望儿山金矿 1号井筒稳定性分析及治理研究.pdf

东北大学工程硕士学位论文摘 要 望儿山金矿 1 号井筒稳定性分析及治理研究 摘要 本文围绕着望儿山金矿 1号井筒出现的变形、开裂及治理问题开展研 究工作。首先从工程地质角度对望儿山金矿 1号井筒周围的地层、构造、 岩石特性和裂隙分布进行详细的分析，为井筒变形破坏机制的研究、井筒 治理方案的选择、参数的设计提供依据。并且采用先进的地质雷达设备及 分析方法对井筒周围的采空区进行探测，得到采空区的分布和塌落变形可 靠的资料。 然后从力学角度及有限元分析方法对井筒的稳定性进行了分析， 发现由于采空区的塌落使得井筒围岩出现了拉应力和较大的塑性区，这是 由于局部采空区塌落后，井筒围岩出现应力重分布产生的。根据井筒变形 破坏的力学机制，采用了巧妙的爆破卸载与加固相结合的治理方案，并采 用稳定性分析方法确定相应的参数。通过分析现场围岩位移和锚索内力量 测，证明了治理方案的正确性和可靠性。爆破卸载的实质是调整围岩的应 力状态。通过爆破生成裂缝，将围岩的拉应力变为压应力，使井筒的稳定 性大大地提高。为岩土工程环境治理提供了一种新的途径。 关键词力学特性 破坏机理 有限元 稳定性 治理 东北大学工程硕士学位论文 摘 要 R e s e a r c h o n S t a b i l i t y A n a l y s i s a n d D i s p o s a l o f N o . 1 S h a f t i n W a n g E r S h a n G o l d M i n e A b s t r a c t R e s e a r c h i s c a r r i e d o u t i n t h i s t e x t , w h i c h f o c u s o n d e f o r m a t i o n , c r a c k a n d d i s p o s a l o f N O . 1 s h a ft in W a n g E r S h a n g g o l d m i n e . A t f i r s t , t h e t e x t a n a l y s e s t h e s t r a t u m , s t r u c t u r e , r o c k c h a r a c t e r i s t i c a n d c r a c k a r o u n d i t fr o m t h e g e o l o g i c a l a n g l e o f p r o j e c t , w h i c h c a n o ff e r t h e b a s i s t o t h e r e s e a r c h o f t h e m e c h a n i s m , c h o i c e o f m a n a g i n g s c h e m e o f s h a ft , d e s i g n o f t h e p a r a m e t e r f o r t h e s h a ft o u t o f s h a p e . A n d i t a d o p t s t h e a d v a n c e d g e o l o g i c a l r a d a r e q u ip m e n t a n d a n a l y t i c a l m e t h o d t o s u r v e y t h e g o a f o f s h a ft , a n d g e t s h o l d o f t h e d i s t r ib u t i o n a n d s l u m p r e l i a b l e m a t e r i a l s o u t o f s h a p e o f t h e g o a f . T h e n t h e t e x t a n a l y s e s s t a b i l i t y t o t h e s h a ft t h r o u g h m e c h a n i c s m e t h o d a n d f i n i t e e l e m e n t , fi n d t h