新疆托里县科克火热金矿Ⅱ号矿段区工程地质特征分析

徐超

（新疆维吾尔自治区有色地质勘查局701队 昌吉 831100）

1 矿区概况

1.1 自然地理概况

矿区位于西准噶尔盆地边缘，海拔1 190～1 330 m，总体地势北高南低，西高东低，地势变化不大，地形切割程度为低-中等，多发育“U”型山谷和山间盆地，谷坡相对高差10～30 m。矿区内基岩出露较好，在山坡角或其他负地形区形成残坡积物或稀少的植被覆盖。矿区属典型温带大陆性气候，夏季炎热，冬季寒冷，气温变化剧烈。年平均气温为6.5～8.4℃，最高气温42.7℃，最低气温-35.9℃，风期为8月至来年的5月，2月至7月多西北风，风力一般6～8级，最强10级左右。6月～8月多雨，降雨量一般为几十毫米到100毫米，年降雨量远远小于蒸发量，气候比较干燥。矿区北侧为阔克塔勒河；南侧为达尔布特河；西侧为达尔布特河的重要支流安格提河，地表水系呈树杈状由西南向东北迳流。矿区内无河流经过，低洼处有泉水，泉水流量为0.31～0.69升/秒，地下水主要来源于大气降水及冰雪融水，水的补给源有限，夏季为丰水期，冬季为枯水期。

1.2 地质概况

矿区出露地层为上古生界中泥盆统，为一套巨厚的半深海-大陆坡相火山-火山碎屑沉积建造。由老到新有：中泥盆统第一组（D2a）、中泥盆统第二组（D2b）、中泥盆统第三组（D2c）和第四系冲积、洪积的砾石和砂、亚砂土。出露岩性为：凝灰质砂岩、凝灰质细砂岩、凝灰质粉砂岩、凝灰质角砾岩和凝灰岩。矿床赋存于中泥盆统第二组第一岩性段（D2ba）凝灰质粉砂岩中。

2 矿区工程地质岩组特征

根据岩体结构控制岩体稳定的观点，将矿区岩体按地层、岩性、地质构造，结合矿体及顶底板围岩的关系，划分为土体和岩体两部分，其中岩体可划分为三个工程地质岩组。

2.1 土体

主要为第四系冲洪积物及残坡积物，由砾石、砂及砂质粘土组成，粘质胶结，厚度几米至十几米，呈条带状分布于山间凹陷处。

2.2 岩体

⑴层状岩组

矿区出露地层主要为上古生界中泥盆统地层，主要岩性为凝灰质砂岩、凝灰质粗砂岩、凝灰质细砂岩、凝灰质粉砂岩、凝灰质角砾岩和凝灰岩，分布面积较广，其中凝灰质粉砂岩为矿体主要围岩。岩石致密层状，性质坚硬，局部发育软弱夹层和构造破碎带，RQD值一般为41%～78%，平均为65%，岩石质量中等，岩体完整性中等。岩石物理力学性质中（以凝灰质粉砂岩为主），岩石天然密度为2.67～2.73 g/cm3，平均为2.70 g/cm3；天然含水率为0.11～0.18%，平均为0.15%；天然抗压强度为75.0～118.0 MPa，平均为90.9M Pa；饱和抗压强度为57.3～75.5 MPa，平均为63.8 MPa；天然抗拉强度为7.06～10.2 MPa，平均为8.80 MPa；天然抗剪强度参数内聚力为2.5～3.5 MPa，平均为2.83 MPa；内摩擦角49.5°～53.0°，平均为50.9°，为坚硬岩石。

岩石质量评价等级见表1,岩石物理力学性质试验成果见表2。

表1 岩石质量评价等级表

表2 岩石物理力学性质试验成果表

⑵块状岩组

矿区内岩浆活动不频繁，岩浆岩分布也不广泛，仅在西北部出露了一处钾质花岗岩，中东部出露一处花岗闪长岩体及少量闪长岩脉。岩石致密块状，除强风化带及构造带较破碎外，其它较完整，RQD值49%～86%，平均为71%，岩石质量中等，岩体完整性中等。岩石物理力学性质中，岩石天然密度为2.71 g/cm；天然含水率为0.05%；天然抗压强度为68.0 MPa；饱和抗压强度为60.9 MPa；天然抗拉强度为8.07 MPa；天然抗剪强度参数内聚力为2.0 MPa；内摩擦角为49.0°，为坚硬岩石。

⑶构造破碎岩组

发育于哈图断裂带内，主要有五条主断裂及十一条次级断裂，按断层的构造线方向可分为北东东向及北北东向二组断裂，其中北东东向断裂主要为F2、F5、F6、F7、F11，北北东向断裂主要为 F1、F8、F10，矿区构造破碎带发育情况。构造破碎岩组厚度一般小于10 m，构造裂隙发育，裂隙走向与断层走向基本一致，构造裂隙率最高可达5%，岩石多呈碎块、碎屑状，局部为粉末状，RQD值一般小于15%，岩石质量极劣，岩体完整性破碎。

