新疆烏魯木齊市鳳凰泉銅鋅礦區(qū)工程地質(zhì)特征分析

王俊杰

（新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局七○一隊(duì) 昌吉 831100）

1 礦區(qū)概況

1.1 自然地理概況

礦區(qū)位于中天山博格達(dá)山南坡，地勢(shì)北高南低，海拔2500～3200米，相對(duì)高差200～400米，地形中度切割，屬構(gòu)造剝蝕侵蝕型中高山區(qū)地貌。區(qū)內(nèi)山間溝谷發(fā)育，主要延南北向展布，上游溝谷一般較窄，寬度為10～30米，成V型，兩側(cè)山體高一般在200～300米，山勢(shì)險(xiǎn)峻。下游溝谷成U型，山高一般在100～200米，溝谷寬40～100米不等，山體風(fēng)化，裂隙較發(fā)育。

1.2 地質(zhì)概況

礦區(qū)出露的地層有上石炭統(tǒng)柳樹(shù)溝組（C2l）、上二疊統(tǒng)塔什庫(kù)拉組（P2t）、下二疊統(tǒng)石人子溝組（P1s）和第四系沖積、洪積的礫石和砂土，主要巖性為中細(xì)粒砂巖、粉砂巖、巖屑凝灰?guī)r、細(xì)粒砂巖、砂礫巖等。礦區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上是屬于博格達(dá)復(fù)式背斜的南翼，二疊系晚期形成的小型褶皺構(gòu)造較為發(fā)育，但受分化剝蝕作用在礦區(qū)出露不明顯，礦區(qū)北中部及北東部地段可見(jiàn)巖石受應(yīng)力作用造成擠壓、扭曲，多見(jiàn)揉皺現(xiàn)象。

2 礦區(qū)工程地質(zhì)巖組特征

根據(jù)巖體結(jié)構(gòu)控制巖體穩(wěn)定的觀點(diǎn)，將礦區(qū)巖體按地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造，結(jié)合礦體及頂?shù)装鍑鷰r的關(guān)系，劃分為土體和巖體兩部分，其中巖體可劃分為四個(gè)工程地質(zhì)巖組。

2.1 土體

主要為第四系沖洪積物（Q4apl）及風(fēng)積物（Q4eol），由砂卵礫石及風(fēng)成土組成，松散無(wú)膠結(jié)，散體狀，厚度一般為5～15米，最厚可達(dá)20米，分布在沖洪溝及山體表面。

2.2 巖體

（1）層狀巖組

主要由中細(xì)粒砂巖、粉砂巖、巖屑凝灰?guī)r、細(xì)粒砂巖及砂礫巖等巖組組成，礦體主要賦存在中細(xì)粒砂巖。巖石致密層狀，性質(zhì)堅(jiān)硬，局部發(fā)育軟弱夾層和構(gòu)造破碎帶，RQD值一般為48%～91%，平均為71%，巖石質(zhì)量中等，巖體完整性中等。巖石物理力學(xué)性質(zhì)中（以中細(xì)粒砂巖和礦體為主），巖石天然密度為2.62～2.94g/cm3，平均為2.80g/cm3；天然含水率為0.10～0.19%，平均為0.14%；天然抗壓強(qiáng)度為21.9～155.3Mpa，平均為119.7Mpa；飽和抗壓強(qiáng)度為15.2～100.3Mpa，平均為72.7Mpa；天然抗拉強(qiáng)度為2.16～9.99Mpa，平均為6.91Mpa；天然抗剪強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)聚力為 3.6～19.0Mpa，平均為 12.39Mpa；內(nèi)摩擦角 25.7°～38.1°，平均為33.4°，為堅(jiān)硬巖石。

（2）塊狀巖組

礦區(qū)侵入巖十分發(fā)育，屬海西期，巖性主要為輝綠巖。巖石致密塊狀，除強(qiáng)風(fēng)化帶及構(gòu)造帶較破碎外，其它較完整，RQD值61%～94%，平均為79%，巖石質(zhì)量好，巖體完整性較好。巖石物理力學(xué)性質(zhì)中，巖石天然密度為2.59～2.82g/cm3，平均為2.70g/cm3；天然含水率為0.62～1.60%，平均為1.05%；天然抗壓強(qiáng)度為 37.4～99.2Mpa，平均為60.9Mpa；飽和抗壓強(qiáng)度為 21.6～36.0Mpa，平均為27.7Mpa；天然抗拉強(qiáng)度為1.91～4.88Mpa，平均為3.85Mpa；天然抗剪強(qiáng)度參數(shù)內(nèi)聚力為 6.2～12.8Mpa，平均為 8.6Mpa；內(nèi)摩擦角28.6°～34.8°，平均為32.2°，為半堅(jiān)硬巖石。

（3）構(gòu)造破碎巖組

發(fā)育于鳳凰泉構(gòu)造帶內(nèi)，主要有二條主斷裂及三條次級(jí)斷裂，按斷層的構(gòu)造線方向可分為北西—南東向、北東－南西向，其中北西－南東向斷層有F1、F2、F3，北東－南西向斷層為F4、F5，礦區(qū)構(gòu)造破碎帶發(fā)育情況。構(gòu)造破碎巖組厚度一般小于10米，構(gòu)造裂隙發(fā)育，裂隙走向與斷層走向基本一致，構(gòu)造裂隙率最高可達(dá)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(zhì)量極劣，巖體完整性破碎。

