貴州省安龍縣戈塘鎮(zhèn)礦山礦層對(duì)比分析與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

文轉(zhuǎn)坤

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局五總隊(duì)，貴州 安順 561000）

礦山安全事故的發(fā)生是制約礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵問題，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和礦山生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)整優(yōu)化，近些年我國礦山生產(chǎn)安全形勢(shì)明顯改善。但是據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，礦山安全事故造成的人員傷亡數(shù)量仍占榜首。對(duì)此，需對(duì)礦層進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)，充分掌握可開采礦山資源的分布狀態(tài)以及地質(zhì)地層運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在此類工作中，要想提高評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性，需注重參數(shù)的確定和方法的選擇，下文對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 項(xiàng)目概況

安龍縣戈塘鎮(zhèn)礦山由原安龍縣戈塘雙福礦山、宏田礦山整合擴(kuò)界而成，原采礦證礦區(qū)面積5.6607km2，開采標(biāo)高+1575m～+1000m，生產(chǎn)規(guī)模為30萬噸/年。可采礦層為較穩(wěn)定型，構(gòu)造復(fù)雜程度簡單。水文地質(zhì)勘查類型為第二類第二型,水文地質(zhì)條件為中等；工程地質(zhì)勘探類型為第三類中等型，工程地質(zhì)條件為中等；環(huán)境條件復(fù)雜程度為中等類型。開采技術(shù)條件為中等復(fù)雜。

井田為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l），厚295.05m～351.10m，平均厚325.23m。含礦6～14層，礦層總厚度約3.46m～7.44m，含礦系數(shù)1.06～2.29，平均1.66。井田內(nèi)含可采礦層3層，其中K2礦層全層厚度0.80m～1.92m，平均厚1.39m，礦層結(jié)構(gòu)較簡單，全區(qū)可采；K3礦層采用厚度0.80m～1.23m，平均厚0.97m，礦層結(jié)構(gòu)較簡單，局部可采；K7礦層可采厚度0.82m～2.84m，平均厚1.49m，礦層結(jié)構(gòu)較簡單，大部可采。

2 礦層對(duì)比分析

當(dāng)前礦層對(duì)比方法較多，常用的有采用標(biāo)志層法、層間距法、礦巖層組合（巖性）法、古生物組合法、測(cè)井曲線物性特征法、礦層特征等。在實(shí)際工作中，巖性方面選擇厚度較穩(wěn)定的灰?guī)r作為標(biāo)志層；在物性特征（測(cè)井曲線）方面主要依據(jù)電阻率、自然伽瑪?shù)任镄詤?shù)及測(cè)井曲線幅值異常、測(cè)井曲線形態(tài)異常及其特殊形態(tài)組合關(guān)系對(duì)比礦層；在礦層自身特征方面依據(jù)礦層的厚度、結(jié)構(gòu)、礦質(zhì)及礦層組合關(guān)系對(duì)比礦層。本文所述案例主要采用了標(biāo)志層法、層間距法。

2.1 對(duì)比方法

井田內(nèi)礦層對(duì)比方法采用標(biāo)志層法，輔以層間距法、礦層物性特征進(jìn)行礦層綜合對(duì)比。

2.1.1 標(biāo)志層對(duì)比

根據(jù)巖性、古生物化石確定礦層對(duì)比標(biāo)志層4個(gè)，從上至下分述如下：

（1）B1標(biāo)志層：

產(chǎn)于長興組（P3c）的底部，為一層穩(wěn)定的灰?guī)r，局部含生物碎屑，厚2.42m～9.17m，平均厚6.38m，厚度變化相對(duì)較小，延伸穩(wěn)定，在地表常形成小陡坎，物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、高伽瑪伽瑪反映，該灰?guī)r層作為礦系地層（P3l）與上覆長興組（P3c）的分界標(biāo)志，同時(shí)作為K7、K8礦層對(duì)比標(biāo)志。

（2）B2標(biāo)志層：

該標(biāo)志層為區(qū)內(nèi)龍?zhí)督M第三段與第二段的分層標(biāo)志。巖性為灰白色灰?guī)r，厚3.55m～5.71m，平均厚4.41，厚度變化小，延伸穩(wěn)定，在井田內(nèi)施工的所有揭露K8、K7礦層鉆孔均見該層灰?guī)r。物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、高伽瑪伽瑪反映，該灰?guī)r層作為B2標(biāo)志。