a t t h e s lu m p s o f g o a f m a k e s h a ft a p p e a r t e n s i l e s t r e s s a n d h e a v y p l a s t i c i t y d i s t r i c t . T h i s b e c a u s e w a l l r o c k a p p e a r s s t r e s s r e d i s t r i b u t e b e h i n d p a rt g o a f s c a v i n g . A c c o r d i n g t o t h e m e c h a n i c s m e c h a n i s m t h a t d e s t r o y s o u t o f s h a p e o f t h e s h a ft , t h e t e x t h a v e a d o p t e d p r o p o s a l w h i c h c o m p r i s e s i n g e n i o u s b l a s t a n d e n f o r c e m e n t , a n d a d o p t e d t h e a n a l y t i c a l m e t h o d o f t h e s t a b i l i t y t o d e f in e t h e c o r r e s p o n d i n g p a r a m e t e r . T h r o u g h a n a l y s in g t h e d i s p l a c e m e n t o f w a l l r o c k a n d e x a m i n g t h e s t r e n g t h o f a n c h o r ， t h e t e x t p r o v e s e x a c t n e s s a n d d e p e n d a b i l i t y o f m a n a g i n g s c h e m e . T h e b l as t e s s e n c e i s t o a d j u s t s t r e s s s t a t e o f w a l l r o c k . T h r o u g h b l a s t i n g 一 3 - 东北大学工程硕士学位论文 摘 要 t h e c r a c k i s p r o d u c e d , w h i c h m a k e s t e n s i l e s t r e s s b e c o m e p r e s s u r e s t r e s s . I t m a k e s t h e s t a b i l i t y o f s h a ft r a i s e g r e a t l y . T h i s o ff e r s a k i n d o f n e w w a y f o r j e o t e c h n i c a l e n g i n e e r i n g e n v i r o n m e n t a l i m p r o v e m e n t . K e y w o r d s m e c h a n i c s p e r f o r m a n c e d e s t r u c ti v e m e c h a n i s mfi ni t e e l e m e n t s t a b i l i t yd i s p o s a l 4 - 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。 论文中取得的研 究成果出加以 标注和致谢的地方外，不包含其他人已 经发表或撰写的 研究 成果，与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已在论文中做了明 确的说明并表示谢意。 本人签名 4 4 , 日 期 . X - V 今 . ， 试 东北大学工程硕士学位论文1前言 第一章 前言 1 . 