閆 行

（廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì)，廣東 肇慶 526040）

礦區(qū)隸屬塔吉克斯坦共和國索格德州艾尼市（蘇聯(lián)時期為列寧納巴德州艾尼區(qū)），位于市區(qū)南東方向15km。距索格德州彭吉肯特市100°方向約96km，距塔吉克斯坦首都杜尚別市350°方向約130km。

礦區(qū)屬高山區(qū)，地形起伏大，切割劇烈，山體自然坡角陡峭，植被稀疏，局部區(qū)域存在終年積雪，位于地震烈度Ⅷ度區(qū)，因此區(qū)內(nèi)地表出露的巖石物理風(fēng)化現(xiàn)象強(qiáng)烈，導(dǎo)致山嶺一帶裸露的巖石破碎，危巖崩塌現(xiàn)象多發(fā)；礦區(qū)及外圍崩落的碎石土沿山坡堆積，由于地形陡，崩積物在降雨或融雪作用下形成多處大型老滑坡，對礦區(qū)道路通行、礦山生產(chǎn)影響強(qiáng)烈。

礦區(qū)構(gòu)造主要以褶皺為主，斷裂次之。工作區(qū)位于波依馬扎爾背斜核部，該背斜延伸至礦區(qū)主要特點(diǎn)表現(xiàn)為樞紐近于水平、開闊，褶皺總體近東西向，產(chǎn)狀平緩，頂部大部分被剝蝕。在灰?guī)r與砂巖或片巖接觸帶，常常形成層間破碎，巖層的虛脫空間，有利于含礦熱液的充填、沉淀、交代而成為礦體有利賦存部位。受區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)作用的影響，區(qū)內(nèi)形成了大小不一的褶皺，工作區(qū)位于某向斜中心位置，并且多處地層表現(xiàn)揉皺現(xiàn)象。

1 研究區(qū)工程地質(zhì)巖組劃分

根據(jù)野外工程地質(zhì)測繪、鉆孔編錄和巖石物理力學(xué)性質(zhì)，將研究區(qū)巖土體化分為土體和巖體兩大巖組，土體劃分為沖積礫巖、中細(xì)砂、粘土多層土體，粘土、砂土多層土體，碎石、砂土、砂礫多層土體三種類型；巖體劃分為層狀軟巖變質(zhì)石英砂巖強(qiáng)風(fēng)化巖組，層狀較軟變質(zhì)石英砂巖中～微風(fēng)化巖組，層狀較堅(jiān)硬變質(zhì)石英砂巖巖組，層狀較堅(jiān)硬弱巖溶化灰?guī)r巖組，碎裂狀較堅(jiān)硬碎裂巖組，層狀較軟巖碳質(zhì)變質(zhì)砂巖巖組，層狀軟巖綠泥石化砂巖巖組七種類型（圖1），各巖組工程地質(zhì)特征分述如下。

圖1 研究區(qū)工程地質(zhì)巖組分布平面圖

1.1 土體工程地質(zhì)巖組

1.1.1 沖積礫巖、中細(xì)砂、粘土多層土體（Ⅰ-1）

1.1.2 粘土、砂土多層土體（Ⅰ-2）

土體主要為殘坡積土及全風(fēng)化變質(zhì)石英砂巖。殘坡積土廣泛分布于山體斜坡稍平緩處，局部夾有少量坡積土碎石，不可塑，厚度一般0.9m～22.71m，平均5.44m；全風(fēng)化變質(zhì)石英砂巖主要分布于礦區(qū)山坡上部，呈土狀，風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙多為泥質(zhì)充填。厚度0.3～1.5m，平均0.80m。呈散體結(jié)構(gòu)，遇水易軟化或崩解，力學(xué)強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差，組成邊坡在強(qiáng)降雨的作用下易發(fā)生崩塌與滑坡。

1.1.3 碎石、砂土、砂礫多層土體（Ⅰ-3）

土體主要為崩積碎屑土，廣泛分布于礦區(qū)崩塌影響范圍，巖性以坡積碎石、砂土雜層為主，局部夾雜大塊礫石，不可塑，呈散體結(jié)構(gòu)，力學(xué)強(qiáng)度低，穩(wěn)定性差。

圖2 研究區(qū)典型工程地質(zhì)剖面示意圖

1.2 巖體工程地質(zhì)巖組

1.2.1 層狀軟巖變質(zhì)石英砂巖強(qiáng)風(fēng)化巖組（Ⅱ-1）

該巖組主要分布于礦區(qū)山坡上部，主要由強(qiáng)風(fēng)化褐鐵礦化變質(zhì)石英砂巖組成。一般呈半巖半土狀，風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙多為泥質(zhì)充填，遇水易軟化崩解。厚度1.60m～36.60m，平均6.15m，巖體破碎，屬質(zhì)量極劣的Ⅴ級巖石，工程地質(zhì)條件極差。

