思山嶺鐵礦工程地質(zhì)評(píng)價(jià)與淺析

朱筱宇

摘要：礦區(qū)地形為中低山，溝谷發(fā)育，有利于自然排水，地層巖性以厚層泥灰?guī)r、石英砂巖、石英巖、沉積變質(zhì)巖、火山沉積巖為主的巖類。地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖體結(jié)構(gòu)為厚層塊狀，巖石強(qiáng)度高，巖體穩(wěn)定性取決于構(gòu)造破碎帶、蝕變帶及風(fēng)化帶的發(fā)育程度，一般巖體穩(wěn)定性好。礦區(qū)工程地質(zhì)勘探類型為第二類～塊狀巖類。工程地質(zhì)勘探的復(fù)雜程度屬于簡(jiǎn)單型。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)；風(fēng)化深度；巖體結(jié)構(gòu)；工程地質(zhì)分區(qū)；

一、礦區(qū)工程地質(zhì)簡(jiǎn)介

礦區(qū)揭露的主要巖石為泥灰?guī)r、石英巖、綠片巖、閃長(zhǎng)玢巖、磁鐵石英巖、赤鐵石英巖等。近地表風(fēng)化作用強(qiáng)烈，120-200m風(fēng)化作用微弱，下部的巖石完整而堅(jiān)硬，巖心以柱狀、長(zhǎng)柱狀為主，巖石質(zhì)量為好的至極好的，巖體較完整到完整。礦體賦存于磁鐵石英巖與赤鐵石英巖中，由于埋藏較深，其頂板較完整，穩(wěn)定性較好。鉆孔工程地質(zhì)編錄未見大的構(gòu)造破碎帶，僅局部裂隙發(fā)育，表現(xiàn)為一些小構(gòu)造破碎帶。

二、工程地質(zhì)巖組及特征

根據(jù)巖土成因、巖性、結(jié)構(gòu)特征、結(jié)構(gòu)面發(fā)育程度和分布特點(diǎn)，以及巖石物理力學(xué)性質(zhì)和對(duì)未來(lái)礦山開采的影響程度等，將礦區(qū)巖性劃分為三個(gè)工程地質(zhì)巖組。

（1）松散軟弱巖組

該巖組主要為第四系松散軟弱層，分布在礦區(qū)的中低山坡與溝谷下部、堆積厚度在0.2-0.5m，溝谷地帶較厚在0.5-10m，山坡上富含腐殖質(zhì)，下部為卵礫石，溝谷地帶主要以粉質(zhì)粘土、砂土、卵礫石層組成。工程地質(zhì)特征為結(jié)構(gòu)松散，固結(jié)度低，工程強(qiáng)度和穩(wěn)固性差是本區(qū)次要工程巖組。

（2）半堅(jiān)硬—堅(jiān)硬塊狀巖組

本巖組包括基巖風(fēng)化帶及其下伏的局部裂隙發(fā)育地層。

基巖風(fēng)化帶在礦區(qū)內(nèi)廣泛分布，大部分被薄層第四系覆蓋，少部分直接出露地表，最小埋深57m，最大埋深184.4m，17個(gè)鉆孔揭露的平均厚度125.07m，以泥灰?guī)r、石英砂巖為主。表層基巖受風(fēng)化及地下水作用影響，裂隙較發(fā)育，線裂隙率一般大于3-5條/米。巖心以塊狀、碎塊狀為主，部分呈柱狀，RQD小于50%，巖石質(zhì)量為劣的，巖體完整性差，巖體破碎。