1课题的来源 随 着国民 经济的 发 展， 岩体 工程 发 展迅 速， 越 来越多的 水 利、 交恿 、 能 源 和国 防工 程建筑在岩石地区， 这就需要开掘 大量 井巷、 满直 和各种 酮库 等， 其工 程设 计、 施工、 运营、稳定性等都直接依赖于 岩体的强度、 变形、渗透性及破坏等特性一 岩体， 作为一种天然的」 A M 才 料， 经历了 漫长的成岩和改造历史， 赋存在一定的地 质物 理 环 境中， 具 有内 在的 缺陷， 并 为 各 种 尺 度 和 形态 的 软 弱结 构 面 主 要 是节 理面 所切 害 」 。 因 此， 它是一种各向 异性的非线性、 非 连续、 具有初始 损伤的 力学介质。 通常， 岩体处在复杂应力状态下并承受三向 应力的 作用， 岩体的强度、 变形及其稳定性 除与其 本身的 组构有头 乡 卜 ， 主要 受构 造 应力、 环境 水、 气、 温度、 风 化及 地震 等 及人类 工 程活动的 影响。 特别 是随 着采掘事 业向 深 部发 展， 遇 到越 来 越多的 软 岩或高 应力 地层， 由 于工程施工的扰动 〔 即人为施加爆炸力或机械切削力将岩石破碎、 运出 ， 岩体原有 的 平衡状态被 于 卫 波 ，由 此引 起岩 体内 的 应力 重分 布， 促使岩体中内 在裂纹 裂隙 不断 累积和发展， 进而产生 宏观的时效断裂， 导致岩体发生 破坏失稳， 进而对巷道、 铜室等 的 维护结构产生巨 大 影响， 出 现 井筒断 裂、 巷 道 底 鼓、 崩塌 等灾 难性事故， 其工程实 例 比比皆 是。 因 此， 传统的 加固 支护 法作 为 一 种被动的 支 护方式， 宁 魏r 龙类督首 或井 筒的围岩变形。 综观近些年来国内 外一些井筒,含首 的 破坏形 式 及其破 坏原因， 主 要是由 于围 岩塌 方及 因 地 下 水 位的 下 降 引 起 的 地 层 沉降 ， 是 造 成 井 筒 断 裂 或 巷 道 破 坏 破 裂 的 直 接 原 因 。 为了 治 理这 类生 产井筒或巷 道破裂 灾害， 减小 巷道围 岩 应力， 人们 研究除了 一种新的 治 理 方 法 卸 压法， 如 切 缝、 钻 h } n 爆 破卸 压 法 等。 这些 方 法 的 实 质 在 于 将榭首 周 边例 托 丘 围岩的高应力转移到深部围 岩使其 处于应力阳氏 区， 从而i t i }li 减小围 岩变形、 提高围 岩 稳定的目 的。 它与传统支护方式不同之处在 于 卸压法是一种主动的 支护式措施， 而后 者是抗衡或适应渊直 围 岩破坏和变形的 被动支护方式。 在卸除井简或巷道周边附 近围 岩高应 力集中 后，尚 需对该部分 岩体进行必要的加 固，以 确保其不会对井筒或巷道产生附加压力， 造成二次破坏。 常用的 加固 方式锚杆或 锚索 加固 法。 通常， 锚固 支护可 ft f 页 应力 和非 预应力 锚固 两类。 一般 来说， 锚固 工程措 施可使岩体等效刚度增大，对预应力锚固， 则需再行施加外荷载 锚固力 。 锚固力和 锚固深度均需根据初始应力卸荷范围和卸荷量级初步确定， 再经多方案比 较优选。 在确 东北大学工程硕士学位论文1前言 定锚固方案后， 仍需研究锚固时机、锚固后岩体应力场改善情况 三次应力场 、岩体 最终可能 变形 量、 锚固 工程的 力学 状态、 裂隙 可能 张开 度的 发展、 地下 水渗 流场的 变化 及最终确定工程排水措施。 目 前， 许多 研究者己 对工 程岩体的卸 荷破坏 机制 及 其锚固效 应进行了 大量的 研究， 但是，由 于受客观条件的限 制， 该 课题无论在 研究范围 还是 在深 度上 都 有待 进一步的 研 究。 1 .2 国内 外的 研究现状和存在的问 题 对于软岩巷道、 某些深采巷道、 高应力地段铜室，以 及由 于围 岩塌方沉陷， 地下水 流渗透影响的岩体工程， 只靠支护往往难于维护， 于是，国内 外出 现了 人工改变围 岩体 应力状态的巷道维护方法， 创门 被称为应力控制法或卸压法。 德国 在极松软底板的巷道 中 开底板卸压槽， 使底板围 岩边缘 处的 水平 应力向 岩体内 部 转移。 前苏 联提出了“ 锚杆 支扩 L J 暴 破卸压法”以 及“ 爆破卸压 一注浆加固 法” 。 波兰多 个 撬 澎采用预裂爆破方法 使巷道两帮卸压。 此外， 捷克斯洛伐克和荷兰还试验了 钻孔卸压法。 