地质概况
第六节矿山地质、水文地质条件
一．地质概况
北铭河铁矿位于武安断陷盆地西缘，NNE向玉泉岭—一矿山村—一綦村断裂束的西侧，产于中奥陶统石灰岩与燕山期闪长玢岩接触带，为一接触交代矽卡岩型铁矿床。
1．矿石储量
地质报告共提交B+C+D级储量7909.71万t，其品种和储量如下：
截止2003年末，经生产勘探后储量情况见表1.6.2
单位：万吨
2．矿床地质
北铭河铁矿埋藏于北铭河河床之下，均为第四系黄土和河床卵石所复盖，局部为中奥陶统马家沟组石灰岩，燕山晚期中酸性二长——闪长岩类侵入，穿插石灰岩体，产生蚀变。
矿区构造：以褶皱为主，断裂次之。
矿区主要为一弧形背斜构造，长1750m，宽度为200-5OOm。背斜构造主要发育在灰岩中，背斜轴部有——宽200～300m断裂带，其宽度向上递减，为闪长岩、磁铁矿带，矽卡岩及角砾岩所占据。
在1—2勘探线间有一F断层，走向N18°E，倾向SE，倾角81°，垂直断距56.5m，属成矿后断层。该断层仅在CK7钻孔见到，其规模和产状均属推断。
矿区内共有8个矿体，编号为Fe1、Fe2、…、Fe6、Fe7、Fe8。全部为盲矿体，埋藏深度136～679m，矿体形态在于面上为向南突出的“新月形”，在剖面上为大小不等的透镜体，总的走向近EW渐转为NW向。
其中以Fe7矿体为主矿体，Fe6矿体次之，为本次设计开采的主要对象。
Fe7矿体：赋存于花斑状石灰岩与闪长岩接触带中，矿体下部有一层厚5～10m矽卡岩蚀变带。矿体产状及规模受接触带控制。走向：在1～9勘探线间为280°，9—16勘探线渐
变为315°。倾向：分布在背斜两翼，北翼向NE倾斜，倾角3°～45°；南翼向SW倾斜，倾角6°～60°。矿体埋深为265.76～679m，赋存标高为17～-403m。矿体西北端埋藏较浅，东部埋藏较深。矿体长1620m，宽92～376m，最大厚度160.68m，平均厚度44.91m。
矿体形态；在剖面上为大的复杂透镜体，纵剖面上为一变化较大的“长蠕虫”状。
Fe6矿体：分布在3—10勘探线间，走向长360m，矿体最大厚度为68.5m，平均厚度16.7m。埋藏深度285～476m。
生产勘探后发现，原地质报告中认为Fe4-3、Fe5-3、Fe7、Fe6均为独立的矿体，但生产勘探后证实了Fe4-3、Fe5-3在局部和增大矿体相连，增大矿体下面与Fe7相连，Fe6在-50水平8线以东和Fe7相连，说明Fe4-3、Fe5-3、Fe6、新增矿体均为主矿体的分枝，是主矿体的一部份。
9～12线剖面间，底部闪长岩体向上突起，形成巨大的岩石夹层，致使地质储量减少338万吨。
3．矿石质量
矿石中金属矿物以磁铁矿、黄铁矿为主，有少量的赤铁矿、假象赤铁矿、穆磁铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、褐铁矿及硫钻矿等。非金属矿物主要为透辉石，其次为透闪石、金云母、方解石、白云石及绿泥石等。
矿石结构有自形半自形晶结构、他形晶结构、交代残余结构及环带结构。
矿石构造主要为浸染状、块状构造；条带状构造多见于矿体近顶底板处；角砾状构造和粉末状构造仅在个别钻孔中见到。
矿石TFe最低含量为20.32％，最高为64.98％，全矿平均为49.78％。其中Fe7，矿体TFe平均含量为51.04％，Fe6矿体TFe平均含量为49.27％，两矿体平均TFe含量为50.8％。
矿石中的硫主要赋存于黄铁矿及少量黄铜矿中，矿石中硫的含量为0.007～18.59％，平均为2.7l％。TFe和S呈正相关关系。Fe6和Fe7矿体硫含量平均为2．39％。
钴88．89％分布在黄铁矿中，含量仅为0.0159％，矿石中的钴不具备综合利用价值，经选矿后富集于黄铁精矿中。
