余华寺铁矿山采区地质与开采情况(采矿专业地质和采矿实习报告材料).doc

2 余华寺采区地质情况2.1 余华寺矿区位置、工程地质及矿体分布2.1.1 矿区交通位置金山店铁矿余华寺矿区位于湖北省大冶市区292°方向，垂距16公里，东距金山店铁矿约2公里，北距铁山约12公里（垂距），西距保安镇约7公里，行政区隶属湖北省大冶市保安镇管辖。其地理座标东径114°4719114°4802，北纬30°084130°0912，面积1.2平方公里。矿区交通比较便利，有单轨铁路铁灵线通过金山店矿区，经铁山中转至武钢，运输距离110公里；有约5公里简易公路通往保安与省主干道相连，距离铁山、武汉距离分别为26公里、140公里，详见图1-1。图1-1 交通位置图2.1.2 矿区工程地质余华寺矿区为典型的矽卡岩型铁矿床，区域构造上位于保安复式背斜南翼，金山店侵入体北缘西段。矿区地层主要为三迭系上统蒲圻群紫色砂页岩和中统嘉陵江灰岩，受区域构造的控制呈近东西向分布。矿床赋存该套地层与燕山期酸性侵入体的不整合接触带。余华寺矿床属岩浆期后接触交代矽卡岩型矿床，矿床赋存在石英闪长岩与角岩、大理岩之接触带中。矿体直接顶板，6线以北为大理岩，6线以南为角岩、矽卡岩，岩石比较破碎，稳固性较差。矿体底板主要为石英闪长岩，稳固性好。矿床东西长1.8km，面积约2km2。现探明200m以下大小矿体共计5个，主要矿体为I号，规模较大，其它矿体规模比较小。I号矿体：是余华寺矿床的主要矿体，矿体分布在XVI勘探线之间。上部矿体呈似层状，下部矿体分散，多分枝。矿体沿走向长360m，平均厚度约40m，最大延深至-450m。矿体总体走向NNE，倾向SWW，倾角55°60°。矿体主要由磁铁矿矿石组成。磁铁矿矿石又分为块状和侵染状矿石、粉状矿石、条带状矿石、矽卡岩磁铁矿矿石。矿石的矿物成分比较简单，主要为磁铁矿，次为菱铁矿。脉石矿物多为方解石、金云母、绿泥石、透辉石。矿石属高硫低磷弱酸性矿石。主要化学成分为TFe、S、P。I号矿体上盘围岩主要为角页岩和大理岩，次为石英闪长岩、矽卡岩化石英闪长岩和构造角砾岩。矿体下盘围岩主要为石英闪长岩，次为矽卡岩化石英闪长岩、角砾状石英闪长岩和矿化矽卡岩等，偶见大理岩。矿体的夹石主要为矽卡岩和石英闪长岩。2.1.3 矿体分布特征1号矿体：该矿体是余华寺铁矿床中规模最大的主矿体，矿体在剖面上呈似层状，平面上则呈“新月”形，全长760m，厚度一般10m60m，在-150m-200m阶段最厚达90m。矿体埋深在地表至-450m左右，受接触带控制，其走向变化较大，在4线2线间走向近45°，倾向近225°，在8线5线间走向为0°10°，倾向180°190°，倾角一般在40°70°之间，该矿体占矿区总储量的97.68。1-1号矿：2号矿体后经查明为号矿体分支部分，76年已归并到号矿体。3号矿体：产于7线和8线，单孔见矿，埋藏深度-270m-340m。4号矿体：在8线见矿，规模小，埋藏深度-275m-330m。5号矿体：位于8线，出露地表，距号矿体较远，开采设计未考虑。该矿体2000年2001年已被农民开采。6号矿体：位于I号矿体下部，走向与I号矿体相同。10线见矿，规模小，埋深-440m-510m。7号矿体：位于I号矿体下部，走向I号矿体相同。该矿体在8、9线间，埋藏深度-240m-460m，矿体呈薄透镜状，规模较小，其中间位置与号矿体一样在8线处被F2断层错开，垂直断距30m40m。