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￣６０８２.２０１９.０１.００６㊀㊀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ꎮ１㊀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％ꎮ１.１㊀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)ꎮⅠ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ꎮ４２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)ꎮⅢ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)ꎮⅣ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ꎮ１.３㊀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ꎬ５２㊀㊀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期绝大部分岩(矿)芯采取率大于８５％ꎬ总体平均采取率达９０％以上ꎬ仅结构面多地段ꎬ岩矿稍破碎ꎬ采取率也可达８０％以上ꎮ总体矿芯采取率平均达９２ ７％ꎬ夹石及顶底板中的岩芯采取率平均达９１ ４％ꎮ采取率低于７５％的回次ꎬ仅占１.７４％ꎻ岩(矿)芯岩石质量指标ＲＱＤ平均值５７.３％ꎮ为较完整工程地质岩体ꎮ据矿区基建探矿矿岩物理力学性质测定结果(表１):单轴抗压强度１９.９１~１１９.５４ＭＰａꎬ单轴抗拉强度３.５~１２.４ＭＰａꎬ黏聚力６.３７~９.３２ＭＰａꎬ内摩擦角(ϕ)３９ʎ８ᶄ~５８ʎ３ᶄꎬ总体属坚硬㊁半坚硬工程地质岩组[３￣５]ꎮ表１㊀岩石物理力学性质地层代号岩性含水量/％容重/(ｇ/ｃｍ３)比重极限干抗压强度/ＭＰａ极限湿抗压强度/ＭＰａ极限抗拉强度/ＭＰａ黏聚力/ＭＰａ内摩擦角坚硬程度Ｐｔｄｆ１.２白云石大理岩０.１３２.８１２.８８８０.４１７７.１８~７８.０６６.３７~８.６３６.３７５８ʎ３ᶄ坚硬Ｐｔｄｍ４黑云白云石大理岩０.５５２.４３２.９３４８.３５~８５.５１３６.７７~６９.７３８.１４１４.０２３９ʎ８ᶄ半坚硬Ｐｔｄｍ３角闪片岩及绿泥片岩黑云片岩及二云片岩０.２００.２３２.９９２.８４２.９２２.９４２２.８５~９６.９９６４.１４~１０６.６０１９.９１~６９.１４４４.３３~５７.９６７.６５~８.２４５.５９~９.３２１２.１６４３ʎ２ᶄ半坚硬为主半坚硬λω辉长辉绿岩０.０９２.８９４５.５０~５８.８４３８.