矿石中的铜为黄铜矿及少量辉铜矿、铜兰及班铜矿，平均含量为0.043％，不具综合利用价值。
第二章地质
第一节对设计依据的地质资料评述
一．设计依据
北铭河铁矿初步设计实施方案依据的地质报告有两份：
(一)1970年9月由华北冶金地质勘探公司518队提交的《河北省武安县北铭河钴、铁矿床地质勘探总结报告》。
(二)1974年9月由华北冶金地质勘探公司518队提交的《河北省武安县北铭河钴、铁矿床地质勘探总结报告(补充报告)》。
1972年11月22日，冶金工业部以(72)冶地字第2073号文，批准了1970的地质勘探总结报告，批文指出；“同意纪要中提出的问题和意见并批准该报告，可以做为矿山设计的依据”。同时也指出：“对上部小矿体及主矿体个别部分控制不够问题，地质勘探队可结合设计和开采的需要，进行适当的补钻工作，尽快提交补充地质资料，以利矿山设计和施工”。
1973年一1974年间，华北冶金地质勘探公司518队，遵照冶金工业部批文决定，又进行了补充地质勘探，于1974年9月提交了补充勘探报告，同年11月7日，邯郸基地办公室以基办冶字(74)13号文件下达《关于北铭河铁矿补勘报告讨论意见的批复》，并报冶金工业
部备案。批文认为该补充报告和原报告满足矿山生产和设计要求，可以做为设计依据。
1990年12月10日，冶金工业部又以(90)冶地字第749号文下达《北铭河铁矿地质勘探总结报告的复核意见的批复》，指出：“518队提交的地质勘探报告可以做为矿山建设的依据”。
基建、生产过程中，通过勘探对原报告及图纸资料进行了修改。
二．对地质资料的评述
(一)矿床勘探程度评价
北铭河铁矿的地质勘探工作，自1959年由华北地质勘探公司物探队发现以来，经华北冶勘公司518队多期勘探，共完成工作量见表2．1．1。
基建及生产勘探期间完成工作量如下表：
由于基建及生产勘探所采用的都是井下钻机，勘探最大进尺130米，同时也缺乏必要的钻孔侧斜工具，因此所有钻孔均未侧斜。
地质勘探期间将矿床确定为Ⅱ～Ⅱ勘探类型，其勘探手段以钻探为主。勘探工程间距如下：
1．Fe7矿体
100m×50m，求B级；
100m×l00m或B级外推部分，求C级；
200m×l00m或C级外推部分，求D级。
2．Fe6矿体
100m×50m，求C级，外推为D级。
1.小矿体(Fel、Fe2、Fe3、Fe4、Fe5)
50m×50m，求C级储量，外推为D级。
地质报告对矿床控制程度，特别是对主要矿体的控制程度及地质研究程度，基本符合现行地质勘探规范要求。
(二)储量计算评价
-230中段共探求B+C+D级铁矿石储量3062.3万吨，其中B+C级2618万吨。
地质资料的储量计算工业指标应用合理，矿体圈定及储量计算方法选择正确，各种参数基本可靠。勘探的各级别矿石储量所占比例均符合规范要求。
(三)原地质报告中存在的问题
1．钻探工程质量
全矿床共施工钻孔92个，其中穿过主矿体的钻孔有66个，在这些钻孔中矿芯采取率>75％的钻孔有60个，占总数的90．90％，尚有9．10％的钻孔未达到矿芯采取率的规定要求。
施工钻孔除CK9、CK6两个斜孔外，其余均为直孔。钻孔一般深度为300m～500m，钻孔弯曲度一般在1°～3°之间。孔深超过500m的钻孔，其弯曲度一般>5°。应当指出：绝大部分钻孔只测了钻孔弯曲度，未测孔斜方位。经统计，钻孔穿过Fe7矿体底板，偏离勘探线>20m的有6个钻孔，这样，在空间位置上就使矿体产生偏离，同时也歪曲了矿体的形态。因此，在矿山建设生产中，应加强生产勘探工作，纠正地质勘探中的误差，以保证开拓和采准工程的正确布置。
2．钻孔封孔问题
