山東招遠(yuǎn)地區(qū)某金礦床傾斜礦體開(kāi)采方法分析

張振華

（山東黃金礦業(yè)（萊西）有限公司，山東 青島 266000）

研究區(qū)位于山東省招遠(yuǎn)地區(qū)，為一石英脈型傾斜薄礦體。礦體規(guī)模較小，礦體形成較為復(fù)雜，但礦體品位較高。賦礦圍巖相對(duì)穩(wěn)定，以全面采礦法為主。由于礦體規(guī)模小，導(dǎo)致采礦空間較小，使得回采貧化率顯著上升，進(jìn)而影響了出礦品位。此外，在采礦過(guò)程中形成了大量的采空區(qū)，局部頂板出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象，對(duì)下方作業(yè)工作人員的安全造成了嚴(yán)重的威脅。同時(shí)，由于礦體較薄，容易造成礦體與圍巖混采，不僅降低了出礦品位，而且對(duì)選冶造成困難，顯著的提高了選冶成本。因此，如何制定更加安全、精準(zhǔn)的開(kāi)采方法成為當(dāng)前亟待解決的首要問(wèn)題?；诖?，本文該礦床為研究對(duì)象，分析更加合理的采礦方法，為降低采礦成本和選冶成本提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

山東是我國(guó)重要的黃金儲(chǔ)備基地，區(qū)內(nèi)金礦資源優(yōu)越，形成了規(guī)模較大的成礦帶，如膠東地區(qū)、魯西地區(qū)等。膠東地區(qū)是山東重要的黃金產(chǎn)地，區(qū)內(nèi)構(gòu)造組合樣式復(fù)雜多變，構(gòu)造～巖漿活動(dòng)極為頻繁，造就了豐富的金礦資源。區(qū)域金礦資源的分布明顯受控于斷裂構(gòu)造體系[1-3]。

由于膠東地區(qū)明顯受郯廬大斷裂帶的影響，形成了一系列大致等間距分布的北東～南西向斷裂破碎帶，控制著區(qū)域金礦資源的分布規(guī)律。此外，大規(guī)模的巖漿活動(dòng)如玲瓏花崗巖、欒家河花崗巖、郭家?guī)X花崗巖等，與區(qū)域金礦資源的形成關(guān)系十分密切。北東～南西向展布的斷裂破碎帶一般由2條～5條分支斷裂組成，控制著斷裂帶兩側(cè)金礦資源的分布，形成了不同的成礦亞帶。研究區(qū)區(qū)域金礦資源受控于復(fù)試背斜兩翼，與北東～南西向區(qū)域性斷裂破碎帶具有明顯的成因關(guān)系，礦體一般位于帚狀構(gòu)造、“Y”型構(gòu)造和“Z”型構(gòu)造的結(jié)合部位。礦床成因以是蝕變巖型金礦床為主，石英脈型金礦床次之。

2 礦床地質(zhì)概況

2.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于膠東地區(qū)，該區(qū)域自古生代至晚侏羅世以來(lái)一直處于隆生構(gòu)造演化階段，形成了一系列呈北東～南西向展布的深大斷裂帶以及派生的眾多次級(jí)斷裂帶，使得區(qū)域內(nèi)大多數(shù)古生界地層嚴(yán)重缺失。研究區(qū)地層出露較為簡(jiǎn)單，主要為前寒武系以及新生界及第四系沉積物。前寒武系地層以太古界膠東群、新元古界蓬萊群等為主，新生界地層以白惡系為主。其中太古界膠東群為一套硅鐵質(zhì)碎屑巖，屬于一套區(qū)域性的中深變質(zhì)巖；蓬萊群中常見(jiàn)的巖性為大理巖、板巖、石英巖等，為一套淺變質(zhì)巖系；白惡系地層以蓋層維族，主要為一套火山巖+碎屑巖組合，巖性以砂礫巖、凝灰?guī)r、安山巖、火山碎屑巖等為主。礦區(qū)構(gòu)造以區(qū)域性北東～南西向深大斷裂為主，派生的一系列次級(jí)斷裂構(gòu)造體系次之，次級(jí)斷裂帶與主干斷裂的交匯部位常常是金礦資源賦存的主要空間位置。在次級(jí)斷裂帶中充填有規(guī)模不等的石英脈，石英脈是主要的賦礦巖石。因此，總體上，研究區(qū)礦床類型屬于石英脈型金礦床。