⑷风化破碎岩组

发育于层状岩组和块状岩组上部中等-弱风化带，厚度为20.7～48.4 m不等，平均厚度28.26 m。风化带内岩石破碎完整性差，RQD值一般为27%～46%，风化裂隙发育，裂隙率一般为7‰，最大可达15‰。经钻孔揭露，中等风化带内岩石局部褪色，呈短柱状或柱状，岩体部分矿物风化变质，呈镶嵌块状结构,局部为镶嵌碎裂结构；弱风化带内岩石颜色变浅，呈柱状或长柱状，表面和裂隙面有风化迹象，少部分矿物风化变质，但基本保持母岩结构。

3 矿区的结构面特征

矿区的结构面依据性质、规模、力学效应及力学作用可分为四类。Ⅰ级结构面为哈图断裂，规模巨大，是区域上影响矿区稳定性的结构面。Ⅱ-Ⅲ级结构面主要是矿区内控岩、控矿的断裂，是矿床中影响井巷围岩稳定的主要结构面。F2、F5、F6、F10、F11为主断裂，其中F2位于矿区西北部，为性质不明断层，长3.60 km，宽5～15 m，走向75°，倾向南东，倾角60°～75°；F5属逆断层，位于矿区中西部，为ⅡL3号矿体的控矿断层，长2.80 km，宽3～20 m，走向65°～70°，倾向南东，倾角73°～87°；F6为逆断层，位于矿区中部，横贯整个矿区，长6.20 km，宽10～25 m，断距5～15 m，走向75°～105°，倾向北西，倾角65°～85°，控制着科克火热金矿床的空间分布；F10为平移断层，位于矿区中部，长2.05 km，走向15°～20°，倾向北西，倾角65°～75°，断距最宽处达30 m；F11位于矿区中部，为性质不明断层，具有左行扭动性质，长3.00 km，走向75°，倾向北西，倾角70°～80°。其余均为次级断裂，断裂走向北东东向、北北东向，延伸一般为380～1 000 m不等，多为性质不明断层。Ⅳ级结构面，规模小或很小，它只影响局部岩块的稳定性或破坏岩体的完整性，降低岩块或岩体强度，是矿床中影响岩体稳定的次要结构面。

4 矿床开采的稳定性评价

4.1 矿体及矿体顶底板围岩的稳定性

矿体主要赋存于中泥盆统第二组凝灰质粉砂岩内,并严格受构造控制，控矿构造为一组走向为65°～70°的主构造，构造特征明显。矿体及矿体顶底板围岩岩性主要为凝灰质粉砂岩、闪长岩。凝灰质粉砂岩呈致密层状，性质坚硬，平均RQD值为65%，岩体质量指标为1.38，岩体质量系数为3.11，岩石质量及完整性中等，岩体质量良好，局部构造破碎带发育，厚度一般小于10 m，岩石多为碎块、碎屑及粉末状，RQD值小于15%，岩石质量极劣，岩体完整性破碎。闪长岩呈致密块状，性质坚硬，平均RQD值为71%，岩体质量指标为1.44，岩体质量系数为2.37，岩石质量及完整性中等，岩体质量中等。据此，认为矿体及矿体顶底板围岩稳定性为基本稳定，仅在破碎带发育密集地段，会产生小规模顶板塌落、掉块、侧壁片落现象，局部需要支护。

4.2 构造对矿体围岩的稳定性的影响

矿区内断裂构造较发育。矿区内主要有五条主要断裂构造及十一条次级断裂构造，按断裂的构造线方向可分为北东东向及北北东向。矿体主要位于北东东向主要断裂构造F5、F6内，裂隙发育，挤压破碎也较发育，这表明本区的围岩和矿体都经受了多次应力的作用，致使外部形态、内部结构受到了不同程度的破坏，稳定性大为降低。

4.3 水文地质情况对矿体围岩稳定的影响

主矿体大部分位于当地侵蚀基准面之上，含矿围岩为凝灰质粉砂岩，岩石表层风化裂隙较发育。大气降水及雪融水为充水主要来源，但矿体的汇水面积仅有约0.1 km2，降雨量小，加之地形切割强烈，相对高差大，坡陡，有利于地表水、地下水的排泄，矿体的充水不丰富。就开采而言，在矿体浅部开采时，一般无水，中深部利用平硐开采时，可自然排水。在雨季应密切注视大气降水之大小，作好防洪排水的有效措施。在深部掘进时，则应有较大排水渠或其它的有效安全措施。

5 结语

矿区出露岩石主要分为层状岩类和块状岩类。层状岩类岩性主要为凝灰质粉砂岩，岩石质量及完整性中等，性质坚硬，岩体质量良好，局部发育软弱夹层和构造破碎带，岩体整体稳定性较好；块状岩类岩性主要为闪长岩，岩石质量及完整性中等，性质坚硬，岩体质量中等，除风化带及构造带较破碎外，岩体整体稳定性较好。矿区内断裂构造发育，主要受区域地质构造影响。从钻孔揭露情况看，岩石表层风化程度中等-弱，中深部构造破碎带发育，但一般厚度不大，对井巷围岩稳定性产生危害较小，局部地段易发生矿山工程地质问题。

[1]新疆托里县科克火热金矿Ⅱ号矿段详查报告[R].新疆维吾尔自治区有色地质勘查局七0一队，2017.

[2]工程地质手册（第四版）[M].北京：中国知识出版社，2006.

[3]新疆乌鲁木齐达坂城地区水文地质普查报告[R].新疆地矿局第一水文地质大队，1987.