Ｓｅｒｉｅｓ Ｎｏ ４４６ Ａｕｇｕｓｔꢀ ２０１３ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ２０总１３第年 ４第４６８期期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ＭＥＴＡＬ ＭＩＮＥ 司家营铁矿南区矿床工程地质  与采矿技术条件研究 ꢀ １ ， ２ １， ３ １ １ 李 ꢀ 刚 ꢀ 杨 志 强 ꢀ 高 ꢀ 谦 ꢀ 马 ꢀ 耀 （ １ 金 属 矿 山 高 效 开 采 与 安 全 教 育 部 重 点 实 验 室 ； ２ 中 冶 沈 勘 秦 皇 岛 工 程 技 术 有 限 公 司 ； ３  金 川 集 团 股 份 有 限 公 司 ） 摘 ꢀ 要 ꢀ 针 对 司 家 营 铁 矿 南 区 的 阶 段 嗣 后 充 填 法 采 矿 设 计 要 求 ， 开 展 了 矿 床 工 程 地 质 和 采 矿 技 术 条 件 研 究 。 首 先 在 矿 床 地 质 构 造 和 围 岩 特 性 分 析 基 础 上 ， 进 行 矿 体 与 围 岩 分 类 ， 由 此 对 矿 岩 体 进 行 稳 定 性 评 价 ， 并 确 定 了 矿 岩 体 力 学 参 数 ； 然 后 ， 利 用 矿 区 的 探 矿 钻 孔 ， 建 立 了 三 维 矿 床 地 质 模 型 ， 展 示 了 矿 体 空 间 形 态 以 及 品 位 分 布 规 律 ； 最 后 ， 借 助 于 工 程 经 验 和 前 人 的 研 究 成 果 ， 初 步 探 讨 了 矿 区 的 地 应 力 参 数 。 研 究 成 果 为 矿 床 的 充 填 法 采 矿 设 计 和 优 化 决 策 奠 定 了 基 础 。 关 键 词 ꢀ 铁 矿 ꢀ 工 程 地 质 ꢀ 三 维 矿 床 模 型 ꢀ 采 矿 技 术 条 件 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｅｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｄｅｐｏｓｉｔ ｉｎ Ｓｏｕｔｈ Ａｒｅａ ｏｆ Ｓｉｊｉａｙｉｎｇ Ｉｒｏｎ Ｍｉｎｅ １ ， ２ １， ３ １ １ Ｌｉ Ｇａｎｇ ꢀ Ｙａｎｇ Ｚｈｉｑｉａｎｇ ꢀ Ｇａｏ Ｑｉａｎ ꢀ Ｍａ Ｙａｏ （ １ Ｓｔａ２ｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｍｉｎｅ；  Ｓｈｅｎｋａｎ Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ＆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ＭＣＣ； ３ Ｊｉｎｃｈｕａｎ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ ， Ｌｔｄ ） Ａｂｓｔｒａｃｔꢀ Ａｃ W ｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ W ｔｈｅ ｓｔｏｐ W ｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ . ｒｅｑ K ｕｉｒｅｍｅｎ Y ｔｓ ｏｆ 1 ｔｈｅ ｄｅ 1 ｐｏｓｉｔ ｗ 4 ｉｔｈ ｓｕ . ｂｌｅｖ C ｅｌ ｂａｃｋｆｉ N ｌｌｉｎｇ ｉｎ Ｓｏｕｔｈ Ａｒｅａ ｏｆ Ｓｉ ｊｉａｙｉｎｇ Ｉｒｏｎ Ｍｉｎｅ， ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａｂｏｕｔ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｄｅｐｏｓｉｔ Ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｏｒｅｂｏｄｙ＇ｓ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋ， ｔｈｅ ｏｒｅｂｏｄｙ ａｎｄ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｒｏｃｋｓ ａｒｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｒｏｃｋ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｓ ｍａｄｅ ｓｏ ａｓ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｍａｓｓ Ｔｈｅｎ， ｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｆｏｒｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒａｄｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｄｅｐｏｓｉｔ ａｒｅ ｓｈｏｗｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ３Ｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｄｅｐｏｓｉｔ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｂｕｉｌｔ ｗｉｔｈ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｒｉｌｌｉｎｇ ｄａｔａ Ｔｈｕｓ， Ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｐｒｅｖｉｏｕｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ， ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｅ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ａｒｅ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｌａｙ ａ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｉｎｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｗｉｔｈ ｂａｃｋｆｉｌｌ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｋｅｙｗｏｒｄｓꢀ Ｉｒｏｎ ｍｉｎｅ， Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｅｏｌｏｇｙ， ３Ｄ ｇｅｏｌｏｇｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｄｅｐｏｓｉｔ， Ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ꢀ ꢀ 矿 床 工 程 地 质 条 件 是 矿 床 开 采 设 计 前 提 。 只 有 水 ， 而 且 该 矿 床 矿 石 品 位 低 、 工 程 地 质 复 杂 ， 矿 床 开 采 一 直 受 到 限 制 ２］ 。 为 了 开 发 利 用 司 家 营 铁 矿 的 矿 产 资 源 ， 有 关 专 家 提 出 了 保 护 地 下 水 资 源 和 有 利 于 控 制 岩 层 移 动 的 充 填 采 矿 方 法 ， 国 土 资 源 部 于 ２００７ 年 １０ 月 下 发 了 《 关 于 河 北 省 司 家 营 铁 矿 （ 南 区 ） 调 整 为 允 许 开 采 的 批 复 》 。 批 复 中 原 则 同 意 司 家 营 铁 矿 （ 南 区 ） 由 限 制 开 采 区 调 整 为 允 许 开 采 区 。 为 此 ， 本 研 究 针 对 司 家 营 铁 矿 南 区 的 阶 段 嗣 后 充 填 ［ 对 矿 体 赋 存 条 件 、 产 状 、 形 态 以 及 围 岩 特 性 具 有 较 为 深 入 了 解 和 合 理 评 价 ， 才 可 能 选 择 与 之 相 适 应 的 采 矿 方 法 和 开 采 工 艺 ， 才 能 够 对 采 矿 中 存 在 的 问 题 和 安 全 隐 患 做 出 可 靠 预 测 和 风 险 评 价 ， 以 便 在 采 矿 设 计 和 生 产 中 采 取 必 要 的 安 全 措 施 和 控 制 技 术 １］ 。 显 然 ， 矿 床 工 程 地 质 与 采 矿 技 术 条 件 研 究 的 深 度 和 广 度 ， 在 一 定 程 度 上 决 定 矿 床 开 采 安 全 与 可 行 ， 同 时 对 采 场 地 压 控 制 、 采 场 结 构 参 数 优 化 以 及 回 采 顺 序 的 调 整 都 起 到 举 足 轻 重 的 作 用 。 ［  长 江 学 者 和 创 新 团 队 发 展 计 划 项 目 （ 编 号 ： ＩＲＴ０９５０） ， 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 （ ９７３ 计 划 ） 项 目 （ 编 号 ： ２０１０ＣＢ７３１５００） 。 司 家 营 铁 矿 位 于 冀 东 平 原 ， 地 表 拥 有 大 量 村 庄 、 农 田 ， 赋 存 于 矿 体 上 的 厚 层 第 四 系 含 有 丰 富 的 地 下 李 ꢀ 刚 （ １９８１— ） ， 男 ， 博 士 研 究 生 ， １０００８３ 北 京 市 海 淀 区 学 院 路 ３０ 号 。 · １１· 总 第 ４４６ 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１３ 年 第 ８ 期 法 采 矿 设 计 要 求 ， 在 司 家 营 铁 矿 南 区 地 质 勘 探 工 作 的 基 础 上 ， 开 展 了 矿 床 工 程 地 质 与 采 矿 技 术 条 件 的 研 究 。 作 用 较 普 遍 ， 矿 体 赋 存 于 该 组 地 层 中 。 地 层 走 向 近 南 北 ， 倾 向 西 ， 倾 角 ３０° ～ ６０°， 在 大 贾 庄 矿 段 部 分 地 段 产 状 变 缓 ， 近 于 平 卧 。 震 旦 系 地 层 在 矿 区 零 星 出 露 ， 仅 分 布 在 Ｓ６ 线 及 其 附 近 ， 厚 度 百 余 米 ， 分 布 范 围 很 小 ， 与 前 震 旦 系 变 质 岩 呈 角 度 不 整 合 接 触 ， 其 岩 性 主 要 为 燧 石 岩 、 石 英 砂 岩 、 白 云 岩 等 。 第 四 系 遍 布 全 区 ， 厚 度 一 般 为 １００ ～ １２０ ｍ， 由 黏 土 层 、 砾 石 层 、 亚 砂 土 、 砂 土 或 亚 黏 土 层 组 成 。 １ ꢀ 南 区 矿 床 工 程 地 质 １  １ꢀ 南 区 矿 床 地 质 特 征 司 家 营 南 区 位 于 华 北 台 块 东 北 端 次 级 构 造 单 元 — 燕 山 台 褶 皱 带 的 古 隆 起 东 南 部 位 ， 即 遵 化 — 山 海 关 隆 起 的 东 段 ， 昌 黎 台 凸 的 西 南 边 缘 。 矿 区 出 露 地 层 以 前 震 旦 系 、 震 旦 系 和 第 四 系 为 主 。 区 内 大 面 积 被 第 四 系 地 层 所 覆 盖 ， 仅 在 北 部 李 兴 庄 村 东 （ 狗 头 山 ） 及 村 北 有 不 足 百 平 方 米 的 前 震 旦 系 基 岩 露 头 。 （ ２） 地 质 构 造 。 司 家 营 铁 矿 南 区 位 于 青 龙 河 断 裂 东 侧 ， 为 司 马 复 向 斜 次 级 构 造 — 司 贾 复 向 斜 的 南 半 部 分 。 区 内 褶 皱 构 造 可 分 为 近 南 北 向 紧 密 同 斜 褶 皱 和 近 东 西 向 舒 缓 褶 皱 两 期 。 区 内 断 裂 构 造 比 较 发 育 ， 主 要 分 布 于 大 贾 庄 矿 段 北 部 ， 以 近 南 北 向 的 Ｆ （ １） 地 层 分 布 。 前 震 旦 系 地 层 属 于 太 古 界 滦 县 ９ 群 司 家 营 组 一 、 二 段 ， 主 要 由 变 质 程 度 较 浅 、 成 分 较 简 单 ， 颗 粒 较 细 的 黑 云 斜 长 变 粒 岩 、 角 闪 斜 长 片 麻 岩 夹 斜 长 角 闪 岩 、 片 岩 及 磁 铁 石 英 岩 等 组 成 ， 混 合 岩 化 和 Ｆ 、 北 北 西 向 的 Ｆ 和 Ｆ 及 近 东 西 向 的 Ｆ 等 ５ １０ １２ １３ １１ 条 规 模 较 大 的 断 裂 构 造 ， 且 对 矿 体 破 坏 性 亦 较 大 。 其 特 征 见 表 １。 表 １ꢀ 司 家 营 铁 矿 南 区 断 层 情 况 产 ꢀ ꢀ 倾 ꢀ 状 断 距 ／ ｍ 垂 ꢀ 直 规 ꢀ 模 ｍ 断 层 编 号 分 布 范 围 倾 ꢀ 角 （ ° ） 性 ꢀ 质 ／ 走 ꢀ 向 向 水 ꢀ ２０ 平 ／ Ｆ１２ Ｆ１３ Ｆ１０ Ｆ９ ０ ～ ７ 线 ２ ～ ６ 线 ７ ～ ２２ 线 Ｆ１０ 东 侧 ， Ｓ２６ 线 ７ 线 南 侧 ９００ ６００ １５００ ＮＷ１５° ＮＷ１５° ＮＥ５° ～ １０° ＮＥ５° ＮＷ８２° ＳＷ ＳＷ ＮＷＷ ＮＷＷ Ｓ ７０ ～ ７８ ７８° ６３ ～ ７２ ８０ ７４ １２２ ～ ２５５ ２０ ５０ ～ １４０ 压 扭 性 正 断 层 压 扭 性 正 断 层 压 扭 性 逆 断 层 压 扭 性 正 断 层 张 性 正 断 层 WWW.KY114.CN１６３９８ ３００ ６００ Ｆ１１ ꢀ ꢀ （ ３） 岩 浆 岩 。 区 内 岩 浆 岩 不 甚 发 育 ， 施 工 的 钻 采 该 矿 段 的 主 要 充 水 来 源 。 孔 工 程 揭 露 未 见 有 大 的 侵 入 岩 体 ， 主 要 见 到 规 模 不 等 、 遍 及 全 区 的 伟 晶 岩 脉 和 呈 区 段 性 分 布 的 中 — 基 性 岩 脉 。 另 有 少 量 混 合 花 岗 岩 分 布 。 （ ２） 较 稳 定 区 围 岩 。 较 稳 定 区 主 要 为 深 部 的 弱 风 化 岩 组 和 完 整 块 状 岩 组 围 岩 ， 底 板 标 高 － ２２０ ～ － ４３０ ｍ。 