石膏矿：位于109线之间埋深在-270m-340m之间。2.2 水文地质概况2.2.1 地形地貌及水系余华寺矿区属山间盆地，地形复杂，区内山脉一般近东西向，与区内的构造线一致。矿区南侧为高山，主要山脉有仙人山和大洪山等，均呈东西向。在矿区北则属丘陵地形和平坦稻田。矿床范围内最高点是黄土山露天采矿场，标高93.5m，最低为余华寺村北，标高为35.2m。区内无大的河流，仅有一小溪经过余华寺村北500m处向西注入保安湖，流量很小。 2.2.2 气候特征本区属寒温带湿润气候，由于受大陆季风性气候的控制，冬季寒冷少雨间雪，夏季潮湿炎热多暴雨。据大冶气象局气象资料统计：年平均气温在170C左右，最高气温在78月，月平均气温28.90，最低气温在1月，月平均4.10，年降水量为1444.5mm，雨季为47月，雨量占全年降雨量的55.15，旱季为11月至次年的2月，雨量占全年降雨量的15.21。2000年检索资料，当地50年一遇最大日降雨量为257mm，20年一遇（98年）最大日降雨量为216.6mm，年蒸发量为1528.6mm，潮湿系数为1左右。2.2.3 矿区含水层与隔水层根据湖北大冶余华寺矿区水文地质补充勘探报告知，余华寺矿区水文地质为中等复杂类型，由于一条较厚的砂页岩层斜插到石英闪长岩体，截断了矿区与北面锡冶山地下大面积灰岩的水力联系。因此，余华寺地下矿坑涌水补给主要为大气降水以及上盘大理岩的溶洞水和岩石的节理裂隙水。在-50150m阶段开拓和-150-200m阶段生产勘探都遇上透水事件，但由于应急措施得力，没有长时间影响生产。究其透水原因，都是因为突然导通上盘大理岩的溶洞水和层间裂隙水造成的。在以后的生产过程中要进一步查明深部的水文地质条件，注意防排水，特别是雨季要注意防洪防汛。现结合矿山生产实际分述如下:（一）岩石的含水性1 石英闪长岩：主要分布于矿体的下盘，岩石呈灰红色或肉红色，粒状结构，块状构造，局部节理、裂隙发育，靠近矿体破碎地段，围岩蚀变地段大量储存地下水。1980年3月-100m水平202穿脉的掘进，当揭露石英闪长岩破碎带时产生大量涌水，使-100m水平的坑道涌水量由原来的472.5m3/d增到1828.5m3/d. 最大水量达8700m3/d. (八月份暴雨期)，同时地表出现了裂痕和塌陷。1986年3月在-200m水平施工下盘大巷时揭露破碎带时又产生大量涌水，矿坑涌水量比平常增加了4234m3/d。2005年6月当余华寺开拓工程斜坡道施工到-256m水平斜坡道时揭露了矿体上盘矽卡岩化闪长岩破碎带含水层，出现大量涌水，日涌水量比平常多2000m3/d2300m3/d。从坑道工程揭露岩体和钻孔提取的岩心来看，破碎带的岩石节理裂隙发育，岩芯呈碎块状、棱角状，同时岩体矽卡岩化、磁铁矿化较强。发育于石英闪长岩中的破碎带不仅具有储水的空间，而且具有集水廊道的作用，即往往与上盘的大理岩、破碎带等含水层相通，因此，钻孔和坑道之涌水量常常保持长时间不减。在-150m、-200m下盘巷道中石英闪长岩总体相对完整，大部分呈干燥或潮湿状态，局部有滴水现象，滴水量不大。总之，石英闪长岩除破碎带导水和含部分裂隙水外，一般为隔水层。平均渗透系数为0.006m/d。2大理岩大理岩分布于矿区的北部，为矿体上盘的岩石，大理岩与矿体和石英闪长岩直接接触，6线8线则被其上覆的蒲圻群的砂页岩隔开。根据钻孔资料显示，大理岩呈间断溶蚀，为灰黄色、灰白色，多溶孔，成蜂窝状、网格状，溶洞发育。