４４~４１.３８１１.８７４４ʎ１６ᶄ多为半坚硬Ｐｔｄｈ１变钠质熔岩２.９６－２７.６５~１１９.０５５９.３３~１１９.５４９.５０４３ʎ３ᶄ坚硬为主１.４㊀构造软弱结构面工程地质特征大红山矿区位于滇中台拗南端ꎬ红河深断裂与绿汁江断裂夹持的三角地带ꎬ由一系列近东西向的古老基底褶皱与断裂构组成ꎮⅠ铁铜矿带分布于矿区中北部ꎬ产于近东西走向的一级构造底巴都背斜南冀ꎬＦ２断层北侧ꎻⅡ㊁Ⅲ㊁Ⅳ铁矿带分布于矿区中南部ꎬ产于东西平行延伸的Ｆ１㊁Ｆ２断层夹持的红山向斜内ꎮ受地质历史演化及区域构造活动影响ꎬ区内存在沉积间断㊁火成㊁构造及次生等多种结构面[６]ꎬ其中ꎬ构造软弱结构面主要有断层带㊁节理裂隙㊁劈理㊁岩体接触带及Ⅰ铁铜矿带底部炭硅质板岩带ꎮ(１)断层带ꎮ经大红山铁矿井巷工程揭露控制ꎬ矿区断层带中等发育ꎬ主要控制有:东西向主干断层Ｆ１㊁Ｆ２㊁北北东向次级断层ＦⅠ￣１㊁ＦⅠ￣２㊁ＦⅠ￣３及北西次级断层ＦⅡ￣１㊁ＦⅡ￣２㊁ＦⅡ￣３㊁等ꎮ区内断层具多期㊁多性质活动特点ꎮ各断层带产出特征见表２ꎮ(２)节理裂隙ꎮ经大红山铁矿井下工程多个生产中段若干采掘作业面调查㊁统计ꎬ区内Ⅰ铁铜矿带节理裂隙较为发育ꎬⅡ㊁Ⅲ㊁Ⅳ铁矿带属节理裂隙属一般~中等发育ꎮ区内主要发育有５组贯穿节理ꎬ即东西向陡倾角节理㊁南北向陡倾角节理㊁近东西向缓倾角层间节理㊁北东向陡倾角节理㊁北西陡倾角节理ꎮ５组节理独生或交互共生ꎬ其中北西㊁北东向陡倾角节理较为发育ꎬ东西向陡倾角节理及近东西向缓倾角层间节理次之ꎬ南北向陡倾角节理稍少ꎮ各组节理特征见表３ꎮ区内节理发育程度明显受地层岩性㊁岩体侵入及断层构造控制ꎬ断层两侧㊁岩体接触带及岩性过渡带较为发育ꎬ反之相对较少ꎮ可以推断ꎬ区内节理主要为区内断层派生㊁次生ꎬ以及基性岩体(λω)沿Ｆ１㊁Ｆ２断层侵入充填所形成ꎮ(３)劈理ꎮ经多个工程作业面观察㊁统计ꎬ区内劈理带中等发育ꎬ主要为伴随断层㊁节理而派生的高角度破劈理㊁切层劈理及与节理呈入字形斜交的层间劈理ꎬ沿断层㊁节理密集带两侧发育分布ꎬ受断层㊁节理活动强度及层理控制ꎮ(４)炭硅质板岩软弱带ꎮ产于Ⅰ铁铜矿带下部ꎬ呈不规则薄层状出ꎬ呈自东至西连续分布ꎬ产状稳定ꎬ８ʎ~１２ʎø３４~４０ʎꎬ厚１.０~５.０ｍꎬ具明显的层间滑移㊁搓动现象ꎬ炭质层面平直光滑ꎬ炭质层下硅质板岩较为破碎ꎬ呈碎裂状㊁网脉角砾状ꎮ(５)岩体侵入接触带ꎮ区内成矿后侵入岩发育ꎬ侵入岩沿Ｆ１㊁Ｆ２古断裂带及红山组与曼岗河组接触面贯入ꎬ呈岩墙㊁岩床㊁岩舌及不规则岩枝产出ꎮ岩浆侵入变动过程中ꎬ一方面ꎬ侵入体与围岩岩石物理机械性质差别较大ꎬ受侵入应力作用ꎬ围岩岩体受力挤压压碎搓动ꎬ加之后期构造复活ꎬ便形成构造搓碎角砾岩带ꎬ主要沿Ｆ１断层带及其两侧呈东西向分布ꎮ另一方面ꎬ岩体侵入伴随有充填交代㊁捕虏㊁冷凝收缩及围岩蚀变等地质作用ꎬ便形成充填交代角砾岩带ꎬ主要沿Ｆ２断层带及红山组与曼岗河组接触带分布ꎮ１.