岩 石 致 密 坚 硬 ， 节 理 、 裂 隙 不 发 育 ， 强 度 高 。 顶 底 板 岩 石 抗 压 强 度 一 般 为 ４０ ～ １３０ ＭＰａ， 平 均 为 ８７ ３ ＭＰａ。 断 层 带 附 近 ， 岩 体 破 碎 ， 裂 隙 发 育 。 （ ３） 不 稳 定 区 围 岩 。 不 稳 定 区 主 要 为 强 风 化 岩 组 ， 为 最 上 层 基 岩 。 岩 石 风 化 强 烈 、 岩 体 破 碎 、 裂 隙 发 育 、 稳 定 性 极 差 ， 层 底 标 高 － ９０ ～ － １５０ ｍ。 １ ３ꢀ 南 区 矿 岩 物 理 力 学 性 质 １  ２ꢀ 南 区 矿 岩 围 岩 稳 定 性 分 区 根 据 提 交 的 《 河 北 省 滦 县 司 家 营 铁 矿 南 区 详 细 勘 探 地 质 报 告 》 ， 从 工 程 地 质 状 况 、 钻 孔 岩 芯 ＲＱＤ 值 、 构 造 、 节 理 裂 隙 等 方 面 进 行 分 析 ， 从 工 程 围 岩 质 量 将 其 划 分 ３ 类 ： 稳 定 区 、 较 稳 定 区 和 不 稳 定 区 。 （ １） 稳 定 区 围 岩 。 稳 定 区 主 要 为 矿 体 主 体 部 位 。 矿 体 主 要 赋 存 于 黑 云 变 粒 岩 和 部 分 云 母 石 英 片 岩 中 ， 产 状 与 围 岩 一 致 ， 矿 石 绝 大 部 分 呈 细 纹 状 — 条 纹 状 ， 致 密 坚 硬 ， 整 体 性 好 。 狗 头 山 一 带 地 表 露 头 矿 石 虽 风 化 破 碎 ， 但 仍 较 坚 硬 。 矿 石 抗 压 强 度 一 般 为 矿 体 主 要 赋 存 于 黑 云 变 粒 岩 和 部 分 云 母 石 英 片 岩 中 ， 产 状 与 围 岩 一 致 。 岩 石 在 深 部 致 密 坚 硬 ， 节 理 、 裂 隙 不 发 育 。 顶 底 板 岩 石 抗 压 强 度 一 般 为 ４０ ～ １３０ ＭＰａ， 平 均 为 ８７ ３ ＭＰａ。 矿 石 绝 大 部 分 呈 细 纹 状 — 条 纹 状 ， 致 密 坚 硬 。 狗 头 山 一 带 地 表 露 头 矿 石 虽 风 化 破 碎 ， 但 仍 较 坚 硬 ， 矿 石 抗 压 强 度 一 般 为 １９５ ３ ～ ２７９ ７ ＭＰａ， 平 均 为 ２４０ ９ ＭＰａ。 普 氏 硬 度 系 数 ： 矿 石 为 １２ ～ １４， 岩 石 为 ８ ～ １２。 矿 、 岩 松 散 系 数 均 为 １ ５； 第 四 系 为 １ １５。 综 上 南 区 工 程 地 质 评 １ ９５ ３ ～ ２７９ ７ ＭＰａ， 平 均 为 ２４０ ９ ＭＰａ。 矿 区 内 断 ９ １０ １２ １３ １１ 裂 构 造 发 育 ， 以 Ｆ 、 Ｆ 、 Ｆ 、 Ｆ 和 Ｆ 等 ５ 条 规 模 较 大 的 断 裂 构 造 为 主 ， 且 对 矿 体 破 坏 性 亦 较 大 。 致 使 大 贾 庄 矿 段 北 端 矿 体 零 乱 ， 个 别 断 层 破 碎 带 较 宽 ， 接 受 大 气 降 水 的 补 给 ， 构 成 矿 体 中 的 主 要 含 水 带 ， 是 开 · １２· ꢀ ꢀ ꢀ 李 ꢀ 刚 等 ： 司 家 营 铁 矿 南 区 矿 床 工 程 地 质 与 采 矿 技 术 条 件 研 究 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１３ 年 第 ８ 期 价 和 岩 石 力 学 试 验 结 果 ， 给 出 矿 区 岩 层 的 分 类 和 矿 岩 物 理 力 学 性 质 如 表 ２ 和 表 ３ 所 示 。 表 ２ꢀ 司 家 营 铁 矿 南 区 矿 岩 石 密 度 １ ４ꢀ 矿 岩 力 学 特 性 参 数 研 究 为 了 合 理 预 测 和 确 定 南 区 矿 岩 体 的 力 学 与 变 形 参 数 ， 为 南 区 采 场 稳 定 性 分 析 提 供 合 理 的 计 算 参 数 ， 本 研 究 借 助 前 人 的 研 究 工 作 的 基 础 上 ， 采 用 经 验 或 半 经 验 的 预 测 方 法 ， 并 参 考 类 似 矿 山 工 程 参 数 选 择 ， 进 行 南 区 矿 岩 体 参 数 估 计 。 由 于 多 因 素 岩 体 分 类 综 合 考 虑 了 影 响 岩 体 性 质 的 多 种 因 素 ， 因 此 ， 根 据 岩 体 分 类 级 别 或 评 价 指 标 ， 进 行 岩 体 特 性 参 数 估 算 是 合 理 的 。 表 ４ 给 出 了 岩 体 类 别 与 岩 体 参 数 关 系 的 国 标 估 算 表 。 