楊新文

(云南文山斗南錳業(yè)股份有限公司，云南硯山 663101)

礦層厚度變化影響礦山開采，嚴(yán)重制約采掘工作的正常進(jìn)行，并造成采掘比例失調(diào)，生產(chǎn)成本提高，工作效率降低及中段礦石儲量減少等。褶皺和斷裂構(gòu)造變動引起的礦層變厚和變薄，影響礦層厚度。為準(zhǔn)確計(jì)算礦石儲量和合理布置采掘工程，要求在生產(chǎn)過程中盡可能鑒別礦層厚度變化的地質(zhì)特征，較好地預(yù)測礦層厚度變化規(guī)律，確保礦山資源合理開采和充分利用。

1 礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造

1)北西向構(gòu)造以文麻(文山～麻栗坡)斷裂為代表，該斷裂北西起平遠(yuǎn)街，南東經(jīng)文山至麻栗坡延伸至國境以外，呈北 45(°)西方向展布，國內(nèi)長約150 km，屬本區(qū)一級構(gòu)造。該斷裂經(jīng)過長期多次活動，總的錯(cuò)動方向是：南西盤向北東方向逆沖，呈順時(shí)針方向扭動。由于斷層南西盤長期上升的結(jié)果，文麻斷裂構(gòu)成了越北古陸的東部邊界。屬于北西向構(gòu)造體系的還有開鳴(開遠(yuǎn)～嗚鷲)斷裂，該斷裂北西起開遠(yuǎn)，南東經(jīng)石洞、鳴鷲至馬鹿塘，呈北 45(°)西方向展布，長約60 km[1]。

2)斗南弧形向斜總的構(gòu)造形態(tài)是北翼地層產(chǎn)狀正常，南翼倒轉(zhuǎn)，愈靠近文麻斷裂附近，倒轉(zhuǎn)愈劇烈，被卷入倒轉(zhuǎn)的地層也愈多，離文麻斷裂愈遠(yuǎn)，倒轉(zhuǎn)向斜逐漸轉(zhuǎn)為正常?？梢姸纺匣⌒蜗蛐钡男纬膳c文麻斷裂有密切的成生聯(lián)系。這種現(xiàn)象可以解釋為：文麻斷裂自中生代以來，斷層的南西側(cè)向北西方向(順時(shí)針方向)扭動，牽引斷層南西側(cè)的地層由南而北的推擠，愈靠近主干斷裂，壓應(yīng)力愈強(qiáng)，推擠愈劇烈，因而產(chǎn)生向南倒轉(zhuǎn)的向斜構(gòu)造，離主干斷裂愈遠(yuǎn)，壓應(yīng)力隨著離主干斷裂距離的增加而減弱，倒轉(zhuǎn)向斜轉(zhuǎn)為正常[1]。

2 褶皺構(gòu)造對礦層厚度的影響

1)本礦段處于斗南向斜西南端，向斜軸向約為北50(°)東。東邊48線處南北寬 1 600 m，西端僅100余 m。北翼 48～57A 線地層以 20(°)～30(°)平緩角度向南東傾斜，然而往深部近向斜軸部(約在1 710 m標(biāo)高)及 57A線以西，變陡至 40(°)～60(°)；南翼傾角普遍較陡，為 50(°)～70(°)，其中 58A～60線之間、淺部地層近于直立乃至倒轉(zhuǎn)，經(jīng)CK59A11及 CK59A12兩鉆孔控制，倒轉(zhuǎn)形態(tài)明顯[1]。

2)在地殼運(yùn)動影響下，巖層受水平方向擠壓力的長期作用發(fā)生塑性變形，而形成波狀彎曲，這種構(gòu)造形態(tài)稱為褶皺構(gòu)造。褶皺構(gòu)造中的一個(gè)彎曲稱為褶曲，它是組成褶皺構(gòu)造的基本單位，褶曲主要有兩種基本形態(tài)：背斜和向斜[2]。由于礦層某些地段比較松軟，在構(gòu)造應(yīng)力影響下，容易發(fā)生塑性流動和變形，導(dǎo)致礦層產(chǎn)生局部變厚、變薄及尖滅，褶皺構(gòu)造變動對礦層厚度的影響更加明顯。