（3）B3標(biāo)志層：

該標(biāo)志層為區(qū)內(nèi)龍?zhí)督M第一段與第二段的分層標(biāo)志。巖性為淺灰色生物碎屑灰?guī)r，厚5.67m～19.28m，平均厚10.60m。井田內(nèi)所有施工鉆孔均見此生物碎屑灰?guī)r層，物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、高伽瑪伽瑪反映，此灰?guī)r層定為B3，作為K2礦層對(duì)比標(biāo)志。

（4）B4標(biāo)志層：

該標(biāo)志層為區(qū)內(nèi)龍?zhí)督M第一段與茅口組的分層標(biāo)志。巖性為淺灰色鋁土質(zhì)粘土巖，厚0.53m～3.62m，平均厚1.67m，該鋁土巖層在區(qū)域厚度變化小，延伸穩(wěn)定，物性特征為自然伽馬曲線呈高幅值，電阻率曲線呈中、低幅值反映，長源距伽馬伽馬曲線為低幅值反映。此鋁土巖層定為B4標(biāo)志層。

2.1.2 礦層層間距對(duì)比

根據(jù)井田內(nèi)施工的14個(gè)鉆孔統(tǒng)計(jì)，井田內(nèi)礦層間距變化較小(見表1及圖1）。

圖1 礦山2-2′勘探線剖面圖

表1 礦層層間距統(tǒng)計(jì)表

2.1.3 巖層曲線對(duì)比

礦層對(duì)比主要依據(jù)礦巖層的物性特征、曲線的幅度異常、形態(tài)異常及特殊形態(tài)組合關(guān)系等進(jìn)行對(duì)比。井田內(nèi)主要礦層對(duì)比可靠。

K3礦層：礦層人工伽馬曲線和三側(cè)向電阻曲線均呈中-高幅值單峰狀，自然伽馬均呈高幅值單峰狀。上距礦層5m左右均發(fā)育一層厚約0.7m的礦線，其人工伽馬曲線呈高幅值單峰狀，礦層頂板自然伽馬曲線呈高幅值單峰狀，如圖2所示。

圖2 K2、K3礦層及B3標(biāo)志層曲線特征對(duì)比圖

B3標(biāo)志層：B3標(biāo)志層為厚約15m左右的灰?guī)r，其視電阻曲線均呈高幅值“箱型”震蕩排列，自然伽馬曲線呈低幅值，人工伽馬曲線呈低幅值。在標(biāo)志層中部均發(fā)育一層砂質(zhì)泥巖或泥巖，其自然伽馬呈中-高幅值，與B3標(biāo)志層整體自然伽馬曲線呈“W”型排列。

K2礦層：礦層人工伽馬曲線和自然伽馬均呈高幅值單峰狀，三側(cè)向電阻曲線呈中-高幅值單峰狀。在距K2礦層上方2m～4m發(fā)育一層厚度約0.3m的礦線，其自然伽馬曲線和人工伽馬曲線呈中高幅值尖刺狀，幅值較K2層低，礦層頂板一般發(fā)育一層厚層灰?guī)r，其三側(cè)向電阻率曲線呈高幅值“箱型”。

輔助標(biāo)志層：以連續(xù)發(fā)育且距離間隔相近的多層灰?guī)r為輔助標(biāo)志層，其人工伽馬曲線均呈低幅值，三側(cè)向曲線均呈高幅值單峰狀，自然伽馬曲線呈低幅值。

K8礦層：礦層人工伽馬曲線和三側(cè)向電阻曲線均呈中-高幅值單峰狀，自然伽馬呈低幅值。上距K8礦層3m左右發(fā)育一層厚3m左右的灰?guī)r，其三側(cè)向電阻率曲線呈高幅值寬峰狀，且礦層底板下方20m處均發(fā)育K7號(hào)礦層。詳情如圖3所示。

圖3 K8、K7礦層曲線特征對(duì)比圖

K7礦層：礦層人工伽馬曲線和三側(cè)向電阻曲線均呈中-高幅值單峰狀，自然伽馬均呈低幅值單峰狀。在距K7礦層頂板上方9m左右均發(fā)育一層厚約4m左右的灰?guī)r，其三側(cè)向電阻率曲線呈高幅值多峰震蕩排列，自然伽馬曲線呈低幅值多谷排列。在距K7礦層底板下方3m左右均發(fā)育一層厚約10m左右的粉砂巖，其三側(cè)向電阻率曲線呈中-高幅值多峰震蕩排列，自然伽馬曲線呈中-低幅值多谷排列。