假 设 ＲＭＲ 为 岩 体 分 类 指 标 值 ， 用 线 性 插 值 方 法 可 求 出 对 应 的 岩 体 特 征 参 数 ： ３ 密 度 ／ （ ｔ／ ｍ ） 矿 ꢀ 段 储 量 类 别 氧 化 矿 原 生 矿 岩 石 第 四 系 表 ꢀ 表 ꢀ 表 ꢀ 表 ꢀ 内 外 内 外 ３ ３０ ３ ０６ ３ ３２ ３ ０６ ３ ３０ ３ ０６ ３ ３０ ３ ０６ 南 矿 段 ２  ７ ２ ０ 大 贾 庄 矿 段 表 ３ꢀ 司 家 营 铁 矿 南 区 地 层 稳 定 性 分 类 矿 岩 石 单 轴 抗 压 强 度 ／ ＭＰａ 稳 定 性 类 ꢀ 主 要 岩 性 别 强 度 范 围 平 均 值 围 岩 评 分 ｘ － ｘ ｍｉｎ ｍａｘ 稳Ⅱ定 性 ） 类 ｘ ＝ ｘｍｉｎ ＋ （ ＲＭＲ － ＲＭＲＸ ） ， ＲＭＲＳ － ＲＭＲＸ 主 要 矿 体 １９５ ～ ２８０ ２４１ ８７ ７０ ５０ ３０ １０ （ （ （ １） 类 较Ⅲ稳 定 ） 黑 云 变 粒 岩 、 部 分 云 母 石 英 片 岩 ４ ０ ～ １３０ 式 中 ， ｘ 为 对 应 于 分 类 指 标 为 ＲＭＲ 的 岩 体 特 征 参 数 值 ； ｘ 、 ｘ 为 某 一 类 别 岩 体 参 数 的 下 限 和 上 限 值 ； （ （ 较 Ⅳ不 稳 定 ） （ － ９０ ～ － １５０ ｍ 标 高 ） 类 强 风 化 岩 组 ｍｉｎ ｍａｘ ２５ ～ ５０ ３０ ＲＭＲＸ 、 ＲＭＲＳ 为 某 一 类 别 岩 体 评 价 指 标 的 下 限 和 上 类 极 Ⅴ不 稳 定 ） 第 四 系 地 层 ＜ ２５ 限 值 。 表 ４ꢀ 岩 体 物 理 力 学 参 数 （ ＧＢ ５０２１８— ９４） 变 形 模 量 Ｅｍ ／ ＧＰａ 泊 松 比 μ 黏 聚 力 ｃ／ ＭＰａ 内 摩 擦 角 ／ （ ° ） 抗 压 强 度 Ｒｃ ／ ＭＰａ 抗 拉 强 度 Ｒｔ ／ ＭＰａ 密 度 γ 围 岩 类 别 岩 质 区 分 符 号 ３ ／ （ ｔ／ ｍ ） Ⅰ Ⅱ ４０ ０ １５ ３ ０ ５５ ５０ ２ ８ ２ ７０ ２ ６５ ２ ６０ ２ ４５ ２ ３０ ２ ３０ ２ １０ ２ ２０ ２ ００ WWW.KY114.CN ２５ １５ ０ ２０ ０ ２５ ０ ２８ ０ ３０ ０ ３５ ０ ４０ ０ ４３ ０ ４５ ２ １ １ ２ ５０ ４５ ３５ １ ９ １ ４ 坚 硬 岩 Ａ１ 中 硬 岩 Ａ２ 软 质 岩 Ｂ 硬 质 岩 Ａ 软 质 岩 Ｂ 软 质 岩 Ｂ 特 软 岩 Ｃ ２５ Ⅲ ７ ７ ０ ８０ ４０ ２０ １ １ ４ ０ ０ ４０ ３５ １５ ０ ８３ ２ ０ ０ ２５ ３０ ９ ６ ０ ５ Ⅳ Ⅴ ０ ８０ ０ ３３ ０ ０５ ～ ０ １ ０ １０ ２５ ０ ３３ ０ ０７ ２２ ５ １０ ～ ２０ ３ ５ ０ １９ ０ ０３ ～ ０ ０５ ０ ５ ～ １ ５ ０ ０３ ～ ０ ０８ ２ ꢀ 矿 床 三 维 地 质 模 型 与 矿 体 形 态 垂 直 距 离 ３４ ～ ９４ ｍ， 断 续 延 长 至 Ｓ２４ 勘 探 线 ， 形 态 ２  １ꢀ 南 区 矿 床 分 段 与 矿 体 不 规 则 。 根 据 矿 体 形 态 ， 南 区 划 分 成 ２ 个 矿 段 ： 南 矿 段 和 大 贾 庄 矿 段 范 围 为 Ｎ６ 线 ～ Ｄ７０ 线 之 间 ， 全 长 约 ７ ６００ ｍ， 其 展 布 方 向 略 呈 由 北 西 向 南 西 偏 转 之 势 ， 包 含 Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ号 ４ 个 矿 体 。 矿 段 总 体 展 布 方 向 为 北 北 西 — 南 北 — 北 东 ， 北 部 与 南 矿 段 呈 平 行 分 布 。 其 中 以 Ⅰ、 Ⅱ号 矿 体 为 主 ， 前 者 分 布 于 矿 区 西 侧 ， Ｄ２２ 勘 探 线 以 南 ， 形 态 简 单 ， 多 为 层 状 ， 呈 北 北 东 向 展 布 ； 后 者 位 于 Ⅰ号 矿 体 的 北 部 Ｄ２ 线 ～ Ｄ２２ 线 之 间 ， 由 于 受 后 期 断 裂 的 影 响 ， 造 成 矿 体 沿 走 向 、 倾 斜 互 不 连 续 ， 部 分 陷 落 隐 伏 于 变 粒 岩 中 ， 呈 层 状 、 似 层 状 产 出 ， 沿 倾 向 具 有 明 显 向 上 变 薄 的 趋 势 ； Ⅲ、 Ⅳ 号 矿 体 为 区 内 规 模 小 、 厚 度 和 延 深 变 化 较 大 的 ２ 个 矿 体 ， 一 般 呈 扁 豆 状 或 透 镜 状 ， 平 面 分 布 应 位 于 Ⅱ号 大 贾 庄 矿 段 。 南 矿 段 范 围 为 Ｓ６ 线 ～ Ｓ６８ 线 之 间 ， 矿 体 延 长 约 ６ ２００ ｍ， 略 呈 南 北 向 展 布 ， 包 含 Ⅰ、 Ⅱ号 ２ 个 矿 体 ， 其 中 Ⅰ号 矿 体 规 模 最 大 ， 纵 贯 全 区 ， 全 长 达 ８ ３５０ ｍ， 位 于 矿 区 东 侧 ， 主 要 分 布 于 Ｓ６ ～ Ｓ６８ 线 间 ， 控 制 延 长 ６ ２００ ｍ。 