在水平擠壓力作用下，礦層形成褶皺的同時(shí)，由于褶曲兩翼受力大于軸部，礦石由壓力大的地方向壓力小的地方發(fā)生塑性流動，造成背、向斜軸部礦層變厚，兩翼礦層變薄(見圖1a)。若在垂直壓力作用下，褶曲軸部壓力大于兩翼，此時(shí)背斜軸部礦層厚度變薄，而兩翼礦層變厚(見圖1b)。

圖1 在地應(yīng)力作用下的褶曲及其礦層厚度變化特征

嘎科礦段處于斗南向斜西南端，向斜軸向約為北50(°)東，礦區(qū)內(nèi)褶皺比較發(fā)育，如嘎科向斜軸面等。在圖2中看到的是嘎科礦段南翼六中段，據(jù)開采資料表明：礦層厚度變化具有一定的規(guī)律，即礦層多在褶曲軸部變厚，而在兩翼變薄，如軸部的六中段實(shí)際揭露的礦層厚度為0.8 m，勘探56C1鉆孔探測礦層厚度為1.81 m；而翼部的六中段實(shí)際揭露的礦層厚度和57勘探線CK26鉆孔探測礦層厚度分別為0.41 m和1.58 m。同樣地，從地質(zhì)統(tǒng)計(jì)資料、實(shí)際跑面、采礦過程中看，在其它的背斜和向斜也有類似的特點(diǎn)。可以看出，在嘎科背斜的軸部和兩翼礦層厚度變化較大，分析其原因主要是褶皺受到西南和東北方向擠壓應(yīng)力作用。在褶皺形成過程中，由于軸部壓力小，礦體向軸部發(fā)生塑性流動，因而礦層厚度變厚；在褶皺兩翼礦層變薄，從礦層結(jié)構(gòu)遭受破壞程度可知礦層受過較大的壓力擠壓。

圖2 嘎科礦段六中段地質(zhì)(代表性)

3 斷裂構(gòu)造對礦層厚度的影響

區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，概括起來，有4組不同方向、不同性質(zhì)的斷裂：即平行礦區(qū)主要構(gòu)造線的北東東向〔北 50(°)～70(°)東〕壓性斷裂 ；與構(gòu)造線近于垂直的北西向〔北 30(°)～40(°)西〕張性斷裂 ；與主要構(gòu)造線斜交的北西西向〔北70(°)西〕和南北向斷裂[1]。

巖層受力后發(fā)生變形，當(dāng)作用力達(dá)到或超過巖層的強(qiáng)度極限時(shí)，巖層的連續(xù)完整性受到破壞，在巖層的一定部位和一定方向上產(chǎn)生斷裂。巖層斷裂后，其破裂面兩側(cè)的巖塊有顯著位移的就稱為斷層，無顯著位移的就稱為節(jié)理，它們統(tǒng)稱為斷裂構(gòu)造[2]。

斷裂構(gòu)造對礦層厚度的影響一般沒有褶皺構(gòu)造顯著，僅在斷層附近出現(xiàn)礦層的變厚或變薄。一些正斷層由于引起拖拽作用，可導(dǎo)致斷層附近上、下盤礦層厚度變??；而一些逆斷層兩側(cè)可能出現(xiàn)礦層的逆掩重疊或擠壓聚集，形成厚礦帶。

嘎科礦段六中段F17正斷層附近地質(zhì)見圖3。

圖3 嘎科礦段六中段F17正斷層附近地質(zhì)(代表性)

從圖3可以看出，在 F17正斷層[傾角 70(°)，落差25 m]附近，礦層厚度僅為0.41 m，遠(yuǎn)離斷層的礦層比斷層附近厚，在斷層附近鉆孔CK58C1孔位置，礦層厚度 0.86 m；斷層?xùn)|、西邊鉆孔 CK141、CK9礦層的厚度分別為1.78，1.12 m。

嘎科礦段六中段F29逆斷層附近地質(zhì)見圖4。

圖4 嘎科礦段六中段F29逆斷層附近地質(zhì)(代表性)