岩溶发育下界7线为-120m水平，12线为-150m 水平，6线最深为-240m水平，6E-1线5-1线为-145m水平。岩溶发育情况用钻孔裂隙率表示：6线的ZK065孔为26.1，4线的CK20孔为14.5，5线的ZK052孔为16.7。可见岩溶的裂隙率较大。钻孔揭露的岩溶溶洞高度14.3m，而高度在3m以上者占73，大理岩属含水层，其透水系数0.73m/d。从钻孔取芯来看，大理岩岩心呈碎块状、粗砂状。3矿岩接触带矿岩接触带特别是上盘的接触带是含水较大的层位，在岩性上包括矿体、矽卡岩及部分角页岩和石英闪长岩。矿岩接触带含裂隙、孔隙水，中等富水性，地勘时测定渗透系数为0.79m/d。4蒲圻群砂页岩蒲圻群砂页岩为矿体上盘中部的岩石，此类岩石为隔水层。（二）地下水位-200-270m阶段生产勘探分别在6E-1线和8-1线设计施工两个垂直孔兼水文观测孔，目的是监测上盘大理岩溶洞群水位。钻孔穿过矿体上盘大理岩和角页岩，穿透矿体达矿体下盘的石英闪长岩体。2005年4月是余华寺 矿床-200-270m阶段钻探工程施工时期，余华寺矿床上盘地下水位通过钻孔测定在-200m水平之上，2005年8月，余华寺矿床开拓工程下盘斜坡道掘进至-256m水平时发生涌水，当时是掘通了下盘的矽卡岩化闪长岩破碎带，经测定2005年812月间该涌水点平均日涌水量达到18002000m3/d，-256m处的排水是用4台20m3/h水泵不停抽送到-200m水仓，然后由-200m水泵排到地表。由于排水深度下降，矿区的降水漏斗发生了变化，因此地下水位也会发生变化，2006年1月测定矿体上盘8-1-200-2（角页岩地段）地下水位在-210m水平，CK6E-1-200-2（大理岩地段）的地下水位在-220m水平，证明了上下盘地下水水力联系较好，尤其是大理岩地段水力联系更好，2006年4月测定矿体上盘CK6E-1-200-2地下水位降到-226m水平，CK6E-1-200-2的地下水位在-250m水平，斜坡道现在仍然涌水不断，现在日涌水在1200m3左右。（三）地下水的补给，迳流和排泄条件区内无地表水体，石英闪长岩和角页岩为隔水层，大理岩和矿岩接触带为含水层。根据湖北大冶余华寺矿床水文地质补充勘探报告矿区地下水与北部锡冶山灰岩没有水力联系，因此矿区地下水的补给主要是大气降水，大气降水通过塌陷区和上下盘围岩裂隙渗入井下，汇水面积约为0.35km2。整个矿区地下水汇入井下-200m水仓后（仓深-220m），由矿区中央水泵抽出地表。（四）270m水平坑道涌水量预测目前水文地质条件下，地下水位已降至-200m以下，无雨时正常涌水量为22902870m3/d。1、 井下实际排水能力和巷道储水能力井下-200m水平排水系统设置配备有200D43-8型水泵5台，电机功率为440kw。近期对5台泵的排水量进行了重新的核定，核定的泵流结果是：号泵300m3/h、2号泵260m3/h、3号泵270m3/h、4号泵212m3/h、5号泵205m3/h，正常工作时平均每台排水量达到249m3/h，因而最大的排水能力按比例3台泵同时工作（二台备用）核定，可以达到747m3/h，则有一昼夜井下实际排水能力为：Q排=3台×249m3/h×24小时×功率因数（取95） =17031.6m3/d井下-200m水平防水门关闭时，实测巷道储水量容积为29200m3，-150m水平关闭防水门时，实测巷道储水容积为18465m3。