５㊀矿岩工程结构类型根据区内各类矿岩体产出地质特征及软弱结构面发育程度ꎬ参照相关工程地质岩体结构分类标准ꎬ对区内井下工程围岩进行结构类型划分如下ꎮⅠ铁铜矿带:变钠质凝灰及凝灰岩向片岩过渡类的岩矿ꎬ总体为块状㊁层状结构ꎬ构造软弱结构面发育区域为镶嵌㊁层状碎裂结构ꎬ局部为散体结构ꎮ石榴黑云片６２总第５９７期现代矿业２０１９年１月第１期表２㊀区内断层带特征统计断层编号性质位置断面产状(倾向ø倾角)断层规模延长/ｍ断距/ｍ断层带宽/ｍ胶结程度及胶结物特征形成时期Ｆ１早期为逆断层ꎬ晚期为正断层矿区南部ꎬⅡ㊁Ⅳ㊁Ⅲ铁矿带南缘边界ꎬ即Ａ２５~Ａ４５线１７０ʎø６５ʎ~８０ʎ>１２００沿倾向垂直断距>５００５~２７紧密胶结ꎮ胶结物为绿泥石㊁白云石㊁钠长石等多期活动ꎬ早期为斜冲"逆断层ꎬ晚期为正断层或正平移断层ꎬ沿断层带具片理化和角砾岩ꎬ有辉长辉绿岩贯入早期Ｆ２早期为逆断层ꎬ晚期为正断层矿区中部ꎬⅡ㊁Ⅳ㊁Ⅲ铁矿北界ꎬⅠ铁铜带南界ꎬ即Ａ２５~Ａ４５线１８０ʎø８０ʎ１１００倾向垂直断距５０~６００５０~１００紧密胶结ꎬ整个断层带为辉长辉绿岩及白云石钠长石岩所充填ꎮ多期活动ꎬ早期为斜冲逆断层ꎬ晚期为正平移断层ꎬ斜断距自西向东减小ꎬ沿断层带角砾岩㊁基性岩体钠化强烈早期ＦⅠ￣１张扭性平移正断层采区中东部ꎬ切措Ｆ２及Ⅰ㊁Ⅱ矿带ꎬ即Ａ３７~Ａ４２线２９０ʎø８５ʎ１０５０倾向垂直断距２０~５０ꎬ水平断距２０~３０３.０~５.０胶结松散ꎬ为白云石脉及碎裂状㊁碎屑状构造角砾㊁铁泥质充填ꎬ后期ＦⅠ￣２张扭性平移正断层采区中东部ꎬ切措Ⅱ矿带ꎬ即Ａ３２~Ａ３９线２９０ʎ~３３０ʎø７０ʎ~８０ʎ８００倾向垂直断距１０~２０ꎬ水平断距<１０２.０~３.０胶结松散为碎裂状㊁碎屑状构造角砾及铁泥质充填ꎬ为ＦⅠ￣１分枝断层后期ＦⅠ￣３压扭性正平移断层采区北西部ꎬ切Ⅰ矿带ꎬ即Ａ３２~Ａ４０线３２０ʎø７５ʎ５００平移断距约３０ꎬ倾向垂直断距约１０１.０~２.０胶结松散为碎裂状㊁碎屑状㊁糜棱状构造角砾及碳酸盐脉充填后期ＦⅡ￣１张扭性正断层矿区中部ꎬ切措Ⅱ矿带ꎬ即Ａ３２~Ａ３７线２０５ʎø７５ʎ~８０ʎ２５０倾向垂直断距<１０１.０~２.０胶结松散为碎屑状㊁糜棱状构造角砾及碳酸盐脉充填后期ＦⅡ￣２张扭性正断层矿区中部ꎬ切措Ⅱ矿带ꎬ即Ａ３４~Ａ３７线２１０ʎ~２１５ʎø８５ʎ４２０倾向垂直断距约<２００.５~１.０胶结松散为碎裂状㊁碎屑状㊁糜棱状构造角砾充填后期ＦⅡ￣３张扭性正平移断层矿区中部ꎬ切措Ⅱ㊁Ⅲ㊁Ⅳ矿带ꎬ即Ａ２５~Ａ３６线１８５ʎ~２１０ʎø６０ʎ~７０ʎ９５０平移断距>３０倾向垂直断距约１０１.０~１.５胶结松散为碎屑状㊁糜棱状构造角砾充填后期表３㊀区内节理特征统计节理组编号产出特征发育程度东西向陡倾角节理走向９０ʎ~１１５ʎꎬ倾向北东或南东ꎬ倾角７０ʎ~８５ʎ与地层走向近于平行ꎬ走向延伸长ꎬ倾向上延伸短ꎬ一般大于５ｍꎬ大多呈闭合状ꎬ大多节理面平直光滑ꎬ局部呈波浪㊁台阶形状ꎬ张开度一般为１~３ｍｍꎬ个别达５ｍｍ以上ꎬ局部有碳酸盐脉充填ꎮⅠ铁铜矿带开采区平均０.