六盘水师范学院矿业与土木工程学院 贵州省六盘水市 553004
摘要：通过对丰源磷矿巷道顶底板的工程地质条件的综合分析，探讨了矿区岩层对巷道顶底板工程地质稳定性的影响专业。研究得出，从岩性工程分类角度可将研究区巷道顶板岩层分为软质岩体、中硬岩体以及硬质岩体。矿层顶板为灯影组白云岩层，是出现工程地质问题的主要层位，岩质坚硬、半坚硬，但矿层顶板中局部地段夹透镜状软弱层，加之节理裂隙的切割，使坑道顶部易发生局部小规模失稳现象。综合得出该矿区岩层工程地质类型为中等偏复杂类型。
关键词：丰源磷矿区；灯影组；工程地质条件；白云岩
一、自然地理概况
本区总体地势南高北低，西高东低，多为低中山地和丘陵，一般海拔1000—1200米。区域内存在严重的风化作用，流水侵蚀作用、溶蚀作用严重，岩溶发育较好，产生了复杂的多种地貌类型。矿区内地表水流发育不好，只在夏秋季节有溪流出现，地表水流最后流入乌江，属于乌江水系。本区所属构造单元为扬子淮地台鄂湘黔凹陷带黔中隆起北部，新华夏系第Ⅲ隆起带南西端第二级构造单元，在吕梁期、加里东期、海西期等时期的构造运动当中，多次隆起上升，沉积间断，大多遭受剥蚀作用。在燕山期宁镇运动时断褶成山，区地层不完整，沉积厚度较小。研究区内地质构造较为复杂，地质年代多样，出露岩石主要有变余沙岩、千枚岩、板岩、砂页岩、淡紫色页岩、白云岩。前震旦系、震旦系地层与下寒武系过渡层的灯影组、牛蹄塘组含有丰富的磷矿石。
二、矿区顶底板地层与地质构造特征.
本矿区位于扬子准地台的鄂湘黔下陷带的黔中隆起部位的北部洋水背斜属南倾伏端靠近轴部，裸露地层包含寒武系下统的金顶山组、清虚洞组、牛蹄塘组及明心寺组，陡山沱组及震旦系灯影组，南华系上统的南沱组；构造类型断裂为主和褶皱构造。
清虚洞组：深灰色较厚层状灰岩，研究区内裸露不全，其厚度均大于100m。
金顶山组：灰绿色及黄灰色钙质页岩，薄层粉沙岩，灰色及深灰色鲕粒球粒灰岩、泥晶灰岩，以及生物碎屑灰岩，灰色、浅绿色、灰白色细砂岩，局部地段含云母矿物，偶尔出现夹灰色色、灰黄色页岩、灰绿色粉砂质页岩夹薄层细砂岩及少量灰岩透镜体，含较多云母碎片、灰色薄层灰岩夹绿色页岩。地形特征为陡坡或陡崖。
明心寺组：浅绿、灰色页岩含粉砂质，在上部含有微量薄层粉砂岩或细砂岩条带，其下部含球状深灰色灰岩透镜体，厚度320-350m，为缓坡侵蚀地形。
牛蹄塘组：碳质页岩，灰色底部、黑灰色硅质磷块岩，厚0-1m左右，呈透镜状分布，厚度不稳定；常形成缓坡地形。牛蹄塘组厚38-78m。
灯影组：深灰色厚层粗晶白云岩，含较多藻体，受断层破坏，矿区内出露不全，出露厚度237-251m。地貌上形成陡崖。
南沱组：隐伏地层，为紫红色页岩，厚度大于100m。
断层主要为走向和斜交断层，横断层少见，主要断裂有F312、F315、F351和本矿区隐伏的F309及F310断层。
F312逆断层：为矿区较大断层，发育于矿区W2线-83线，出露约650m，倾向265-280°，倾角10-20°，斜断距约34m，因为断层的倾角大多小于地层倾角，所以造成一些地层丢失。断层破碎带宽一般2-5m，破碎带中发育有棱角明显的断层角砾岩。该断层未破坏矿层。
F315逆断层：发育于83线-W0线之间，矿区内出露420m左右，断层倾向74-91°，倾角25°左右，斜断距小于50m，该断层在矿区内未破坏矿层。
F351逆断层：发育于83线-W0线之间，矿区内出露360m左右，断层倾向254-276°，倾角65°左右，斜断距小于20m，该断层在研究区内没有破坏矿层。
三、磷矿巷道顶底板的工程地质条件分析
（一）矿区岩性及地层条件分析
矿区内主要为灯影组白云岩。矿体与围岩界线清楚，顶板岩性较复杂，主要有:含锰的白云岩夹有少量呈磷块岩石的透镜体， 灰绿色含磷粘土页岩，厚0-0.58m;深绿灰色薄层含磷砂砾岩、砾岩，厚0-2.47m;乳白色中厚层致密硅质岩，厚0-0.50m。底板为深绿色、深灰色中厚层粉砂岩。
（二）、矿区水文地质条件分析
