重金屬矿采空区选线与注浆充填加固技术.docVIP

胶新铁路重晶石矿采空区地质选线 与注浆充填加固技术 济南铁路局建设项目管理中心 闫立忠 铁道第三勘察设计院 李迎春 摘 要：本文介绍了胶新铁路穿过的重晶石矿采空区的矿床特征，开采方式，分布情况，选线方案，采空区对铁路工程的影响，采取的处理措施，达到了设计要求的效果。 关键词：重晶石矿 采空区 地质选线 加固技术。 工程概况 胶新铁路在DK30+300~+429段过重晶石矿分布区。本段线路以填方通过西化山村西约500m处重晶石矿采空区，线路中心最大填高约8.93m。地形为剥蚀丘陵缓坡，地势略有起伏。由于矿石开采，沟谷发育。 采空区内地下水为基岩裂隙水，较为发育，埋深6~8m。未被填埋的矿井中均有积水，地下水对混凝土不具侵蚀性。 重晶石矿矿床特征 该段范围内表覆砂粘土，沟心分布有人工堆积层，沟壁及下伏基岩为砂岩及重晶石岩脉。重晶石，灰白色，风为72。。倾角70。~75。，向大里程方向倾斜，泥质砂岩，黄褐色及棕褐色，风化极严重~颇重。 重晶石：BaSO4。化学成分组成：Ba：65.7 SO4：34.3成份中有Sr，Pb和Ca类质同象代替。Sr和Ba可作完全类质同象代替，其另一端员成份SrSO4，称天青石。当Pb含量较多时称北投石。其物理性状：纯净的晶体无色透明，一般呈白色；透明；玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽，硬度3~3.5，比重4.3~4.5。 2.1矿床成因分析及矿床形态 胶新铁路DK30+330~+429段的重晶石矿位于中生代断陷盆地胶莱坳陷内，赋存地层为中生代侏罗系莱阳组二段（J3L2）碎屑岩，围岩特征如下： 2.1.1褐紫色页状粉砂岩，泥质粉砂岩夹灰绿色钙质粉、细砂岩，局部含细砾。 2.1.2褐紫、紫褐色砾岩夹紫褐色粉砂岩，含砾粉砂岩，黄绿色页状砂岩。 本矿属中、小型低度温热脉状充填矿床，主要有：单矿物重晶石脉、石英一重晶石脉，硫化物一重晶石脉类型，矿体呈脉体，透镜体状或楔状。重晶石多呈白、乳白色、粒状和自形板状晶体，品位中等，一般含硫酸钡67~75%。矿体伴生萤石，石英以及铜、铅等金属硫物，围岩蚀变为硅化、绿泥石化等，矿体的形成过程为含矿热水溶液（岩浆热液或火山——次火山热液或地下水热液或变质水热液或混合热液）在一定的物理化学条件下，在各种有利的构造和岩石中，由充填方式形成的，其成矿过程具下列特征： （1）、形成矿床的含矿热液是多来源的； （2）、含矿热液的成份是复杂的，含多种挥发性组合。如S、CO2、Cl、F、B等； （3）、形成温床低50~200℃。形成深度浅，在地表下1.5km范围内。 （4）、构造控制作用极为显著，多种构造空隙既是含矿热液运移的通道，又常是成矿物质沉淀的场所。 （5）、成矿时间晚于围岩，属后生矿床。 （6）、成矿方式为充填式，矿体多呈脉状、网脉状、凸镜状等形态。 （7）、矿石物质成份复杂； （8）、矿床的形成是多期阶段性，并非一次性形成。 矿床分布见图1-1 2.2采空区分布与地表塌陷特征 结合矿石的成因及开采情况可做如下分析： （1）、由于成矿呈脉状及透镜体状，楔状等，而且据调查，个人开采基本不考虑顶板问题，是哪有矿挖哪，故本采空区的分布极不规则。 （2）、由于矿床的形成是多阶段性的，而且开采历史较长，故采空区在纵向分布上不止一层，故对重晶地区需重复钻孔、注浆。 （3）、由于巷道内可能有矿渣等堆积物，而且重晶石的成矿呈透镜体、楔状，所以个别巷道的联通性可能不好。 重晶石矿开采方式、采空区分布及地表塌陷 重晶石矿井的开采始于解放前，在建国后60年代至80年代中期，为乡镇企业开采，后由私人业主开采过，后由于开采成本过高而停产。由于开采无计划（无巷道图和本矿的予留顶板多被回采挖掉）和重晶石矿的成因所致，本矿井的巷道、斜井等均不规则。 采空区地处剥蚀丘陵缓坡地带，地形稍有起伏，分布有天然冲沟。由于重晶石矿脉的开挖，地表存有顺矿脉走向分布的沟谷及竖井。局部地段有地表塌陷。塌陷区一般呈长条形，顺岩脉走向分布。长度小于20m塌陷区呈锅底状，由中心向四周渐浅，中心处塌陷约1m。较大塌陷区长度可达70m，中心处塌陷深度达3~4m。 重晶石矿区铁路工程地质选线 胶新铁路在DK27+300~DK36+500段经过重晶石矿分布区。该段范围内重晶石矿脉分为三段，即DK29+740~DK29+800第I段、DK30+330~DK30+420第II段、DK30+600~DK31+100第III段。三段矿脉开采年代最远可追溯到20世纪30年代，现在部分地段仍然正在开采，由于开采时间跨度大、开采无规划、部分矿井已回填或塌陷以及当年开挖矿石的部分工人已故去，因此收集资料十分困难。 2000.3~2001.5胶新线定测、补充定测过程中，重点对三处采空区进行勘察，查清了影响线位方案的采空