大红山铜矿西部矿段矿岩稳定性分析

蒙六清

摘要：为降低矿段生产中弱面的影响，给设计和生产提供有价值的基础数据，本文以大红山铜矿为例，对矿岩稳定性进行分析，将对整矿山持续、安全生产起着关键作用。

关键词：矿岩稳定性；层间弱面；节理裂隙

1、引言

大红山铁铜矿床位于云南玉溪市新平县戛洒镇境内，为一大型铜、铁共生矿床，自1997年7月投产以来历经十多年的开采，开采至今矿山的持续发展需要向深部和边部进行延伸，大红山铜矿西部矿段资源储量大（普查报告提交的矿石储量5463.38万吨，金属量34.91万吨），是大红山铜矿接续重要工程。

矿山多年来矿体开采的实践表明，大红山铜矿矿岩中又含有众多的断层和大量节理、层理、裂隙等构造弱面。这些弱面的存在，大大降低了矿岩的强度和稳定性，使生产中容易出现矿柱垮塌破坏、隔层和顶板垮落等地压现象，降低了矿山生产的效益。因此，为降低西部矿段生产中弱面的影响，给设计和生产提供有价值的基础数据，开展矿岩稳定性分析，系统调查断层、节理、层面、裂隙等弱面的分布情况、产状、密度、空间展布规律等情况，将对整个矿山持续、安全生产起着关键作用。

2、岩体稳定性分类

中国科学院地质研究所谷德振教授提出的岩体完整性分类方法，在我国被广泛接受，并被普遍使用。按照这一分类法，岩体级别可以分为：（1）整体状及层间结合良好的厚层状结构；（2）块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构；（3）层间结合良好的薄层和软硬岩互层结构；（4）碎裂镶嵌结构；（5）散块状结构；（6）层间结合不良的薄层中厚层和软硬岩互层结构；（7）碎裂状结构；（8）散体状结构。

在2001年颁布的国家标准“锚杆喷射混凝土支护技术规范”中，也使用了岩体完整性分类方法。但其中所用到的分类指标较为单一，只有岩石单轴抗压强度/点荷载试验强度，以及根据岩体声波测试所得到的岩体声波指标。根据大红山铜矿的实际情况，在本次的研究中，采用岩石试块的强度或点荷载试验的指标、节理密布和分布情况、岩体完整性指标、岩心质量指标，以及水的影响、断层的情况、巷道稳定性情况等，综合打分，在此基础上，对矿岩稳定性进行分级。分类的结果，可给矿山支护和生产中的采场布置提供依据。

3、大红山探矿西部矿段矿岩稳定性分析

3.1矿岩稳定性分析的方法

大红山铜矿西部矿段出露的矿体有Ic矿体、I3矿体、Ib矿体、I2矿体和熔岩铁矿体等，就需要分别对这些矿体的矿石，以及它们的顶底板岩石，分别进行试验研究。根据巷道工程揭露的实际情况，以290中段为主来进行试验，针对已经揭露的所有矿岩以及顶底板岩石，采集岩样，同时对不同地段的断层分布密度、断层内的状况以及节理密度等情况作出分析和评价，给出巷道有关区段岩体稳定性状况，以及对矿山生产的影响。

3.2岩石力学试验

抗压强度和抗拉强度测定，每组岩样选取5个有效数据；抗剪强度试验可采用倾斜压模试验进行，每组岩石选取18个岩样。测定岩石的弹性模量和泊松比，可以与岩石的抗压强度的测定同时进行。岩石容重试验，则属于非破坏性试验，可用强度试验的岩样进行。试验结果数据汇总，见表3.1。

大红山铜矿西部矿段的不少断层都具有厚度变化大、分支复合现象突出的特点，而这对矿山生产中巷道和盘区稳定性有很大影响。因此，从矿山生产的角度考虑，断层破碎带的厚度要大得多，不能只限于断层面两个面之间的厚度。

西部矿段矿体和围岩中，存在相当多的层间弱面。这些层间弱面，厚度通常在1~3cm，主要有两种类型：（a）含有泥质的层间弱面；（b）不含泥质、主要成分为强度较低的片岩，其强度远低于周围其它岩石的层间弱面。这类弱面的产状（倾角和倾向）与岩层产状相同，开采后，应该采取相应的安全措施。

4、结束语

根据岩石力学数据和断层、节理、层面、裂隙等弱面的调查，分析矿岩得出结论如下：

（一）按照矿岩稳定性分类中对应第三类情况：（1）存在厚度小于5cm的第四类胶结较好的弱面，但每个采场不超过2条；（2）层理、片理和节理不太发育；（4）矿体埋藏深度大于600m。大红山铜矿西部矿段多数地段，在没有较大规模断层的情况下，大多属于这一类，属于中等稳固类型。

（二）大红山铜矿西部矿段矿岩由于矿体埋藏深度较大，地应力数值更大。因此，矿岩的稳定性受断层及软弱夹层控制，具体的施工中应尽量避开较大规模断层及减小暴露空间。

参考文献：

[1]国际岩石力学学会实验室和现场试验标准化委员会。岩石力学试验建议方法（上集）[M].郑雨天，等译，北京：煤炭工业出版社，1982

[2]中华人民共和国电力工业部、水利部。工程岩体分级标准.GB50218-94，1995.7.1。

[3]谷德振.岩体结构的分类及其质量系数的确定.水文地质工程地质，1979