从国 外近些年的 研 究及工程实践看出，卸压法有着广阔的 应用前景。 从国内 方面看， 康红普 1 9 9 4 详细分析目 前常用的卸压法并按照卸压措施和被保 护巷道和酮室的位置关系， 将其分为周边卸压法和掘巷卸压法。 周边卸压法是指从被保 护巷道或酮室内向 其附近围岩实施的卸压措施， 如切缝、钻孔及破等方法。 掘巷卸压法 就是在被保护巷道和酮室附近围 岩中开掘卸压巷 槽 ， 使被保护巷道和铜室处于应力 降 低区， 从而提高围岩的稳定 性， 减小围 岩的变形。 根据卸压巷 槽 与被保护巷道或 桐室的 位置关系的不同， 可 将掘 巷卸 压4 汾为 顶部、 底部、 侧帮及 狈 ij 下脚卸压法。 a l k 基础上还 研究了 各种卸压 法控制巷 道和 铜室围 岩变形的 机理、 参数确定 和适应范围。 朱 维申 通过研究巷道开挖后围岩的能量重新分 布， 指出 围岩发生的变形、 破坏等力学效 应 可以 看作是 原 来聚 集 在 岩 体中 的 弹it 应 变R 放做 功的 结果， Ak 分 析 并 近 似得 到 如下 的卸压原理能毫 方程 Wo wn wr f ， 其中w} 州卜 完全弹性介质中开挖酮室时围 岩重 新积聚的 应变能， wn - 岩体变形及 破坏等各种运动形式琐细手的 应变能，wf - 皮护吸 收的 应变能， f 一 支 护吸收的 应变能， 为 了 保证 都首 围 岩稳定， 应 使其积 聚的 应变能w c 不 超 过 一 定 的 限 度 [ W C I ， 即W e [W c ] . 景 海 河 ， 胡 刚 ， 武 雄 2 0 0 0 基 于 卸 压的 R M 原 理研究了 卸 压的 应力分布和 位移原理， 并 在 此基础上研 究了 用4 W l} 爆破卸 压法控WK 区 巷退 打 氏 鼓。 周同 龄， 李玉 寿， 高 春花 1 9 9 7 分 析了 爆破 卸 压防 止 巷 询庆 朦的 力学原 理， 认 为 爆 破 卸 压 就 是 减 小 膨 胀 ， 释 放 应 力 的 有 效 方 法之 一 。 炸药 在 软 岩 深 部 爆 炸 q , 内 部作用药包 ， 在其周围 依次形 成 爆腔， 破碎压， 裂隙带 和震动区。 在上 述区带中， 与卸 东北大学工程硕士学位论文I 前言 压相关的 是破碎区和裂隙带， 按应变能密度因子理论， 在裂隙 层理发育的软岩中 爆破， 爆破 裂隙 只 会按原 方向 扩展， 此时， 爆生气 体将会 在 应力 波作用的 基 础上 扩大 裂隙。 底 板 裂隙 带 的 形成， 将导 致 应力 集中向 深 处 转 移。 潘天 林 1 9 9 6 依 据 爆破 理论， 进行了 巷道围岩松动爆破卸压的试验研究， 并通 过声波汉 9 ; A ， 证明了 松动爆破有调整围岩应力 分布的 作用， 即 不仅Iw氏 了 应力峰 值， 而且 集中 应力转 移到 深部围 岩。 韦 涌清， 潘天 林， 徐福堂， 杨高明 1 9 9 4 面丈 在巷 道两 帮 支承压力 带内 进布;深 孔松 裂爆磁 研究， 得出 爆 破连通裂隙构成了一条变形模量阳氏 数倍的软化带， 使支承压力向深部转移， 巷帮岩柱 处于降 压区 成为自 撑岩环体， 并与弹性围 岩及巷内 支护共同 组成自 撑体系， 从而提高 巷 道稳定性。 齐庆杰，白 福臣 1 9 9 7 研究了 软 岩巷 道围 岩蠕变与 支 护形式的 关系， 提出 了 允 许围 岩 蠕进的卸F F 古 护技术原 理， 并给出了 卸 压支 护结 构技术 参数。 谢飞 鸿 2 0 0 1 研究了 在页岩、 泥岩等极易吸湿或遇水膨胀的 高应力岩石中开掘巷道、 铜室时的稳定 性 分析， 并据 此进行 爆破卸 压来改 进软岩 巷 道的 支 护方式。 何廷峻 1 9 9 9 进行了 导巷 卸 压支护软 岩巷 道的 研究， 即 通过 第一阶段 掘小 断 面导 巷并 架设有限 可 缩的 临时支架， 待 围 岩稳定塑性圈形成 之后再进行第二阶段 摊 ; 第二阶段施 工是将导巷刷大到设计断面 并 架设 永久 支架， 砌筑 水沟， 铺设豁首 ， 这时 巷 道 施 工全 部完 成。 冯圣洪， 刻白 轩 1 9 9 4 研究了 软岩 巷道 通过壁 后充 填卸 压支 护的 原 理。 柯昌 松 1 9 9 9 ， 杨俊 杰 1 9 9 9 分 别 研究了 井壁卸压槽的作用机理及其影响因 素， 指出 其在一定程度上自 湃 放井壁中的 应变 能， 提高 井壁 抵抗负 摩擦力 作用的 能力。 