新疆托里縣科克火熱金礦Ⅱ號礦段區工程地質特征分析

徐超

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局701隊 昌吉 831100）

1 礦區概況

1.1 自然地理概況

礦區位于西準噶爾盆地邊緣，海拔1 190～1 330 m，總體地勢北高南低，西高東低，地勢變化不大，地形切割程度為低-中等，多發育“U”型山谷和山間盆地，谷坡相對高差10～30 m。礦區內基巖出露較好，在山坡角或其他負地形區形成殘坡積物或稀少的植被覆蓋。礦區屬典型溫帶大陸性氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，氣溫變化劇烈。年平均氣溫為6.5～8.4℃，最高氣溫42.7℃，最低氣溫-35.9℃，風期為8月至來年的5月，2月至7月多西北風，風力一般6～8級，最強10級左右。6月～8月多雨，降雨量一般為幾十毫米到100毫米，年降雨量遠遠小于蒸發量，氣候比較干燥。礦區北側為闊克塔勒河；南側為達爾布特河；西側為達爾布特河的重要支流安格提河，地表水系呈樹杈狀由西南向東北逕流。礦區內無河流經過，低洼處有泉水，泉水流量為0.31～0.69升/秒，地下水主要來源于大氣降水及冰雪融水，水的補給源有限，夏季為豐水期，冬季為枯水期。

1.2 地質概況

礦區出露地層為上古生界中泥盆統，為一套巨厚的半深海-大陸坡相火山-火山碎屑沉積建造。由老到新有：中泥盆統第一組（D2a）、中泥盆統第二組（D2b）、中泥盆統第三組（D2c）和第四系沖積、洪積的礫石和砂、亞砂土。出露巖性為：凝灰質砂巖、凝灰質細砂巖、凝灰質粉砂巖、凝灰質角礫巖和凝灰巖。礦床賦存于中泥盆統第二組第一巖性段（D2ba）凝灰質粉砂巖中。

2 礦區工程地質巖組特征

根據巖體結構控制巖體穩定的觀點，將礦區巖體按地層、巖性、地質構造，結合礦體及頂底板圍巖的關系，劃分為土體和巖體兩部分，其中巖體可劃分為三個工程地質巖組。

2.1 土體

主要為第四系沖洪積物及殘坡積物，由礫石、砂及砂質粘土組成，粘質膠結，厚度幾米至十幾米，呈條帶狀分布于山間凹陷處。

2.2 巖體

⑴層狀巖組

礦區出露地層主要為上古生界中泥盆統地層，主要巖性為凝灰質砂巖、凝灰質粗砂巖、凝灰質細砂巖、凝灰質粉砂巖、凝灰質角礫巖和凝灰巖，分布面積較廣，其中凝灰質粉砂巖為礦體主要圍巖。巖石致密層狀，性質堅硬，局部發育軟弱夾層和構造破碎帶，RQD值一般為41%～78%，平均為65%，巖石質量中等，巖體完整性中等。巖石物理力學性質中（以凝灰質粉砂巖為主），巖石天然密度為2.67～2.73 g/cm3，平均為2.70 g/cm3；天然含水率為0.11～0.18%，平均為0.15%；天然抗壓強度為75.0～118.0 MPa，平均為90.9M Pa；飽和抗壓強度為57.3～75.5 MPa，平均為63.8 MPa；天然抗拉強度為7.06～10.2 MPa，平均為8.80 MPa；天然抗剪強度參數內聚力為2.5～3.5 MPa，平均為2.83 MPa；內摩擦角49.5°～53.0°，平均為50.9°，為堅硬巖石。

巖石質量評價等級見表1,巖石物理力學性質試驗成果見表2。

表1 巖石質量評價等級表

表2 巖石物理力學性質試驗成果表

⑵塊狀巖組

礦區內巖漿活動不頻繁，巖漿巖分布也不廣泛，僅在西北部出露了一處鉀質花崗巖，中東部出露一處花崗閃長巖體及少量閃長巖脈。巖石致密塊狀，除強風化帶及構造帶較破碎外，其它較完整，RQD值49%～86%，平均為71%，巖石質量中等，巖體完整性中等。巖石物理力學性質中，巖石天然密度為2.71 g/cm；天然含水率為0.05%；天然抗壓強度為68.0 MPa；飽和抗壓強度為60.9 MPa；天然抗拉強度為8.07 MPa；天然抗剪強度參數內聚力為2.0 MPa；內摩擦角為49.0°，為堅硬巖石。

⑶構造破碎巖組

發育于哈圖斷裂帶內，主要有五條主斷裂及十一條次級斷裂，按斷層的構造線方向可分為北東東向及北北東向二組斷裂，其中北東東向斷裂主要為F2、F5、F6、F7、F11，北北東向斷裂主要為 F1、F8、F10，礦區構造破碎帶發育情況。構造破碎巖組厚度一般小于10 m，構造裂隙發育，裂隙走向與斷層走向基本一致，構造裂隙率最高可達5%，巖石多呈碎塊、碎屑狀，局部為粉末狀，RQD值一般小于15%，巖石質量極劣，巖體完整性破碎。