(1)燕窩植生穴。吳江濤等[19]在湖北清江隔河巖庫區(qū)消落帶生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐中，構(gòu)造燕窩植生穴用以種植耐水淹陸生灌木和挺水植物，并取得了良好的效果。

1.2.2 層狀較軟變質(zhì)石英砂巖中～微風(fēng)化巖組（Ⅱ-2）

中風(fēng)化巖巖性主要為中風(fēng)化變質(zhì)砂巖，少量為中風(fēng)化花崗斑巖脈，巖芯普遍較破碎，以塊狀為主，局部呈碎塊狀，風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙發(fā)育，并斷續(xù)見石英脈或碳酸鹽細(xì)脈充填裂隙。礦區(qū)中風(fēng)化巖層厚度2.65m～60.35m，平均11.71m，RQD值平均19%，巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度均值18.50MPa，巖體質(zhì)量指標(biāo)(M)0.12，屬Ⅳ類巖體。

微風(fēng)化變質(zhì)砂巖，巖石風(fēng)化程度較弱，以層狀、塊狀結(jié)構(gòu)為主。巖芯完整性中等，以柱狀、塊狀為主，局部呈碎塊狀，裂隙較發(fā)育。巖體各向異性，強(qiáng)度變化大，巖體穩(wěn)定性與層間接觸面的完整性、構(gòu)造破碎帶的分布密切相關(guān)。微風(fēng)化層巖石RQD平均值63%，厚度2.00m～143.50m，平均厚度30.44m，巖石質(zhì)量中等，巖體中等完整，巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度均值29.95MPa，巖體質(zhì)量指標(biāo)(M)0.63，屬Ⅲ類巖體。

1.2.3 碎裂狀較堅(jiān)硬碎裂巖組（Ⅲ-1）

碎裂巖鉆孔揭露厚度1.73m～70.96m，平均厚度17.32m，平均RQD為26%，巖芯以碎塊狀、碎屑狀為主，局部塊狀，巖體破碎，巖石質(zhì)量為極劣的。碎裂巖飽和單軸抗壓強(qiáng)度（Rc）均值35.65MPa（試驗(yàn)值與經(jīng)驗(yàn)值相比偏高，建議進(jìn)一步采樣驗(yàn)證），巖體質(zhì)量指標(biāo)(M)0.31，屬Ⅲ類巖體。

1.2.4 層狀軟巖綠泥石化變質(zhì)砂巖巖組（Ⅲ-2）

層間蝕變軟巖，巖性主要為綠泥石化變質(zhì)石英砂巖。鉆孔揭露厚度4.39m～69.72m，平均24.13m。巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度（Rc）11.4MPa～14.7MPa，平均13.05MPa，巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）平均49%，巖體完整性差，巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）0.21，巖體質(zhì)量中等，屬Ⅲ類巖體。

1.2.5 層狀較軟巖碳質(zhì)變質(zhì)砂巖巖組（Ⅲ-3）

層間蝕變較軟巖，巖性主要為蝕變含炭質(zhì)變質(zhì)砂巖。鉆孔揭露厚度5.00m～150.23m，平均40.65m。巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度（Rc）21.5MPa～28.1MPa，平均24.80MPa，巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）平均55%，巖體完整性中等，巖體質(zhì)量指標(biāo)（M）0.45，巖體質(zhì)量中等，屬Ⅲ類巖體。

1.2.6 層狀較堅(jiān)硬變質(zhì)石英砂巖巖組（Ⅳ）

巖性主要為變質(zhì)石英砂巖、粉砂巖。層狀結(jié)構(gòu)，巖芯較完整，以長柱狀、柱狀為主，裂隙多為充填閉合狀，巖石總體較堅(jiān)硬致密。巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）平均73%，巖石質(zhì)量中等，巖體中等完整，巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度（Rc）均值42.43MPa，巖體質(zhì)量指標(biāo)(M)1.03，屬Ⅱ類巖體。

1.2.7 層狀較堅(jiān)硬弱巖溶化灰?guī)r巖組（Ⅴ）

巖性主要為灰?guī)r、白云巖類巖石。層狀結(jié)構(gòu)，巖芯較完整，以長柱狀、柱狀為主，裂隙多為充填閉合狀，巖石總體較堅(jiān)硬致密。巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）平均81%，巖石質(zhì)量好，巖體較完整，巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度（Rc）均值32.84MPa，巖體質(zhì)量指標(biāo)(M)0.89，屬Ⅲ類巖體。

