重金属矿采空区选线与注浆充填加固技术

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1、重金属矿采空区选线与注浆充填加固技术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。一、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

2、，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。二、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：65.7SO4：34.3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、~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

4、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

5、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1-12.2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。三、重晶石矿开采方式

6、、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。四、重晶石矿区铁路工程地质

7、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区范围、开采深度以及开采历史情况。在原定测方案的

8、基础上，又补充绕避方案、部分绕避方案两