（4）風(fēng)化破碎巖組

發(fā)育于層狀巖組和塊狀巖組上部中等-弱風(fēng)化帶，厚度為8.22～35.85米不等，平均厚度27.04米。風(fēng)化帶內(nèi)巖石破碎完整性差，RQD值一般為14%～33%，風(fēng)化裂隙發(fā)育，裂隙率一般為7‰，最大可達(dá)15‰。經(jīng)鉆孔揭露，中等風(fēng)化帶內(nèi)巖石局部褪色，巖體部分礦物風(fēng)化變質(zhì)；弱風(fēng)化帶內(nèi)巖石顏色變淺，少部分礦物風(fēng)化變質(zhì)，但基本保持母巖結(jié)構(gòu)。

3 礦區(qū)的結(jié)構(gòu)面特征

礦區(qū)的結(jié)構(gòu)面依據(jù)性質(zhì)、規(guī)模、力學(xué)效應(yīng)及力學(xué)作用可分為四類。Ⅰ級(jí)結(jié)構(gòu)面為鳳凰泉斷裂，規(guī)模巨大，是區(qū)域上影響礦區(qū)穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)面。Ⅱ－Ⅲ級(jí)結(jié)構(gòu)面主要是礦區(qū)內(nèi)控巖、控礦斷裂，是礦床中影響井巷圍巖穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面。F1、F2主斷裂走向北西-南東，延伸1-2千米，傾向北東，傾角70°-80°，其中F1斷裂屬于正斷層，與L1號(hào)礦帶成礦密切相關(guān)；F2斷裂屬于逆斷層，與L2號(hào)礦帶成礦密切相關(guān)。F3斷裂與L3、L4號(hào)礦帶形成有著直接關(guān)系；F4、F5次級(jí)斷裂走向北東-南西，延伸一般為140-1000米不等，多為性質(zhì)不明斷層。Ⅳ級(jí)結(jié)構(gòu)面，規(guī)模小或很小，它只影響局部巖塊的穩(wěn)定性或破壞巖體的完整性，降低巖塊或巖體強(qiáng)度，是礦床中影響巖體穩(wěn)定的次要結(jié)構(gòu)面。

4 礦床開(kāi)采的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

4.1 礦體及礦體頂?shù)装鍑鷰r的穩(wěn)定性

礦體主要賦存于中石炭統(tǒng)祁家溝組中細(xì)粒砂巖內(nèi)并嚴(yán)格受構(gòu)造控制，控礦構(gòu)造為一組走向?yàn)?15°-130°的主構(gòu)造，構(gòu)造特征明顯。礦體及礦體頂?shù)装鍑鷰r巖性主要為中細(xì)粒砂巖、輝綠巖。中細(xì)粒砂巖巖呈致密層狀，性質(zhì)堅(jiān)硬，平均RQD值為71%，巖體質(zhì)量指標(biāo)為1.72，巖體質(zhì)量系數(shù)為3.87，巖石質(zhì)量及完整性中等，巖體質(zhì)量良好，局部構(gòu)造破碎帶發(fā)育，厚度一般小于10米，巖石多為碎塊、碎屑及粉末狀，RQD值小于15%，巖石質(zhì)量極劣，巖體完整性破碎。輝綠巖呈致密塊狀，中等堅(jiān)硬，平均RQD值為79%，巖體質(zhì)量指標(biāo)為0.73，巖體質(zhì)量系數(shù)為0.98，巖石質(zhì)量及完整性好，巖體質(zhì)量中等。據(jù)此，認(rèn)為礦體及礦體頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定性為基本穩(wěn)定，僅在破碎帶發(fā)育密集地段，會(huì)產(chǎn)生小規(guī)模頂板塌落、掉塊、側(cè)壁片落現(xiàn)象，局部需要支護(hù)。

4.2 構(gòu)造對(duì)礦體圍巖的穩(wěn)定性的影響

礦區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育。礦區(qū)內(nèi)主要有二條主要斷裂構(gòu)造及三條次級(jí)斷裂構(gòu)造，按斷裂的構(gòu)造線方向可分為北西－南東向、北東－南西向。礦體主要位于北西－南東向主要斷裂構(gòu)造F1、F2內(nèi)，裂隙發(fā)育，擠壓破碎也較發(fā)育，這表明本區(qū)的圍巖和礦體都經(jīng)受了多次應(yīng)力的作用，致使外部形態(tài)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)受到了不同程度的破壞，穩(wěn)定性大為降低。

5 結(jié)語(yǔ)

礦區(qū)屬構(gòu)造剝蝕侵蝕型中高山區(qū)地貌，出露巖石主要分為層狀巖類和塊狀巖類。層狀巖類巖石質(zhì)量及完整性中等，性質(zhì)堅(jiān)硬，巖體質(zhì)量良好，局部發(fā)育軟弱夾層和構(gòu)造破碎帶，巖體整體穩(wěn)定性較好。塊狀巖類巖石質(zhì)量及完整性較好，中等堅(jiān)硬，巖體質(zhì)量中等，除風(fēng)化帶及構(gòu)造帶較破碎外，巖體整體穩(wěn)定性較好。礦床屬工程地質(zhì)條件中等類型的礦床，在淺部開(kāi)采過(guò)程中要注意圍巖的風(fēng)化帶情況，深部開(kāi)采過(guò)程中注意圍巖構(gòu)造和軟弱夾層帶來(lái)的影響。