某礦區斷裂構造工程地質特性及對礦山工程影響研究

熊安香，冷冠軍

（1.湖北國土資源職業學院，湖北 武漢 430090；2.湖北省神龍地質工程勘察院有限公司，湖北 武漢 430000）

礦山工程在建設過程中會受多種因素影響，而地質構造對礦山工程不利影響尤為明顯。針對地質構造對礦山工程進行研究，解決礦山建設中的安全隱患，充分利用地質構造中的構造優勢，避開地質構造中的劣勢，對保證礦山工程建設順利進行具有重要意義[2]。

1 研究區工程概況

研究區位于湖北省十堰市，本地區屬中低山區，總體地勢南高北低，最高處為工作區南部西側的山峰，海拔標高1083.3m，最低處為砍材溝下段標高565m，最大相對高差518.3m。地貌為中切割～中高切割地形。礦區早期以開采水泥用頁巖礦為主，隨著市場的變化，礦區范圍內的建筑石料用白云巖在礦山地質工作中被發現并利用于建筑石料。原礦山由單一的開采頁巖，轉變為以開采建筑石料用白云巖礦為主，兼采石灰巖。

研究區水系發育，主要水系有化龍河、漢江。區內出露地層主要為中元古界武當巖群變火山巖組至新近系(第三系)。區域地層含水性主要為：頁巖類、泥巖、板巖類相對隔水層組，碎裂白云巖類裂隙水含水層組，碳酸鹽巖類石灰巖巖溶裂隙水含水層組，第四系孔隙水含水層組。

2 研究區礦體特征

建筑石料用白云巖礦體位于礦區的中北部，大面積出露于地表，白云巖礦體在研究區出露連續，東西向礦體長度700m，南北向礦體寬度200m～500m，厚度105m～215m。礦體呈厚大的層狀，走向東西，向北傾，礦體產狀：傾向350°～20°傾角50°～63°，礦石品質優良，質量穩定，符合市場要求。礦體出露標高680m～985m。白云巖礦體為灰白色～淺灰色，中厚層～厚層白云巖，由白云石及少量方解石、泥質、硅質組成。礦石自然類型為塊狀白云巖、內碎屑白云巖及少量硅質白云巖、鈣質白云巖；礦石工業類型為建筑石料用白云巖。白云巖礦體近地表上部發育有溶槽、溶溝，寬度0.1m～0.7m，一般0.2m～0.4m，長度一般小于10m。礦體中下部巖溶率很低，少見溶蝕現象。

2.1 礦石組分

礦石礦物成份主要為白云石，方解石、硅質、泥質，含白云石95%～98%，含5%～10%的方解石及硅質、泥質，白云石粒度不等0.005mm～0.05mm，呈不等粒狀結構，硬度3.5～4.0（普氏硬度系數），性脆，具不規則狀斷口。

2.2 礦石的化學成分

礦石的化學成分詳見表1：化學分析測試結果表。由表可知，該區白云巖礦體白云巖化學成分以CaO、MgO為主，其次是SiO2，Fe2O3，此外，還含有少量的K2O，Na2O，SO3。

表1 化學分析測試結果表

2.3 礦石的主要物理性能

研究區白云巖礦體白云巖的主要物理性能詳見表2：物理性能分析測試結果表。由表2：物理性能分析測試結果表可知，白云巖力飽和單軸抗壓強度68.9 Mpa，屬堅硬巖[6]，力學性能良好，非堿活性，堅固性，壓碎指標，硫酸鹽及硫化物含量均屬合格，能夠滿足用作建筑砂、石原料的要求。

表2 物理性能分析測試結果表

3 研究區斷裂構造特征及對礦山工程影響

本文以研究區典型斷裂構造剖面4—4＇及8—8＇為研究對象，重點研究現場出露長度達4.0km的斷裂構造對礦山工程影響，勘探剖面位置詳見圖1，勘探結果詳見圖2及圖3。

圖1 勘探剖面位置示意圖

圖2 4—4＇剖面圖

圖3 8—8＇剖面圖

研究區地層由老至新主要為：震旦系上統燈影組（Z2dn）、寒武系下統水溝?組（∈1s）：寒武系下統水溝?組下段（∈1s1）、寒武系下統水溝?組上段（∈1s2）、寒武系中統岳家坪組(∈2y)、古近系（N(E2)）、第四系全新統（Qh）。由剖面圖4—4＇及8—8＇可知，研究斷裂構造主要發育于寒武系下統水溝?組（下段∈1s1及上段∈1s2）與震旦系上統燈影組（Z2dn）之間。分布于礦區中部倒轉背斜核部的（∈1s1）頁巖，與震且系上統燈影峽階（Z2dn）白云巖為斷層接觸關系，與上覆寒武系下統水溝?組上段（∈1s2）地層為斷層接觸關系[5]。寒武系下統水溝?組（∈1s）頁巖呈灰色、深灰色，主要由黏土礦物組成，研究區內頁巖厚度17m～30m。震旦系上統燈影組（Z2dn）本區揭露的主要巖性為白云巖，巖性主要為淺灰色～灰白色白云巖，灰色硅質白云巖、鈣質白云巖，局部夾灰色頁巖、黑灰色炭質頁巖，厚度＞200m，其中白云巖為礦區主要的可利用礦產。

研究區斷裂構造較發育，對礦床充水有影響。近東西向斷裂發育在研究區倒轉背斜的核部與南北兩翼分界處，斷裂破碎帶與地層走向基本一致，部分地層缺失[3]。研究區斷裂構造是繼倒轉背斜形成之后，首先形成的壓性斷裂帶，由于巖性差異，多發于在脆性巖石之中。后受力學性質改變，又具有張性斷裂特點。破碎帶寬度一般0.5m～0.8m，個別部位寬度達1.0m～3.0m。破碎帶為導水通道，地下深部破碎帶可能富集地下水，對礦床直接充水，但其富水性及導水性弱，

對礦床開采不利影響不大。寒武系下統水溝?組（∈1s）頁巖層狀軟弱巖組，隨著開采深度加大，采坑邊坡較高，頁片理發育的頁巖由于強度低，容易形成崩塊，巖石穩定性較差。開采時要注意清除地表覆蓋層及碎塊，清除爆破后的活石，必要時要采取工程措施護坡，以確保開采的安全性。研究區斷裂構造在雨季由于雨水滲入減小了巖層之間的摩擦力，生產采空區垮塌的可能性增大[1]。斷裂走向與臺階坡頂線垂直，易于引起邊坡局部垮塌等[4]。

4 結論

本礦山工程建設過程中，可根據研究區斷裂構造特點，采取適當的處理措施，以達到充分利用地質構造中的優勢，避免地質構造形式對礦山帶來不利影響，確保礦山工程建設安全性與合理性，研究斷裂構造特性對提高礦山建設效率，減少成本投入具有重要意義。