新疆若羌縣阿達灘銅多金屬礦工程地質特征分析

楊健

（新疆維吾爾自治區有色地質勘查局七O一隊 昌吉 831100）

1 礦區地質概況

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風積物，由砂卵礫石及風成土組成，松散無膠結，散體狀，分布在沖洪溝及山體表面。沖洪積層成分主要為砂卵礫石及砂土互層，松散堆積，厚度多在5～15 米，最厚可達20 米。風積層，其成分主要為基巖碎塊及風塵土，厚度多在1～5米之間。

2.2 巖體

（1）層狀巖組

屬元古界長城系小廟巖組，主要為灰黑色、灰色絹云母石英片巖、矽卡巖，二云母片巖夾方解石大理巖、片麻巖、石英正長巖等組成，矽卡巖一般出露于礦體的直接頂、底板部位，大理巖作為圍巖出露與礦區大部。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76%～82%，平均為79%，巖石質量好，巖體完整性較好。巖石物理力學性質中（以矽卡巖為主），干燥抗壓強度為71.03～94.87Mpa，平均為82.95Mpa；飽和抗壓強度為48.93～67.90Mpa，平均為58.415Mpa；干燥抗拉強度為2.50～2.98Mpa，平均2.74Mpa；天然抗剪強度參數凝聚力為11.7～11.93Mpa，平均11.82Mpa；內摩擦角22.5°～29.8°，為半堅硬巖石（巖石質量評價等級表見表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

（2）塊狀巖組

礦區侵入巖十分發育，巖性主要為輝綠巖、輝綠玢巖，中酸性二長花崗斑巖、花斑巖、斑狀石英正長巖、石英二長巖、英安巖、霏細巖等。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61%～94%，平均為82%，巖石質量好，巖體完整性較好。

（3）構造破碎巖組

礦區構造主要表現為北西向斷裂，主要有3條主斷裂，按斷層的構造線方向為北東向斷裂和北西向斷裂。構造破碎巖組厚度一般小于10m，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。

（4）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10.85～45.25 米，平均厚度28.46 米。風化帶內巖石破碎完整性差，RQD 值一般為15%～40%，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

礦區主要發育構造結構面、沉積結構面、火成結構面及次生結構面。由于結構面的性質和規模不同，結構面的力學效應、力學作用特征有顯著差異。因此，根據結構面的規模和大小，將礦區的結構面分為4級。結構面的規模是指結構面的長度和寬度，長度包括它的延展性和連續性，寬度則反映它的大小，寬度對于巖體變形破壞和工程布置有著直接的關系。

Ⅰ級結構面為卡爾塔阿拉南山北坡北西向斷裂組，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、控礦斷裂，是礦床中影響井巷圍巖穩定的主要結構面。位于北西部F1、F2 主斷裂走向北東,延伸1～2 千米，走向30°～55°，F2往南交于F1斷層上。南東部F3分布于軍正嶺礦段河溝中，走向呈北東40°，巖層產狀相反，有明顯的平移錯位現象，對本區礦床的影響比較大。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

礦體主要賦存于元古界長城系小廟巖組絹云母片巖夾大理巖內，與印支期晚三疊世花崗巖巖體接觸，礦化富集與矽卡巖中裂隙的發育、多種變質作用的疊加和金屬硫化物的出現有密切關系，侵入巖體接觸帶是控礦的前提，成礦受巖體接觸帶及北西向構造帶所控制，構造特征明顯。礦體及礦體頂底板圍巖巖性主要為矽卡巖、大理巖。矽卡巖、大理巖呈致密層狀，性質堅硬，平均RQD 值為79%，巖體質量指標為1.29～1.86，巖體質量系數為3.02～4.45，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 米，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。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。礦區內主要有三條主要斷裂構造，按斷裂的構造線方向為北東向。礦體主要位于北東向主要斷裂構造F3兩側，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，含礦圍巖為矽卡巖和大理巖，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0.25平方千米，降雨量小，山間溝谷發育，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塊狀巖類和層狀巖類。塊狀巖類巖性以輝綠巖、輝綠玢巖，中酸性二長花崗斑巖、花斑巖、斑狀石英正長巖、石英二長巖、英安巖、霏細巖等一套火山巖和侵入巖組成，呈致密塊狀，巖石質量及完整性較好，中等堅硬，巖體質量較好，除風化帶及構造帶較破碎外，巖體整體穩定性較好。層狀巖類巖性主要為灰黑色、灰色絹云母石英片巖、矽卡巖，二云母片巖夾方解石大理巖、片麻巖、石英正長巖等，巖石質量及完整性中等，巖體質量總體中等-良，局部發育軟弱夾層和構造破碎帶，巖體整體穩定性較好。礦區內發育斷裂構造、次級斷裂構造，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，中深部構造破碎帶相對發育，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。