1970年以前施工的49个钻孔中，有15个钻孔未进行封孔，有27个钻孔仅用黄泥及水泥砂封闭黄土砾石层与基岩接触部位，有7个钻孔留做水文观测孔；1970年以后施工的钻孔中又有2个钻孔留做水文观测孔。应当强调，北铭河铁矿床埋藏于河床之下，对于1970年以前所施工的钻孔分布范围内，在进行开拓、采准及回采工程时，一定要注意突然涌水问题。
3．区域地质及矿区地质中的问题
地质报告中缺少区域地质描述章节，无法了解区域成矿地质条件、区内其它矿产资源情况。
矿区内岩石，特别是矿体顶、底板岩石，缺乏必要的产状描述。
矿区内断裂构造控制程度不足。地质报告中提到“在矿区1～2线发现一断层(编号F)……有CK7孔及CK39孔所控制”。但实际上CK39孔位于2勘探线南端、处于F断层的下盘。钻孔柱状图上及2号勘探线剖面图上，均无F断层的标记，仅1号勘探线上CK7孔见到此断层，但未经计算和细致研究，因此无法确定该断层的产状和规模。F断层的产状、规模及其与石炭系地层的接触关系，还有待于进一步研究。
4．矿石和岩石物理力学性质
矿石、岩石的物理力学性质，是评价矿体与岩体稳定条件的主要依据，也是矿山开采选择凿岩设备的主要依据。而地质报告中仅做了少量抗压强度试验，满足不了对矿体及岩体稳定性评价的需要。因此在生产过程中，应进一步对矿石及岩石的物理力学性质进行试验研究。
综上所述，地质报告中所存在的问题，应在生产中引起足够的重视并得到解决。
第二节矿床地质
北铭河铁矿位于武安矿田的北端。处于武安断陷盆地西缘，在NNE向的玉泉岭～矿山
村～綦村断裂束的西侧。矿区面积2km2。
一．地层
矿区基岩均为第四系黄土及河床卵石层所覆盖，全矿床均处于北铭河河床之下。据钻孔所穿过的岩层，由老至新分述如下；
(一)奥陶系中统马家沟组石灰岩(O2)
1．角砾状石灰岩(O22-1)
为灰黄色薄层白云质石灰岩与灰色中层角砾状石灰岩互层，仅见于CK28、CK9、CK732等钻孔中，矿化微弱。岩层厚度10～30m。
2．花斑状石灰岩(O22-2)
为浅灰～深灰色中～中厚层纯石灰岩及白云质花斑状石灰岩组成。见有条带状、团块状、结核状燧石及生物化石碎屑。在热变质作用下，岩石中的方解石经重结晶后颗粒粗大。大理岩化、矽卡岩化发育。厚度60～80m。为主矿体(Fe7)的顶板。
3．纯石灰岩及白云质石灰岩(O22-3)
为灰褐色中层致密状纯石灰岩与薄层白云质石灰层组成，受岩浆岩侵入的影响，该岩层大理岩化、矽卡岩化、磁铁矿化现象普遍。岩层厚度大于80m。Fe3、Fe4、Fe5、Fe6矿体赋存于此岩层中。
4.角砾状石灰岩层(O23-1)
以灰黄、灰红色中厚层角砾状石灰岩及白云质石灰岩为主，含褐铁矿结核及条带，风化后多呈蜂窝状，角砾棱角清晰，该层岩石中裂隙溶洞发育，疏松易碎。岩层厚度60m，Fe1、Fe2矿体赋存于此层中。
5．纯石灰岩及花斑状石灰岩(O23-2)
以灰～暗灰色中厚层纯石灰岩及白云质灰岩为主，夹有褐色花斑状石灰岩，因重结晶作用，方解石颗粒粗大。未见蚀变现象。岩层厚度15～40m。
(二)石炭二叠系含煤岩系(C、P)
主要分布在矿床的东段(2勘探线的东侧及南端)，岩层走向NNE，倾向SE。为缓～中倾斜的一套含煤岩系地层。
(三)第四系(Q)黄土及砾石层
1．底部红色粘土层：厚度2～10m。隔水性较好，但厚度不稳定。局部缺失而形成“天窗”。
2．中部砾石层：厚度10～148．21m。
3．上部黄土层：厚度1～1．5m，分布在河床两侧。
二．构造
矿区构造以褶皱为主，断裂次之。
(一)褶皱构造
本区背斜构造位于F断层西侧，是矿区主要控矿构造。背斜长轴方向在2～9勘探线呈近东西向，9勘探线以西渐变为NW向，为一弧型背斜。背斜东西长度1750m，南北宽200～500m。在其周边部岩层中有小型“裙褶式”褶曲存在，在平面上：东部较发育，西部不明显。垂直方向：下部以北翼岩层中较发育，南翼不明显。上部则以南翼岩层中发育，北翼不明显。