２条/ｍꎬⅡ㊁Ⅲ㊁Ⅳ铁矿带开采区<０.１条/ｍꎮ南北向陡倾角节理走向４５ʎ~７５ʎꎬ倾向北东或南东ꎬ倾角６０ʎ~８０ʎꎬ与地层走向斜交ꎬ走向及倾向上延伸大于４ｍꎬ呈微张开闭合状ꎬ节理面光滑平直ꎬ张开度一般为１~３ｍｍꎮⅠ铁铜矿带开采区平均０.１５条/ｍꎬⅡ㊁Ⅲ㊁Ⅳ铁矿带开采区<０.１条/ｍꎮ近东西向缓倾角层间节理沿层分界面产出分布ꎬ产状与岩矿层产状一致ꎬ倾角１０ʎ~６０ʎꎬ延伸长ꎬ呈闭合状ꎬ张开度较小ꎬ一般为０.５ｍꎬ发育密度受岩矿层厚薄及断层带控制ꎮⅠ铁铜矿带开采区平均０.２条/ｍꎬⅡ㊁Ⅲ㊁Ⅳ铁矿带开采区０.１５条/ｍꎮ北东向陡倾角节理走向４５ʎ~７５ʎꎬ倾向北东或南东ꎬ倾角６０ʎ~８５ʎꎬ与地层走向斜交ꎬ走向及倾向上延伸大于４ｍꎬ呈微张开闭合状ꎬ节理面光滑平直ꎬ张开度一般为１~３ｍｍꎮⅠ铁铜矿带开采区平均０.３条/ｍꎬⅡ㊁Ⅲ㊁Ⅳ铁矿带开采区０.２条/ｍꎮ北西陡倾角节理走向１３０ʎ~１４５ʎꎬ倾向北东或南东ꎬ倾角４５ʎ~８０ʎꎬ与地层走向斜交ꎬ走向及倾向上延伸长ꎬ一般大于５ｍꎬ呈微张开闭合状ꎬ节理面光滑平直ꎬ张开度一般为１~５ｍｍꎬ个别达１０ｍｍ以上ꎬ局部为碳酸盐脉充填ꎮⅠ铁铜矿带开采区平均０.３条/ｍꎬⅡ㊁Ⅲ㊁Ⅳ铁矿带开采区０.３条/ｍꎮ岩㊁黑云白云石大理岩及碳质板岩类ꎬ整体为层状㊁薄层(板)状结构ꎬ构造软弱结构面发育区域为层状碎裂结构ꎬ局部为散体结构ꎮⅡ㊁Ⅲ㊁Ⅳ铁矿带:火山角砾岩㊁火山集块岩㊁角闪变钠质熔岩㊁凝灰角砾岩㊁变钠质凝灰岩㊁层纹状凝灰岩等岩类ꎬ总体为整体㊁块状结构ꎬ构造软弱结７２㊀㊀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期构面发育区域为镶嵌㊁碎裂结构ꎬ局部为散体结构ꎻ绢云绿泥片岩㊁白云石大理岩类总体为层状㊁薄层(板)状结构ꎬ构造软弱结构面发育区域为层状碎裂结构ꎬ局部为散体结构ꎮ侵入岩体:辉长辉绿岩(λω)㊁石英钠长斑岩(Ｑπ)㊁石英钠长石白云石岩(ＣＮ)总体为块状㊁镶嵌结构ꎬ构造软弱结构面发育区域为碎裂结构ꎬ局部为散体结构ꎮ总而言之ꎬ区内矿岩体总体为块状㊁层状结构ꎬ软弱结构带发育区域为碎裂结构ꎬ局部为散体结构ꎮ１.６㊀地应力特点据昆明有色冶金设计研究院在大红山铁矿采矿方法试验研究过程中用声发射Ｋａｉｓｅｒ法对矿床进行了原岩地应力测定ꎬ作了地应力与围岩稳定性的分析ꎬ测得地应力结果为:最大主应力σ１＝２０.３~２１.３ＭＰａꎬ中等应力σ２＝１５.１~１７.８ＭＰａꎬ最小应力σ３＝１２.７~１５.２ＭＰａꎮ最大主应力方向１０５.７ʎ~１１７.０ʎꎬ应力方向与构造方向基本吻合ꎬ属中等水平应力活动区及中等构造活动区ꎮ岩石抗压强度(σｃ)/最大水平应力(σＨｍａｘ)<４.０~６.