红岭钨矿床露天开采工程地质条件分析
王向峰
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王向峰,. 红岭钨矿床露天开采工程地质条件分析[J]. 冶金学报,2022.8. DOI:10.12721/ccn.2022.157035.
摘要: 通过对红岭钨矿床工程地质条件分析,在此基础上,进行边坡稳定性分析等,为矿山生产提供理论依据。
关键词: 红岭钨矿;工程地质;边坡稳定性
DOI:10.12721/ccn.2022.157035
基金资助:

1 矿床地质概况

1.1地层

矿区岩性主要为第四系(Q)粉质黏土和燕山三期(γ52(3))不同风化程度的花岗岩。

第四系(Q)残坡积层,分布于山坡和沟谷,为含砾粉质黏土。第四系(Q)厚度于山坡一般小于0.5m;于沟谷中厚度稍大, 约2.0m,局部可达3.0m。

区内岩浆岩主要为燕山三期(γ52(3))花岗岩,按照风化程度,可分为全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗岩。

1.2构造

红岭矿区位于区域性北东向压扭性断裂与近南北向压扭性断裂交叉部位。矿区内的引裂构造为一组近南北向压扭性断裂,在平面上呈侧幕排列,与其具成生联系的成矿裂隙有北北西、北西、北西西、北北东、北东、北东东及南北向等组裂隙。本区断裂分为成矿断裂和成矿后断裂。

1.3矿体特征

矿区内有云英岩型钨(钼)矿体(3个)云英岩型矿体,赋存于细粒白云母花岗岩中,矿体呈似层状或透镜状赋存于蚀变花岗岩体中,矿体赋存标高为140~430m。

2 矿床工程地质特征

2.1岩体工程地质分类、分区

根据矿区地层岩性、岩石物理力学性质、风化程度、岩体结构类型及结构面发育程度等,在钻孔岩芯中取样24件;其中全风化花岗岩6件, 强风化花岗岩1件,中风化花岗岩6件,微风化花岗岩11件。分析检测结果统计如下:

①全风化花岗岩土工试验结果详见表1。

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②强风化花岗岩检测结果详见表2。

表2   强风化花岗岩检测结果统计表

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③中风化花岗岩检测结果详见表3。

表3   中风化花岗岩检测结果统计表

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④微风化花岗岩检测结果详见表4。

表4   微风化花岗岩检测结果统计表

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根据样品分析检测结果,将岩体划分为3个工程地质岩组,分别为松散岩组、较软岩组、坚硬-半坚硬岩组,各岩组的工程地质特征分述如下:

(1)松散岩组

组成岩性为第四系(Q)含砾粉质黏土和燕山三期(γ52(3))全风化花岗岩,其特征分述如下:

①第四系(Q)残坡积层:主要由含砾粉质黏土组成,在斜坡地带分布较多。层厚一般小于小于0.5m。在山顶、山坡厚度约0.2~0.5m;沟谷、低洼地带厚度约1.0~2.0m,最厚3.0m,总面积0.26km2,占全区面积的6.2%。

②燕山三期(γ52(3))全风化花岗岩:全区均有分布,厚度较厚。在详查区根据钻孔揭露厚度一般为10~30m,最大厚度49.29m,最小厚度2.70m,平均厚度15m;层顶标高为424~543m,层低标高为407~529m。

(2)较软岩岩组

组成岩性为燕山三期(γ52(3))强风化、中风化花岗岩,全区均有分布,厚度不一。强风化花岗岩,在全区均有分布,厚度一般为5~10m,最大厚度14.5m,最小厚度0.8m,平均厚度8.7m;层顶标高为413~529m,层底标高为407~523m。

中风化花岗岩,在全区均有分布,厚度不一,根据钻孔揭露,一般为10~20m;层顶标高为407~523m,层底标高为357~493m。

(3)坚硬、较坚硬岩组

组成岩性为燕山三期(γ52(3))微风化花岗岩。在全区广泛分布,厚度大,根据钻孔揭露,微风化花岗岩揭露厚度631.90m。

2.2矿体及围岩工程地质特征

矿区岩性主要为第四系(Q)粉质黏土和燕山三期(γ52(3))不同风化程度的花岗岩。矿体(含矿岩体)岩性为燕山三期(γ52(3))白云母花岗岩,主要为微风化花岗岩。围岩为燕山三期(γ52(3))不同风化程度的花岗岩。故矿体、围岩工程地质特征合并描述。

第四系(Q)残坡积层,主要为含砾粉质黏土。本层厚度小,对边坡稳定性影响小。

燕山三期(γ52(3))全风化花岗岩,成分主要为石英、砂、黏土等,长石、云母风化为高岭土;砂状;风化裂隙极发育。该层天然含水量ω=17.52%、质量密度ρ=1.92g/cm3、天然孔隙比e=0.637、液性指数IL=0.00、抗剪强度标准值(直剪快剪)Ck=18.93KPa、φk=24.36o,压塑性指标平均值为:压缩系数α1-2=0.17MPa-1、压缩模量Es=6.95MPa。本层在天然状态下稳定性好,在放坡条件下,受降雨影响,岩石处于饱水状态,可引发滑坡、崩塌等不良工程地质现象。

燕山三期(γ52(3))强风化花岗岩,成分主要为石英、长石、云母及暗色矿物等;岩石风化裂隙发育,在钻孔中岩芯呈短柱状、半岩半土状。岩芯破碎,节理裂隙发育。采取率60%~70%, 岩石质量指标RQD值一般<25%,属极差的。岩石单轴饱和抗压强度为12.8MPa,容重为26.1kn/cm3,属较软岩。岩体完整程度属为较破碎,岩体基本质量等级为Ⅳ类。天然状态下整体稳定性好,在开挖条件下,可发生掉块、垮塌等不良工程地质现象。