吕 恒林， 崔广 心 2 0 0 0 结合深厚表土中 井壁 破裂后采用卸压法进行治理的实际工程， 根据物理模拟试验和现场实测取得的力学参 数， 诵讨数值衡协寸 “ 卸压”的力学机理和长期效果进行研究， 得到卸压法治理井壁破 裂各 阶 段中 井壁内 部应力、 应变的 动 态变 化规 律和卸 压槽 压缩量的 变化规律。 近年来， 随着科技的发展和计算手段的 提高， 对于岩体的卸压研究又有了新的 进展。 一些学 者将有限 单元法 和有限 差分法引 入岩 体卸 压的 研究， 取得了 一 些喜 人的结果。 在 试验 研究方 面，由 于电 子扫描电 镜和其他一些精密测量仪器的 应用， 使得人们对于岩石 卸 压减荷的 微观机理 有了 更多的 认识。 然而， 由 于 岩体本 身 及其卸 荷 破坏问 题的 特殊 性 和复 杂 性，目 前 此方 面的 研究尚 处 在初 始 阶 段， 存 在的 主 要问 题表 现在 如 下 几 方面 1 对地下岩体工 程的 巷道、 铜室围 岩由 于开 挖卸 荷、 塌方 沉陷、 地下 水渗 流等 引 起的 应力集中机理还不能给出 理论上 完备的推导。 2 对岩体卸压减荷机理及其影响因素还有待进一步的研究。 3 在试验研究方面，尚 不能很好的 模拟地下围 岩实际应力 状态。 对于卸 压减荷 法还不能通过实验法得到} 0 E. 4 实际工程中，酬 寺 井巷、铜室围岩的高应力集中的处理办法还是比 东北大学工程硕士学位论文1 前言 较被动， 基本上还是采取 让、 避、 抗 等方 法。目 前 所育 睬取的 卸压减荷法的 应用还是比 较有限，且大多还是依靠经验法为主，这就需要研究出 更加经济实用、可靠的方法。 1 .3 本文的 研究内 容和方法 本文主要研究以下几个方面的内 容 1 研究由 于 采空区的 变形破坏引 起井筒围 岩 应力场的 变化以 及井筒破坏的 力 学机制 z 从工 程地质理论入 手， 探 讨岩体在 卸 荷条件 下的 破坏形式， 以 及对 井筒、 巷 道和酮室稳定性的影响。 3 根据望儿山 金矿1 号井筒的 特定条件，提出 一套全新的治理方案。 4 采用稳定性分析方法确定治理方案的 各种参数。 本文结合莱I ll 市望儿山 金矿 .一号井筒的治 理这一工程实例， 采用理论分析、数值计 算、 工程实 例相结合的 研究 方法。 具体步 骤如 下 首先，是从理论上分析岩体在开挖卸荷作用下的破坏形式及其变形 机理，以及卸移 拼 日 锚杆 索的加固效应。 其次， 从 工程 地 质理 论 入 手， 探讨 岩体 在 卸 荷条 件下的 破 坏 形 式， 以 及对 井 筒、 巷 道和铜室稳定性的影响。 通过有限 元程序模拟岩体的卸压减荷和力 p 固效应。 最后，利用实测数据与计算所得的结果对比 分析，说明本文研究方法正确性。 1 . 4 本课题研究的意义 开展工程岩体由 于开挖卸荷或塌方沉陷 等因素引 起的 岩体破坏机理的 研究， 并根据 该条件 下岩体破 坏机理 来采取卸压 减荷 研究以 澎苗 杆 〔 索 的 加固 效应研究， 不仅具有 重要的理论意义， 而月 .可以 较好的指导岩土工程的 设计与施工， 并能为工程建设提供一 定的 借鉴 和指导作用。 本课题的 研究不 仅 解决了 矿山 的 一个实际问 题， 而且为 岩土工程 的 灾 害治 理方 法 提供了 一 种新的 思 路。 东北大学工程硕士学位论文 z 望儿山 金矿工程地质分析 第二章望儿山金矿工程地质分析 2 . 1 概述 望儿山金矿位于山东省莱州湾东部、莱州市东约3 5 k m、莱州市金城镇境 内;西与焦家金矿毗邻，东与招远市仅有一界之隔。矿区范围西起东季村， 东至冯百家， 北起新城， 南至曲城， 总面积2 4 k m 2 。 该矿为地方国 营企业， 录 属于山东省莱州市黄金工业 集团总公司。 望儿山金矿位于望儿山西坡， 渤海平面为当地最低侵蚀基准面， 矿床离渤 海岸的最近距离约6 k m. 矿区地形东南高、西北底。望儿山为最高点，标高 1 7 7 .3 9 m。矿区东部、 南部为以侵蚀作用为主的丘陵区，沟谷发育，基岩裸露，标高6 0 -1 1 0 m ，坡 降一般为 9 9 0 。