⑷風化破碎巖組

發育于層狀巖組和塊狀巖組上部中等-弱風化帶，厚度為20.7～48.4 m不等，平均厚度28.26 m。風化帶內巖石破碎完整性差，RQD值一般為27%～46%，風化裂隙發育，裂隙率一般為7‰，最大可達15‰。經鉆孔揭露，中等風化帶內巖石局部褪色，呈短柱狀或柱狀，巖體部分礦物風化變質，呈鑲嵌塊狀結構,局部為鑲嵌碎裂結構；弱風化帶內巖石顏色變淺，呈柱狀或長柱狀，表面和裂隙面有風化跡象，少部分礦物風化變質，但基本保持母巖結構。

3 礦區的結構面特征

礦區的結構面依據性質、規模、力學效應及力學作用可分為四類。Ⅰ級結構面為哈圖斷裂，規模巨大，是區域上影響礦區穩定性的結構面。Ⅱ-Ⅲ級結構面主要是礦區內控巖、控礦的斷裂，是礦床中影響井巷圍巖穩定的主要結構面。F2、F5、F6、F10、F11為主斷裂，其中F2位于礦區西北部，為性質不明斷層，長3.60 km，寬5～15 m，走向75°，傾向南東，傾角60°～75°；F5屬逆斷層，位于礦區中西部，為ⅡL3號礦體的控礦斷層，長2.80 km，寬3～20 m，走向65°～70°，傾向南東，傾角73°～87°；F6為逆斷層，位于礦區中部，橫貫整個礦區，長6.20 km，寬10～25 m，斷距5～15 m，走向75°～105°，傾向北西，傾角65°～85°，控制著科克火熱金礦床的空間分布；F10為平移斷層，位于礦區中部，長2.05 km，走向15°～20°，傾向北西，傾角65°～75°，斷距最寬處達30 m；F11位于礦區中部，為性質不明斷層，具有左行扭動性質，長3.00 km，走向75°，傾向北西，傾角70°～80°。其余均為次級斷裂，斷裂走向北東東向、北北東向，延伸一般為380～1 000 m不等，多為性質不明斷層。Ⅳ級結構面，規模小或很小，它只影響局部巖塊的穩定性或破壞巖體的完整性，降低巖塊或巖體強度，是礦床中影響巖體穩定的次要結構面。

4 礦床開采的穩定性評價

4.1 礦體及礦體頂底板圍巖的穩定性

礦體主要賦存于中泥盆統第二組凝灰質粉砂巖內,并嚴格受構造控制，控礦構造為一組走向為65°～70°的主構造，構造特征明顯。礦體及礦體頂底板圍巖巖性主要為凝灰質粉砂巖、閃長巖。凝灰質粉砂巖呈致密層狀，性質堅硬，平均RQD值為65%，巖體質量指標為1.38，巖體質量系數為3.11，巖石質量及完整性中等，巖體質量良好，局部構造破碎帶發育，厚度一般小于10 m，巖石多為碎塊、碎屑及粉末狀，RQD值小于15%，巖石質量極劣，巖體完整性破碎。閃長巖呈致密塊狀，性質堅硬，平均RQD值為71%，巖體質量指標為1.44，巖體質量系數為2.37，巖石質量及完整性中等，巖體質量中等。據此，認為礦體及礦體頂底板圍巖穩定性為基本穩定，僅在破碎帶發育密集地段，會產生小規模頂板塌落、掉塊、側壁片落現象，局部需要支護。

4.2 構造對礦體圍巖的穩定性的影響

礦區內斷裂構造較發育。礦區內主要有五條主要斷裂構造及十一條次級斷裂構造，按斷裂的構造線方向可分為北東東向及北北東向。礦體主要位于北東東向主要斷裂構造F5、F6內，裂隙發育，擠壓破碎也較發育，這表明本區的圍巖和礦體都經受了多次應力的作用，致使外部形態、內部結構受到了不同程度的破壞，穩定性大為降低。

4.3 水文地質情況對礦體圍巖穩定的影響

主礦體大部分位于當地侵蝕基準面之上，含礦圍巖為凝灰質粉砂巖，巖石表層風化裂隙較發育。大氣降水及雪融水為充水主要來源，但礦體的匯水面積僅有約0.1 km2，降雨量小，加之地形切割強烈，相對高差大，坡陡，有利于地表水、地下水的排泄，礦體的充水不豐富。就開采而言，在礦體淺部開采時，一般無水，中深部利用平硐開采時，可自然排水。在雨季應密切注視大氣降水之大小，作好防洪排水的有效措施。在深部掘進時，則應有較大排水渠或其它的有效安全措施。

5 結語

礦區出露巖石主要分為層狀巖類和塊狀巖類。層狀巖類巖性主要為凝灰質粉砂巖，巖石質量及完整性中等，性質堅硬，巖體質量良好，局部發育軟弱夾層和構造破碎帶，巖體整體穩定性較好；塊狀巖類巖性主要為閃長巖，巖石質量及完整性中等，性質堅硬，巖體質量中等，除風化帶及構造帶較破碎外，巖體整體穩定性較好。礦區內斷裂構造發育，主要受區域地質構造影響。從鉆孔揭露情況看，巖石表層風化程度中等-弱，中深部構造破碎帶發育，但一般厚度不大，對井巷圍巖穩定性產生危害較小，局部地段易發生礦山工程地質問題。

[1]新疆托里縣科克火熱金礦Ⅱ號礦段詳查報告[R].新疆維吾爾自治區有色地質勘查局七0一隊，2017.

[2]工程地質手冊（第四版）[M].北京：中國知識出版社，2006.

[3]新疆烏魯木齊達坂城地區水文地質普查報告[R].新疆地礦局第一水文地質大隊，1987.