（3）堅(jiān)硬塊狀巖組

分布于基巖風(fēng)化帶下部的廣大地區(qū)，巖性包括混合巖、閃長(zhǎng)玢巖、石英巖、綠泥石片巖、硅質(zhì)白云石大理巖、赤鐵石英巖、磁鐵石英巖等。下部礦床以磁鐵石英巖與赤鐵石英巖為主，夾有黑云角閃片巖、閃長(zhǎng)玢巖，礦石由赤（磁）鐵礦、石英與角閃石組成。巖石致密堅(jiān)硬，節(jié)理裂隙不發(fā)育。巖石硬度大，力學(xué)強(qiáng)度高，平均飽和單軸抗壓強(qiáng)度為75.69—145.45Mpa，單樣最低值60.79Mpa，最高值209Mpa，平均飽和單軸抗拉強(qiáng)度為6.2—8.35 Mpa，單樣最低值5.10Mpa，內(nèi)摩擦角為38°06′—57°00′，屬堅(jiān)硬巖石，巖心以柱狀、長(zhǎng)柱狀為主，RQD一般大于80%，巖石質(zhì)量以好的、極好的為主，巖體較完整到完整，巖體為整體塊狀結(jié)構(gòu)。

三、巖體結(jié)構(gòu)特征

（1）風(fēng)化層與裂隙

中強(qiáng)分化層巖性，表層主要為泥灰?guī)r、石英巖，厚度在1.09～33.55m。巖心呈碎塊狀，風(fēng)化裂隙發(fā)育。下部巖石風(fēng)化較弱，為微風(fēng)化巖，風(fēng)化深度在70-200m左右。節(jié)理裂隙較發(fā)育，成塊狀，短柱狀。裂隙主要發(fā)育在地表，隨深度的增加，節(jié)理裂隙發(fā)育變?nèi)?，到深部基巖裂隙充填有綠泥石、方解石與石英。本次工作對(duì)地表10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行了節(jié)理裂隙調(diào)查統(tǒng)計(jì)，共統(tǒng)計(jì)裂隙131條（圖6-3），節(jié)理裂隙發(fā)育的走向以NE10-20°、NE50-60°、NW315-335°為主，傾角大于80°，地表最大裂隙寬度30mm，次生的小裂隙發(fā)育深度不大。由此可以看出，區(qū)內(nèi)北東向?yàn)橹鳂?gòu)造應(yīng)力方向，控制形成了以北東～南西向的斷裂，北偏東與北西方向?yàn)橹鲬?yīng)力控制下的次生構(gòu)造應(yīng)力。形成了以北西向?yàn)檩S部的背、向斜與褶皺，與區(qū)域構(gòu)造相吻合。

（2）巖體結(jié)構(gòu)特征

區(qū)內(nèi)受北東向構(gòu)造的影響，經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了不同的地貌單元，其構(gòu)造體系有兩種。一為北東—南西向的構(gòu)造體系，表現(xiàn)為規(guī)模大、緊密分布、線型褶皺，強(qiáng)烈的構(gòu)造壓性斷裂帶，以及與它們有成因聯(lián)系的張性、扭性斷裂所組成，在震旦系以上的沉積層中表現(xiàn)強(qiáng)烈，走向50°～60°左右，擠壓破碎帶寬5～20米。二為由走向315°～335°的張性、壓扭性斷裂和褶皺構(gòu)造組成，可見水平扭動(dòng)與水平錯(cuò)動(dòng)特征，隨構(gòu)造發(fā)育有脈狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造裂隙與層面裂隙。礦床的上部多為沉積變質(zhì)巖，地層除在構(gòu)造附近傾角較大外，大部分為單斜地層，各組節(jié)理裂隙切割巖體，破壞了其完整性，削弱了巖體的整體強(qiáng)度，降低了局部巖體的穩(wěn)定性。

四、工程地質(zhì)分區(qū)

礦區(qū)出露地層主要是南芬組的蛋青色泥灰?guī)r與紫色泥灰?guī)r，橋頭組的石英砂巖與康家組的石英巖。地層傾角不大，巖性較為簡(jiǎn)單，地層穩(wěn)定，根據(jù)鉆孔工程地質(zhì)編錄及巖石物理力學(xué)性能測(cè)試與野外工程地質(zhì)調(diào)查，除溝谷地帶，總體上工程地質(zhì)條件良好。平面上可分為三個(gè)區(qū)：工程地質(zhì)條件不良區(qū)（Ⅰ），工程地質(zhì)較差區(qū)（Ⅱ），工程地質(zhì)條件良好區(qū)（Ⅲ）。