從圖4中可以看出，在 F29逆斷層[傾角 76(°)，落差 26 m]附近，勘探鉆孔 CK57A 6 孔顯示礦層厚度為2 m(斷層上、下盤礦體分別1 m)，而在實(shí)際揭露F29斷層上下盤礦體比較近，甚至出現(xiàn)粘接現(xiàn)象，重疊部分局部礦厚達(dá)到5.22 m。根據(jù)實(shí)際揭露的地質(zhì)情況，斷層性質(zhì)、礦層厚度變化情況等，在斷層的附近礦層變厚，遠(yuǎn)離斷層礦層厚度逐步變厚。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，嘎科礦段內(nèi)已查明落差大于10 m的大斷層有25條，斷層走向分為4種：北東東向壓性斷裂；北西向張性斷裂；北西西向和南北向斷裂。其中正斷層18條，逆斷層7條；落差100 m以上的斷層有1條；落差在30～100 m之間的有2條，落差小于30 m的22條。落差大于20 m的斷層多作為采區(qū)的自然邊界使用，或儲量計(jì)算時(shí)劃分礦塊的邊界。高角度正斷層占80%以上，其力學(xué)性質(zhì)多具壓、張、扭動性質(zhì)。中、小斷層及滑動構(gòu)造較為發(fā)育，構(gòu)造面多具細(xì)膩致密的構(gòu)造泥，封閉性較好，壓、張、扭搓特征明顯。在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，礦層受斷層影響變化規(guī)律和上述分析基本一致，并且斷層的落差越大，礦層變薄范圍也越大；斷層切割礦層頂?shù)装鍘r石的強(qiáng)度越小，則礦層變薄范圍越?。粩鄬觾A角越大，則礦層變化范圍越小。在實(shí)際揭露中逆斷層(走向斷層)旁的礦層容易受到地質(zhì)構(gòu)造的影響，礦層變厚，礦替結(jié)構(gòu)較松軟，頂?shù)装鍙?qiáng)度相對降低，給采礦的頂板管理工作帶來一定的困難。

4 存在的困難

目前礦山地質(zhì)技術(shù)力量薄弱，對地質(zhì)構(gòu)造的研究相對有所欠缺，資料收集及分析不充分，出現(xiàn)地質(zhì)構(gòu)造對復(fù)雜的地段未組織相關(guān)技術(shù)人員進(jìn)行分析、討論，基礎(chǔ)地質(zhì)工作研究落后。導(dǎo)致資料更新不及時(shí)，開拓礦石儲量與實(shí)際采出礦量有一些誤差。今后要加強(qiáng)對資料的收集，做好礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造分析工作，為深部采掘工作提供更進(jìn)一步詳細(xì)的地質(zhì)資料，提高資料的真實(shí)性。

5 結(jié)語

引起礦層厚度變化的原因是多方面的，礦層厚度變化常是多種因素復(fù)合作用的結(jié)果，只是其中某種因素起主導(dǎo)作用。在褶皺和斷層均發(fā)育的地區(qū)，礦層厚度變化受斷層和褶皺雙重影響，變厚、變薄、分叉、尖滅、重疊等現(xiàn)象頻繁，有些地段礦層呈透鏡狀等[3]。對同一礦區(qū)來說，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動影響礦層厚度變化基本規(guī)律不變，可以根據(jù)已經(jīng)開采的礦層厚度變化和地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，來推測深部未開采的礦層可能遇到同樣地質(zhì)構(gòu)造的礦層厚度變化規(guī)律，對有效地組織生產(chǎn)，合理地布置采掘關(guān)系，提高采掘效率、深部儲量計(jì)算、核實(shí)等具有指導(dǎo)意義。

[1]張力行，劉作銘.云南硯山縣斗南錳礦區(qū)嗄科、白姑礦段詳細(xì)勘探地報(bào)[R].云南省地質(zhì)局第五地質(zhì)隊(duì)第二分隊(duì)，1973-1979.

[2]徐開禮，朱志澄.構(gòu)造地質(zhì)學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1987.

[3]徐九華，李建平.地質(zhì)學(xué)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.