背斜构造主要发育在奥陶系中统马家沟石灰岩中部O22层位中，在背斜轴部有一宽200～300m的断裂带，其宽度向上递减，为闪长玢岩、磁铁矿、矽卡岩及角砾岩所占据。到O23-1岩层，由于原岩为角砾状灰岩，岩石疏松破碎，又受后期褶皱影响，岩层产状紊乱，层间滑动剧烈，岩石破碎及糜棱岩化发育。至上部O23-2岩层中，岩层产状渐趋平缓。
(二)断裂构造
在l～2勘探线间，有一编号F的断层，走向N18°E，倾向SE，倾角81°，垂直断距56．5m，为一成矿后的正断层。该断层仅由CK7孔控制，其产状要素均属推断。
三．岩浆岩
本区岩浆岩属于武安岩体的北部边缘部分。成矿母岩为燕山晚期中酸性二长～闪长岩类，为一浅成相的复杂的似层状侵入体。各种岩类均为同源同期产物。岩相不同，是由于岩石同化混染作用及自变质作用强度不同所致，不同岩相间呈过渡渐变关系，四．围岩蚀变
本区燕山晚期中酸性二长～闪长岩类，奥陶系中统马家沟组灰岩，均发育有强度不同的蚀变岩石，按垂直方向的变化，分为如下6个蚀变带：
(一)蚀变正长闪长岩带
分布于矿区西部，位于蚀变二长岩带之上，厚度大于80m。
(二)蚀变二长岩带
分布于矿区西部，岩石坚硬完整，厚度大于32m。
(三)结晶石灰岩及大理岩带
矿区碳酸盐类岩石的重结晶及蚀变现象较普遍．大理岩多靠近接触带附近，或成为矿石夹层，厚度不稳定，常有透辉石化及透闪石化现象。在与矿层接触带处多见角砾状石灰岩及大理岩，并有绿泥石化现象。岩石疏松易碎，多构成矿层的顶板，厚度300m。
(四)铁矿带(见矿体地质特征部分)
(五)矽卡岩带
矽卡岩主要分布于铁矿层底板内接触带及矿层间。常见有透辉石矽卡岩、绿泥石化矽卡岩、含铁矽卡岩等，构成Fe7矿体的直接底板，层位较稳定，厚度5～10m，岩石较松散。矿层间及构成矿体顶板的矽卡岩层位很不稳定，厚度0．30～10m。
(六)烛变闪长玢岩带
矿区内分布较广泛，为Fa7矿体的底板，近矿处蚀变较强，岩石较松散，厚度大于166m。
五．矿体地质特征
北铭河铁矿为接触交代矽卡岩型矿床，矿床主要赋存于奥陶系中统石灰岩与燕山期闪长玢岩的接触带中。矿区内共有8个铁矿体，分别为Fe1、Fe2、Fe3、Fe4、Fe5、Fe6、Fe7、Fe8。Fe7矿体为主矿体，次之为Fe6。本次开采以Fe7为主。
本区铁矿均为盲矿体，埋深于134～679m之间，赋存标高为142～-403m。矿体形态在平面上向南突出为“新月型”，在剖面上则为大小不等的透镜体。矿体总的走向为近EW渐转为NW向。矿体长为1620m，宽度92～376m，最大厚度为193．71m，平均厚度12．20m。
设计开采的主要矿体—Fe7矿体赋存于O22-2花斑状石灰岩与闪长玢岩的接触带中。顶板为O22-2花斑状石灰岩，底板为闪长玢岩。矿体的产状及规模受接触带控制，走向：在1~9勘探线为NW280°，9～16勘探线渐变为NW315°。矿体在横剖面上为大的复杂透镜体，其北翼向NE倾斜，倾角3°～45°；南翼向SW倾斜，倾角6°～60°。矿体向SE方向倾伏。矿体长度1620m，宽92～376m，最大厚度160．68m，平均厚度44．91m，矿体埋藏深度265.76～679m，赋存标高17～-403m。矿体的形态及厚度变化较大，4～13勘探线间矿体厚度较大，在4勘探线处底部闪长玢岩体隆起、矿体抬高变薄，向E以45°角向下分枝尖灭。9～10勘探线处、14勘探线处底板隆起又使矿体变薄。
10线附近出现一巨大的蚀变闪长岩夹层，由于其影响，储量减少338万吨。
第三节矿石质量