０时发生岩爆ꎬ而大红山铁矿岩体该值为２.７６~５.６１ꎬ岩体相对稳定性稍差ꎮ在深部构造应力(高应力)集中区ꎬ特别是局部构造复杂㊁岩体破碎㊁岩体抗压强度低区域有发生岩爆的可能ꎮ２㊀工程围稳定性影响因素根据大红山铁矿矿区岩体工程地质条件ꎬ结合多年井下开采生产实际ꎬ大红山铁矿井下工程围岩稳定性影响因素主要有以下几方面ꎮ(１)矿岩工程地质特性ꎮ工程岩组㊁岩体结构及岩体物理力学性质ꎬ是确定井巷工程掘进凿岩方式㊁支护类型的工程地质条件ꎮ区内各类岩体中ꎬ火山角砾岩㊁火山集块岩㊁角闪变钠质熔岩㊁凝灰角砾岩㊁变钠质凝灰岩㊁层纹状凝灰岩㊁辉长辉绿岩(λω)㊁石英钠长斑岩(Ｑπ)㊁石英钠长石白云石岩(ＣＮ)等火山㊁次火岩类ꎬ总体为块状㊁厚层状结构ꎬ属坚硬岩类ꎬ抗压㊁抗拉强度大ꎬ黏聚力较高ꎬ相对较稳定ꎻ石榴黑云片岩㊁绢云绿泥片岩㊁黑云白云石大理岩等沉积岩类ꎬ总体为中 薄层层状结构ꎬ属坚硬 半坚硬岩类ꎬ虽抗压㊁抗拉强度中等ꎬ黏聚力相对较低ꎬ稳定性相对稍差ꎮ在不同岩层分界带ꎬ由于层理发育ꎬ黏聚力骤降ꎬ岩体稳定性也会较差ꎮ(２)构造软弱结构面发育程度.构造软弱构面的存在ꎬ降低了围岩的整体强度㊁力学特性ꎬ增大了围岩的变形性能ꎬ往往沿着软弱结构面边界产生剪切滑移㊁破裂和错动变形等而造成围岩失稳现象ꎮ大红山铁矿井下矿床开区总体属软弱结构面中等发育ꎬ局部属较发育ꎮ其中ꎬ断层带本身多为围岩角砾充填ꎬ呈碎块状㊁碎裂状ꎬ糜棱状ꎬ结构疏松ꎬ稳定性极差ꎬ而断层带产生及其活动的同时ꎬ断层两测岩体沿应力方向派生大量节理㊁裂隙及劈理ꎬ较大范围破坏围岩完整性ꎬ形成镶嵌㊁碎裂不稳定结构体ꎬ工程开挖后易失稳垮塌ꎮ节理裂隙及劈理发育区域ꎬ特别是多组节理裂隙发育交汇处ꎬ节理裂隙呈网脉状切错岩体ꎬ围岩为镶嵌㊁松散结构体ꎬ岩体黏聚力较低ꎬ工程开挖后受外力作用或其他诱因影响ꎬ沿临空面易产生掉块ꎬ以至垮塌ꎮ(３)地下水活动ꎮ地下水活动对工程围岩稳定性的影响是很不利的ꎬ其影响主要表现在使岩石软化㊁泥化㊁溶解㊁膨胀等ꎬ使其完整性和强度降低ꎮ地下水如沿断层带㊁节理面㊁层面渗透ꎬ将降低岩体构造面间的黏聚力ꎬ岩体开挖后ꎬ易产生掉块或垮塌ꎮ虽区内水文地质条件简单ꎬ未有较大地下水活动ꎬ也应予以重视ꎮ(４)工程结构ꎮ工程结构与围岩产状㊁节理裂隙结构㊁最大主应力组合存在必然联系ꎮ当工程夸度与围岩倾向近一致时ꎬ工程顶板围岩与节理㊁裂隙组合成不稳定的结构体ꎬ当围岩直径小于坑道或采区暴露跨度时㊁易发生顶板掉块㊁脱落ꎻ当工程长轴与最大主应力垂直时ꎬ易产生边帮变形或顶板破坏ꎮ在工程交叉部位易引起地应力集中与重新分布ꎬ影响顶板㊁边帮围岩的稳定性ꎮ(５)工程活动ꎮ矿床开采过程中ꎬ施工顺序㊁施工周期㊁凿岩爆破等工程活动对采区岩体稳定性均会影响ꎮ大量工程实践表明ꎬ地下良好的施工技术和科学的施工方法将有效地保护围岩稳定ꎬ不良的施工技术和不合理的施工方法将严重破坏岩体的稳定性ꎮ在矿床开采过程中ꎬ先开挖巷道及先采空区为应