大红山铁矿井下工程围岩地质稳定性因素分析及管控措施探讨

ＳｅｒｉａｌＮｏ.５９７Ｊａｎｕａｒｙ.２０１９

现㊀代㊀矿㊀业

ＭＯＤＥＲＮＭＩＮＩＮＧ

总第５９７期２０１９年１月第１期

㊀㊀蔺朝晖(１９６９ )ꎬ男ꎬ高级工程师ꎬ６５３４０５云南省玉溪市ꎮ

大红山铁矿井下工程围岩地质稳定性因素

分析及管控措施探讨

蔺朝晖

(玉溪大红山矿业有限公司)

㊀㊀摘㊀要㊀根据大红山铁矿井下工程围岩工程地质条件ꎬ结合以往岩矿性能试验㊁原岩地应力测定等成果资料ꎬ对影响矿床开采井下工程围岩稳定性的各种因素进行了综合分析ꎬ并对矿床开采技术管理及相关措施进行了探讨ꎮ在此基础上ꎬ提出了加强生产建设中安全管理的相关建议ꎬ为采掘工程顶板分级管理提供了地质依据ꎮ

关键词㊀井下工程围岩㊀稳定性影响因素㊀管控措施ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１６７４￣６０８２.２０１９.０１.００６

㊀㊀大红山矿区位于云南省新平县境内ꎬ区内赋存

有规模各异的铜㊁铁矿床ꎮ是当前云南最大铁㊁铜矿原料基地ꎬ区内以曼岗河为界ꎬ分为东西２个矿区ꎬ东矿区以铁为主ꎬ铜矿次之ꎬ为昆钢建设生产ꎬ简称大红山铁矿ꎻ西部矿区以铜矿为主ꎬ铁矿次之ꎬ为云铜建设生产ꎬ简称大红山铜矿ꎮ大红山铁矿主要开采赋存于区内中深部的Ⅰ铁铜矿带东段及Ⅱ㊁Ⅲ㊁Ⅳ铁矿带ꎬ开采方式为井下开采ꎮ

自２００６年大红山铁矿建成投产以来ꎬ虽矿山生产条件不断完善ꎬ安全管理不断加强ꎬ但在矿山井下采掘生产过程中ꎬ还是偶有不同程度的片帮冒顶安全事故发生ꎬ这严重制约着矿山安全发展ꎬ影响着矿山生产效益㊁社会效益ꎮ随着现代矿业发展ꎬ国家对矿山安全生产提出了更高要求ꎬ大红山铁矿必须向更高层次转型升级发展ꎬ实施 两化融合 矿山建设ꎬ全面推进矿山各项安全管理工作ꎮ全面把握矿床开采工程地质条件ꎬ充分认识工程围岩稳定性影响因素ꎬ并采取科学合理的管控措施ꎬ是矿山提升本质安全管理水平ꎬ实现安全高效㊁可持续发展的根本条件和管理基础ꎮ

１㊀矿区井下工程围岩稳定性地质条件

大红山铁矿开采工程由浅入深布置于第四系残

坡积层(Ｑ)㊁三叠系干海子组砂泥岩层(Ｔ３ｇ)㊁大红山群(Ｐｔｄ)火山喷发 沉积变质岩层及火山侵入岩等地层中ꎮ井下生产采掘工程主要分布于大红山群

曼岗河组(Ｐｔｄｍ)火山 沉积变质岩㊁红山组(Ｐｔ￣

ｄｈ)火山岩㊁肥味河组(Ｐｔｄｆ)大理岩及次火山侵入岩辉长辉绿(λω)内ꎬ约占总工程量的９５％ꎬ其他地层中约占５％ꎮ

１.１㊀矿岩产出赋存地质特征

大红山铜铁矿床为受变质古海底相火山喷发沉积矿床ꎬ矿体产于多旋回火山喷发沉积变质的大红山群曼岗河组(Ｐｔｄｍ)㊁红山组(Ｐｔｄｈ)地层中ꎬ矿体呈层状㊁似层状产出ꎮⅠ矿带为铁㊁铜共生矿体ꎮ其余Ⅱ㊁Ⅲ㊁Ⅳ矿带为单一铁矿体ꎮ垂向上ꎬⅡ㊁Ⅲ㊁Ⅳ铁矿带位于Ⅰ铁铜矿带之上ꎬ两者相距十多米至百余米ꎮ平面上ꎬ铁矿体和铁铜矿体互有重叠[１￣２](图１)ꎮ

Ⅰ铁铜矿带产于大红山群曼岗河组第三岩性段

(Ｐｔｄｍ３)中上部ꎬ为一套中 薄层状交替迭置的火山喷发 沉积变质岩ꎬ即变钠质凝灰岩㊁石榴黑云片岩㊁石榴黑云白云石大理岩ꎬ火山物质(中基性凝灰质)与陆源沉积物质(硅铝质㊁白云质)特征明显ꎬ呈缓倾斜产出ꎬ倾角２０ʎ~４５ʎꎮ垂向上含铜铁(Ⅰ０㊁Ⅰａ㊁Ⅰｂ㊁Ⅰｃ)㊁含铁铜矿(Ⅰ１㊁Ⅰ２㊁Ⅰ３)㊁及夹石交替