2、 汇水面积、水文地质参数的确定余华寺矿区总汇水面积为0.35km2，其中直接汇水面积为0.248km2(指露天坑面积)，间接汇水面积0.109 km2（露天坑外的汇水面积）渗入率K值的选取：根据以往的经验选取坑内K1=50，坑外K2=40，间接汇水取地表迳流系数a2460。暴雨频率20年一遇时，即P=5%时 ，最大日降雨量取HP=216.6mm/d；暴雨频率50年一遇时，即P=2% 时，最大日降雨量取HP=278mm/ d。2.3 余华寺矿区地质构造情况矿区褶皱构造有清和塘扇形背斜和余华寺倒围倾伏向斜。清和塘扇形背斜，位于矿区北侧，轴向NEESWW，两翼岩层相向倒转，轴面近直立，核部为嘉陵江灰岩（或大理岩），北与祝家湾向斜毗邻，南向余华寺倒转向斜过渡。余华寺倒围倾伏向斜，轴向大体上与清和塘背斜平行，轴面北倾。岩层倾角50°80°，近接触带因受侵入体挤压影响，局部近于直立。槽部为蒲圻紫色沙页岩。矿区仅在勘探线发现一正断层F2。该断层走向NNWSSE，向北折转为NW，向南则转为SE，倾向SW，倾角约85°。该断层对矿体起一定的破坏作用。2.3.1 地层与岩性地层与东西采区情况类似。岩性主要有角页岩、大理岩及白云质大理岩、石英闪长岩、矽卡岩和矿体，其特性分述如下。角页岩：变质岩的一种，是热力变质作用的结果。呈狭长带状，沿岩体外缘分布，南与岩体作侵入接触，北与蒲圻紫砂页岩过渡，平面出露宽度30160m，主要由泥质角岩、含结核泥质角岩及泥质黑云母角岩和变余砂岩组成，岩性硬脆，节理发育，节理中常有绿泥石、绿帘石、方解石等物充填。大理岩及白云质大理岩：此类岩石平面上呈带状分布在侵入体外侧或在矿体之上 ，或在矿体之中，向西因断层错动而伏于深部。其中以大理岩为主，岩石外观呈灰黄色、灰白色、浅黄色，细粒块状结构，镜下观察呈花岗变晶结构。大理岩的矿物成分主要由方解石组成，常因受触变矿化作用而含透辉石、蛇纹石、黄铁矿、磁铁矿等。白云质大理岩层位不稳定，呈断续状分布在大理岩顶部，而岩石外观多呈灰白色，性较硬。石英闪长岩：为岩浆岩，主要分布于矿区之南及矿体下盘，是本区火成岩中的主要岩石，岩石外观呈灰红色或肉红色，块状构造。此外，此种岩石在接近接触带边缘时，岩石结构往往变细，为微密状。矽卡岩：为接触交代变质岩，该类岩石主要分布矿体上、下盘及矿体尾缘，也有在矿体中作残留体出现。此外，在接触带附近的火成岩或接触变质岩之裂缝中也有部分零星分布。岩石厚度一般为1020m，矿物成分也极为简单，依其矿物组合不同主要分为：透辉石矽卡岩、金云母-透辉石矽卡岩，局部可出现金云母矽卡岩或透辉石金云母矽卡岩，岩性普遍较软。矿体：由大小9个矿体组成，其中I、号矿体是该区的两个主要矿体，约占总储量的89%以上。由块状磁铁矿、粉状磁铁矿和浸染状磁铁矿组成。大理岩一般较完整，但多溶洞，当溶洞漏水时，洞壁坍塌严重，属中等稳固性岩石；角岩和变余砂岩，一般较破碎，节理裂隙发育，属中等稳定到不稳定性岩石；石英闪长岩坚硬而完整，属稳定性岩石；矽卡岩分布比较零星，主要分布在之间，构成矿体的上下盘岩石，但厚度不大，也不连续，裂隙发育，蚀变严重，属不稳定性岩石。块状磁铁矿，岩性较完整，属中等稳定性矿石；粉状磁铁矿和浸染状磁铁矿，多疏松成粉状，属极不稳定性矿石。2.3.2 构造与节理本区构造位置处于保安背斜南翼，金山店侵入体西段北缘，区内三迭系地层在区域褶皱作用下，局部形成次一级褶曲清和塘扇形背斜和余华寺倾伏倒转向斜，构造方向与区域构造基本一致。在次一级褶曲及其以后的应力继续作用下，伴随着破碎和断裂产生。一、褶曲构造1、清和塘扇形背斜：位于矿区北侧，系浮土掩盖的推侧背斜。轴向NEESWW，两翼岩层相向倒转，轴面近于直立，核部由嘉陵江灰岩（或大理岩）构成。北与祝家湾向斜毗邻，南与余华寺倒转向斜过渡，此背斜往西、从线开始基本恢复而转为正常的背斜。2、余华寺倒转倾状向斜：与上述背斜近似平行，轴面北倾，岩层倾角50°80°不等，近接触带因受侵入体挤压影响，局部近于直立，走向亦有所变动，核部的岩层为蒲圻统紫色砂页岩（大部分变质为角页岩），从E线以西各剖面核部岩层底界标高及出露宽度变化情况表明，向斜向NEE方向尖灭，向西到以西向斜变得开阔且有恢复正常的趋势。 二、断裂构造褶曲过程中的层间滑动断裂构造分布在褶曲强烈部位，断裂带由胶结物与角砾成分一致的角砾状大理岩组成，在钻孔中岩层表现为厚薄不一，空间上互不对应。成矿前构造断裂破碎带，沿岩浆岩体与角页岩和大理岩之间接触带及附近的围岩中存在此类构造，其主要表现：在沿上述部位矿体中，常见石英闪长岩或角页岩和大理岩的包体，它们均大小不等，形态不一，杂乱分布于矿体中，而且出现零星角页岩仅位于大理岩之下反常现象。在矿体两侧围岩常常很破碎，地勘时在地表5线7线间可见延续长100m，宽40m，包括矿体的破碎带。在开始采准过程5线7线的破碎带延伸到-150m水平以下，长100多m，宽4060m。在深部钻孔中，在矿体上下盘围岩内经常出现构造角砾岩或破碎现象，并不规则状、分散状的磁铁矿充填或聚集于破碎带中，构造破碎带胶结物。号矿体的首尾分别插入岩浆岩及沉积变质围岩中，这是接触断裂构造和构造破碎存在又一证明。 矿体上下盘围岩中发现NNE和NNE的小断裂，这些小断裂常有磁铁矿矿脉充填。成矿后的断裂构造，在区内的褶曲和成矿作用后，在继承性的构造运动的影响下，产生成矿后的断裂构造。根据地质勘探和补充地质勘探圈定，在9线7线间有一成矿后的断裂构造F2， F2为一正断层，走向NNWSSE，向N逐渐转为NW，向S则转为SE，倾向SW，倾角85°，该断层错断了矿体，断距30m40m。 根据矿山生产勘探和基建巷道揭露在号矿体6E-14线之间存在断裂构造F3。该断裂在5号剖面上沿下盘接触带下延，在5-1线剖面上则转为矿体上盘。F3断裂走向近东西，倾向近北，倾角60°70°，断裂具压扭性质。F3断裂斜交矿体，并切入上下盘围岩中，对矿体错动比较明显。 根据-50m100m基建巷道揭露，在7线6线之间存在一成矿后断裂F4，F4在12号剖面位于矿体下盘，在7号剖面则转为矿体上盘，断裂切穿了矿体及附近的围岩，矿体有错动现象。F4断裂走向NEESWW，倾向NNW，倾角70°75°，断裂具有压扭性，断裂附近岩矿比较破碎。岩浆岩中节理在石英闪长岩中最为常见，在接触带附近的节理面上常有磁铁矿、绿泥石、碳酸盐等矿物充填。在石英闪长岩中有两组节理较为发育。三组节理产状如下（1）倾向160°260°、倾角30°81°（2）倾向280°350°，倾角45°80°，此外还常见一组倾向为113°147°，倾角37°50°的节理，但其发育程度不如上两组。在矿体上盘的角页岩中，节理极为发育，岩石碎裂成块状。2.3.3 岩浆岩1、石英闪长岩（）石英闪长岩为本区主要岩浆岩，主要分布在矿区南侧或矿体下盘，岩石外观是灰红色或肉红色，风化后成灰白色，棕褐色，岩石多呈半白形粒状结构，块状构造，岩石中主要矿物成分为斜长石（中、更长石）钾长石、角闪石、石英、黑云母，次要矿物有钠长石、透辉石、绿泥石、透闪石、碳酸盐。