力集中㊁释放区ꎬ随暴露面积增大及时间延长ꎬ稳定性会随之降低ꎬ同时ꎬ多次爆破振动会降低围岩黏聚力ꎬ加速围岩解体分离[７]ꎮ另外ꎬ不合理的施工顺序㊁凿岩爆破会加急围岩变形破坏程度ꎬ降低岩体稳定性ꎮ因此ꎬ矿床开采过程中ꎬ应根据实际地质条件ꎬ合理确定工程施工方案ꎬ尽量保护工程围岩不被扰动ꎮ３㊀管控措施探讨据前述岩体稳定性因素分析ꎬ结合采区现有生产工艺特点㊁生产组织条件ꎬ大红山铁矿生产过程中要预防井下工程围岩失稳ꎬ杜绝冒顶片帮事故ꎬ促进８２总第５９７期现代矿业２０１９年１月第１期矿山安全管理ꎬ需在以下几方面加强工作ꎮ(１)加强矿山水文㊁工程工程地质技术管理ꎬ持续开展矿床水文㊁工程工程地质综合研究ꎮ在日常矿山地质工作中ꎬ应及时收集岩矿水文㊁工程地质信息ꎬ所有工程必须及时进行地质编录ꎬ并开展矿床水文㊁工程地质综合分析㊁研究ꎬ不断总结矿床水文㊁工程地质条件及其变化规律ꎬ为矿山开采工艺调整㊁工程设计㊁工程施工㊁现场生产安全管理等工作及时提供相关地质依据ꎮ特别是采埸断层㊁节理裂隙㊁劈理㊁侵入岩接触带等软弱结构面(体)发育㊁延伸情况ꎬ必须及时跟踪ꎬ超前预测ꎮ(２)加强开采设计技术管理ꎬ科学选择工程规格㊁形状和结构ꎬ合理布置工程位置ꎮ开采工程设计时ꎬ应根据设计范围内岩矿工程地质特性㊁构造软弱结构面(体)发育程度等围岩工程地质条件ꎬ结合采矿方法㊁经济技术指标ꎬ精心计算㊁科学设计ꎮ巷道㊁采场的形状和结构要尽量符合围岩应力分布要求ꎮ尽可能避免在断层㊁节理裂隙㊁劈理㊁岩体接触带㊁炭硅质板岩等地质构造软弱结构面发育地带及其附近布置井巷工程ꎬ如井巷工程必须通过这些地带ꎬ也应编制切实可行的支护措施或特殊的施工方案ꎮ严格设计汇审制度ꎬ并组织设计交底及现场施工交底ꎬ确保设计质量ꎬ及施工方案得以贯彻落实ꎮ(３)加强现场工程施工管理ꎬ严格按设计施工方案㊁施工要求㊁施工顺序及安全注意事项进行组织施工ꎮ工程施工管理中ꎬ应根据本矿山特有的现场矿岩特性㊁工程结构㊁构造发育程度等矿山生实际情况ꎬ制定科学合理㊁切实可行的工程顶板分级管理安全施工制度ꎬ并付诸常态化管理ꎮ对已发现的围岩失稳工程ꎬ必须及时处理ꎬ及时支护ꎬ并尽可能采用科学有效的措施预防事故发生ꎮ在工程支护中ꎬ无论是临时支护ꎬ还是永久性支护ꎬ必须选取科学合理的支护类型ꎮ对支护难度较大的工程问题ꎬ应及时组织相关专业人员进行会诊ꎬ制定切实可行安防措施ꎮ矿体回采过程中ꎬ必须严格执行回采顺序ꎬ即先采上层矿体ꎬ后采下层矿体ꎻ先小断面掘进ꎬ后扩刷回采ꎬ扩刷顺序先里后外ꎮ对于需预留保安矿柱的采场ꎬ应结合施工现场矿岩分布情况㊁构造软弱结构面发育程度科学合理预留矿柱ꎮ(４)加强技术创新ꎬ积极推动四新技术在矿山工程施工中的应用ꎮ加强矿山采矿方法实验研究ꎬ对原设计的采矿方法不断完善改进ꎬ找出适合本矿山不同地质条件下的高效安全的采矿方法ꎬ加大采矿强度ꎬ及时处理采空区ꎮ合理确定相邻矿体(脉)回采顺序ꎬ并根据不同的地