矿区区域以震旦系灯影组白云岩含水层为矿区主要充水地层。地表岩溶洼地、落水洞、溶斗、岩溶泉等较发育，地下局部发育溶洞、暗河，大气降水容易通过地表大量的负地形渗入岩溶裂隙、管道、暗河之中，岩层中赋存着丰高的岩溶水，富水性强。构造以断裂为主，切割含隔水地层，使得地下水系统变的异常复杂和不均一性。
区内碳酸盐岩含水层，由于在靠近地表时风化作用较强烈，风化裂隙发育，含风化裂隙水，深部地段构造裂隙发育，且地下水运动受地形、地貌、岩性、构造控制，高水性总体较弱，主要依靠大气降水补给; 加之受地势影响，一般为近源补给、就近排泄。
（三）、矿区工程地质条件分析
工程地质岩组
依据岩石物理力学性质、物质的成分、成层组合关系、水理性质、矿区工程地质具体情况及岩体结构，把矿区工程地质的岩组分为：软弱工程地质岩组，松散堆积软弱的工程地质岩组，坚硬工程地质岩组，半坚硬工程地质岩组。
硐室稳定性评价
通过对矿山生产坑道调查，发现局部硐顶拱变形、小规模坍塌、施工过程中个别地段发现涌砂；采空区局部地段发生较大规模坍塌，垮塌面积20-50m2；矿区范围内地表发现多处地裂缝 、小规模崩塌、垮塌等地质灾害，
硐顶变形坍塌受以下几组优势结构面控制。
a、矿层“假顶”，即矿层之上呈“透镜状”分布的陡山沱组含磷砾岩、灰绿色粘土岩、或层间泥化夹层，厚0-2.47m，亲水性强，力学强度较低，矿床开采过程中易产生垮塌现象；
b、NW走向和NE走向的节理的裂隙结构面中，NE走向的结构面较为发育，在坑道中易造成小规模坍塌及掉块等；
c、规模较小的断层破碎带或层间错动带，当其成为或接近矿层顶板时，因胶结松散且渗水，在坑道中易造成小规模垮塌、涌砂等。
以上结构面是造成硐室顶拱破坏的主要原因。
矿区硐室虽然存在着以上三种破坏方式，但由于围岩整体强度较高，而优势结构面大都咬合较好，软弱夹层只局部出现，以上变形破坏毕竟是有限的和局部的，硐室整体成硐条件和自立性较好，但仍应引起高度重视。经磷矿多年开采经验证明，井巷围岩稳固性较好，未发生过大的失稳现象。
矿层顶板灯影组白云岩是出现工程地质问题的主要层位，矿床属坚硬、半坚硬可溶性盐岩类矿床。矿层巷道顶板的局部地段含有透镜状的软弱夹层，以及节理裂隙的分割，使坑道顶部易发生局部小规模失稳现象。矿山东部局部地段易发生已发生边坡崩塌、滑坡、撒落等工程地质问题。研究区内工程地质的类型为中等较复杂类型。
四、结论
丰源磷矿矿区自然地理环境复杂多样，区域内地层年代和地质构造系统复杂，河流不发育，岩石类型多样，具有丰富的磷矿资源。本次研究通过对矿区巷道顶底板的工程地质条件的分析，探讨了矿区岩层对巷道顶底板工程地质稳定性的影响专业。认为可将矿区巷道顶板岩层依次分为软质岩体、中硬岩体以及硬质岩体三类。而处于矿层顶部的灯影组白云岩层，是对巷道掘进及矿石开采造成顶底板失稳甚至破坏的决定性工程地质问题。由于岩质坚硬、半坚硬，但矿层顶板中局部地段夹透镜状软弱层，加之节理裂隙的切割，使坑道顶部易发生局部小规模失稳现象，但受地势影响地表水流发育较差，但地下富含丰富的岩溶水以及丰富的地下水系，地下水复杂不均一。因此矿区内岩体结构面复杂、力学性质差、亲水性强，容易产生变形和垮塌。结合以上结论，我们认为该矿区岩层工程地质类型为中等偏复杂类型。
参考文献
[1]刘衡秋, 刘钦甫, 孟召平.模糊综合评判在煤层顶板稳定性评价中的应用[J].煤田地质与勘探, 2002(4):18～20.
[2]靳种铭，宋选民，张惠轩. 顶板分类影响因素的综合分析.矿山压力及顶板管理[J]. 1993(3～4):137～144.
作者简介
梅奥然（1997-），男，，六盘水师范学院地质工程专业在读学生。
基金项目
六盘水师范学院大学生创新创业训练项目[LPSSYDXS17086]。
论文作者:梅奥然,刘小亮,许明浩,王喆,严达金,周明遥
论文发表刊物:《基层建设》2018年第13期
论文发表时间:2018/7/9
标签：矿区论文; 矿层论文; 断层论文; 工程地质论文; 顶板论文; 页岩论文; 岩层论文; 《基层建设》2018年第13期论文;