产出于火山喷发 沉积旋回中ꎬ每一旋回下部为变钠质凝灰岩ꎬ产含铜铁矿体ꎻ中部为变钠质凝灰岩及向沉枳过渡的石榴黑云片岩ꎬ产含铁铜矿体ꎻ顶部为沉积的黑云白云石大理岩[２]ꎮ平面上呈条带状平行共生ꎮ矿带底板为中薄层状石榴黑云角闪片岩ꎬ

顶板围岩为中 薄层状黑云白云石大理岩ꎮ４

２

图１㊀Ａ３６

线地质剖面

㊀㊀Ⅱ１

状㊁巨厚层状㊁厚层状火山岩ꎬ即火山角砾岩㊁火山集块岩㊁闪变钠质熔岩㊁凝灰角砾岩及层纹状凝灰岩ꎮ呈缓倾斜产出ꎬ倾角１０ʎ~４０ʎꎬ与侵入岩接触边部为陡倾斜ꎮ垂向上各矿体及夹石依次迭置ꎬ平面上呈厚层状平行共生ꎮ矿带底板为斑块状火山角砾岩㊁火山集块岩及辉长辉绿岩(λω)ꎬ顶板为中 厚层变钠质凝灰岩ꎬ外围四周围岩主要为侵入块状㊁不规则脉状辉长辉绿岩(λω)ꎬ局部为中 薄层白云石大理岩(Ｐｔｄｍ㊁Ｐｔｄｆ)及块状白云石钠长岩(ＣＮ)㊁石英钠长斑岩(Ｑπ)ꎮ

Ⅲ铁矿带产于大红山群红山组第二岩性段(Ｐｔ￣ｄｈ２)ꎬ为斑块状㊁中厚 薄层状火山 沉积变质岩ꎬ即凝灰角砾岩㊁变钠质凝灰岩㊁绢云绿泥片岩ꎮ呈缓倾产出ꎬ倾角１０ʎ~６０ʎꎮ垂向上各矿体与夹石依次迭置ꎬ平面上呈层状㊁似层状平行共生ꎮ底板围岩为凝灰角砾岩ꎬ顶板为薄层状绢云绿泥片岩ꎮ北侧外围围岩主要为块状㊁脉状辉长辉绿岩(λω)ꎬ局部为中 薄层白云石大理岩(Ｐｔｄｍ)ꎮ

Ⅳ铁矿带产于大红山群红山组第三岩性段(Ｐｔ￣ｄｈ３)ꎬ为厚层状㊁块状火山熔岩ꎬ即变角闪变钠质熔岩ꎮ呈缓倾产出ꎬ倾角１５ʎ~５０ʎꎮ垂向上各矿体与夹石依次迭置ꎬ平面上呈似层状平行共生ꎮ顶㊁底板围岩均为块状角闪变钠质熔岩ꎮ北侧外围围岩主要为块状辉长辉绿岩(λω)ꎮ

据大红山铁矿各类勘查㊁建设㊁生产工程揭露控制ꎬ矿区地表为第四系(Ｑ)孔隙含水层ꎬ浅部为干海子组隔水组(Ｔ３ｇ)ꎬ中深部开采区为大红山群(Ｐｔｄ)弱裂隙含水层ꎮ其中干海子组(Ｔ３ｇ)以炭质泥岩为

主ꎬ底部赋存有分布稳定㊁厚０.５~３.０ｍ薄煤层ꎬ为天然隔水层ꎮ自矿山多年建设生产以来ꎬ未发现地表与井下采区有明显水力联系ꎮ经调查ꎬ除与浅表含水层相通的三条开拓竖井稍有一定涌水量及地表塌陷区有降雨渗水外ꎬ开拓㊁生产的多个分层㊁中段及最低标高５ｍ的排水运输平巷均未有明显地下涌水ꎬ仅局部沿断层㊁裂隙有少量滴渗水现象ꎬ最大渗水点渗水量均小于１.０Ｌ/ｓꎬ坑内充水多为生产回水及采空区尾砂充填排水ꎮ即矿区水文地质条件属以裂隙含水层充水为主的简单类型ꎮ

１.３㊀工程地质岩组及物理力学性质

大红山铁矿井巷工程共揭露四类工程地质岩组ꎬ即第四系(Ｑ)残坡积碎石土㊁砂土松散岩组㊁三叠系干海子组(Ｔ３ｇ)砂泥岩半坚硬岩组㊁大红山群(Ｐｔｄ)火山 沉积变质岩坚硬岩组㊁火山侵入岩坚硬岩组(ＣＮ㊁Ｑπ㊁λω)ꎮ工程主要揭露的大红山群(Ｐｔｄ)各类岩矿及火山侵入岩均为新鲜㊁基本无风化ꎮ地勘㊁基建及生产探矿钻探岩(矿)芯大都比较完整ꎮ经统计ꎬ一般呈柱状㊁短柱状ꎬ个别柱状岩(矿)芯长可达０.６~１.０ｍꎬ岩(矿)芯采取率较高ꎬ

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㊀㊀蔺朝晖:大红山铁矿井下工程围岩地质稳定性因素分析及管控措施探讨㊀㊀㊀㊀２０１９年１月第１期