2.2 礦床地質(zhì)特征

金礦體主要分布在礦區(qū)北西側(cè)，礦床成因類型屬于石英脈型金礦床，為一含金多金屬硫化物脈，地表控制長(zhǎng)約930m。地表控制礦體長(zhǎng)約60m～200m不等，礦體走向近南北向，礦體傾向北西，傾角中等；礦體中Au品位介于5.9g/t～17.1g/t之間，礦體厚度較小，一般為0.6m～1.2m。礦床屬于石英脈型金礦床，因此與圍巖的界線十分明顯，賦礦巖石為白色石英脈，賦礦圍巖為黑云母變粒巖和黑云母斜長(zhǎng)片麻巖。礦床圍巖蝕變較為發(fā)育，且具有對(duì)稱性，從礦體中心向兩側(cè)具有“硅化→絹云母化→黃鐵礦化”的變化規(guī)律，但總體上礦化蝕變現(xiàn)象較弱。礦石礦物以黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦為主，脈石礦物以石英、方解石等為主。礦石結(jié)構(gòu)以浸染狀為主，礦石構(gòu)造為塊狀礦石。

3 采礦方法對(duì)比分析

3.1 不同采礦方法擬定

在確定礦床采礦方法過(guò)程中，必須結(jié)合礦床地質(zhì)條件等情況擬定不同的采礦方法，通過(guò)進(jìn)一步對(duì)比，最終確定更加合理的采礦方法。

研究區(qū)地質(zhì)概況較為簡(jiǎn)單，礦體屬于中等穩(wěn)固—穩(wěn)固型的傾斜薄礦體，因此該礦床不適合于大規(guī)模的機(jī)械化開(kāi)采方式。由于礦床規(guī)模較小，但礦石品位較高，因此易選擇生產(chǎn)能力相對(duì)較小、作業(yè)簡(jiǎn)單的采礦方法。結(jié)合礦區(qū)地形地貌等現(xiàn)象[4，5]，確定采礦技術(shù)方法為斜長(zhǎng)壁工作面礦巖分采房柱空?qǐng)霾傻V方法和順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法。根據(jù)確定的兩種采礦方法擬定了2種采礦方案，具體內(nèi)容如下：

方案一：擬定的方案一為斜長(zhǎng)壁工作面礦巖分采房柱空?qǐng)霾傻V方法，在不同的采礦平臺(tái)內(nèi)沿著礦體的走向每20m劃分為一個(gè)回采單元，回采單元的高度為采礦平臺(tái)高度。在每一個(gè)回采單元之間預(yù)留直徑為1m～2m，間距為5m～7m的不連續(xù)分布的采礦柱，在頂板和頂板不留柱。此外，在每一個(gè)回采單元內(nèi)沿著礦體斜長(zhǎng)布設(shè)相應(yīng)的斜長(zhǎng)回采工作面，在礦體兩端連續(xù)推進(jìn)開(kāi)采，直至全部礦脈回采完[5，6]。方案中設(shè)計(jì)的采準(zhǔn)工程主要以原有的采礦平臺(tái)沿脈運(yùn)輸巷道、探礦天井等布設(shè)，接著在運(yùn)輸巷道上盤圍巖中每個(gè)3m掘進(jìn)一個(gè)硐室安置電耙。采礦過(guò)程中回采工作從斜長(zhǎng)工作面首先開(kāi)始，而初始采場(chǎng)則主要由通風(fēng)天井形成的斜長(zhǎng)回采工作面開(kāi)始。具體的實(shí)施方法就是沿著斜長(zhǎng)工作面以淺孔爆破方法采下一定厚度的下盤圍巖，將采下的圍巖通過(guò)電耙順坡運(yùn)輸至采場(chǎng)下部運(yùn)輸巷道，再經(jīng)過(guò)人工裝在等方式裝入礦車，依次循環(huán)作業(yè)，直至回采礦體全部厚度位置。采礦過(guò)程中的通風(fēng)裝置主要經(jīng)過(guò)下部采礦平臺(tái)沿著運(yùn)輸巷道進(jìn)入，經(jīng)過(guò)斜長(zhǎng)回采工作面至上部采礦平臺(tái)進(jìn)而排出。