质条件和采矿方法ꎬ严格控制采场暴露面积和采空区高度等技术指标ꎬ使采场在地压稳定期间采完ꎮ在技术㊁经济允许的条件下ꎬ应尽量采用科学方法观测㊁摸索不同围岩移动变化规律ꎬ科学地掌握围岩变化情况ꎬ有效控制围岩稳定ꎮ(５)加强日常工程顶板稳定性控制管理ꎬ提高管理技术水平ꎮ加强安全教育和安全技术知识的培训工作ꎬ提高各级安全管理人员的技术水平ꎬ建立群查㊁群防㊁群治的工程顶板安全管理制度ꎮ并结合矿山实际ꎬ总结顶板管理的经验教训ꎬ从地质资料的提供㊁井巷设计㊁工程维护技术㊁施工管理ꎬ制订一套完整的工程施工顶板管理标准ꎬ为科学有效地实施顶板管理提供技术支持ꎮ４㊀结㊀论综合前述ꎬ影响大红山铁矿井下工程围岩稳定性具有多方面因素ꎬ其中ꎬ工程地质特性㊁岩体结构是井巷工程围岩稳定性的介质条件㊁内在因素ꎻ软弱结构面发育程度及地下水活动是井下工程围岩稳定性的环境条件㊁控制因素ꎻ工程结构及工程活动井下工程围岩稳定性是主观工程因素ꎮ为此ꎬ在具体生产管理过程中ꎬ要预防工程围岩失稳ꎬ杜绝片帮冒顶事故ꎬ实现本质安全ꎬ充分认识围岩介质条件是基础ꎬ有效把握围岩环境条件是关健ꎬ科学合理完善工程因素是手段ꎮ即将影响工程围岩稳定性的内在客观因素与人为工程因素有机结合ꎬ应用科学的技术手段和合理的管理方法进行管控ꎬ对大红山铁矿井下安全生产长治久安具有重要的促进作用ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]㊀云南第九地质队.云南省新平县大红山矿区东段铁矿详勘铜矿初勘地质报告[Ｒ].昆明:云南第九地质队ꎬ１９７９.[２]㊀钱锦和ꎬ沈运仁.云南大红山古火山岩铁铜矿[Ｍ].北京:地质出版社ꎬ１９９０.[３]㊀昆明有色冶金设计研究院.昆钢集团玉溪大红山矿业有限公司４００万ｔ/ａ基建地质报告[Ｒ].昆明:昆明有色冶金设计研究院ꎬ２００７.[４]㊀西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司.昆钢大红山铁矿Ⅰ号铁铜矿带首采区基建探矿地质报告[Ｒ].昆明:西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司ꎬ２０１１.[５]㊀西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司.云南省新平县大红山铁矿铁铜矿生产勘探报告[Ｒ].昆明:西南有色昆明勘测设计(院)股份有限公司ꎬ２０１４.[６]㊀徐开礼ꎬ朱志澄.构造地质学[Ｍ].北京:地质出版社ꎬ１９８７. [７]㊀冶金工业部ꎬ北京有色冶金设计研究院.新编矿山采矿设计手册[Ｍ].北京:中国矿业大学出版社ꎬ２００６.(收稿日期２０１８￣１２￣０２㊀责任编辑㊀徐志宏)９２㊀㊀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。