西部、北部为平原区，地面标高 2 0 -3 5 m ，地势平缓，向西 或北倾斜，坡降为6 0 区内地表水系不发育， 仅有朱桥河的支流曲城河由东向西从矿区的南部流 过。 望儿山金矿矿体埋藏比较深，当前采矿生产集中在浅部 以 一 2 7 0 m标高为 界 ， 矿山采用主副井开拓系统，1 “ 为副井， 井深2 5 2 m 以 1 0 2 m -- 1 5 0 , 井筒断面3 .5 X 2 . 6 m, 2 ” 为主井，井深 1 9 2 m 以 1 0 2 m -- 9 0 m ，井筒直 径A 3 . 1 m. 2 ” 井在一 9 0 m中段通过盲斜井开拓到- 1 5 0 m中段， - 1 5 0 m -- - 2 7 0 m 通过盲竖井开拓， 井深 1 2 0 m。 目前矿山生产主要集中在一 1 9 0 m. - 2 3 0 m和一 2 7 0 m 中段。矿山采用的采矿方法为普通上向水平分层充填法。矿井通风主要靠自 然通风、巨扇辅助。浅部工业场地及民用建筑均处于深部矿体的地表移动范 围之内。 2 . 2矿区地质 在大地构造位置上， 望儿山矿处于我国东部新华夏第二隆起带胶北隆起的 西北部，西侧与沂沐断裂带相毗连。 2 . 2 . 1地层 区内出露地层主要为新生界第四系及下元古界太古界胶东群蓬介组。 新生界第四系地层主要分布于矿区东南、西南及西北部，由洪积层和冲击层 的亚粘土、沙、砾石等组成，厚度2 -4 0 m，胶东群蓬介组出露于矿区西部焦 家断裂带西侧， 面积于4 k m 2 。 岩层走向 北西， 倾向北东， 倾角4 0 。左右。 岩 2 望儿山金矿工程地质分析 东北大学工程硕士学位论文 性为黑云斜长片麻岩、黑云角闪长片麻岩、斜长角闪岩、黑云变粒岩等。 图2 . 1望儿山金矿区地理位置示意图 F i g . 2 . 1 T h e g e o g r a p h i c a l p o s it i o n o f W a n E r S h a n g o l d m i n e 东北大学工租硕士学位论文2 望儿山金矿工程地质分析 2 . 2 . 2构造 区内构造主要为断裂构造，属早新华夏系的压扭性断裂。按其规模大小 大致可分为I 级、n级和m级。 I 级构造焦家断裂带。区内为总体走向3 0 0左右，北西倾，倾角4 0 0 -4 5 0。宽4 0 - 4 0 0 m，由断层泥、绢英岩、绢英岩化碎裂岩等组成。 1 1 级构造河东望儿山断裂带主断裂。6 线至4 6 线地段间为2 0 。至 近南北，倾向北西至西，倾角一般4 5 。-6 0 。宽2 0 -1 0 0 m。目前控制最大 倾向延伸 1 2 0 0 m。断裂带内主断层为F , ， 位于断裂带中间部位，宽5 -2 0 c m, 由断层泥、糜棱岩等组成。F ， 主断层一般延伸 1 0 0 0 m左右，倾角4 2 “- 5 5 0， 既是导矿构造又是储矿构造。望儿山金矿床最大的1 -1 号矿体即位于其下。 I II 级构造 河东一望儿山主断裂上、 下盘与主断裂近于平行的同序次一级 构造。它们分别 控制了A u , A m , A ,v , A v , A * 等矿化蚀变带，主要控制着次 要矿体及零星矿体的分布。 区内岩石节理构造发育，比较发育的节理有走向为1 5 0、3 5 0、3 4 0 “和 2 9 0 。四组。前三组节理分别显压性、扭性，后一组节理显张性。上述节理在 部分地段可发育成一些小规模断层。 2 . 2 .3花岗岩类及脉岩 矿区内花岗类出露广泛，站基岩出露面积的 9 0 以上，主要为黑云母花 岗岩，其次为似斑花岗闪长岩脉岩主要有伟晶岩脉、煌斑岩脉和石英脉。黑 云母花岗岩广泛分布于矿体内。似斑状花岗闪长岩呈枝状产出。出露于矿区 东北角，矿床内少数钻孔中见到此种岩石。上述两种岩石呈渐变过渡关系。 2 . 3矿床地质 矿床位于河东 一望儿山断裂带南断6 线至4 6 线间，1 .9 6 k m 2 . 3 . 1蚀变带地质 矿床内共发育 A, -A 。 好六条蚀变带。其中以A, 号蚀变带规模最大，该 断裂受河东一一望儿山断裂带主断裂控制，其它均受次一级构造控制。A v , A v i 蚀变带隐伏于A， 号蚀变带上盘，其它三条均分布于A, 号蚀变带下。A, , A v , A * 蚀变带为含矿蚀变带。A ,, , A ,。 号蚀变带仅在矿床边有小部分出露。 A, 蚀变带受河东望儿山断裂带在该矿床范围内的F 。 