矿 体 纵 贯 南 北 两 区 ， 连 续 性 好 ， 矿 体 呈 层 状 、 似 层 状 产 出 ， 产 状 比 较 稳 定 ； 矿 体 走 向 近 南 北 ， 倾 向 西 ， 倾 角 ３０° ～ ６０°。 矿 体 除 了 狗 头 山 出 露 地 表 外 ， 其 他 均 被 第 四 系 所 覆 盖 。 矿 体 最 大 埋 深 １６０ ｍ， 最 小 仅 ２ ｍ， 一 般 为 ６０ ～ １３０ ｍ， 不 仅 规 模 最 大 ， 而 且 形 态 和 产 状 也 比 较 稳 定 。 矿 体 最 大 厚 度 １ ８０ ｍ， 最 薄 仅 １０ ｍ。 Ⅱ号 矿 体 位 于 Ⅰ号 矿 体 上 盘 ， · １３· 总 第 ４４６ 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１３ 年 第 ８ 期 矿 体 的 西 侧 ， 但 受 后 期 构 造 影 响 ， 表 现 为 东 侧 展 布 。 各 矿 体 地 质 特 征 见 表 ５。 表 ５ꢀ 司 家 营 铁 矿 南 区 矿 体 地 质 特 征 矿 体 产 状 矿 体 编 号 矿 体 规 模 控 制 标 高 ／ ｍ 埋 深 ／ ｍ 矿 段 分 布 范 围 矿 体 形 态 长 度 ／ ｍ 厚 度 ／ ｍ 延 深 ／ ｍ 走 向 倾 向 倾 角 ／ （ °） 最 高 最 低 Ｓ６ ～ Ｓ３８ Ｓ４２ ～ Ｓ６６ Ｓ６ ～ Ｓ２４ 南 ３２００ ３０００ １９００ １４ ～ １８５ ３５０ ～ １１００ ＮＮＷ ～ ＳＮ １０ ～ １１０ １２０ ～ ８５０ ＮＮＥ ～ ＮＮＷ １０ ～ １３０ １２０ ～ ２６０ ＮＷ ～ ＮＮＷ Ｗ Ｗ Ｗ ３０ ～ ６０ ３０ ～ ６０ ３０ ～ ４０ 层 状 、 似 层 状 层 状 、 似 层 状 不 规 则 ２０ － ８０ － ２０ － ７００ － ５２０ １３０ ～ １６０ － ３００ ４４ ～ ２０４ ０ ～ １２０ 南 矿 段 Ⅰ Ⅱ Ⅰ ２ ４ ～ ６４ ３ ８００ ４００ ３ ～ ５０ ３５０ ～ ６６０ ＮＮＥ ～ ＮＥ Ｗ ５０ ～ ５５ ３０局 ～部５０ 层 状 － １３０ － ５２５ １４０ ～ ２７０ 大 贾 庄 矿 段 ６８ ～ ７２ Ⅱ Ⅲ Ⅳ ２ ～ ２２ ２ ～ ６ 南 ０ 北 ～ ６ 南 ２３５０ ５００ ７００ ３ ～ １４３ ８ ～ ４６ １０ ～ ８８ ３００ ～ ９００ ７２ ～ ２９４ ７５ ～ ３２０ ＮＷ ～ ＳＮ ＮＷ ＮＮＷ Ｗ Ｗ Ｗ 层 状 、 似 层 状 透 镜 状 或 扁 豆 状 透 镜 状 或 扁 豆 状 － ４０ － ７０ － ６０ － ６４０ ５０ ～ ５００ － ２７０ ７０ ～ ２２０ － ２３０ ７０ ～ １１０ ５ ～ １０ ４０ ４０ ２ ２  ２ꢀ 南 区 矿 床 模 型 与 地 层 结 构  ２ １ꢀ 南 区 矿 床 范 围 南 区 矿 床 范 围 ： 矿 体 走 向 （ ＮＳ） 长 ８ ０００ ｍ； 垂 直 矿 体 走 向 （ ＷＥ） 宽 ３ ５００ ｍ， 矿 体 在 垂 直 方 向 ８６０ ｍ。 ２  ２ ２ꢀ 三 维 地 质 模 型 与 地 质 品 位 采 用 矿 区 ２５５ 个 有 效 的 地 质 钻 孔 数 据 建 立 了 南 ［ ３］ 如 图 １ 所 示 。 南 区 矿 床 铁 矿 区 矿 床 三 维 地 质 模 型 石 ＴＦｅ 品 位 的 变 化 为 ７％ ～ ４５％ ， 平 均 品 位 为 ３０％ 左 右 。 矿 体 大 致 呈 南 北 走 向 ， 北 高 南 低 ， 在 矿 床 中 部 显 示 凹 字 状 态 ， 呈 现 马 鞍 状 形 态 ； 矿 体 向 西 倾 斜 ， 矿 图 ２ꢀ 南 矿 段 矿 体 地 质 品 位 直 方 图 ２  ２ ３ꢀ 南 区 矿 体 形 态 三 维 模 型 以 围 岩 、 矿 体 、 上 覆 盖 层 和 中 间 层 为 载 体 建 立 了 WWW.KY114.CN 体 倾 角 约 为 ３５°。 矿 体 从 西 向 东 ， 品 位 逐 渐 提 高 ， 形 南 区 矿 体 形 态 模 型 ， 展 示 了 矿 体 在 空 间 上 的 分 布 如 图 ３ 所 示 。 可 以 看 出 ， 矿 体 基 本 上 处 于 － ４００ ｍ 水 平 以 上 ， 而 矿 区 北 区 矿 体 赋 存 量 较 大 ， 整 个 矿 体 形 态 从 北 到 南 呈 现 一 种 降 低 的 趋 势 。 态 逐 渐 规 则 ， 大 贾 庄 矿 段 的 矿 石 品 位 低 ， 较 分 散 ， 而 且 埋 藏 较 深 ， 位 于 东 侧 南 矿 段 矿 石 品 位 较 为 连 续 和 均 布 ， 图 ２ 给 出 了 南 矿 段 矿 体 地 质 品 位 直 方 图 ， 整 个 矿 床 的 平 均 地 质 品 位 仅 为 ２７％ ， 而 标 准 品 位 区 间 为 １ ３ ７％ ～ ３７％ ， 显 然 ， 整 个 矿 体 的 平 均 地 质 品 位 比 ０％ 的 还 低 ， 其 原 因 在 于 没 有 剔 除 低 于 边 界 品 位 的 矿 石 ， 导 致 整 个 矿 体 的 平 均 品 位 偏 低 。 