黑龙江某铜矿山露天采场边坡现状特征及稳定性评价.pdf
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1、冶金与材料第 44 卷黑龙江某铜矿山露天采场边坡现状特征及稳定性评价王宇晨(黑龙江多宝山铜业股份有限公司,黑龙江 黑河161416)冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 1 期2024 年 1 月Vol.44 No.1Jan.2024摘要:某铜矿山为露天开采的大型铜矿床,并已受到长期开采,为了矿山安全,需要对边坡稳定性进行评价。文章在对矿区地质条件、矿区工程地质特征、矿区环境地质特征进行分析的基础上,进而对矿区边坡现状特征进行深入分析,最后对边坡稳定性进行评价。矿区各帮坡面表层风化程度都较高,但风化层的厚度都较薄,对边坡稳定性的影响不大。矿区各帮在
2、后续开采边坡逐渐靠帮的过程中,应重点注意上部坡面的节理构造和浮石情况,以防滑坡和落石,特别是在雨季,还需要注意水沟的及时布置。铜山矿露天采场西北帮坡面和顶部平台都还存在裂缝,应加强对该区域坡面的监测。关键词:某铜矿山;露天采场;边坡现状特征;稳定性评价作者简介:王宇晨(1989),男,河北抚宁人,主要从事地质调查与矿产勘查、矿山地质等工作。1矿区地质条件某铜矿山所处大地构造位置为大兴安岭地槽褶皱系东段罕达气褶皱带的西部,三矿沟至裸河北西向构造带的多宝山复背斜的南西翼。矿区出露的地层有古生界奥陶系中统铜山组、多宝山组及第四系全新统堆积物,矿区内主要发育有北西向构造、东西向构造及南北向构造。矿区断
3、裂多属压性或压扭性,且多被岩脉、岩株和断层泥充填,构造断裂以封闭充填为特征,尚未发现含水断裂构造。地下水主要有第四系松散岩类孔隙水和基岩风化带网状裂隙水两种类型。第四系松散岩类孔隙水分布区远离矿体,对矿床开采亦无影响。仅基岩风化带网状裂隙水含水层与浅层矿体接触,为矿床直接充水的含水层。铜山矿属风化裂隙充水的水文地质条件简单的矿床。2矿区工程地质特征2.1工程地质岩组根据地层、构造、岩性、岩石风化程度,共划分五个工程地质岩带九个工程地质岩组。现按岩带垂向分布顺序叙述如下:2.1.1第四系松散岩带在矿区广泛分布,主要由残坡积粘土碎石组成,一般厚 16.27m,局部地段厚达 23.83m。呈散体结构
4、,属最不稳定岩组。2.1.2岩石风化带一般埋深 16.27m,厚度 2540m,最厚达 65m。上覆残坡积粘土碎石层,下伏新鲜基岩。依据岩石风化程度,将风化带划分为强风化岩组和弱风化岩组。强风化岩组一般厚度 413m。岩芯多为碎块状、少为短柱状、泥土状,岩石大部分褪色,部分矿物粘土化,岩石抗压强度较低,平均抗压强度为 21.8MPa,最大 24.2MPa,属较弱岩石类,属不稳定岩组。弱风化岩组位于强风化岩组之下,一般厚 2030m,最厚 50m,岩石平均抗压强度为 93.4MPa,属坚硬岩石,岩体呈块状结构,较为稳定。2.1.3完整岩石带矿床及围岩的 80%为完整岩石带,主要由奥陶系中统多宝山