方案二：擬定的方案二為順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法。在采礦平臺(tái)高度范圍內(nèi)沿著礦體的總體走向每25m左右劃分為一個(gè)回采單元，回采單元的高度為采礦平臺(tái)的高度，在頂部、底部以及回采單元內(nèi)均不留柱。在每一個(gè)回采單元長(zhǎng)度中央部位設(shè)置一個(gè)鋼質(zhì)順路溜礦井，采用從下而上的方法逐層回采礦體和削壁充填采空區(qū)，使得回采區(qū)域多呈菱形想著初始回采單元側(cè)伏，并且從初始回采單元向礦體兩側(cè)逐漸推進(jìn)，直至采完全部礦脈為止[7，8]。方案二的施工順序?yàn)槭紫葟幕夭蓡卧V體下部采礦平臺(tái)沿著運(yùn)輸巷道進(jìn)行挑頂落礦，將下部礦脈全部采下，在挑頂落礦過(guò)程中落礦高度為3m～4m，再將落礦空間底部澆筑厚度為0.3m的鋼砼隔板，并將其作為采場(chǎng)的人工底板?；夭蛇^(guò)程從底層開(kāi)始，使用淺孔爆破的方式進(jìn)行回采，對(duì)回采單元全長(zhǎng)下部圍巖進(jìn)行削壁處理，將削壁處理的圍巖充填在采場(chǎng)中并進(jìn)行人工平整處理，將其作為工作面的底板，以廢膠帶鋪設(shè)落礦墊層，采用淺孔落礦的方式將礦石經(jīng)過(guò)工作面由人工搬運(yùn)的方式通過(guò)順路溜井運(yùn)輸，依次循環(huán)操作。井下通風(fēng)裝置采用采礦平臺(tái)下部運(yùn)輸巷道、回采工作面、探礦通風(fēng)天井等至上部采礦平臺(tái)運(yùn)輸巷道等排出。

3.2 不同采礦方案對(duì)比

根據(jù)金礦床成因類型以及礦體地質(zhì)特征，結(jié)合礦體品位以及開(kāi)采成本等綜合因素，本文擬定了斜長(zhǎng)壁工作面礦巖分采房柱空?qǐng)霾傻V方法和順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，二者均適合本礦床的開(kāi)采現(xiàn)象，但同時(shí)具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。其中，方案一的優(yōu)點(diǎn)在于采礦布設(shè)較為簡(jiǎn)單，有效的解決了采礦貧化問(wèn)題，最終獲得的出礦品位較高，可以有效的剔除部位夾石，電耙出礦效率高；缺點(diǎn)在于廢石出量、運(yùn)輸量較大，存在少量間柱損失，采礦成本較方案二高，采礦效率較低，遺留的采空區(qū)面積較大。方案二的優(yōu)勢(shì)在于采礦布置相對(duì)簡(jiǎn)單，采切工作量較小，回采率較高，礦石損失率較低，采礦安全性能較好，采礦貧化小，出礦品位高；缺點(diǎn)在于作業(yè)較復(fù)雜，采礦效率較低，成本也較高。此外，兩種不同的采礦方法中的通風(fēng)系統(tǒng)基本一致，也無(wú)法區(qū)別出明顯的優(yōu)缺點(diǎn)。因此，根據(jù)方案一和方案二的優(yōu)缺點(diǎn)是很難做出具體的優(yōu)選方案的（表1）?；诖?，為了充分對(duì)比方案一和方案二的采礦效益，進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，通過(guò)一定規(guī)格的礦產(chǎn)資源模擬開(kāi)采經(jīng)濟(jì)分析，進(jìn)而對(duì)比出方案一和方案二的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢(shì)，為進(jìn)一步確定最終的采礦方案提供幫助。