副矿物磷灰石、榍石、锆石、磁铁矿等。2、闪长岩（）闪长岩在本下盘的石英闪长岩中局部出现，与石英闪长岩的界线明显，闪长岩基本同石英闪长岩，与石英长岩的区别是闪长岩中，石英的含量低于5以下。3、花岗闪长斑岩（）花岗闪长斑岩分布于在大洪山北缘一带，岩石外观呈肉红色及浅红色，斑状结构、斑晶主要为斜长石、中更长石、半自形、粒径0.51.35mm，其次为钾长石，粒晶0.51.15mm，基质主要为斜长石（中、更长石），粒径0.10.25mm，多为半角形，其次为钾长石和石英。4、闪长玢岩（）闪长玢岩主要分布于10线深部，铅直厚度2m40m不等。产状不明，岩石外观呈深灰红色和深灰绿色，斑状结构，斑晶为斜长石（中、更长石），偶有石英，基质亦主要为斜长石（中、更长石），另有少量的钾长石。5、辉绿岩（）辉绿岩为本区较为常见的脉岩、脉壁平直，界线分明、厚度2m20m，多分布于深部接触带附近，产状不明。岩石外观深黑绿色，辉绿结构。矿物成分以板条状拉长石培长石为主，其次为辉石、角闪石，加有少量黑云母和磁铁矿等矿物。2.3.4 变质岩区内变质岩主要为接触变质岩和接触交代变质岩，此外还有部分动力变质岩。1、接触变质岩角页岩和大理岩（T3J和T2Mb）角页岩狭长带状沿岩体外缘分布，南与岩体侵入接触北与蒲圻紫色砂页岩过渡。角页岩可以进一步细分为泥质角岩，泥质黑云母角岩和变余砂岩，这三种岩石均大部分保留着沉积岩的结构特点，变晶现象并不太明显，表明变质程度较浅。从岩石矿物成分以石英、长石、泥质物为主等特点推知，其变质原岩应主要为砂质页岩和石英长石砂岩。大理岩呈带状分布在侵入体外侧和矿体之上，在矿体中也局部可见，岩石外观呈灰黄色、灰白色、细粒块状。主要矿物成分为方解石，常因受蚀变和矿化作用而含有透辉石、蛇纹石、黄铁矿、磁铁矿等矿物。在大理岩顶部断续分布着白云质大理岩，其层位不稳定。2、接触交代变质岩矽卡岩（SK）矽卡岩广泛分布于矿体上下盘的接触带中，有时也在矿体中作残留体出现，此外在岩浆岩中有部分零星分布，矽卡岩依其矿物组合又可以分为透辉石矽卡岩，金云母透辉石矽卡岩。3、动力变质岩构造角砾岩（）矿区断裂物造较为复杂，由于动力变质作用形成了构造角砾岩。构造角砾岩主要分布于矿体及其近矿围岩中，角砾成分有砂页岩、大理岩、石英闪长岩及磁铁矿等，胶质物质为粘土及碳酸盐类。角砾分布有如下规律。矿体上盘的构造角砾岩的角砾成分主要为砂页岩、大理岩、胶结物质为磁铁矿和碳酸盐类。矿体中的构造角砾岩、角砾矿，主要成分为上下盘的围岩，磁铁矿，胶结物质主要为碳酸盐。矿体下盘的构造角砾岩，其构造角砾主要石英闪长岩，另有少量磁铁矿，矽卡岩矿物，胶结物质为碳酸盐和粘土。2.3.5 矿体余华寺铁矿床经67年地质勘探和74年补充地质勘探，探明大小矿体9个。其分布范围东起仙人山，西至陈家湾，东西长800m，南北宽450m，几个矿体分别为1号矿体、1-1号矿体，2号矿体、3号矿体、4号矿体、5号矿体、6号矿体、7号矿体、8号矿体（8号矿体位于石英闪长岩中，出露地表，该矿体75年以前已被农民采掉，储量表中未列入）。之后，经过不断深入开展地质工作，进一步探明了矿体的赋存位置、大小和形态，各矿体变化情况如下：I号矿体仍为该区的主矿体，I-1号矿体、2号矿体实际上是I号矿体的分支部分，3、4、5、6、7号矿体属于孤立的小矿体，其中3、4号矿体位于I号矿体的上部，埋藏较深，5号矿体位于I号矿体的西边，出露地表，6、7号矿体位于I号矿体下部，各矿体走向与1号矿体基本相同，只是赋存位置及埋深不尽相同。