图 ３ꢀ 从 矿 体 北 侧 仰 视 的 南 区 三 维 矿 体 形 态 图 ３ ꢀ 矿 区 地 应 力 分 析 采 矿 是 在 具 有 原 岩 应 力 的 地 层 中 进 行 的 ， 因 此 ， 矿 区 的 初 始 应 力 场 的 合 理 模 拟 和 参 数 预 测 是 采 场 稳 定 性 分 析 的 重 要 基 础 。 矿 区 一 般 经 历 多 次 地 质 构 造 与 成 矿 作 用 ， 因 此 ， 大 多 数 矿 山 的 原 岩 应 力 场 多 为 历 次 构 造 应 力 的 叠 加 和 重 构 作 用 的 结 果 ， 从 而 导 致 矿 图 １ꢀ 矿 床 地 质 品 位 （ ＴＦｅ） 三 维 地 质 模 型 （ 从 东 南 向 西 北 俯 视 图 ） · １４· ꢀ ꢀ ꢀ 李 ꢀ 刚 等 ： 司 家 营 铁 矿 南 区 矿 床 工 程 地 质 与 采 矿 技 术 条 件 研 究 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ２０１３ 年 第 ８ 期 区 原 岩 应 力 复 杂 多 变 ， 尤 其 水 平 地 应 力 更 加 难 以 确 ［ ４］ 。 很 多 矿 山 更 多 的 是 依 赖 于 现 场 地 应 力 测 量 的 工 程 地 质 特 征 和 岩 石 力 学 试 验 结 果 ， 初 步 给 出 了 矿 区 地 层 的 稳 定 性 分 类 。 通 过 建 立 三 维 模 型 ， 全 面 揭 示 了 南 区 矿 床 的 矿 体 形 态 和 地 质 品 位 分 布 情 况 。 借 助 于 工 程 经 验 和 前 人 的 研 究 成 果 ， 初 步 探 讨 了 矿 区 的 地 应 力 参 数 。 此 研 究 成 果 为 定 量 评 价 阶 段 嗣 后 充 填 法 采 矿 方 案 的 可 行 性 研 究 提 供 理 论 依 据 ， 也 是 进 行 定 量 评 价 超 大 采 场 嗣 后 充 填 稳 定 性 研 究 、 揭 示 充 填 采 场 地 压 显 现 规 律 和 岩 移 预 测 的 基 础 。 定 来 揭 示 矿 区 的 地 应 力 场 。 由 于 司 家 营 铁 矿 没 有 开 展 现 场 地 应 力 测 试 工 作 ， 因 此 需 要 借 助 于 国 内 外 地 应 力 研 究 成 果 以 及 矿 区 所 处 的 区 域 地 质 构 造 环 境 ， 进 行 南 区 矿 区 原 岩 应 力 类 比 预 测 研 究 ， 为 采 场 稳 定 性 研 究 奠 定 基 础 。 水 平 应 力 ／ 垂 直 应 力 的 比 值 λ 是 表 征 地 区 地 应 力 场 特 征 的 指 标 。 该 值 是 随 着 深 度 增 加 而 增 加 的 ， 但 在 不 同 地 区 也 存 在 差 异 。 世 界 范 围 内 的 矿 山 与 土 木 工 程 的 水 平 地 应 力 测 试 结 果 显 示 ， 岩 体 侧 压 系 数 λ 的 值 在 浅 部 范 围 内 随 深 度 增 加 而 增 加 ， 而 在 深 部 则 随 深 度 增 加 而 减 小 。 南 区 是 正 在 开 采 设 计 的 一 座 大 型 矿 山 ， 尽 管 开 展 了 多 次 的 探 矿 和 工 程 地 质 、 水 文 地 质 研 究 工 作 ， 但 是 相 对 如 此 大 范 围 的 矿 体 范 围 ， 现 有 的 资 料 难 以 满 足 矿 区 开 采 设 计 对 围 岩 稳 定 性 评 价 和 数 值 分 析 的 需 求 。 因 此 ， 随 着 采 矿 生 产 过 程 的 进 行 ， 还 需 不 断 获 取 更 多 的 资 料 ， 对 现 有 研 究 进 行 补 充 、 完 善 ， 更 正 确 地 揭 示 南 区 矿 床 的 工 程 地 质 条 件 ， 以 便 充 分 研 究 南 区 采 矿 技 术 条 件 ， 为 南 区 开 采 设 计 和 参 数 优 化 提 供 更 可 靠 的 依 据 。 Ｓｈｅｏｒｙ 通 过 大 量 研 究 ， 提 出 了 计 算 侧 向 压 力 系 数 λ 的 计 算 式 ： λ ＝ ０ ２５ ＋ ７Ｅｈ ０ ００１ ＋ １ ， （ ２） ( ) Ｈ 式 中 ， Ｈ 为 距 地 表 的 深 度 ， ｍ； Ｅｈ 为 上 覆 岩 体 平 均 水 平 方 向 的 弹 性 模 量 ， ＧＰａ。 