按工业指标要求，地质报告中将矿石划分为三种工业类型：高炉低硫富矿(b)、高炉高硫富矿(c)、磁铁贫矿(d)，并分别计算了矿石储量，本设计考虑到各品级矿石分布情况较复
杂，开采时很难进行分采，故均按混合矿合并采出。
一、矿石矿物组成
(一)矿石矿物
矿石中主要金属矿物为磁铁矿、黄铁矿、少量的赤铁矿、假象赤铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、辉铜矿、褐铁矿及硫钴矿(?)等。
(二)脉石矿物
矿石中非金属矿物主要为透辉石，其次为透闪石、金云母、方解石、白云石、绿泥石，并有少量滑石、绿帘石、褐帘石、石榴石、蛇纹石、石英、玉髓、蛋白石、磷灰石、斜长石等。
矿石绝大部分为原生磁铁矿石，在浅部及构造破碎带附近可见少量氧化矿石，其矿石矿物主要有赤铁矿、褐铁矿、铜蓝及斑铜矿等。
二．矿石结构、构造
(一)矿石结构
矿石结构主要有以下几种：
1．自形及半自形晶结构：磁铁矿呈结晶完好的八面体或粒状半自形晶，粒径为0．05mm～1．20mm，个别可达2．50mm。透辉石粒径一般为0．3mm～0．4mm。块状或团块状矿石多为此结构。
2．他形粒状结构：磁铁矿物及黄铁矿以他形粒状存在于矿石中，其中黄铁矿粒径为0．1mm～1．1mm。浸染状或条带状矿石可具此结构。
3．交代残余结构：矿石中的磁铁矿物被后期黄铁矿、方解石、赤铁矿交代形成，常见于浸染状矿石中。
(二)矿石构造
矿石构造以块状、浸染状构造为主，其次为条带状构造、角砾状构造。粉末状构造仅见于CKl3、CKl2钻孔中。
三．矿石化学组分及赋存状态
(一)全铁(TFe)
铁在矿石中主要呈磁铁矿出现，其次呈黄铁矿及假象赤铁矿、褐铁矿及少量的硅酸铁。TFe最高为64．98％，最低为20．32％，全矿床平均品位为49．78％。主矿体Fe7的含铁量变化：纵向，3～11勘探线间含铁高，向两侧变低。横向，中间部分含量高，向南、北两侧变低。即矿体厚大部分含铁量高，矿体变薄部分含铁量也随之变低。
(二)硫(S)
矿石中的硫主要赋存于黄铁矿及少量的黄铜矿物中。黄铁矿在矿石中以浸染状、细脉状、脉状、乳滴状出现，局部富集。矿石中硫的含量在0.007％～18.59％之间，平均品位为2.712％。除低硫富矿外，本区矿石均为高硫矿，TFe与S呈正相关关系。本次设计对Fe7矿体进行了回归分析，认为TFe与S显著相关。
(三)磷(P)
本区磷含量—般均甚微，最高为0.099％，最低为0.006％，大多数在0.0l～0.02％之间。其含量变化有西部高东部低，浅部高深部低的趋势。磷在矿石中主要呈磷灰石出现。
(四)钴(Co)
矿石中的钴主要赋存于黄铁矿中，可能有单独的钴矿物～硫钴矿(?)存在。脉石矿物中含量很低。矿石选矿试验结果表明：88.89％的钴分布在黄铁矿中。平均含量仅为0．0159％。经选矿后，钴将富集在铁精矿中一并被售出，不存在单独浸出钴的问题。
(五)铜(Cu)
矿石中的铜主要以黄铜矿出现，有时可见辉铜矿、铜蓝及斑铜矿，全矿床Cu的平均品位为
0．043％。
选矿资料表明，铜在钴精矿中的含量已达到单独铜矿床的最低工业品位(>0．5％)，因而在钴精矿的基础上进行铜钴分离，也可能使铜顺便回收。
各矿体中矿石主要组分含量见表2．3．l。
用价值。
(五)其它组分含量
矿石全分析结果见表2．3．2。各种岩石化学组分见表2．3．3。
由于矿石中含硫量较高，全部矿石均需进行选矿处理。
矿石全分析结果表表2．3．2
注：上表为ck11钻孔5个样分析结果平均值
岩石全分析结果表表2．3．3
四．各开采中段矿石质量研究
本次设计开采的矿体为Fe7、Fe6。除低硫富矿外，其它类型的矿石含硫量均较高。低硫富矿分布零散，矿石储量少，不宜分采，故将各种类型矿石混合计算出各开采分段矿石品位，结果见表2．3．4。