研究结果表明，余华寺矿区范围内不存在过高的原岩应力，第一主应力为水平应力，方向近东西向（N80°W），大小为自重应力的1.4倍。2.3.6 围岩稳定性从矿山多年来水平开拓工程揭露矿岩实际情况来看，其节理裂隙都比较发育，并有一定的规律，即靠近矿体节理、裂隙走向多数为南北方向，而远离矿体的多为北东东方向，断裂以压性为主。不同岩石分别描述如下：1、石英闪长岩：离矿体较远的石英闪长岩和离矿体较近的石英闪长岩在性质上有明显的不同。离矿体较远的石英闪长岩：离矿体2040m以外，岩体强度较高，岩体结构类型属于块体状，局部地段为整体状和镶嵌状，节理发育，延展性较好，节理面基本闭合，局部有少量的泥质物充填，岩体中的小型断裂比较发育。岩体形状主要呈不规则块状，次有菱形块状和锲形块状。根据现场统计：0.51.5m的块体占70，大于1.5m的占20，碎块体占10。此类石英闪长岩稳定性较好，在此类岩体中巷道大部分可以不支护，局部断裂，破碎地段可采用喷浆支护。离矿体较近的石英闪长岩和矿体中的石英闪长岩夹石：具有一定程度的矽卡岩化，碳酸盐化和高岭土化，其强度明显降低，节理、裂隙发育，但延伸短，成组性差，节理面有泥质物充填，局部地段充填物厚度达36mm，岩石主要呈不规则状和碎块状。根据现场统计，0.21.0m直径的块体占80，直径大于1.0者少见。此类岩石稳定性差，需喷锚网支护。2、变质岩：包括变余砂岩、泥质角岩、大理岩、矽卡岩、构造角砾岩，其中变余砂岩、泥质角岩和大理岩主要分布在矿体上盘，矽卡岩在矿体下盘多，构造角砾岩主要在矿体的北部，6线以北，宽度约100m。根据以往的施工看，变质岩为中等或不稳固岩石，在成巷过程中易掉块，或片帮冒顶。矿体上盘的大理岩、变余砂岩和泥质角岩根据采矿方法和作用选择支护或不支护，如果在矿体上盘放置钻机时，则巷道需一定的支护，矽卡岩和构造角砾岩一般需要加强支护。3、矿体：不同类型的矿石其特征相差较大，粉矿，粉夹少量的块矿，角砾状矿石的稳定性极差，矿体属于松散状或松软状结构，矿石的抗压强度极低，用手捏或锥轻击即成粉砂状和碎块状。此类矿体在巷道失稳形式多表现为顶板垮冒和工程受压变形等。在掘进中需短掘短支，并且采用强支护形式。块状和浸染状矿石强度为中等和较高稳定性，矿体结构为镶嵌状、碎裂状和少量的裂隙块状。节理裂隙发育不规则，连续性差。在此类矿体中的巷道为中等稳固，部分不稳固，巷道的失稳形式主要表现为掉块。在掘进中对断裂地段需加强支护，其他地段需一般支护。条带状的矿石强度一般不高，用锥击可成碎块状，此类岩石介于粉矿和块矿之间，巷道也极易垮冒，因此，需要加强支护。2.4 矿山开采历史及现状2.4.1 矿山开采历史余华寺矿床开采设计有露天采矿和地下采矿，露天开采设计为30万吨/年，服务10年，设计利用储量300万吨左右，由于0m以上地质矿量减少，实际开采8年，到1980年露采结束。地下开采设计方案由原冶金工业部长沙黑色矿山设计院于1976年3月完成初步设计，设计地下矿山生产规模40万吨/年，服务35年。矿山露采结束后即转入地下（图2-2），地下采矿工程自1978年10月开始，1988年建成投产，1996年实现达产，之后生产能力稳定在40万吨/年左右。图2-2 露采转地采塌陷坑设计采矿方法是无底柱分段崩落法，分为两期开采，设计利用工业储量1230.52万吨。