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        某礦區(qū)斷裂構(gòu)造工程地質(zhì)特性及對(duì)礦山工程影響研究

        2022-10-21 10:32:02熊安香冷冠軍
        世界有色金屬 2022年13期
        關(guān)鍵詞:物理性能寒武水溝

        熊安香,冷冠軍

        (1.湖北國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院,湖北 武漢 430090;2.湖北省神龍地質(zhì)工程勘察院有限公司,湖北 武漢 430000)

        礦山工程在建設(shè)過(guò)程中會(huì)受多種因素影響,而地質(zhì)構(gòu)造對(duì)礦山工程不利影響尤為明顯。針對(duì)地質(zhì)構(gòu)造對(duì)礦山工程進(jìn)行研究,解決礦山建設(shè)中的安全隱患,充分利用地質(zhì)構(gòu)造中的構(gòu)造優(yōu)勢(shì),避開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造中的劣勢(shì),對(duì)保證礦山工程建設(shè)順利進(jìn)行具有重要意義[2]。

        1 研究區(qū)工程概況

        研究區(qū)位于湖北省十堰市,本地區(qū)屬中低山區(qū),總體地勢(shì)南高北低,最高處為工作區(qū)南部西側(cè)的山峰,海拔標(biāo)高1083.3m,最低處為砍材溝下段標(biāo)高565m,最大相對(duì)高差518.3m。地貌為中切割~中高切割地形。礦區(qū)早期以開(kāi)采水泥用頁(yè)巖礦為主,隨著市場(chǎng)的變化,礦區(qū)范圍內(nèi)的建筑石料用白云巖在礦山地質(zhì)工作中被發(fā)現(xiàn)并利用于建筑石料。原礦山由單一的開(kāi)采頁(yè)巖,轉(zhuǎn)變?yōu)橐蚤_(kāi)采建筑石料用白云巖礦為主,兼采石灰?guī)r。

        研究區(qū)水系發(fā)育,主要水系有化龍河、漢江。區(qū)內(nèi)出露地層主要為中元古界武當(dāng)巖群變火山巖組至新近系(第三系)。區(qū)域地層含水性主要為:頁(yè)巖類、泥巖、板巖類相對(duì)隔水層組,碎裂白云巖類裂隙水含水層組,碳酸鹽巖類石灰?guī)r巖溶裂隙水含水層組,第四系孔隙水含水層組。

        2 研究區(qū)礦體特征

        建筑石料用白云巖礦體位于礦區(qū)的中北部,大面積出露于地表,白云巖礦體在研究區(qū)出露連續(xù),東西向礦體長(zhǎng)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(chǎn)狀:傾向350°~20°傾角50°~63°,礦石品質(zhì)優(yōu)良,質(zhì)量穩(wěn)定,符合市場(chǎng)要求。礦體出露標(biāo)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(zhì)、硅質(zhì)組成。礦石自然類型為塊狀白云巖、內(nèi)碎屑白云巖及少量硅質(zhì)白云巖、鈣質(zhì)白云巖;礦石工業(yè)類型為建筑石料用白云巖。白云巖礦體近地表上部發(fā)育有溶槽、溶溝,寬度0.1m~0.7m,一般0.2m~0.4m,長(zhǎng)度一般小于10m。礦體中下部巖溶率很低,少見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象。

        2.1 礦石組分

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

        2.2 礦石的化學(xué)成分

        礦石的化學(xué)成分詳見(jiàn)表1:化學(xué)分析測(cè)試結(jié)果表。由表可知,該區(qū)白云巖礦體白云巖化學(xué)成分以CaO、MgO為主,其次是SiO2,F(xiàn)e2O3,此外,還含有少量的K2O,Na2O,SO3。

        表1 化學(xué)分析測(cè)試結(jié)果表

        2.3 礦石的主要物理性能

        研究區(qū)白云巖礦體白云巖的主要物理性能詳見(jiàn)表2:物理性能分析測(cè)試結(jié)果表。由表2:物理性能分析測(cè)試結(jié)果表可知,白云巖力飽和單軸抗壓強(qiáng)度68.9 Mpa,屬堅(jiān)硬巖[6],力學(xué)性能良好,非堿活性,堅(jiān)固性,壓碎指標(biāo),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(cè)試結(jié)果表

        3 研究區(qū)斷裂構(gòu)造特征及對(duì)礦山工程影響

        本文以研究區(qū)典型斷裂構(gòu)造剖面4—4'及8—8'為研究對(duì)象,重點(diǎn)研究現(xiàn)場(chǎng)出露長(zhǎng)度達(dá)4.0km的斷裂構(gòu)造對(duì)礦山工程影響,勘探剖面位置詳見(jiàn)圖1,勘探結(jié)果詳見(jiàn)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(qū)地層由老至新主要為:震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)、寒武系下統(tǒng)水溝?組(∈1s):寒武系下統(tǒng)水溝?組下段(∈1s1)、寒武系下統(tǒng)水溝?組上段(∈1s2)、寒武系中統(tǒng)岳家坪組(∈2y)、古近系(N(E2))、第四系全新統(tǒng)(Qh)。由剖面圖4—4'及8—8'可知,研究斷裂構(gòu)造主要發(fā)育于寒武系下統(tǒng)水溝?組(下段∈1s1及上段∈1s2)與震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)之間。分布于礦區(qū)中部倒轉(zhuǎn)背斜核部的(∈1s1)頁(yè)巖,與震且系上統(tǒng)燈影峽階(Z2dn)白云巖為斷層接觸關(guān)系,與上覆寒武系下統(tǒng)水溝?組上段(∈1s2)地層為斷層接觸關(guān)系[5]。寒武系下統(tǒng)水溝?組(∈1s)頁(yè)巖呈灰色、深灰色,主要由黏土礦物組成,研究區(qū)內(nèi)頁(yè)巖厚度17m~30m。震旦系上統(tǒng)燈影組(Z2dn)本區(qū)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(zhì)白云巖、鈣質(zhì)白云巖,局部夾灰色頁(yè)巖、黑灰色炭質(zhì)頁(yè)巖,厚度>200m,其中白云巖為礦區(qū)主要的可利用礦產(chǎn)。

        研究區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育,對(duì)礦床充水有影響。近東西向斷裂發(fā)育在研究區(qū)倒轉(zhuǎn)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(qū)斷裂構(gòu)造是繼倒轉(zhuǎn)背斜形成之后,首先形成的壓性斷裂帶,由于巖性差異,多發(fā)于在脆性巖石之中。后受力學(xué)性質(zhì)改變,又具有張性斷裂特點(diǎn)。破碎帶寬度一般0.5m~0.8m,個(gè)別部位寬度達(dá)1.0m~3.0m。破碎帶為導(dǎo)水通道,地下深部破碎帶可能富集地下水,對(duì)礦床直接充水,但其富水性及導(dǎo)水性弱,

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

        4 結(jié)論

        本礦山工程建設(shè)過(guò)程中,可根據(jù)研究區(qū)斷裂構(gòu)造特點(diǎn),采取適當(dāng)?shù)奶幚泶胧赃_(dá)到充分利用地質(zhì)構(gòu)造中的優(yōu)勢(shì),避免地質(zhì)構(gòu)造形式對(duì)礦山帶來(lái)不利影響,確保礦山工程建設(shè)安全性與合理性,研究斷裂構(gòu)造特性對(duì)提高礦山建設(shè)效率,減少成本投入具有重要意義。

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