北山矿区采空区稳定性工程地质研究
广西北山矿业发展有限责任公司是国有股份制采选联合中型企业，其前身为广西北山铅锌硫铁矿。由于历史原因，大量非法民窿侵入乱采滥挖，先后形成了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ号四大采空区，截止2001年，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号采空区已自然冒落，且Ⅰ号采空区与地表连通，Ⅳ号空区仍处于空场状态。
Ⅳ号采空区下部有近300万吨地质储量，Ⅳ号采空区对矿区特别是下部资源的开采构成了严重威胁。为彻底消除事故隐患，保证采空区下部保有储量的安全开采，根据多次方案论证，采用条形药室大爆破方案处理Ⅳ号采空区，治理工作于2003年5月开始，并于2006年6月23日成功实施了Ⅳ号空区治理工程大爆破。不仅消除了特大事故隐患，为Ⅳ号采空区下部资源的安全开采提供了有利条件，同时为我国采空区隐患治理提供了宝贵的经验。
为了确保Ⅳ号采空区综合治理安全顺利实施，开展了Ⅳ号采空区综合治理工程安全技术研究，通过对Ⅳ号采空区稳定性工程地质研究，为合理设计和制定采空区综合治理工程施工过程中的监测方案和安全技术措施提供了基础资料。
1.矿区地质概况
矿区地质环境是进行矿山开采的基础条件，从整体上决定矿区围岩的稳定性，为对Ⅳ号采空区综合治理工程过程中的岩体稳定性进行合理评价，必须充分认识矿区的地质环境。
1.1 地层、岩性
矿区震旦系、寒武系仅出露于东北部环江驯乐之东，下二迭统分布于西北角贵州省荔波茂兰一带。除此之外，区内百分之九十以上的地区均发育着泥盆―石炭系。
1.2 构造
矿区地壳运动表现为多旋迥的特点。有加里东、印支二次强烈的褶皱运动及多次振荡运动。加里东运动结束了地槽阶段，组成本区的构造基底。构造线方向大致近于南北，构成较大的开阔的、向南倾没的复式背斜，及北北东向的断裂。
1.2.1褶皱构造
矿区位于上甫―肯跃背斜南端东翼，主背斜轴通过矿区之西的肯跃村。矿区范围内尚发育着次一级的背、向斜构造：
1.2.2断层构造
矿区每次褶皱运动均伴随断裂活动。以印支期断裂为主，燕山期主要是较强烈的、继承性的断裂活动，按其走向可分为三组：（1）北北东断裂组；（2）北西西及北西向断裂组；（3）近东西向断裂组。
2.工程地质岩组划分
根据Ⅳ号采空区周边矿岩分布状态、地质构造与围岩蚀变等情况，结合其岩石的物理力学指标，将矿山工程所辖地区的岩石，按其建造和改造特性及组合规律进行分组， 每一岩组都能反映其特有的工程地质特性，每个岩组可由一种岩石组成，也可由几种岩石组成。在北山铅锌黄铁矿出露地层及岩石建造和改造过程研究的基础上，将Ⅳ号采空区周边（包括上、下盘）围岩划分为四个工程地质岩组：①泥灰岩岩组（D3g21）；②白云岩岩组（D2d21）；③礁灰岩岩组（D3g13）；④矿岩岩组。
3.岩体结构分类
3.1 结构面类型及其特征
矿区发育的结构面主要为原生结构面和构造结构面，在构造结构面中，以节理、裂隙为主，广泛分布于不同的岩组中。根据现场调查分析，得出影响Ⅳ号采空区稳定性的主要不利结构面因素为：
（1）各岩组发育有不同密度的节理，节理发育的共同点为：主要发育有NE和NW倾向的两个节理组。其中泥灰岩岩组相对整个矿区来说为软弱夹层，这种地质结构面对矿山工程的局部稳定性起到重要影响作用，是影响局部岩体稳定性的重要不利工程地质岩组。
（2）Ⅳ号采空区顶底板围岩发育有Ⅲ级软弱结构面，如顶板白云岩中发育有北东向的正断层，断层的产状为155°∠70°和300°∠75°，破碎带宽度为1.0米和0.7米，为矿区的次级构造，是Ⅳ号采空区综合治理工程中的重要不利工程地质因素。
（3）泥灰岩岩组原生层理面、节理较发育，岩性脆，强度低，但范围较小。这种地质结构面对Ⅳ号采空区的局部稳定性会起到控制作用，是影响局部稳定性不利的工程地质因素。
3.2 岩体结构类型及其特征
根据对北山矿Ⅳ号采空区工程地质岩组特性及结构面类型的分析，将Ⅳ号采空区周边主要工程地质岩组划分为两个岩体结构类型，如表1。
5.结论
（1）Ⅳ号采空区周边岩体分为泥灰岩岩组、白云岩岩组、礁灰岩岩组、矿岩岩组。泥灰岩岩组为层状碎裂结构，礁灰岩岩组为块状结构，发育有三组节理；白云岩岩组、矿岩岩组为块状结构，发育有两组节理。
（2）泥灰岩岩组为Ⅳ号采空区周边岩体的软弱夹层，是影响采空区稳定性的不利因素，采空区顶底板围岩发育的Ⅲ级软弱结构面，是影响Ⅳ号采空区稳定性的重要不利结构面因素。
（3）综合两种岩体质量评价方法对Ⅳ号采空区周边岩体进行分级，泥灰岩岩组为差岩体，礁灰岩岩组为一般岩体、白云岩岩组、矿岩岩组为好岩体，并进行了分级结果的相关分析，给出了RMR值和Q值之间的关系式。 [科]
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