燕山三期(γ52(3))中风化花岗岩,成分主要为石英、长石、云母及暗色矿物等;岩石节理、裂隙稍发育,在钻孔中岩芯呈短柱状。岩体稍破碎,节理裂隙稍发育,主要为风化裂隙,表现为裂隙面被氧化,呈黑褐色、黄褐色,裂隙率2-4条/米。中风化花岗岩岩采取率一般﹥80%,岩石质量指标RQD值一般为50%~75%,属较差的。岩石单轴饱和抗压强度为14.4-39.2MPa,平均值28.78MPa;容重为25.5~26.2 kn/cm3,属较软岩。岩体完整程度属完整,岩体基本质量等级为Ⅲ类。自然状态下整体稳定性较好,在开挖条件下,可发生掉块、垮塌等不良工程地质现象。

燕山三期(γ52(3))微风化花岗岩,成分主要为石英、长石、云母及暗色矿物等;花岗结构、块状构造。岩石节理裂隙弱发育,据钻孔、坑道水文地质工程地质编录,裂隙一般呈闭合状态,大部分充填石英脉;局部地段见少量裂隙,呈半开口、开口状,裂宽一般1-2mm;裂隙产状与相邻断裂产状相同或相近,呈南北向、北西向、北东向等,高倾角,一般为60°~85°;此类裂隙规模小,联通性差。岩芯采取率一般大于95%,岩石质量指标RQD值一般﹥90%,属极好。据岩石物理力学性质测试结果:岩石单轴饱和抗压强度为19.7~74.5 MPa,平均值51.32 MPa,容重为25.5~26.4 kn/cm3,属坚硬、较坚硬岩。岩体完整程度属完整,岩体基本质量等级为Ⅰ类。岩体稳定性好。坑道中岩体稳定,不易产生冒顶、片帮现象,局部受节理结构面影响会出现掉块现象。

2.3构造破碎带及其工程地质特征

矿区位于区域北东向压扭性断裂与近南北向压扭性断裂交叉部位。矿区断裂分为成矿断裂和成矿后断裂。

成矿断裂,一般充填石英脉,呈闭合状态,高倾角。对边坡稳定性影响小。

成矿后断裂产状与成矿期断裂大致相同,以压扭性断裂为主。破碎带充填硅化带、石英脉,胶结紧密,岩体稳定性较好。在其影响带范围内,节理、裂隙稍发育,岩石一般较完整,岩体完整性较好。

断裂构造总体上对边坡稳定性影响小。

2.4稳定性评价

根据矿体空间分布和产出形态,矿山拟采用露天开采。

矿体赋存标高一般为450~140m,在分阶开采前,应对上部的全风化、强风化花岗岩进行剥离。

上部边坡岩性为全风化、强风化花岗岩;花岗结构,半岩半土状;为岩质边坡。根据岩石物理性质测试分析结果:全风化花岗岩属松散岩,在天然条件下,稳定性好,在放坡条件下,受降雨影响,岩石处于饱水状态,可形成引发了滑坡、崩塌等不良工程地质现象。强风化花岗岩,岩体完整程度属为较破碎,岩体基本质量等级为Ⅳ类。强风化花岗岩边坡在开挖条件下,可发生掉块、垮塌等不良工程地质现象。

在放坡时放缓坡率,建议边坡坡率1:1.25,在此条件下,稳定性较好。

中下部边坡岩性为中风化、微风化花岗岩;花岗结构,块状构造;为岩质边坡。根据岩石物理性质测试分析结果:中风化花岗岩属较软岩,微风化花岗岩属坚硬、较坚硬岩。边坡的主要结构面为断裂、裂隙;岩体中断裂稍发育,呈高倾角,一般为65°~85°,充填硅质岩、石英脉,对边坡稳定性影响较小;节理、裂隙不发育,大部分处于闭合状态。岩体完整程度属完整,岩体基本质量等级为Ⅰ类。边坡稳定性好。建议边坡坡率1:0.25。

综上所述,上部边坡在天然状态下稳定性较好,在放坡条件下,可形成引发了滑坡、掉块、垮塌等不良工程地质现象,建议在放坡时放缓坡角,边坡坡率1:1.25,在此条件下,稳定性较好。下部边坡稳定性好。

3 小结

矿区地貌为中低山丘陵地貌,地形地貌条件简单;矿区岩性主要为第四系(Q)含砾粉质黏土和燕山三期(γ52(3))不同风化程度的花岗岩,地层岩性单一。矿区工程地质岩组为松散岩组、较软岩组、坚硬-半坚硬岩组,松散岩组的岩性主要为第四系(Q)粉质黏土和燕山三期(γ52(3))全风化花岗岩;较软岩组的岩性为燕山三期(γ52(3))强风化、中风化花岗岩;坚硬-半坚硬岩组的岩性为燕山三期(γ52(3))微风化花岗岩。断裂构造对矿区工程地质影响较小。上部边坡放坡时在放缓坡率的情况下稳定性较好,中下部边坡稳定好。矿区属工程地质条件简单的矿床。

参考文献

[1]广东省有色金属地质局九三二队. 广东省翁源县红岭矿区补充详细勘察地质报告(1980年)。

[2]广东省有色金属地质局九三二队. 广东省翁源县红岭钨矿614线-626线详查项目地质勘查报告。

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