5、组铜山组地层和多宝山超单元铜山号矿体单元等侵入体组成。岩石新鲜未受风化和构造作用破坏,但均有不同程度的蚀变。根据岩石成因类型,可划分四个工程地质岩组,各岩组间接触密合,四个岩组均为坚硬类岩石。岩体呈整体结构,稳定性好。2.1.4断层构造破碎岩带为铜山断层压碎岩组,主要由断层泥、断层角砾组成,厚度 225m,倾向南,倾角 30毅耀45毅,属软弱岩石散体结构,最不稳定。节理(片理)裂隙密集岩带:岩石受节理、片理及小断层等结构面切割,抗压强度低,平均为29.034.1MPa,属半坚硬-软弱岩石类型。岩体为镶嵌结构,较不稳定。2.2构造结构面矿区构造结构面可划为三级,主要有、级结构面。级结构面有多宝山
6、倒转背斜、北西向压性断裂、北东向张性断裂,为成矿前或成矿期构造,与区域构造联系密切,形成的破碎带远离矿体。级结构面为铜山断层破碎带,该结构面充填有断层泥和断层角砾,压性特征明显,该结构面直接切割矿体,形成、号矿体底板。级结构面主要为级结构面派生的节理面、片理面和较小断层面,呈密集状分布于铜山断层破碎带两侧,形成节理(片理)裂隙密集带,多分布于、172第 1 期号矿体底板段,对矿床开采有一定影响。号矿体适宜露天开采,组成边坡的岩石-主要为绿泥石化绢云母化-石英化绢云母化的安山岩、安山质凝灰岩、石英长石砂岩、英云闪长岩等。除第四系、强风化带、断层破碎带、节理(片理)裂隙密集带外,平均岩石抗压强度
7、60100.9MPa,属坚硬岩石类。域号矿体的顶底板围岩及容矿岩石主要为安山岩和凝灰岩,平均岩石抗压强度66.590.5MPa。类比已采 30 余年三矿沟铜矿,完整岩石段的井巷围岩稳固性一直很好,无需采取支护措施。而构造破碎地段的井巷围岩稳固性较差,采取支护措施后方可施工。而通过铜山断层破碎带岩石节理(片理)裂隙密集带地段的井巷围岩稳固性差,施工时可根据具体情况采取相应的支护措施咱1暂。3矿区环境地质特征3.1矿区冻害矿区位于寒温带大陆季风气候区,夏季短暂,冬季寒冷漫长,冰冻期近 8 个月之久。历年最高气温为37,最低气温为-43.7,年平均气温 1.11.8。矿区冻土发育,主要分布有季节性冻
8、土和多年冻土两类。季节性冻土深度一般为 1.52.1m,结冻期为 9 月中旬到翌年 5月下旬,沟谷与阴坡尚有岛状分布的多年冻土,冻土层厚度一般为 27m。矿区气候严寒,在冻融循环的周期性损伤作用下,岩体强度逐渐被破坏,尤其边坡表面冻融界面以上的岩石,容易形成表层崩塌。冻融循环属于风化作用的一种,主要影响表层岩土体的强度,对深部岩土体的影响有限。考虑到铜山矿露采矿山服务年限仅 3 年,冻融循环次数小,因此冻融循环作用产生的破坏限于边坡表层的松动、坍塌,危害小咱2暂。3.2矿区环境地质矿石和剥离的废石化学成分稳定,不易分解出有害组分。矿体及围岩无放射性异常,矿区地温变化规律正常,深部矿体赋存地带无
9、地热异常反应。在现状采场北区 10561076 勘探线间,岩体的风化程度较高,受到降雨、冻融等条件的影响,局部平台岩石强度大大降低,对边坡的稳定性会存在一定的影响。其他各帮现状下无明显的地面沉陷、裂缝和山体滑坡等不良工程地质问题,但应注意季节冻害对区内道路、建筑设施等的破坏作用。4矿区边坡现状特征边坡岩体的稳定性与其工程地质、水文地质、岩性构造、边坡形态及岩石的物理力学性质等复杂因素有关,采场各帮边坡岩体特性均有不同程度的差异,根据采场各帮岩体的地质特征,结合采场边坡设计形态参数,将铜山露采场边坡分成、四个区。4.1 玉区边坡铜山采场区边坡位于西北帮,边坡呈扇形,设计高度 142m,现状边坡高
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