2 研究區(qū)工程巖體結(jié)構(gòu)面分級及其特征

受東西向構(gòu)造擠壓應(yīng)力的影響，工作區(qū)內(nèi)形成了密集的等斜褶皺和斷裂構(gòu)造帶。某背斜北東翼保留完整，西南翼被剝蝕，在工作區(qū)表現(xiàn)為單斜構(gòu)造，受后期推覆構(gòu)造應(yīng)力影響，內(nèi)部形成許多小褶皺。礦區(qū)內(nèi)結(jié)構(gòu)面可分為Ⅲ級和Ⅳ級結(jié)構(gòu)面，其特征分述如下。

Ⅲ級結(jié)構(gòu)面：該結(jié)構(gòu)面為礦區(qū)內(nèi)次一級斷裂。在礦區(qū)內(nèi)主要表現(xiàn)為F5、F6斷層：F5斷裂，近東西向，位于某區(qū)段120線附近，長度約300m，寬0.1～1.5m，延深大于150m，傾向350°，傾角50°～60°，斷面平直，為一正斷層，對礦區(qū)地層（礦化層）存在明顯的錯動破壞作用，錯距約50m；F6斷裂出露于某區(qū)段北東角，斷面平直，長度約250m，寬0.2m～0.3m，延深大于100m，產(chǎn)狀218°∠75°，為正斷層，對地層具有明顯的錯動破壞作用。

圖3 F6斷層錯動破壞特征

Ⅳ級結(jié)構(gòu)面：該結(jié)構(gòu)面是礦區(qū)內(nèi)的節(jié)理、風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙，主要發(fā)育于褐鐵礦化變質(zhì)石英砂巖和灰?guī)r中，地表附近的風(fēng)化裂隙較發(fā)育，使得巖體力學(xué)強(qiáng)度降低。構(gòu)造裂隙多發(fā)育Ⅲ級結(jié)構(gòu)面附近，沿構(gòu)造裂隙面多充填泥質(zhì)，使得巖體強(qiáng)度降低。

3 礦體及圍巖穩(wěn)定性評價

3.1 Ⅰ號礦體及圍巖穩(wěn)固性

Ⅰ號礦體賦存于灰?guī)rC1mr(ls)下部，分布標(biāo)高+3610m～+3890m。近地表為氧化礦體，主要賦存在坡積碎屑、褐鐵礦化變質(zhì)石英砂巖中，局部賦存于石英脈、粉砂巖中，礦（化）體及頂?shù)装宓膸r體完整性中等～差，局部破碎，巖石質(zhì)量以劣的～中等為主，工程地質(zhì)條件較差～中等。巖層裂隙較發(fā)育，透水性較好，多見地下水活動痕跡，巖石力學(xué)強(qiáng)度低；深部為黃鐵礦化變質(zhì)石英砂巖、含碳質(zhì)石英砂巖，巖體堅(jiān)硬程度以較堅(jiān)硬為主，局部為較軟巖，巖石完整性中等～較完整，多呈柱狀，少量塊狀，工程地質(zhì)條件較好。

Ⅰ號礦體直接頂板為灰?guī)r，巖芯較完整，以長柱狀、柱狀為主，裂隙多為充填閉合狀，巖石總體較堅(jiān)硬致密。巖石質(zhì)量指標(biāo)（RQD）平均81%，巖石質(zhì)量好，巖體較完整，屬Ⅲ類巖體，局部礦化體賦存于黃鐵礦化變質(zhì)石英砂巖，含碳質(zhì)石英砂巖，巖體以較堅(jiān)硬為主，局部為較軟巖；底板多為含碳質(zhì)變質(zhì)石英砂巖、黃鐵礦化變質(zhì)石英砂巖，工程地質(zhì)條件較好，局部為綠泥石化砂巖，巖石完整性中等～較差，碳質(zhì)砂巖堅(jiān)硬程度隨碳質(zhì)含量升高強(qiáng)度下降。

3.2 Ⅱ號礦體及圍巖穩(wěn)固性

Ⅱ號礦體賦存于灰?guī)rC1mr(ls)上部，分布標(biāo)高+3760m～+4020m。近地表為氧化礦床礦（化）體主要賦存在坡積碎屑、褐鐵礦化變質(zhì)石英砂巖中，礦體穩(wěn)固性和Ⅰ號礦體相似，底板為灰?guī)r，巖芯較完整，以長柱狀、柱狀為主，工程地質(zhì)強(qiáng)度較高。頂板圍巖主要為強(qiáng)～微風(fēng)化變質(zhì)石英砂巖，巖體多為較軟巖～軟巖，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，易發(fā)生小范圍崩塌，工程地質(zhì)條件中等～較差。