2.2 可采礦層的對(duì)比可靠程度

根據(jù)標(biāo)志層、測(cè)井物性特征以及礦層的自身特征（厚度、結(jié)構(gòu)、礦質(zhì)、礦層頂、底板特征等）、礦層層間距進(jìn)行礦層對(duì)比，結(jié)果為：

K7礦層：位于龍?zhí)督M上部第一層可采礦層，礦層一般不含夾矸，礦層結(jié)構(gòu)簡單。上距長興—大隆組底界（B1標(biāo)志層）27.56m～47.38m，平均40.79m。礦層的各方法曲線反映為從明顯的單峰狀漸變到呈較明顯的雙峰狀，對(duì)比標(biāo)志明顯，對(duì)比可靠。

K3礦層：下距B3標(biāo)志層11.23m～17.09m，平均厚14.42m，結(jié)構(gòu)較簡單，礦層的各方法曲線反映為從明顯的單峰狀漸變到呈較明顯的雙峰狀。對(duì)比標(biāo)志明顯，對(duì)比可靠。

K2礦層：上距B3標(biāo)志層1.72m～5.81m，平均厚4.35m，0～1層夾矸，礦層結(jié)構(gòu)較簡單，礦層的側(cè)向電阻率曲線和伽瑪伽瑪曲線呈無規(guī)則的雙峰狀或單峰狀異常，對(duì)比標(biāo)志明顯，對(duì)比可靠。

3 礦層穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

本次礦層穩(wěn)定性評(píng)價(jià)按“定性為主，定量為輔”的原則，通過對(duì)礦層厚度、可采性、結(jié)構(gòu)的變化特征進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，結(jié)合礦層厚度、可采性的定量評(píng)價(jià)確定礦層的穩(wěn)定性。

3.1 評(píng)價(jià)方法

3.1.1 定性評(píng)價(jià)

井田內(nèi)K7礦層厚度變化較大，礦層結(jié)構(gòu)較簡單，礦質(zhì)變化中等，屬較穩(wěn)定的全區(qū)大部可采礦層；K3礦層厚度變化較大，礦層結(jié)構(gòu)較簡單，礦質(zhì)變化中等，屬不穩(wěn)定的局部可采礦層；K2礦層厚度變化較小，礦層結(jié)構(gòu)較簡單，礦質(zhì)變化中等，屬穩(wěn)定的全區(qū)可采礦層。

3.1.2 定量評(píng)價(jià)

定量評(píng)價(jià)所采用的指標(biāo)有：平均值（X），標(biāo)準(zhǔn)差（S），礦層變異系數(shù)（V），最低可采厚度（h），礦層穩(wěn)定程度指數(shù)（W）。

（1）礦層可采性：

（面）可采率（P）：P=P′/P，P′—可采面積，P—總面積。

（2）變異系數(shù)（V）：

V=S/X，S—礦層厚度標(biāo)準(zhǔn)差；X—礦層厚度平均值。

3.1.3 礦層穩(wěn)定程度指數(shù)（W）

W=H2s/x2(%)，h—最低可采厚度（m）；s—礦層厚度標(biāo)準(zhǔn)離差；x—礦層厚度平均值。

3.2 評(píng)價(jià)結(jié)果

綜合上述井田內(nèi)礦層穩(wěn)定性定性、定量評(píng)價(jià)分析，按“定性為主，定量為輔”的原則，評(píng)價(jià)結(jié)果如下：井田內(nèi)K2礦層厚度變化小，礦層結(jié)構(gòu)簡單，礦質(zhì)變化中等，屬較穩(wěn)定的全區(qū)可采礦層；井田內(nèi)K3礦層厚度變化小，礦層結(jié)構(gòu)較簡單，礦質(zhì)變化中等，屬不穩(wěn)定的局部可采礦層；井田內(nèi)K7礦層厚度有較大變化，礦層結(jié)構(gòu)較簡單，礦質(zhì)變化中等，屬較穩(wěn)定的大部可采礦層。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著近些年礦山開采問題的頻繁出現(xiàn)，相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)對(duì)礦區(qū)礦層地質(zhì)的勘察分析工作日益重視，采用多種分析評(píng)價(jià)方法對(duì)礦山資源的開采的可行性進(jìn)行基礎(chǔ)調(diào)查。本文所述案例經(jīng)調(diào)查分析，礦層結(jié)構(gòu)較為簡單，局部為不穩(wěn)定的可采礦層，在后期生產(chǎn)規(guī)劃中，需就上述資料做好開采設(shè)計(jì)工作。