工程地质岩组分层水工编录法在南山坪矿区中的应用

2021-01-04周友清

中国金属通报 2020年21期

周友清

（紫金矿业集团股份有限公司，福建厦门 361015）

长期以来，钻孔水工编录依据“地质分层”结果对钻孔岩心进行水工分层编录，据此编录成果建立的模型为岩性及矿化蚀变分带模型，对地质找矿具重要的指导意义，然该模型对矿床开采设计指导作用甚微。作者依据矿产地质勘查水工环工作实践经验，提出工程地质岩组分层的钻孔岩心水工编录法，据此编录成果建立矿体与周围岩体工程地质岩组等级三维实体模型，以期为矿床开采设计提供依据，降低不良工程地质问题给井巷开拓工程施工带来的施工难度及其不必要的经济损失。

1 传统地质分层水工编录法及其存在问题

1.1 传统地质分层水工编录法

地质分层水工编录法是直接依据地质分层的结果进行钻孔岩心水工编录，单孔水工分层与地质分层层数一致。表1 为南山坪矿区ZK60-252 钻孔传统地质分层水工编录法成果汇总表[1]。

1.2 存在问题

（1）表1 中基本显示的是地质编录成果内容，“垂向”上钻孔揭露的岩性含（隔）水、工程地质岩组特征内容及其相应的技术参数（埋深、标高、厚度等）均未在表中体现，编录成果水工专业技术含量低、实用性差。

（2）据此编录成果建立的三维模型实质为岩性及矿化蚀变分带模型，对矿床开采设计指导作用甚微。

2 工程地质岩组分层水工编录法及其优点

2.1 工程地质岩组分层水工编录法

2.1.1 工程地质岩组分层水工编录法依据

（1）岩体完整性指标（RQD）：据岩石RQD 岩体质量等级指标[2]（表2），确定岩体完整性等级工程地质岩组类型：RQD值90%~100% 定为完整的工程地质岩组（用Ⅰ表示）、RQD 值50%~90% 定为中等完整- 较完整的工程地质岩组（用Ⅱ表示）、RQD<50% 定为完整性差- 碎裂的工程地质岩组（用Ⅲ表示）。

表2 岩体质量等级表

（2）岩体坚硬程度指标（R）：根据岩石单轴极限抗压强度（R）岩体强度等级指标[2]（表3），确定岩体强度等级工程地质岩组类型：R ≥60Mpa 定为坚硬的工程地质岩组，30Mpa ≤R<60Mpa定为半坚硬的工程地质岩组，R<30Mpa 定为软弱工程地质岩组，在岩体完整性等级指标后用阿拉伯数字下标表示。

表3 岩体强度等级表

（3）岩性组合类型：依据不同岩性类型，确定岩体岩性工程地质岩组名称：×××岩工程地质岩组、××××岩工程地质岩组。

2.1.2 工程地质岩组分层水工编录法原理

工程地质岩组分层水工编录法是一种以岩性工程地质特征为主线的综合成果分层水工编录法，主要是将岩性类型、岩体的完整性、岩体的坚硬程度结合起来进行分层。

2.2 工程地质岩组分层水工编录法优点

2.2.1 使矿区岩石“垂向”上的水工特征得以充分体现

工程地质岩组分层水工编录法（表4）使钻孔揭露岩性的“垂向”上水工特征内容及其相应的技术参数（埋深、标高、厚度等）得以在得以集中体现，避免了“矿区大量钻探工程形同虚设”的尴尬局面，为勘查报告编写提供可信的技术参数及便利的统计条件。

表4 南山坪矿区ZK60-250 钻孔成果汇总表

2.2.2 三维建模工程设计指导意义

依据工程地质岩组分层水工编录法的编录成果，借鉴3Dmine 矿业软件，量化矿体及周围岩体工程地质岩组的RQD值，建立矿体与周围岩体工程地质岩组等级三维实体模型，对矿床开采主体工程设计具有重要的指导意义。

由图1南山坪矿区340m～50m标高切割块体中段模型可知：

（1）矿体及其围岩呈上部破碎、下部较完整～完整的特征。200m 标高之上岩（矿）体极破碎，工程地质条件较差。

（2）大部分矿体位于200m 标高下工程地质条件较好的较完整～完整岩体中，鞍部岩体工程地质条件好于两侧。

鉴于矿区岩（矿）石工程地质岩组空间形态分布特征，建议主开拓工程系统设置在200m 标高以下中段，且沿北东- 南西向鞍部展布。

图1 南山坪矿区工程地质岩组块体中段切割模型

3 RQD分级符号引用问题探讨

RQD 完整性指标共分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ这五个级别，但工作中为区分氧化带与原生带以及确定风化裂隙潜水含水层的需要（弱风化的底界即是风化裂隙潜水含水层的底界），人为设定Ⅴ表示软弱松散工程地质岩组﹛主要由残（坡）积、冲（洪）积、强风化岩及软弱构造碎粉岩等组成﹜、Ⅳ表示弱风化工程地质岩组，因此，对完整性指标Ⅱ、Ⅲ也做了轻微的调整，将50% ≤RQD<90% 归为中等完整- 较完整岩组，用Ⅱ表示，其中Ⅱ-1 表示较完整岩组（75% ≤RQD<90%）、Ⅱ-2 表示中等完整岩组（50% ≤RQD<75%）；将岩心RQD 指标<50% 的岩石归为完整性差的碎裂岩组，用Ⅲ表示，其中Ⅲ-1 表示完整性差碎裂岩组（25% ≤RQD<50%）、Ⅲ-2 表示完整性极差的极碎裂岩组（RQD<25%）。