大型復雜礦山中深部金礦資源前景勘查研究

（甘肅省地質礦產勘查開發局第一地質礦產勘查院，甘肅 天水 741020）

經過長時間的集中開采，礦山現有的資源儲備已經趨于枯竭，礦山已陷入嚴重的資源危機之中。根據復雜礦床的特征和成礦預測研究結果，認為礦區中深部存在著礦化富集帶，大型復雜礦床已開始中深部找礦[1]。根據以往資料和近期礦山勘探資料，從成礦地質條件和成礦規律出發，結合中深部金礦床的特點，對主礦床規模大、復雜、中間部分礦床資源前景和深度進行了分析和預測。伴隨著礦山規模的不斷擴大和復雜程度的提高，深部礦山巖體的內部應力也在不斷增加，巖體普遍發生了彈性釋放和斷裂破壞，這都會影響到整個生產過程的安全[2]。以往物化勘探技術和遙感地質勘探技術的應用受到礦山規模大、復雜程度高的制約，找礦效果不佳。為此，必須在生產過程中充分開展礦體圍巖工程地質調查。根據不同的破壞方式，采取相應的控制措施和探測措施，對大型復雜礦山深部金礦的開發前景進行了展望。國內外金礦開采前景不容樂觀，很多原金礦床面臨著資源枯竭，一些礦山也面臨著危機。但是，我國還有很多未探明的金礦，具有很大的勘探潛力。因此，需要進一步完善找礦技術，增加找礦深度，優化找礦策略。因此，要提高我國金礦開采效率，更好地保障金礦資源的可利用性，必須解決我國金礦儲量不足的問題。

1 大型復雜礦山中深部金礦地質條件分析

針對大型復雜礦山中深部目標礦床的成礦地質背景及現有金礦床勘探深度，中深層金礦是指，在原礦床勘探范圍下高程與礦床深度的要求基礎上，形成一種空間塊體，成為金礦資源的潛力評價對象。我國金礦資源分布廣泛，除個別省(區、市)外，各省都有分布。東部地區金礦床分布廣泛，類型多樣，表明了我國金礦資源的區域分布不均。因此，對大型復雜礦山中深部金礦地質條件展開分析是具有必要性的。

（1）金礦賦存于巖帶.金礦床位于巖石帶內，以湖南衡山縣九龍泉鎢鍺多金屬礦區為例，對所研究區域內重力異常的研究和下延深度分析表明，區域內重力異常是由礦帶引起的，從而使礦井深部仍然具有與淺部相同或相似的特點。

（2）礦帶中深部存在蝕變構造巖帶.據1:50,000比例遙感成像所顯示，巖體有明顯的磁性異常，其范圍與巖帶分布基本一致。低度正、負磁性異常與礦田分布范圍一致，認為是金石英脈構造帶和金礦帶所致。通過驗證△Z擴展垂向一階導數異常圖，可發現明顯的正負磁性異常低接觸區，由此表明石英脈中深部的變化構造巖帶仍存在。

（3）礦帶中深部含礦構造帶深延部分.從地殼破裂變形的一般規律來看，具有一定長度和良好連續性的斷裂構造面必須具有相應的三維擴展能力。金礦資源中，控制大中型金礦床的礦體結構帶長度一般為4km～6km，最長可達16km。常用的長深比估計值為3時，這些含礦構造帶的擴展范圍一般不應小于1.2km～5.3km。所以至少在礦田的深部還存在著中淺含礦構造帶的深部延伸。

（4）金礦資源分布與剝蝕程度有關.控礦因素是金礦存儲深度的基礎，例如，礦床的成因類型、產狀、規模以及理化條件，金礦分布狀況還與剝蝕度密切相關。

2 大型復雜礦山中深部金礦資源前景勘查

礦山工程施工中，要以穩定性評價為核心基礎，通常采用定性與定量相互結合的方式進行。定性分析是對工程地質條件進行評價，根據工程設計要求，對礦體圍巖進行分類，按一定的標準和原則確定礦體圍巖破壞類型及主要影響因素。定量分析指的是，根據一定定量數據來計算礦體的穩定性，線性穩定系數反映出圍巖穩定性，穩定性系數的判定方式主要是以圍巖發育結構與圍巖的應力比較來確定。常用α表示，當α=1時，所判定出的圍巖是出于平衡狀態，當α＞1時，圍巖穩定；當α＜1時，圍巖較為穩定。

