某矿区断裂构造工程地质特性及对矿山工程影响研究

熊安香，冷冠军

（1.湖北国土资源职业学院，湖北 武汉 430090；2.湖北省神龙地质工程勘察院有限公司，湖北 武汉 430000）

矿山工程在建设过程中会受多种因素影响，而地质构造对矿山工程不利影响尤为明显。针对地质构造对矿山工程进行研究，解决矿山建设中的安全隐患，充分利用地质构造中的构造优势，避开地质构造中的劣势，对保证矿山工程建设顺利进行具有重要意义[2]。

1 研究区工程概况

研究区位于湖北省十堰市，本地区属中低山区，总体地势南高北低，最高处为工作区南部西侧的山峰，海拔标高1083.3m，最低处为砍材沟下段标高565m，最大相对高差518.3m。地貌为中切割～中高切割地形。矿区早期以开采水泥用页岩矿为主，随着市场的变化，矿区范围内的建筑石料用白云岩在矿山地质工作中被发现并利用于建筑石料。原矿山由单一的开采页岩，转变为以开采建筑石料用白云岩矿为主，兼采石灰岩。

研究区水系发育，主要水系有化龙河、汉江。区内出露地层主要为中元古界武当岩群变火山岩组至新近系(第三系)。区域地层含水性主要为：页岩类、泥岩、板岩类相对隔水层组，碎裂白云岩类裂隙水含水层组，碳酸盐岩类石灰岩岩溶裂隙水含水层组，第四系孔隙水含水层组。

2 研究区矿体特征

建筑石料用白云岩矿体位于矿区的中北部，大面积出露于地表，白云岩矿体在研究区出露连续，东西向矿体长度700m，南北向矿体宽度200m～500m，厚度105m～215m。矿体呈厚大的层状，走向东西，向北倾，矿体产状：倾向350°～20°倾角50°～63°，矿石品质优良，质量稳定，符合市场要求。矿体出露标高680m～985m。白云岩矿体为灰白色～浅灰色，中厚层～厚层白云岩，由白云石及少量方解石、泥质、硅质组成。矿石自然类型为块状白云岩、内碎屑白云岩及少量硅质白云岩、钙质白云岩；矿石工业类型为建筑石料用白云岩。白云岩矿体近地表上部发育有溶槽、溶沟，宽度0.1m～0.7m，一般0.2m～0.4m，长度一般小于10m。矿体中下部岩溶率很低，少见溶蚀现象。

2.1 矿石组分

矿石矿物成份主要为白云石，方解石、硅质、泥质，含白云石95%～98%，含5%～10%的方解石及硅质、泥质，白云石粒度不等0.005mm～0.05mm，呈不等粒状结构，硬度3.5～4.0（普氏硬度系数），性脆，具不规则状断口。

2.2 矿石的化学成分

矿石的化学成分详见表1：化学分析测试结果表。由表可知，该区白云岩矿体白云岩化学成分以CaO、MgO为主，其次是SiO2，Fe2O3，此外，还含有少量的K2O，Na2O，SO3。

表1 化学分析测试结果表

2.3 矿石的主要物理性能

研究区白云岩矿体白云岩的主要物理性能详见表2：物理性能分析测试结果表。由表2：物理性能分析测试结果表可知，白云岩力饱和单轴抗压强度68.9 Mpa，属坚硬岩[6]，力学性能良好，非碱活性，坚固性，压碎指标，硫酸盐及硫化物含量均属合格，能够满足用作建筑砂、石原料的要求。

表2 物理性能分析测试结果表

3 研究区断裂构造特征及对矿山工程影响

本文以研究区典型断裂构造剖面4—4＇及8—8＇为研究对象，重点研究现场出露长度达4.0km的断裂构造对矿山工程影响，勘探剖面位置详见图1，勘探结果详见图2及图3。

图1 勘探剖面位置示意图

图2 4—4＇剖面图

图3 8—8＇剖面图

研究区地层由老至新主要为：震旦系上统灯影组（Z2dn）、寒武系下统水沟☐组（∈1s）：寒武系下统水沟☐组下段（∈1s1）、寒武系下统水沟☐组上段（∈1s2）、寒武系中统岳家坪组(∈2y)、古近系（N(E2)）、第四系全新统（Qh）。由剖面图4—4＇及8—8＇可知，研究断裂构造主要发育于寒武系下统水沟☐组（下段∈1s1及上段∈1s2）与震旦系上统灯影组（Z2dn）之间。分布于矿区中部倒转背斜核部的（∈1s1）页岩，与震且系上统灯影峡阶（Z2dn）白云岩为断层接触关系，与上覆寒武系下统水沟☐组上段（∈1s2）地层为断层接触关系[5]。寒武系下统水沟☐组（∈1s）页岩呈灰色、深灰色，主要由黏土矿物组成，研究区内页岩厚度17m～30m。震旦系上统灯影组（Z2dn）本区揭露的主要岩性为白云岩，岩性主要为浅灰色～灰白色白云岩，灰色硅质白云岩、钙质白云岩，局部夹灰色页岩、黑灰色炭质页岩，厚度＞200m，其中白云岩为矿区主要的可利用矿产。

研究区断裂构造较发育，对矿床充水有影响。近东西向断裂发育在研究区倒转背斜的核部与南北两翼分界处，断裂破碎带与地层走向基本一致，部分地层缺失[3]。研究区断裂构造是继倒转背斜形成之后，首先形成的压性断裂带，由于岩性差异，多发于在脆性岩石之中。后受力学性质改变，又具有张性断裂特点。破碎带宽度一般0.5m～0.8m，个别部位宽度达1.0m～3.0m。破碎带为导水通道，地下深部破碎带可能富集地下水，对矿床直接充水，但其富水性及导水性弱，

对矿床开采不利影响不大。寒武系下统水沟☐组（∈1s）页岩层状软弱岩组，随着开采深度加大，采坑边坡较高，页片理发育的页岩由于强度低，容易形成崩块，岩石稳定性较差。开采时要注意清除地表覆盖层及碎块，清除爆破后的活石，必要时要采取工程措施护坡，以确保开采的安全性。研究区断裂构造在雨季由于雨水渗入减小了岩层之间的摩擦力，生产采空区垮塌的可能性增大[1]。断裂走向与台阶坡顶线垂直，易于引起边坡局部垮塌等[4]。

4 结论

本矿山工程建设过程中，可根据研究区断裂构造特点，采取适当的处理措施，以达到充分利用地质构造中的优势，避免地质构造形式对矿山带来不利影响，确保矿山工程建设安全性与合理性，研究断裂构造特性对提高矿山建设效率，减少成本投入具有重要意义。