一期： 0-200m阶段，设计利用工业储量751.91万吨。二期：-200m-400m阶段，设计利用工业储量478.61万吨。余华寺矿床地下矿山的生产自1987年至2001年由武钢焦作矿成立武钢焦作矿余华寺分矿承担，2001年又归并为武钢金山店铁矿。一期工程0-100m阶段采矿分层高度为10m，-100-200阶段采矿分层高度为12.5m。截至2005年底采矿及主要技术经济指标完成情况如下：累计消耗资源储量703.19万吨，累计采出矿石：566.40万吨，其中掌子面出矿：516.55万吨，掘进带矿：49.85万吨，采出原矿矿石品位：34.84，平均采矿回采率：74.68，平均矿石贫化率：26.24。2.4.2 矿山开采现状 矿区地表受地下开采和民采共同作用的影响十分严重。随着地下开采的进展，地表出现大面积开裂情况，雨水落到地表，会随着裂纹渗透到采场，影响井下施工进度。民采施工主要集中在采场露天坑处，滥挖滥采，且矿区采出的用于充填塌陷坑的废石也全部被民采挖走。民采选完矿的废水也全部排到塌陷坑内，直接渗入采场，严重增大了采场的透水量。且民采在采空区上方地表施工，选矿废石乱堆乱弃，地表水不能顺利排出矿区，滞留然后渗透到下部采场中，增加采场的排水负担。（一）地下采矿余华寺矿区采用无底柱分段留矿崩落法。2010年余华寺主要出矿水平在-228m，9月份采矿水平下降至-242m水平。本年度主要采掘工作在-242m水平，8月份转入-256m水平。-200m中段以下生产时，不再延深现有主井和副井，也不开新掘主井和副井。而是利用张福山新主井提升余华寺的矿石和废石，利用余华寺现有副井和新开掘的电梯井和斜坡道下放人员、材料和设备。人员、材料、设备等从现有副井下放到-200m中段，然后从电梯井或斜坡道到各分段。矿石通过中段溜井下放到-340m中段，用14t电机车牵引6m3底侧卸式矿车运到张福山矿石卸载站，经现有溜破系统破碎后，下放到-520m装矿水平，后经新主井提至地表矿仓。废石从中段废石溜井用14t电机车牵引6m3侧卸式矿车运到张福山废石卸载站，经废石主溜井直接下放到-520m装矿水平，装箕斗后经新主井提到地表废石仓，-200m以下矿体只设一个中段，中段高度140m(-200m-340m)。各分段与斜坡道和电梯井相通，人员、材料、设备可通过斜坡道或电梯井到达各分段。基建开拓-340m中段沿脉和通往张福山的运输大巷。坑内涌水从-340m运输巷道水沟自流到张福山-340m车场，汇入到张福山矿区排水系统。(二)民采情况在矿山转入井下生产初期，1986年1995年间，农民在露天坑内以有序和无序方式开挖，最盛时期是1987年，当时在露天坑300多米采空区内有斜井、竖井、平硐开拓等方式采矿的有20多家，运输方式一般用斜坡道和缆车。0m以上和0m-20m阶段设计作为暂时损失的储量53.45万吨都被开采，预计采出储量23万吨。另5号矿体也被农民采空。预计采出储量1.78万吨。预计民采总量24.78万吨。目前民采施工主要集中在采场露天坑处，滥挖滥采，滥堆滥弃，如图2-3所示，连地下采场采出的用于充填塌陷坑的废石也全部被民采挖走，致使塌坑长期存在，不仅没有被填平，反而被民采施工破坏更为严重，塌坑范围进一步扩大。民采选矿的废水全部排到塌陷坑内，直接渗透到了下部采场，严重增大了采场的透水量。民采在采空区上方地表施工，选矿废石乱堆乱弃，地表水不能顺利排出矿区，滞留地表并渗透到下部采场中，增加采场的排水负担。图2-3 民采施工道路