各开采分段矿石平均品位表表2．3．4
矿石全铁品位分布近似正态分布，平均品位为50．80％。硫平均品位为2．39％，钴平均品位0．0157％，铜平均品位0．0416％。
矿体顶、底板围岩含铁量见表2．3．5
从上表看出，各种围岩含铁量较低。矽卡岩及蚀变闪长岩中的铁多赋存于硅酸盐矿物中，机械选矿不易回收。
第四节矿石、岩石物理力学性质
各种类型矿石、岩石物理力学性质参数见表2．4．1。矿石、岩石抗压强度变化较大。条带状、浸染状构造的矿石强度较低，块状构造矿石强度相对高。矿区地层由于受岩浆岩侵入及构造破坏影响，岩层破碎，层间滑动剧烈，角砾岩层发育。另外，由于矿区位于北铭河
河床中，受地下水溶蚀作用较强，矿层顶、底板岩石稳固性较差。
第五节矿石储量
一．矿石储量计算工业指标
采用原地质队报告中的工业指标：
边界品位20
工业品位30
TFe/FeO≤3．5为原生矿
TFe/FeO >3．5为氧化矿
矿石最低可采厚度：富矿0．5m，贫矿≥2m
夹石剔除厚度：≥0．5m
二．地质报告提交的矿石储量
第六节矿山地质工作
一.生产地质工作
生产勘探的目的是提高生产开拓、采准范围内矿床的控制程度和研究程度，满足采矿储备矿量对地质储量升级的要求。
生产勘探的主要任务是进一步查明开采范围内矿体产状、空间位置及矿石质量变化、地质构造等，提高近期开采范围内矿石的储量级别，一般应保有B级以上储量1～3年。同时也应进一步查明边部、深部的小矿体及矿床开采技术条件、矿石加工技术性能及矿床各种伴生组分，为矿床合理开发利用提供可靠的地质依据。
(—)生产勘探的手段及工程间距
北铭河铁矿设计年产矿石180万t，为了满足贮备矿量的需要，生产勘探必须超前采准工作2～3年，准备出540万B级以上矿量。
为了合理布置生产勘探网度，本设计认真分析了矿体地质特征及矿石质量变化情况，建议在不同的生产勘探地段采用不同的勘探间距。5勘探线以西采用50m×25m，5线以东采用25m×25m。掌握了矿体及矿石品位变化规律后可自行调整。
生产勘探可利用东部开拓工程及探矿巷，设计井下钻探；-230开拓设计完成后，应根据开拓设计，利用开拓工程再进行整体勘探设计。
第5勘探线以东矿体形态变化较大，矿体底板岩石起伏大、Fe6矿体控制程度较低。结合采准工程布置情况，根据勘探控制程度先掘一条采准进路，以作为生产勘探的补充，满足采准的需要。
(二)生产勘探工程量
坑探工程量：2500/12=208m
每年生产勘探工程量为：
(30620000÷(25×25×120×3．95))×4÷12＝23(孔)
钻孔进尺：120m×23＝2760m
取样数量：2760m÷3m=920(件)
以上试样均进行基本分析，分析项目为：TFe、MFe、S。此外尚需进行组合分析，其样品数为基本分析样数的10％；即92件，分析项目为TFe、MFe、S、Co、Cu、CaO、MgO、Al2O3、SiO2等。内验分析92件，化验项目：TFe、MFe、S。外验分析46件，化验项目：TFe、MFe、S。
另外取围岩分析样92件，分析项目为TFe。
(三)生产地质取样工作
生产地质取样的目的是为进—步查明矿体边界、夹石分布、矿石质量及储量变化情况，为编制矿山短期采掘计划、计算损失贫化提供地质依据。保证矿山正常生产，并为选厂提供矿石品位数据。
矿石取样前，要对采准巷道进行地质编录，对所有的见矿工程均进行取样，取样方法为：刻槽法，规格l0cm×3cm，样长4m。取样数量及化验项目见表2．6．5。
取样分析数量表 表2．6．5
(四)监督取样
为了掌握生产掌子面贫化情况，对生产的每个掌子面均需进行采样。矿山年工作日306天，每天三班生产，三班所采样合并为—个样品。年监督采样数量及分析项目见表2．6．5。
