眼前山鐵礦礦巖分區(qū)可崩性評價研究

范文錄, 劉育明, 陳曉云, 李 光, 夏長念, 解治宇

(1.中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038； 2.鞍鋼集團礦業(yè)有限公司眼前山分公司, 遼寧 鞍山 114001；3.鞍鋼集團礦業(yè)有限公司， 遼寧 鞍山 114001)

1 前言

自然崩落法是巖體在自身節(jié)理構(gòu)造條件下，受重力作用后發(fā)生自然冒落的采礦方法，其中礦巖的可崩性反映了礦巖自然冒落的難易程度。因此，在自然崩落法開采設(shè)計過程中，礦巖可崩性分析是自然崩落法開采研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。如果礦巖的可崩性分析沒有達到合理的準(zhǔn)確范圍內(nèi)，在生產(chǎn)工藝上將直接影響自然崩落法開采的可行性[1-2]。

根據(jù)大塊二次破碎單位炸藥量評價礦巖可崩性，是一種事后評價方法[3]。礦巖質(zhì)量評價法被廣泛應(yīng)用到可崩性評價中來，礦巖穩(wěn)定性與可崩性實質(zhì)上是描述同一個問題的兩個方面，側(cè)重點不一樣?？杀佬苑旨墢娬{(diào)礦巖在多大的拉底面積下能夠崩落以及崩落破碎的塊度。穩(wěn)定性好的礦巖其崩落性就差，反之，崩落性就好。目前國內(nèi)外提出的巖體質(zhì)量評價方法主要有RQD指標(biāo)法，RMR系統(tǒng)分級法及MRMR法等，這些方法在國內(nèi)外自然崩落法礦山礦巖可崩性評價上用得比較成功[4]。基于眼前山工程地質(zhì)調(diào)查成果，采用RQD法，RMR系統(tǒng)分級法及MRMR法對眼前山鐵礦礦巖進行分區(qū)可崩性評價。

2 可崩性主要影響因素分析

礦巖質(zhì)量評價法中考慮的相關(guān)因素包括巖體條件，礦巖強度等，而這些條件也是影響可崩性的主要因素，同時礦體形態(tài)、原巖應(yīng)力等也是評價礦巖可崩性的重要因素。

2.1 礦體形態(tài)

Fe1礦體是眼前山主要礦體，呈厚層狀產(chǎn)出，劃定礦區(qū)范圍內(nèi)控制礦體走向延長1 686m，傾向延伸105～895m，平均延伸629m,水平厚度28～225m，平均115m。中、西礦段主要為Fe1礦體位于Fm- 1斷裂以西部分，其傾向為NE，傾角70°～85°。中、西礦段礦層厚，較為穩(wěn)定，且礦體近直立成塊狀。在Fm- 1斷裂以東礦體傾向SW，傾角74°～86°，局部礦體直立。礦體產(chǎn)狀穩(wěn)定，礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜程度簡單，斷層斷距不大，礦體連續(xù)性較好，對礦體穩(wěn)定程度無影響。從眼前山鐵礦體的礦體形態(tài)與產(chǎn)狀特征來看，對于厚度較大、近直立且形態(tài)穩(wěn)定的礦段基本適合采用礦塊自然崩落法。礦體形態(tài)如圖1所示。

圖1 礦體形態(tài)

2.2 巖體構(gòu)造

根據(jù)東部礦體鉆孔巖芯RQD值統(tǒng)計分析可知，東部礦體磁鐵石英巖RQD值平均為91.6%，眼前山鐵礦東部礦體中主要發(fā)育有3組優(yōu)勢節(jié)理組，包括兩組陡傾角節(jié)理，一組緩水平節(jié)理，三組節(jié)理均不發(fā)育。東部礦體完整性好，平均節(jié)理密度為1.7條/m，節(jié)理裂隙發(fā)育程度低，因此對礦巖的自然崩落不利。

中部礦體磁鐵石英巖RQD值平均為66%，眼前山鐵礦中部礦體主要發(fā)育有3組節(jié)理面，其產(chǎn)狀基本與東部礦體相近。中部礦體平均節(jié)理密度為4.2條/m，中部礦體礦巖節(jié)理裂隙發(fā)育程度一般，水平節(jié)理裂隙較少，因此，從巖體構(gòu)造來看，中礦段的可崩性較差。