2.1 中深部金礦穩定性分析

2.1.1 定性評價

穩定程度僅取決于巖體的性質和地下水的流向，自然應力等等的地質環境條件，同時，與金礦采場內所產生的裂縫狀態、規模、施工方式都有著密切的關系。實踐證明下，礦體圍巖穩定性缺失一般在以下幾種情況：①巖體的破碎帶或軟弱帶，包括巖體中風化、巖體構造帶斷裂和巖體分布區域，其力學強度低，遇水易軟化、膨脹、崩解；②斷層、半硬層狀結構巖體分布范圍；③堅硬塊狀厚層狀巖體，在洞壁上切割多個軟弱結構體，形成穩定的小裂隙；④在應力較強的圍巖當中，其位置變化較為劇烈，易發生應力型破壞；⑤斷層和半硬構造巖體的分布區；⑥散落的巖石和易碎的巖石分布區。該地區主要包括巖體風化帶、構造裂隙帶和巖土分布區，強度較低，具有軟水性等特點。

2.1.2 定量評價

（1）圍巖整體穩定性計算。對整體圍巖巖體視為均質連續體，在研究局部小范圍圍巖穩定效應同時，對圍巖進行穩定性分析，要著重于圍巖的整體穩定性力學研究。利用該方法進行計算圍巖的最大應力，配合礦山圍巖的壓力計算出實際測繪結果，將其與巖體的抗拉強度和抗壓強度進行對比，評價圍巖穩定性。

（2）圍巖局部穩定性計算。這種穩定性計算方法，主要是根據圍巖所呈現的最大拉力，同時對巖體結構發育壓力在分配進行計算，得到實測結果，將其與巖體的抗拉強度和抗壓強度進行對比，評價圍巖的穩定性。

圖1 頂板分離體穩定計算

洞頂分離體的穩定性。

在洞頂由S1、S2兩組結構而切割成三角形分離體，結構面傾角為θ1、θ2，抗拉強度為T，α為巖體最大應力，β為巖體結構壓力，則分離體的高度b為：

洞頂邊界巖體受到應力簡化為垂直應力C，L1為巖體容重，L2為洞埋深，因此水平應力L3，忽略了圍巖自重的影響。按彈性理論進行模型建立，同時計算出圍巖中任意一點D的應力。

由上公式可知，三角區圍巖應力與原巖應力、圍巖自身強度、巖體側壓力系數、洞頂截面形狀、尺寸及輔洞與隧洞主洞的交叉角度有關。

由于分離體是懸掛在洞頂的，失穩時S1、S2被拉開。

側壁分離體的穩定性。

側壁分離體在自重作用下沿L4滑移，而后緣切割面L2抗拉強度可忽略。

2.2 金礦資源前景勘察措施

2.2.1 勘察部署原則

①新理論、新技術、新方法的廣泛應用，在剪切結構礦石控制理論的指導下，利用GIS技術結合物探、化探，對所研究的金礦的成礦過程及富集規律進行分析時，就要先建立金礦成礦模型，同時，要對所建立的成礦模型進行預測，在指導過程中進行深部找礦工作的整體部署。②由淺入深，由表及里，循序漸進。③地區發展，重點深度突破，點面結合，整體推進。對于成礦信息進行集中整理，突出中深部勘探預測區的前期研究，開展較有前景的礦床普查勘探，進一步總結金礦富集規律，指導礦山中深部勘探。④逐層開展尋找金礦工作，以預測金礦為基礎，從前期勘探到普查再到詳細勘探或探采結合，對礦區中、深部金礦進行研究。⑤中深金礦床勘探工作必須與礦山生產緊密結合，找礦要充分利用現有的中深勘探開發項目，同時要指導中深工程的合理建設。

2.2.2 前景勘查方案設計

運用新理論全面開發現有地球物理資料、遠、淺金礦勘探和開采成果，對控礦條件與金礦成礦規律進行分析，建立綜合找礦與成礦模型，圈出中深成礦最佳預測區，在探礦過程中充分利用隧道及現有深部鉆孔資料進行預查，從而可以進一步對深部成礦條件及其因素進行分析，尋找含礦地質體(礦脈)，發現新礦床，預測資源量。大型復雜礦山中深部金礦資源前景勘查，與勘探工程和鉆井(例如隧道鉆孔)大致控制和描繪的空間位置、規模和礦體賦存情況相配合，確定金礦品位，進一步勘查礦石自然類型，將地質勘探和開采結合起來，以達到控制和開采礦體的目的。

總之，大型復雜礦山深部金礦床的成礦帶、構造環境、成礦(化學)體特征以及目前在深部找礦方面取得的成果，說明所研究區域金礦具有良好找礦前景。

3 結語

深部金礦在大型復雜礦山的資源遠景勘查已由單一的地質勘探技術發展到多方法聯合協作勘探，這是能夠有效改善傳統勘察方法的有效途徑。在金屬礦產資源不斷還原的情況下，單純采用物探或化探的方法進行地質勘探，其效果不太理想。因此，從穩定性角度分析，可以使勘探效果達到最理想狀態。

總之，金屬礦地質勘查技術的發展，對國家的發展和經濟建設具有十分重要的意義。因此，只有不斷地提高地質勘查技術水平，才能有效地提高地質勘探效率。