取样方法：用方格网拣块法在掌子面爆堆上采取。矿石质量允许变化范围见表2．6．5。 (五)成品矿取样
矿山每天采下的矿石均在地下破碎，经皮带运输装入箕斗提升到地面干选后，分别送到选矿厂。为了掌握各班矿石品位的变化，需在地表运输的皮带上拣块取样，年取样数量及化验项目见表2．6．5。
取样方法：在运矿皮带头部，按固定时间或固定间隔采取样品，每班取—个样。 (六)其它取样
每年采取全分析样5件，矿山可根据具体情况灵活掌握。矿山化验室不能分析时可以外委。
表2．6．5中的取样及化验量，仅是为确定矿山化验规模计算的，矿山在生产取得经验后可自行修改生产勘探网度及取样数量。
三．矿山地质测量
矿山测量工作的主要任务是按照国家要求建立或补充矿区地面控制网，作为矿区内各项测量工作的基础。为了正确指导采掘工程施工和测制各种图件，还要根据采掘工程的进展，建立起一定精度的井下平面控制网和高程控制网。生产过程中还须进行日常测量工作，包括探矿工程定位测量，掘进工程的位置、方向及坡度测量；回采工作面的边界测量等。
第四章岩石力学
第一节矿区地层及岩体、矿体特征
矿区地层自上而下分为：
(一)第四系：
主要岩性为黄土及粘土砾石层，分布于整个矿区，厚度从几m到百余m；
(二)石炭、二叠系地层：
主要岩性为砂页岩夹薄层灰岩，分布于矿区东部；
(三)奥陶系中统地层：
主要为灰岩，见于整个矿区，是矿床的主要顶板，由纯灰岩(O23-2)、角砾状灰岩(O23-1)、纯灰岩(O22-3)、纯灰岩及花斑状灰岩(O22-3)、角砾状灰岩(O22-1)组成，厚度达300m。
矿区内燕山期闪长岩类侵入体广泛分布，呈复杂的似层状侵入到灰岩地层和其它地层中。岩体形态复杂，矿床底板为厚大的侵入体，岩浆岩侵入体上拱基本上占满了控矿背斜的轴部裂隙带，并在O22-3～O23-1地层中呈岩枝状向背斜两翼穿插成复杂的松塔状。
主矿体Fe6、Fe7埋深在265～679m之间，赋存在灰岩和闪长岩接触带上，分布标高-30～-403m。矿床形态在平面上为向南突出的“新月型”，横剖面上为大小不等的复杂透镜体，矿床走向呈近东西向渐变为北西方向。纵剖面上为长“蠕虫”状。Fe6、Fe7矿体为设计开采矿体，其矿石储量占全矿的93．6％。Fe7矿体规模最大，长1620m，宽92～376m，东端埋藏深，西端埋藏浅。矿体最大厚度为160m。
第二节矿区构造及地应力场
本地区位于阴山和秦岭两个巨型纬向构造体系之间，西临新华夏系太行隆褶带，东接华北沿降带，处于新华夏系两个不同构造单元的过渡地段。矿区处于武安断陷盆地的边缘，其东部为郭二庄、玉泉岭断裂和一产状为108°∠81°的正断层F(表4．2．1)。根据与北铭河铁矿处于类似地质和构造环境的团城铁矿的实测资料可推测矿区内可能发育有一系列垂直于矿体走向的中小规模的张性断层(图4．1)。背斜褶皱是矿区内的主要控矿构造，其轴向由东西渐变为北西向，为一弧型背斜构造，褶皱发育在灰岩中，轴部有一宽200～300m的裂隙发育带，为闪长玢岩、磁铁矿、矽卡岩及断层角砾岩所占据。由于褶皱和岩浆侵入，岩层产状较乱、层间错动剧裂，岩体破碎。
矿区及矿区附近地区没有地应力场的实测资料。通过区域及矿区构造地质力学分析可以看出，该区最大主应力接近水千，方向为北东向，在该构造应力场的作用下产生了一系列北东向的张性断裂。
区域主要断裂带一览表表4．2．1
该地区为一般构造应力区，地应力场值采用华北地区的经验关系式：
δhmax＝0．392+0．032×z
δhmin＝0．33+0．029×z
δv=g×r×z
δhmax———最大水平主应力(MPa)；
δhmin———最小水平主应力(MPa)；