好断层所控制， 宽1 0 -7 0 m ，倾向上延伸1 2 0 0 m 。走向2 5 “ 至南北， 倾向北西至西， 倾角4 0 。-5 0 *。蚀变带中心部位 F 主断裂面蚀变强，岩性为石英脉、不纯质 石英脉。向两侧蚀变渐弱，依次为绢英岩、绢英岩化花岗岩、硅化花岗岩、 硅化红化花岗岩、绢云母化红化花岗岩、红化花岗岩。1 - 1 - 1 - 6号矿体产 东北大学工程硕士学位论文2 望儿山金矿工程地质分析 于其中。 A v 号蚀变带位于2 6 4 6 线 1 0 0- - 5 5 0 标高间A 蚀变带上盘， 距A【 蚀变 带水平距离3 0 -1 2 0 m ，为隐伏蚀变带， 长2 0 0 -6 0 0 m ，宽1 0 -4 0 m，倾向延 伸 6 0 0- 7 0 0 m。蚀变带走向近南北，西倾，倾角4 0 “-5 0 ,。蚀变带中心部 位为硅化红化花岗岩，向两侧逐过渡为红化花岗岩。 V - 1 , V - 2 矿体产于其中。 A ， 号蚀变带位于 4 2 4 6线十 6 0 -- 1 2 0 m标高间Av 号蚀变带上盘，距 A v 号蚀变带 1 4 0 m处，为隐伏蚀变带。V , - l 号矿体产于其中。 矿体围岩蚀变有红化、绢英岩化、黄铁矿化及碳酸盐化。其硅化、绢英 岩化、黄铁绢英岩化和黄铁矿化与金矿化关系密切，为成矿期主要蚀变作用。 2 . 3 . 2矿床类型 矿床成因类型应属于区域变质重熔岩浆活动有关的中 偏底温热液裂 隙充填交代型金矿床。 2 . 3 .3矿体地质特征 详细探明2 4 个工业矿体按其储量和规模分为主要矿体、次要矿体和小矿 体。主要矿体为 1 - 1 , 1 - 2 和V - 1 号矿体，次要矿体为V - 2 和2 3 号矿体，其 它 1 9 个矿体即1 - 3 - 1 - 6 , V I - 1 , 2 4 .3 7 均为小矿体。 1 - 1 一1 - 6 号矿体产生于A， 号蚀变带中， V - 1 , V - 2 号矿体产生于A、 号蚀 变带中，2 3 - 2 9 , 3 1 号矿体产生于A， 号蚀变带上盘，3 0 , 3 2 , 3 4 3 6号矿体 产生于A 号蚀变带下盘，3 3 , 3 7 号矿体产生于A 、 号蚀变带上盘。 主要及次要矿体产状及规模见表2 . 1 2 . 3 . 4矿石性质 1 矿石的矿物组成主要金属矿物有黄铁矿及自 然金，脉石矿物有石 英、长石及绢云母。次要矿物有黄铁矿、方铅矿、闪锌矿、辉铝矿及银金矿; 脉石矿物有方解石、重晶石等。 2 金矿物特征矿石中金矿主要为金银系列矿物。金矿物主要为自然 金，其次为银金矿。金矿物形态以粒状和角砾状为主，合计占7 0 . 5 8 ;其次 为板片状、针状，合计占2 3 .5 . 3 矿石结构构造矿石结构以自形半自 形晶粒状结构为主，矿石 构造以脉状和细脉侵染状构造为主。 4 矿石类型由于矿体多埋藏在一 3 0 0 m以下，因此除V I - 1 号矿体一 6 0 m 标高以上尖刀混合矿石外其他矿体中的矿石均为原生矿石。根据矿石结构、 构造、主要矿物组合蚀变岩石特征，可分为含金石英脉型和含金蚀变岩型矿 石。含金蚀变岩型矿石为主要的矿石类型。 C S 矿石的化学成分矿石中有用元素为金，伴生元素为银、硫、铜。 东 北大学工程硕士学位论文 2 望儿山 金矿工程地质分析 表2 . 1矿体产状及规模表 T a b l e 2 . 1 T h e s h a p e a n d s c a l e o f m i n e r a l b o d y 矿体号 矿体分布范围 及位置 产状 走向/ 倾向/ 倾 角 矿 体 形 态 矿体长 度 m 矿体平 均厚度 m 矿体延 伸 m 赋存标 高 m 主 要 矿 体 I- 1 1 0 - 3 8线， 分布于 F 1断层下盘，F 1 断层 为该矿 体 的 直接顶板 2 5 -9 0 o / 北西一西 / 4 0 4 5 0 脉 状 最长 8 6 0一 般 6 0 0 2 . 7 0 最深 5 7 0一 般 4 2 8 - 2 5 0 - - 6 5 0 I - 2 2 2 3 8 线， 分布于 I 一 1 上盘 2 0 - 6 0 m 处 5 一 2 0 0 / 北西 / 4 0 - 4 5 0 脉 状 最长 3 2 0一 般 2 5 0 2 . 