE-SE，傾角10°左右（局部可達20°）。斷面附近，巖層傾角變化較大，傾角可達30°以上。由于近南北及北東向斷裂影響，造成地層多次重復[3]。

2.2.1基底褶皺構造

泰山巖群變質巖形成地槽型線狀緊密褶皺，為尼山—白彥背斜的南翼第二級構造。自北向南依次發育太白向斜、石閆背斜等。其中，石閆背斜控制了小閆莊鐵礦的展布及形態。

（1）太白向斜：展布于太平村-白水牛石一帶，向東為蓋層覆蓋，長度>12 km。礦區內出露長度4 500 m，軸面產狀傾向北，傾角80°，為一向北斜歪褶皺。兩翼傾角北陡、南緩，北翼傾角65°～80°，南翼傾角33°～52°。礦體在向斜底標高為-153～-625 m。核部由第一含礦帶與第二含礦帶間的黑云母長英變粒巖組成。近軸部發育更次一級的褶皺，軸向與片理一致，傾角20°～60°以上，軸面間距0.5～2m。在向斜北翼第一礦帶出露地表，構成走馬嶺礦段。

（2）石閆背斜：位于太白向斜之南，向東為蓋層所覆蓋，向西經石門、小閆莊，并可能繼續向西延伸，長度達12 km以上，為一平緩大致對稱的褶皺，兩翼傾角33°～52°。第一礦帶在石閆背斜中埋藏地下，由于F18和其伴生斷層F18—1及F4的影響，②號礦體底板在背斜頂之標高于52～56線間、40～42線間相差很大，其他各線上的高差變化不大，顯示了背斜樞紐自東向西平緩傾伏，傾伏角約3°～4°。在52線背斜頂之標高，比F5以東地段之假想標高低359.8 m。

2.2.2斷裂構造

礦區內斷裂構造較為發育，多為棗莊及梅花山斷裂（Ⅰ）的派生構造。斷層按走向可分為北北東向、北東向二組，多為高角度正斷層，傾向北西或南東，傾角多在60°～83°之間，按其規模可分為Ⅱ、Ⅲ級，屬于Ⅱ級斷層自東向西有東石門斷層（F5）及黃山斷層（F4），為橫切礦體的主要斷層。屬于Ⅲ級斷層有簸箕山斷層（F3），西石門斷層等[4]。

2.3礦體圍巖和夾石

2.3.1礦體圍巖

礦體賦存于泰山巖群山草峪組變質地層中，礦體頂底板圍巖主要為黑云變粒巖和黑云角閃片巖，少量含磁鐵黑云角閃片巖、磁鐵角閃石英巖等。

黑云變粒巖：呈深灰色，風化巖石呈淺灰—灰白色，細粒他形—半自形粒狀變晶結構、鱗片變晶結構，塊狀構造、片麻狀構造。主要礦物成分為石英20～33%、斜長石30～50%、黑云母18～25%，另外含少量白云母、榍石、綠簾石、磷灰石，偶見黃鐵礦。

黑云角閃片巖：纖維變晶結構或花崗變晶結構，片狀構造。礦物成分為普通角閃石、透閃石、陽起石以及黑云母。角閃石含量約60%～70%，黑云母含量約20%～30%，偶見有石英及鈉閃石、石榴子石等[5]。

2.3.2礦體夾石

本礦床礦體內夾石多呈透鏡狀，順礦體產出，沿走向或傾向連續性較差。巖性為含磁鐵黑云角閃片巖、黑云角閃片巖和黑云變粒巖等。黑云角閃片巖和黑云變粒巖品位較低， mFe含量0.54～14.92%。含磁鐵黑云角閃片巖mFe含量1.86～10.11%。夾石賦存標高主要在-20 m～-350 m之間，主要分布在②號礦體，夾石厚度在1.3～5.05 m。

3地質巖體劃分類標準確定結果（見表1）

4地質巖體分類劃分標準的實際應用效果

從上表可以看出，把該礦山地質巖體分成了五類：極穩定、較穩定、中等穩定、較不穩定和不穩定，對應了五類巷道支護方式：可不支護、可不支護或局部進行支護（木材、混凝土預制棚子）、混凝土、錨桿、噴混凝土等支護、鋼筋混凝土，金屬網噴錨。這樣的分類研究對礦山實際開采有非常實用的價值，尤其是對主要的淺孔留礦嗣后充填的采礦方法，對于開采過程中的頂板分級管理和現場支護方案的選擇有很好的指導意義，為采場的開采設計提供了準確的地質資料。既保證了開采過程的頂板安全，又保證了礦產資源的回收利用。該礦山地質巖體分類從2012年開始在礦山試行，經過5年的時間試運行，對礦山實際開采活動提供了有實際價值的可操作的理念指導意義，同時礦山的安全生產及采礦成本的有效控制 ，至2017年正式下發運行，并已經推廣到中鋼集團內部同類礦山，現又運行了幾年時間，也同樣達到了相同的效果，此方法簡單，對井下礦山生產都有很好的借鑒意義，也能夠推廣到國內同類礦山[6]。

參考文獻

[1]莊慶祥，鄭霜高，姜兆鈞，等.淺析中國深部高溫巖體地震地質異常響應[J].能源與環境，2020（6）：11-14.

[2]李瀚林，陳曉青.基于極限平衡法和強度折減法的邊坡穩定性研究[J].露天采礦技術. 2020，35（6）：26-29.

[3]陳薇，樊玉朋，王光.冀北錐子山花崗質巖體巖石成因及地質意義[J].河北地質大學學報，2020，43（6）：22-29.

[4]孟凡波，鄧昌州，馮雨周，等.大興安嶺北段晚中生代斑巖銅鉬礦床成礦巖體黑云母地球化學特征及地質意義[J].礦物巖石地球化學通報，2021，40（4）：914-924.

[5]沈立軍，朱裕振，高志軍.山東齊河-禹城富鐵礦區李屯巖體地質特征初探[J]，山東國土資源，2020，36（2）：23-29.

[6]王亞強，張海濤，王曉東，等.大型露天礦巖體工程地質分區及邊坡穩定性評價[J].采礦技術，2021，21（4）：71-75.