δv一—垂直应力(MPa)；
r一——岩体容重(KN／m3)；
z—一深度(m)
g——一重力加速度。
第三节采矿方法
矿床围岩的节理裂隙发育，岩脉穿插频繁，岩体结构以镶嵌碎裂结构和碎裂结构为主，岩体的MRMR分级为3—4级，- 110m水平以上13`勘探线以西，矿体薄，储量少，设计中采用有底柱分段崩落法，13`勘探线以东矿体厚大采用无底柱分段崩落法，阶段高度60m，分段高15m，进路间距18m，回采进路垂直矿体布置。
第四节岩体结构及岩石的物理力学性质
矿区范围内经历过多期构造运动，发育有褶皱和断裂构造，侵入岩浆和岩脉穿插于奥陶系地层内部，矿体周围由不同部位的岩石组成，岩体结构，风化程度等均有所不同，对矿床周围岩体进行工程地质岩组划分，确定岩体结构，评价岩体质量并进行岩体分级，不仅有利于我们研究不同岩体的力学特性和开采期间的变形破坏规律，也可为采矿工艺和开采顺序的
优化以及井巷支护形式的选择提供设汁依据。
工程地质岩组的划分是按岩体的特征及组合特征进行的。各工程地质岩组具有独特的岩石组成、组织结构及物理力学性质。
岩体结构的划分是在各工程地质岩组的划分基础上进行的。根据岩体的岩石组成，结构特征，赋存地质环境及稳定性特点，研究岩体的变形破坏机制，建立分析的力学模型。
岩体分级是岩体特征和实际工程经验的总结。适用于巷道围岩稳定性分析的岩体分级方法有许多，较为著名的是RMR，Q分类系统。1990年，南非https://www.360docs.net/doc/c28591668.html,ubscher在RMR分类的基础上提出了适用于矿山设计的岩体分级体系MRMR。北铭河铁矿设计中，据地质勘探孔，工程地质钻孔资料对各类岩体的MRMR分级值予以估计。
根据上述工程地质岩组，岩体结构、岩体分级的划分原则，将矿区周围岩体在三维空间内进行划分，在平面上将矿体围岩划分为5个区，各区在垂直方向上划分为不同工程地质岩组，见表4.4.1。
北铭河铁矿在地质勘探和早期的竖井工程地质勘察期间对岩体进行了大量室内物理力学性质测试，矿区主要地层、岩体的物理力学性质见表4.4.2表中各参数均为试验数据平均值。
第五节巷道稳定性及支护形式
巷道的稳定性取决于巷道所穿过的岩体的性质、应力状态、地下水活动、巷道的尺寸和开采等因素。按国际上常用的Q或RMR分类系统，可以估计末支护硐室和巷道的不支护最大跨度及所需的支护形式。该矿区由于缺乏完整的资料，无法确定不同部位确切的Q或RMR 值，据基础地质资料估计，围岩的RMR值以3～4级为主，在完整的灰岩和闪长岩岩体RMR 值为2级，矿体坚硬完整RMR值为2级。在接触带、蚀变带及断层破碎带内RMR值为5级，各类岩体内巷道的支护方式见表4．5．1。
第六节采空区的冒落及地表塌陷
矿床开采后地下形成一定形状和规模的采空区，围岩原来具有的平衡状态发生改变，要通过一系列的变形破坏达到新的平衡状态。北铭河铁矿采用崩落采矿法开采，这种方法的机理就是要求顶板岩体在开采过程中不断发生冒落。此时我们所关心的是开采期间围岩的冒落规律及地表岩体的变形和破坏的发展程度，它们将影响到地表工业厂区、总图运输线路及改河工程的布置，同时也影响地下工程的布置及是否应为保护地表工程而在相应部位留设矿柱。
矿体顶部岩体的冒落形式及冒落机理取决于矿体顶部岩体的物理力学性质，岩体结构及岩体中控制岩体稳定的构造面和软弱破碎带的分布和产出状态。同时也受矿体开采后采空区
的形状、大小、开采深度等因素的影响。
为分析围岩的应力规律、冒落机理及对地表所造成的影响，结合工程实践进行了边界元分析以探讨初始冒落的起始部位和可能的发展方向。按冒落拱理论对各剖面进行了冒落计算，分析计算所用参数见表4.6.2