西部礦體磁鐵石英巖RQD平均為53.5%，節(jié)理間距西部礦體統(tǒng)計的節(jié)理密度平均6.5條/m。西礦段巖體整體節(jié)理裂隙發(fā)育，存在多組陡傾角節(jié)理，同時也有緩傾斜或近似水平節(jié)理存在，因此，從巖體構(gòu)造來看，西礦段節(jié)理裂隙發(fā)育，對礦巖自然崩落有利。

2.3 完整礦巖強度

礦巖崩落過程中巖石破裂主要是按節(jié)理裂隙發(fā)生，但有時也通過完整巖石發(fā)生。巖體中節(jié)理是不連續(xù)的，其間存在巖橋，巖石脫離巖體崩落必須切斷巖橋。因此，完整礦巖的強度也是影響巖體崩落的一個因素。眼前山鐵礦礦巖抗壓強度平均達到100MPa以上，屬較高強度。單從礦巖強度看，礦巖屬于較難崩狀態(tài)。

3 可崩性評價

3.1 RQD法

根據(jù)RQD值進行巖石質(zhì)量分類方法見表1。

表1 巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)統(tǒng)計表

根據(jù)眼前山鐵礦鉆孔巖芯RQD值統(tǒng)計分析可知，東部礦體磁鐵石英巖RQD值平均為91.6%，中部礦體磁鐵石英巖RQD值平均為66%，西部礦體磁鐵石英巖RQD平均為53.5%。

由表1可知，東部礦體質(zhì)量為優(yōu)，屬于Ⅰ類巖體；中部礦體質(zhì)量為中等，為Ⅲ類巖體；西部礦體質(zhì)量為中等，Ⅲ類巖體。

3.2 RMR法

Bieniawski(1973年)主要采用從南非沉積巖中進行地下工程開挖所得到的數(shù)據(jù)提出了分級法，稱為RMR分級法。該方法采用完整的巖石強度、巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)、節(jié)理間距、節(jié)理狀態(tài)和地下水條件分級參數(shù)[5-6]。

根據(jù)RMR評價方法中各項指標(biāo)評分來求得眼前山鐵礦不同區(qū)域礦體的RMR值。不同區(qū)域礦體RMR值結(jié)果與分類見表2。

根據(jù)上表RMR值分類可知，東部礦體礦巖質(zhì)量為好，中部礦體較好，西部礦體為中等。

3.3 MRMR法

Lanbscher根據(jù)從非洲許多石棉礦獲得的經(jīng)驗修正了Bieniawski的巖石力學(xué)分類。這種分類采用了與Bieniawski的分類表相同的五個分類參數(shù)，但在細(xì)節(jié)上有些改動，對于完整巖石強度采用了新的范圍和指標(biāo)，節(jié)理間距和節(jié)理參數(shù)的條件也采用不同的評價[7]。

表2 RMR分類和評價結(jié)果

根據(jù)MRMR評價方法中各指標(biāo)評分，眼前山鐵礦不同區(qū)域礦體礦巖的MRMR分類結(jié)果見表3。

表3 MRMR分類結(jié)果

根據(jù)上表MRMR分類可知，東部礦體礦巖質(zhì)量為好，中部礦體較好，西部礦體為一般。

3.4 基于礦巖質(zhì)量法可崩性評價結(jié)果

基于巖石質(zhì)量分級，礦巖的可崩性評價可分為五級，分別采用RQD值、RMR及MRMR指標(biāo)等巖體分類結(jié)果進行礦巖可崩性評價，可崩性分級見表4。

對眼前山鐵礦東部礦體、中部礦體和西部礦體可崩性進行分析和評價，考慮RQD 值、RMR指標(biāo)和MRMR指標(biāo)等可崩性參數(shù)統(tǒng)計見表5。

從表5結(jié)果可知，預(yù)測眼前山鐵礦東部礦體礦巖可崩性為難崩，中部礦體礦巖可崩性為中等可崩至難崩，西部礦體礦巖的可崩性為中等可崩。

表4 可崩性分級表

表5 按不同可崩性參數(shù)統(tǒng)計特征值

4 結(jié)論

通過采用RQD法、RMR法及MRMR法對眼前山鐵礦礦巖進行分區(qū)可崩性評價可知，眼前山鐵礦東部礦體礦巖可崩性為難崩，中部礦體礦巖可崩性為中等可崩至難崩，西部礦體礦巖的可崩性為中等可崩。礦巖質(zhì)量評價法可以較好地對礦巖可崩性進行評價和預(yù)測，從結(jié)果可以看出，眼前山鐵礦西部礦體礦巖的可崩性最好。