三山岛金矿西山矿区主要透水中段裂隙分布规律与三维建模

摘要

裂隙作为岩体变形的关键部位及可能的透水通道,严重威胁着矿山尤其是滨海矿山开采的安全.位于山东省莱州市的三山岛金矿西山矿区,地处渤海南岸海滨平原,矿区断裂发育,上覆海水持续威胁着矿山的安全生产.因此,查明裂隙的空间分布情况是研究矿区岩体稳定性及巷道突涌水的一项极为重要的基础工作.结合三山岛金矿西山矿区多年井下水文与裂隙监测数据,对主要透水巷道的裂隙倾向、倾角和间距等几何参数进行统计分析,绘制了裂隙走向玫瑰花图、倾向倾角极点等密度图以及各参数频率分布直方图,对裂隙参数进行了分布规律拟合,并通过MATLAB编程完成了各巷道围岩离散裂隙网络的三维几何建模,能够直观、动态地展示出裂隙的分布情况.结果表明:三山岛金矿西山矿区主要透水中段有-375,-510,-600 m中段,各中段按倾向皆可分成2～3个裂隙组,以NW向和SE向居多,倾角均较大.每组裂隙的倾向、倾角和间距等几何参数可近似认为服从对数正态分布、正态分布或负指数分布,为离散裂隙的定量化提供了可能.根据参数分布规律生成的三维裂隙网络模型能够较好地反映裂隙的几何特征.通过与矿区3条断裂带的对比,得出3组裂隙中属于张扭性断层F3断裂带的裂隙组的渗透能力较其他2组(F1、F2断裂带)强,可为考虑离散裂隙的巷道围岩稳定性分析、采矿过程中裂隙渗透性变化及突涌水通道的判别提供重要参考.