『壹』 金寨沙坪溝鉬礦區
(一)礦區應用概況
金寨沙坪溝鉬礦區位於安徽省金寨縣西南部,處於大別山腹地,屬中低山區。礦體呈筒狀分布於二長花崗岩和石英正長岩中,賦存標高112～-800m,向深部延深未完全控制。含礦岩體呈岩株狀產出,平面形態近似橢圓形,面積約0.5～1km2。初步查明主礦體東西長491m,南北寬600m,揭露最大厚度960m(未揭穿),最小厚度300m,鉬金屬資源量達230萬t,為一大型斑岩型鉬礦礦床。
選擇在該礦區ZK61和ZK02兩個鑽孔應用鑽孔攝像技術,以查明礦區內主要岩層的產狀、傾角等,為進一步詳細調查提供可靠依據。試驗鑽機及鑽孔具體位置如圖9-27所示。
鑽孔ZK61在深度512.16～1035.59m處見厚度523.43m的鉬礦礦體;鑽孔ZK02在深度235.88m處見工業礦體。通過統計分析鑽孔攝像系統提供的鑽孔攝像圖片結構面信息(包括原生結構面以及構造結構面)並與鑽孔取心照片對比(圖9-28),表明鑽孔攝像系統得出的結果與鑽孔取心情況吻合。
圖9-27 金寨沙坪溝鉬礦區試驗鑽孔布置地形圖和試驗機台現場圖
圖9-28 金寨沙坪溝鉬礦區鑽孔攝像模擬礦心與實際礦心對比
(a)模擬礦心;(b)實際礦心
(二)ZK61孔的測試結果與分析
ZK61號鑽孔孔深1201.9m,採用探頭直徑為72mm,實際探測深度0～880m,由於孔壁套管的影響,詳細統計及分析深度為104～880m。在總長776m的統計段內數字全景攝像系統共發現925個結構面,其中包括原生結構面(流紋)以及構造結構面(裂隙)。具體進行了以下分析:
1)全孔結構面優勢產狀分析;
2)礦體內外結構面優勢產狀分析;
3)鑽孔內結構面分段優勢產狀分析;
4)結構面優勢傾角范圍的劃定;
5)劃定傾角范圍內的結構面優勢產狀分析。
由上述統計分析可知,全孔結構面的傾向以南偏東為主;礦體外部和礦體內部的結構面產狀信息基本一致;優勢結構面的傾向隨深度的變化不大;劃定傾角范圍得出的結構面優勢產狀與整個鑽孔的優勢產狀保持一致。
從圖9-29可以清楚地看出,通過對劃定傾角范圍的結構面統計分析結構面的優勢產狀更為明顯,其隨深度的變化更為平穩,說明該方法是可取的。
通過ZK61孔鑽孔攝像資料的統計整理分析可得出如下結論:該鑽孔區域范圍內的優勢結構面產狀以南偏東方向為主,傾角以65°～75°范圍內的結構面所佔的比重最大,礦脈的延伸方向可以參照該優勢產狀進行分析。
圖9-29 全孔結構面與劃定傾角范圍結構面統計結果對比情況
(三)ZK02號孔的測試結果與分析
ZK02號孔深1190.8m,實際探測深度0～725m,採用探頭直徑48mm,詳細統計及分析深度為50～671m。在總長621m的詳細統計段中,完成了三次探測逐次統計。數字全景攝像在50～150m段共發現94個結構面,150～350m段發現159個結構面,320～671m段發現333個結構面,其中包括原生結構面(紋路)以及構造結構面(裂隙)。以與ZK61號孔類似的統計分析方法得出結論:該鑽孔區域范圍內的優勢結構面產狀以南偏東方向為主,傾角為70°～80°范圍內的結構面所佔的比重最大,礦脈的延伸方向可以參照該優勢產狀進行分析。
『貳』 結構面統計特徵
岩體結構面的幾何特徵含有一定的隨機性，服從統計規律，只有對足夠的實測資料進行統計找出規律，才能取得用於岩體穩定性評價的代表性特徵和指標。結構面基本上可以分為兩類，對於控制性結構面（A類）方位比較明確，分布相對比較穩定，一般都列為專門研究對象，這類結構面不具有隨機性；C類結構面為一些微裂隙，它的力學效應已經反映在岩塊和大型試件試驗中；B類結構面是現場調研需做統計分析的對象，也即岩體中可目測的裂隙系統。
結構面的幾何特徵參數，即為通常所指的某組結構面的產狀、跡長和間距，這些是最重要的參數，它們確定了岩體被切割的特徵。其研究方法概括起來是採用野外現場實測數據的統計分析，並應用概率統計理論知識，劃分結構面組數，確定每組結構面的主要幾何特徵參數的數學計算表達式，從而建立結構面網路幾何特性概率模型。從大量的研究成果來看，表徵結構面統計特徵的上述幾何特徵參數多數服從以下四種分布：均勻分布、負指數分布、正態分布和對數正態分布。
一般認為結構面的產狀中傾角和傾向是相互獨立的兩個變數，其服從正態分布。表2.4為國外學者關於結構面跡長和間距分布形式的研究成果［54］。
表2.4 結構面間距和跡長分布形式