8 0 最深 3 9 5一 般 3 0 0 280-- 590 V -1 2 6 4 2 线， 分布于 V- 1号矿体上盘 3 5 - 1 4 0 m处 2 0 -9 0 * / 北西一西 / 4 0 5 0 0 脉 状 最长 4 2 0一 般 3 0 0 1 . 6 0 最深 5 9 0一 般 3 6 0 -1 0 0 0 - - 5 2 0 次 要 矿 体 V - 2 3 0 -3 8 线， 分布于 V- 1上盘 5 - 3 7 m 处 3 5 0 -2 0 0 / 南西、 北 西 / 3 2 4 8 0 脉 状 2 8 02 . 3 01 9 3 一 1 2 0 - - 3 3 0 2 3 1 4 - 2 2 线， 分布于 V- 1号矿体上盘 1 5 0 - 2 1 0 m处 7 一 1 5 0 / 北西 / 4 3 5 0 0 脉 状 2 7 51 . 4 01 5 5 - 2 6 5 - - 4 0 5 2 . 4矿区水文地质 2 . 4 . 1地形地貌 矿区内地形东南高、 西北低， 望儿山为最高点， 海拔 1 7 7 . 3 9 m。 矿区东部、 南部是剥蚀作用为主的丘陵区，沟谷发育、基岩裸露，标高 6 0 - 1 1 0 m，坡降 一般为9 9 ;矿区西部、北部为平原区，地面标高2 0 - 3 5 m，地势平缓，向西 或向北倾斜，坡降约6 o。 望儿山金矿床位于望儿山西坡，即分水岭的西侧。渤海平面为当地占最 低侵蚀基准面，矿床离渤海海岸的最近距离约6 k m o 2 . 4 .2含水层 l 第四系孔隙含水层 东北大学工程硕士学 位论文2 望儿山 金矿工程地质分析 ①冲击孔隙含水层主要分布于曲城河及其两岸。由粗砂、砾石、细砂、 粉沙质粘土组成。厚度4 - 6 m，地下水位埋深2 - 5 . 5 m。透水性好，含水丰富。 ②洪积孔隙含水层主要分布于李格庄一带。由矽、砾石、粉质粘土组 成。厚度2 - - 1 0 m，地下水埋深5 .2 5 - 8 .0 0 m。该含水层大部分地下水已干涸。 2 基岩风化裂隙含水层 矿区内大面积出露黑云母花岗岩、 黑云斜长 片麻岩等岩石，近地表风化较强，岩石破碎，分化裂隙发育。风化深度一般 2 0 - 3 5 m. 3 构造裂隙脉状含水带 ①焦家断裂构造裂隙脉状含水带宽 6 0 - 2 5 0 m ，主断面有断层泥与糜棱 岩互层，胶结程度较好，不含水。地下水主要赋存在断面两侧的岩石破碎带 中。焦家断裂带是区域内的主干断裂，该含水带对望儿山矿坑充水具有间接 补给作用。 ②河东望儿山断裂构造裂隙脉状含水带宽2 0 - 1 0 0 m， 主断面有5 - 2 0 c m的断层泥或1 0 - - 5 。 的糜棱岩， 角砾岩断续出 现， 破碎带赋水性较好， 主 断面相对割水，在矿床范围内地下水的补给情况差。主断面两侧附近的岩石， 由于局部地段的节理裂隙被后期的硅质细脉、黄铁矿细脉充填，从而使含水 带的透水性和富水性不均一。 以上个含水层间水力联系较好，可相互补给，都为矿床充水的补给源， 但对矿床开采最为直接影响的是构造裂隙水。 2 . 4 .3隔水带及隔水层 隔水带与构造裂隙含水带相间出现，其铅垂厚度大于 l o o m。该带节理裂 隙不发育，局部裂隙较发育，但多被后期硅质细脉充填，透水性和含水性微 9 9 . 矿区内大面积出露的黑云母花岗岩，黑云母斜长片麻岩，斜长角闪岩等 岩石，除地表风化裂隙较发育外，其深部在未遭受断裂构造破坏的情况下， 仅发育有少量的区域构造节理，其透水性和含水性微弱，可视为矿区的隔水 层。 2 . 5矿床水文地质特征 由于望儿山金矿的坑内排水，引起了矿床范围内构造裂隙含水带地下水 位的大幅度下降。其特点是当一个中段开拓时，地下水位下降速度变快，且 上中段的地下水基本被疏干。 望儿山金矿坑内小断裂较为发育，坑内充水主要来自 近东西向的小规模 的张性张性断裂，走向在 2 7 0 - - 2 9 0 “之间，倾角一般大于 8 0 0。地段发育密 集时，形成连通性较好的裂隙网，这些部位是地下水赋存的有利场所，出水 方式一般为强滴水和淋水。 东北大学工程硕士学位论文3 望 儿山 金 矿岩 石力学 特性与 地质环境分析 第三章 望儿山金矿岩石力学特性 与地质环境分析 3 . 1岩体稳定性的地质背景 3 . 1 . 1矿区岩体构造特性 望儿山金矿，大地构造位置位于新华夏系第二隆起带次级隆起一一胶 北隆起的西北部，处于断裂带，岩浆活