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 根 据 式 （ ２） 合 理 地 估 算 地 应 力 侧 压 系 数 计 算 公 式 以 及 南 区 围 岩 的 弹 性 模 量 ， 由 此 可 以 计 算 出 南 区 ［ １］ ꢀ 余 霈  矿 区 水 文 地 质 工 程 地 质 工 作 要 更 好 地 为 矿 产 资 源 开 发 服 务 ［ Ｊ］  中 国 地 质 ， １９８６（ １１） ： １１１４ ［ ２］ ꢀ 李 俊 华  司 家 营 铁 矿 南 区 地 质 条 件 及 采 矿 方 法 选 择 探 讨 ［ Ｃ］ 的 侧 压 系 数 ： WWW.KY114.CN ∥ ２００９ 年 全 国 金 属 矿 山 充 填 采 矿 技 术 学 术 研 讨 与 技 术 交 流 暨 ꢀ ꢀ 南 区 矿 体 围 岩 弹 性 模 量 的 加 权 均 值 设 备 展 示 会 文 集  马 鞍 山 ： 《 金 属 矿 山 》 杂 志 社 ， ２００９ ［ ３］ ꢀ 刘 晓 明 ， 罗 周 全 ， 等  复 杂 矿 区 三 维 地 质 可 视 化 及 数 值 模 型 构 建 ［ Ｊ］  岩 土 力 学 ， ２０１０， ３１（ １２） ： ４００６４０１０ ４ １ Ｅｈ ＝ Ｅ ｈ ＝ ２９ ７７ ＧＰａ ∑ ｉ ｉ Ｈ ｉ ＝ １ ［ ４］ ꢀ 蔡 美 峰  金 属 矿 山 采 矿 设 计 优 化 与 地 压 控 制 ——— 理 论 与 实 践 ꢀ ꢀ 计 算 － ４５０ ｍ 中 段 矿 体 侧 压 系 数 ［ Ｍ］  北 京 ： 科 学 出 版 社 ， ２００１ λ ＝ ０ ２５ ＋ ７Ｅｈ ( ０ ００１ ＋ Ｈ１ ) ＝ ０ ９０ ［ ５］ ꢀ 河 北 省 地 矿 局 第 二 地 质 大 队  河 北 省 滦 县 司 家 营 铁 矿 南 区 地 质 勘 探 报 告 ［ Ｒ］  滦 县 ： 唐 钢 滦 县 司 家 营 矿 业 有 限 公 司 ， １９８０ ４ ꢀ 结 ꢀ 论 （ 收 稿 日 期 ꢀ ２０１３０５１１） 概 述 了 司 家 营 铁 矿 南 区 矿 床 的 地 质 特 征 ， 即 矿 区 地 质 构 造 断 裂 性 质 与 产 状 、 地 层 ， 在 综 合 分 析 矿 床 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 岩 土 力 学 ， ２０００， ２１（ ３） ： ２４４２４６ （ 上 接 第 １０ 页 ） ［ ［ ［ ［ ［ ４］ ꢀ Ｓｕｙｋｅｎｓ Ｊ Ｋ Ｏｐｔｉｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｂｙ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ ｓｕｐｐｏｒｔ ｖｅｃｔｏｒ ｍａ ｃｈｉｎｅｓ ［ Ｊ］  Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， ２００１， １４（ １） ： ２３２５ 用 ， 准 确 及 时 的 预 测 到 冒 落 高 度 及 碴 石 厚 度 对 于 地 下 铁 矿 石 资 源 安 全 、 高 效 的 回 收 具 有 极 其 重 大 的 意 义 。 ５］ ꢀ 许 建 华 ， 张 学 工 ， 李 衍 达  基 于 最 小 二 乘 支 持 向 量 机 的 油 气 判 别 技 术 ［ Ｊ］  模 式 识 别 与 人 工 智 能 ， ２００２， １５（ ４） ： ５０７５０９ ６］ ꢀ 赵 洪 波 ， 冯 夏 庭  非 线 性 位 移 时 间 序 列 预 测 的 进 化 一 支 持 向 量 机 方 法 及 应 用 ［ Ｊ］  岩 土 工 程 学 报 ， ２００３， ２５（ ４） ： ４６８４７１ ７］ ꢀ 马 文 涛  基 于 灰 色 最 小 二 乘 支 持 向 量 机 的 边 坡 位 移 预 测 ［ Ｊ］  岩 土 力 学 ， ２０１０， ３１（ ５） ： １６７０１６７４ 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 ［ ［ ［ １］ ꢀ 刘 国 生 ， 张 园 远 ， 闫 ꢀ 昆 ， 等  巢 湖 北 部 山 区 矿 山 开 采 现 状 分 析 及 保 护 措 施 ［ Ｊ］  资 源 环 境 与 工 程 ， ２０１１， ２５（ ４） ： ３５３３５７． ２］ ꢀ 刘 爱 华 ， 李 夕 兵 ， 赵 国 彦 ． 特 殊 矿 产 资 源 开 采 方 法 与 技 术 ［ Ｍ］  长 沙 ： 中 南 大 学 出 版 社 ， ２００９． ８］ ꢀ 李 ꢀ 潇  灰 色 最 小 二 乘 支 持 向 量 机 在 滑 坡 变 形 预 测 中 的 应 用 ［ Ｊ］  测 绘 通 报 ， ２０１０（ ６） ： ４４４６ ３］ ꢀ 蒋 ꢀ 刚 ， 林 鲁 生 ， 刘 祖 德 ， 等  边 坡 变 形 的 灰 色 预 测 模 型 ［ Ｊ］  （ 收 稿 日 期 ꢀ ２０１３０５２７） · １５·