五、不良工程地質(zhì)作用

礦區(qū)及周邊地區(qū)山上植被茂密，一般不會(huì)發(fā)生泥石流、崩塌、地裂縫和地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。

六、礦層頂?shù)装宸€(wěn)定性評(píng)價(jià)

礦體形狀為似層狀的碗形，為鞍山群的含鐵石英巖變質(zhì)成礦、礦層上部覆蓋遼河群的綠泥石片巖與硅質(zhì)白云石大理巖，礦體頂、底板巖性與礦體巖性一致。為赤（磁）鐵石英巖，綠泥石片巖與閃長(zhǎng)玢巖。礦體的底部是混合花崗巖。上部覆蓋的硅質(zhì)白云石大理巖與綠泥石片巖受變質(zhì)作用的影響，巖石較致密，節(jié)理裂隙不發(fā)育。礦體及頂、底板巖石力學(xué)強(qiáng)度高（見表6-12）。

巖體質(zhì)量指標(biāo)、巖體完整性系數(shù)利用工程地質(zhì)編錄孔，分別統(tǒng)計(jì)不同巖石的RQD值，取其平均值。

a、巖體質(zhì)量系數(shù)法：用下式求得，計(jì)算結(jié)果見表6-14。

Z=I.f.S

Z：巖體質(zhì)量系數(shù)；I：巖體完整性系數(shù)（用RQD值）；F：經(jīng)驗(yàn)系數(shù)（取0.60）；S：巖石堅(jiān)硬系數(shù)S=Rc/100（kg/cm2）；Rc：巖塊飽和軸向抗壓強(qiáng)度（kg/cm2）；

由計(jì)算結(jié)果與鉆孔水文地質(zhì)工程地質(zhì)編錄情況看，除上部風(fēng)化基巖外，巖石RQD大部分大于90%，巖心以柱狀、長(zhǎng)柱狀為主，巖石質(zhì)量為好的至極好的，巖體較完整到完整。局部受構(gòu)造影響裂隙發(fā)育地段，巖心形態(tài)呈塊狀及碎塊狀。巖石強(qiáng)度為堅(jiān)硬巖石。巖石穩(wěn)定。

經(jīng)過對(duì)礦區(qū)邊坡的調(diào)查，山坡之上有大量的植被，松散層較薄。巖質(zhì)邊坡的巖石無(wú)軟弱夾層，無(wú)軟弱滑動(dòng)面，自然狀態(tài)下邊坡是穩(wěn)定的，不存在山體滑移失穩(wěn)的可能性。ZK005孔位的下側(cè)，有相對(duì)較厚的第四系泥抱礫沖積層，下邊坡厚度小于20m，從樹木的生長(zhǎng)狀態(tài)可看出，樹木的根部出現(xiàn)彎曲，說明存在有輕微的邊坡滑動(dòng)現(xiàn)象，但滑動(dòng)體不大，時(shí)間久遠(yuǎn)，已趨于穩(wěn)定。本地段為建筑不利地段，不宜進(jìn)行建設(shè)。防止建筑卸荷，發(fā)生邊坡失穩(wěn)。礦山開拓為堅(jiān)井開拓，下部巖石強(qiáng)度高，穩(wěn)定。

七、礦區(qū)工程地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)

礦區(qū)地形為中低山，溝谷發(fā)育，有利于自然排水，地層巖性以厚層泥灰?guī)r、石英砂巖、石英巖、沉積變質(zhì)巖、火山沉積巖為主的巖類。地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，巖體結(jié)構(gòu)為厚層塊狀，巖石強(qiáng)度高，巖體穩(wěn)定性取決于構(gòu)造破碎帶、 蝕變帶及風(fēng)化帶的發(fā)育程度，一般巖體穩(wěn)定性好。不易發(fā)生礦山工程地質(zhì)問題。

依據(jù)《礦區(qū)水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘探規(guī)范》（GBT 12719-1991），礦區(qū)工程地質(zhì)勘探類型為第二類～塊狀巖類。工程地質(zhì)勘探的復(fù)雜程度屬于簡(jiǎn)單型，即二類一型。