礦區(qū)設(shè)計(jì)以露天開采為主，深部坑道結(jié)合。露天邊坡以巖質(zhì)邊坡為主，邊坡高度在300m以內(nèi)，采坑上部為碎屑邊坡，厚0.90m～22.71m，平均5.44m，下部為巖質(zhì)邊坡，構(gòu)成邊坡巖性為主體風(fēng)化砂巖及灰?guī)r。中風(fēng)化程度以上巖石邊坡穩(wěn)定性差，存在崩塌、滑坡等礦山工程地質(zhì)問題；微風(fēng)化巖石及灰?guī)r邊坡穩(wěn)定性一般較好，礦區(qū)內(nèi)局部分布的構(gòu)造破碎帶受構(gòu)造作用較強(qiáng)巖體質(zhì)量及完整性均較差，尤其受構(gòu)造作用較強(qiáng)地段，巖體構(gòu)造裂隙發(fā)育，巖心呈碎屑狀，遇水軟化崩解，工程物理力學(xué)性差，其邊坡穩(wěn)定性差，易發(fā)生崩塌滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。同時，受風(fēng)化及構(gòu)造裂隙影響，露天邊坡開采至裂隙順坡方向必須采取工程防護(hù)措施，礦坑首采段裂隙發(fā)育特征詳見圖4裂隙等密度圖。根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》建議露天開采碎屑邊坡邊坡角不大于35°，巖質(zhì)邊坡臺階坡面角65°～70°，建議采坑最終邊坡角不大于50°。

圖4 礦區(qū)首采段范圍裂隙等密度及100號勘探線露天開挖邊坡持平投影圖

根據(jù)礦區(qū)裂隙傾向傾角等密度圖，礦區(qū)中部（A區(qū)）據(jù)裂發(fā)兩組裂隙260°∠20°、40°∠35°，裂隙與采坑邊坡傾向一致，穩(wěn)定性差，存在邊坡失穩(wěn)的可能，開采時應(yīng)予重視；礦區(qū)南東（B區(qū)）發(fā)育三組裂隙240°∠70°、200°∠65°、95°∠10°、95°∠35°，邊坡坡向與裂隙面傾向多呈正交或斜交關(guān)系，邊坡穩(wěn)定性一般較好。北東區(qū)（C區(qū)）域發(fā)育裂隙主要為70°～80°∠60°～80°，240°～260°∠40°～60°，180°～190°∠60°，因此，北北東方位采坑邊坡坡向與裂隙面傾向一致，其邊坡穩(wěn)定性差，存在邊坡失穩(wěn)的可能。

深部原生礦體主要賦存于黃鐵礦化變質(zhì)石英砂巖，碎裂的變質(zhì)石英砂巖、粉砂巖中，礦（化）體及頂?shù)装宓膸r體完整性中等，局部破碎，工程地質(zhì)條件中等。巖層裂隙發(fā)育，石英脈、碳酸鹽脈充填多閉合，透水性弱，巖石力學(xué)強(qiáng)度較堅(jiān)硬，礦（化）體及頂?shù)装宸€(wěn)固性中等，井巷圍巖巖體質(zhì)量分級屬于中等。綜上所述，礦床的地層巖性較復(fù)雜，風(fēng)化作用中等，礦床開采的礦體為層狀、似層狀含礦砂巖組，淺部為氧化礦層，屬完整性差或破碎的較軟巖組，中下部的原生礦體主要屬完整性中等的較堅(jiān)硬-堅(jiān)硬巖組，穩(wěn)定性較好；另外采場的開采臺階邊坡局部地段存在發(fā)育不穩(wěn)定的層理和裂隙結(jié)構(gòu)面，對露天采場邊坡的穩(wěn)定性構(gòu)造較大的影響，礦山開采時易發(fā)生崩塌、滑坡等礦山工程地質(zhì)問題。

4 結(jié)論

勘查范圍土體主要有沖積礫巖、中細(xì)砂、粘土多層土體，粘土、砂土多層土體，碎石、砂土、砂礫多層土體三種類型；巖體主要有層狀軟巖變質(zhì)石英砂巖強(qiáng)風(fēng)化巖組，層狀較軟變質(zhì)石英砂巖中～微風(fēng)化巖組，層狀較堅(jiān)硬變質(zhì)石英砂巖巖組，層狀較堅(jiān)硬弱巖溶化灰?guī)r巖組，碎裂狀較堅(jiān)硬碎裂巖組，層狀較軟巖碳質(zhì)變質(zhì)砂巖巖組，層狀軟巖綠泥石化砂巖巖組七種類型。

礦區(qū)北東區(qū)域發(fā)育三組優(yōu)勢裂隙，分別為70°～80°∠60°～80°，240°～260°∠40°～60°，180°～190°∠60°。礦區(qū)中部發(fā)育兩組優(yōu)勢裂隙，分別為260°∠20°、40°∠35°。礦區(qū)南東發(fā)育三組優(yōu)勢裂隙，分別為240°∠70°、200°∠65°、95°∠10°、95°∠35°。以上裂隙對局部開采邊坡形成楔形破壞、平面破壞意義顯著。研究區(qū)需對以上幾組裂隙予以關(guān)注，順坡或斜交邊坡需注意工程地質(zhì)防治。