表1 不同方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

在方案一（斜長(zhǎng)壁工作面礦巖分采房柱空?qǐng)霾傻V方法）和方案二（順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法）的綜合經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析過(guò)程中，所有的參考指標(biāo)均滿足當(dāng)前國(guó)家采礦標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)順序。在綜合經(jīng)濟(jì)對(duì)比過(guò)程中按照采礦斷面50m長(zhǎng)，25m高和0.6m的水平厚度為基礎(chǔ)進(jìn)行分析。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，方案一的采礦損失率為7.5%，采礦貧化率為7.5%，采出礦石含金量為23.14kg，采礦直接成本61.59元/t，采礦直接費(fèi)用13.4萬(wàn)元，礦石綜合成本365元/t，選礦直接成本41元/t，精礦黃金含量22.67kg，產(chǎn)品銷售總收入279萬(wàn)元，產(chǎn)品總生產(chǎn)成本88.2萬(wàn)元，產(chǎn)品總利潤(rùn)190.55萬(wàn)元，采出礦石利潤(rùn)876萬(wàn)元/t，地質(zhì)礦量利潤(rùn)876萬(wàn)元/t，礦山年利潤(rùn)為2329萬(wàn)元；方案二的采礦損失率為4.00%，采礦貧化率為7.5%，采出礦石含金量為24.01kg，采礦直接成本53.64元/t，采礦直接費(fèi)用12.11萬(wàn)元，礦石綜合成本357元/t，選礦直接成本41元/t，精礦黃金含量23.52kg，產(chǎn)品銷售總收入289萬(wàn)元，產(chǎn)品總生產(chǎn)成本89.8萬(wàn)元，產(chǎn)品總利潤(rùn)199.56萬(wàn)元，采出礦石利潤(rùn)917萬(wàn)元/t，地質(zhì)礦量利潤(rùn)917萬(wàn)元/t，礦山年利潤(rùn)為2407萬(wàn)元。

通過(guò)方案一（斜長(zhǎng)壁工作面礦巖分采房柱空?qǐng)霾傻V方法）和方案二（順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法）的綜合經(jīng)濟(jì)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，方案二的單位出礦利潤(rùn)和年利潤(rùn)均大于方案一的，總體上方案二的采場(chǎng)布設(shè)簡(jiǎn)單，出礦效率也較高。因此，總體上認(rèn)為方案二比方案一取得的經(jīng)濟(jì)效益更高，故最終選擇方案二（順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法）。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，研究區(qū)金礦床屬于石英脈型傾斜薄礦體，對(duì)開(kāi)采增加了難度。本文根據(jù)地質(zhì)特征和礦床地質(zhì)特征等確定了斜長(zhǎng)壁工作面礦巖分采房柱空?qǐng)霾傻V方法和順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法。通過(guò)兩種不同采礦方法的對(duì)比研究，認(rèn)為二者的采場(chǎng)布設(shè)方法，出礦率、采礦率等優(yōu)缺點(diǎn)相差無(wú)幾，無(wú)法確定更加優(yōu)選的方案，基于此，本文采用了綜合經(jīng)濟(jì)對(duì)比方法，結(jié)果表明方案二的單位出礦利潤(rùn)和年利潤(rùn)均大于方案一的，總體上方案二的采場(chǎng)布設(shè)簡(jiǎn)單，出礦效率也較高，最終選擇方案二。