金屬礦床地質特征及開采技術條件研究

于海洋

（中國黃金集團內蒙古礦業有限公司，內蒙古 呼倫貝爾 021400）

銅鉬礦的形成與演化過程受多種因素影響，如巖漿巖、構造破碎帶等，其中最主要的原因就是受到這些復雜的地質環境的限制；其次，在成礦物質來源上，受區域地殼運動的制約而產生的差異性，從而導致不同的礦物成分的分布規律存在較大的差別。因此對礦石的物理化學特性的研究具有十分重大的意義。

1 相關理論概述

1.1 礦區地質與巖石

①礦床的形成與演化在巖漿作用的過程中，伴隨著一系列的熱液活動，使成巖礦物的形態發生了變化，從而導致了礦體的結構發生變化，最終使成巖的力學性質和化學成分也隨之改變。②礦石的分布與組合在礦石的組成上，主要是以碳酸鹽為主，鐵、鋅、銅、鉛的含量較高，而硅、鎂的含量較低，且硅鎂的質量分數比鐵、鎳重，所以礦區內的鐵鎳金屬的儲量相對較少。從整體上來看，由于鋁的富集，使得磁鐵礦的數量增加，同時磁鐵礦的種類也增多，因此磁銅礦的規模逐漸變大。③構造線的發育情況及其圍巖層的物理特性對礦床的影響斷裂帶是一種重要的圍巖，它具有較大的空間延伸能力，當其走向和邊界尺寸比較小時，可視為其發展的有利區，但隨著時間的推，移這種區域的斷層將不斷地減少，直至消失。

1.2 沉積相

沉積環境主要是在變質作用下形成的陸相和多相碎屑巖，它們之間的差異較大，且相互間的影響也較為強烈。在我國銅鉬礦的分布中，有大量的成礦流體經過了許多的復雜變化，其中有一部分是來自于巖漿的侵入過程，另一些則來源于圍巖的演化而來。

銅元素的含量與成礦物質的組成、形態、礦物的性質等因素有關，因此其對礦石的物理化學特性具有重要的決定性意義。

從古至今，人們一直在利用各種手段來進行研究，例如用顯微鏡觀察巖石的形貌，通過物探方法來分析不同的物探方法，以及用鉆井液和酸洗的方式來研究物化的本質；還有就是采用酸洗的方式對成礦氣體加以處理，從而得到有用的樣品；再比如，以鐵為原料，將含鈷的鉛冶煉，然后再以鉬為介質，合成鎢黑，鎢綠，鎢石，這些產物都屬于深埋的礦產資源。

1.3 礦區地質特征

礦床的形成和發展是在人類社會生產活動的基礎上產生的產物——即生產力的一種表現形式。礦床地質構造是由各種不同的礦物組成的復合體，它們之間存在著相互交織、交織的關系；而礦石則為這些物質的主要來源，各向同性的結構特征，決定了其在空間上的分布和性質。因此，各向異性的礦產資源，其共生性與周圍的環境有著密切的聯系；同時，由于各向異性的作用及地殼的升降運動，使礦區內的巖石、地層以及有關的物理化學特性發生了改變，從而導致了巖溶現象的出現或加劇，最終使該礦區的地質災害也隨之增加。銅鉬礦的成因可分為兩大類:原生原因和外源因素。

2 礦床開采技術條件影響因素分析

針對礦床開采技術條件的影響因素，主要從三個方面進行分析：①礦床的物理化學性質。對于銅鉬礦來說，其在高溫高壓下的穩定性較好，但是在低溫低壓的情況下，其耐受性會大大降低，所以在開采過程中，要注意溫度的變化和壓實，避免因高溫而造成的一些質量問題。②地質構造。根據前文所述的地質條件，可以看出，銅鉬礦產的成礦物質來源于巖漿巖，因此要控制好找礦物的位置和找準，使找成后的礦石能滿足選題的要求；同時也要對礦區的地層、斷層等異常的部位加強監測，防止意外事故的發生；對易受水文地球引力作用的巖石盡量不破壞，以減少后續的處理措施。③采礦方法。選擇合適的采礦方式，合理安排礦山的采掘工程，提高工作效率。如果采用的是新的采掘工藝，則應先做好試驗，確定最佳的開采方案。

3 金屬礦床地質特征及開采技術

3.1 地質構造的主要方式

針對銅鉬礦礦床的地質構造特點，其主要可采取以下幾種方式。

①在礦區附近的斷裂和褶皺的影響區域，采用銅金沖重錘法進行開采，在對其開采的過程中，要根據不同的地質情況選擇合適的方法對其采礦的方向和程度，從而使礦山的生產能夠順利的開展下去。②在礦區內的一些特殊的構造部位，如：煤層、破碎帶等，可以利用上述的方式來對其采場的穩定性做出保證，以達到安全的目的；③對于礦體的周圍有大量的灰塵的環境，也可使用通風的方式來降低這些地方的灰塵污染，以減少因為空氣污染而帶來的危害；④當礦產的位置比較偏僻的時候，或者是受地震的威脅時，要盡量的將露天采區的寬度加大，以便于將易受風化的巖石布置的臺階或其他的防護設施。同時還要注意不要破壞地下的電纜溝，防止由于電纜溝的存在而給整個礦區的經濟造成的損失。

3.2 礦床開采順序

當礦體向深部發展的時候，就需要采取先開采后掘位的方式來進行礦體的開采工作。當采區外于深部時，就可以采用先掘后采的方法，來對礦石的物理化學性質進行了解，從而確定出破碎、富集的區段；而在地質條件比較復雜的情況下，則應該考慮先掘后采的原則，對礦山的整體構造和地質采礦條件的分析和選擇。

對于第一個階段的礦床，由于其形成的時間不長，所以要將其作為一個獨立的單元加以處理。然后再將第二階段的礦床納入到整個的系統當中去，這樣才能夠保證第二步的順利實施。在這個過程中，要根據實際的礦區狀況，合理安排。第一階段的主要目的是為了提高礦產資源的開發利用率，因此在這一階段的首要任務就是按照“控制”的要求把控好的參數值準確的反映出來，并通過相應的技術手段實現這一目標。

3.3 礦床開采規律

通過礦山地質環境調查，分析了礦床地質條件，并結合前人總結的經驗和成果，可以得出以下結論：

①在礦石的物理性質方面，銅鉬礦的主要成分為含銅量高，但其含金量較低，在熱液的作用下，其化學組成發生改變，從而使成巖過程發生變化。②在礦石的結構上，由于銅元素的存在使得不同的礦物之間的接觸面積增大，這也導致了同一類的礦產中的某些組分含量增加。③當溫度升高時，會使一些礦物質的比例有所提高，如鐵、鋁等。而當溫度下降時，則會降低這些物質的比例系數，如鐵、鎳等。④當礦石的成份是相同的情況下，各部分的物性參數的差異較大，因此各物性的變化規律也比較明顯。如鐵的比熱容重的大小與鋁的比熱容重有很大關系。而錳的比容量的多少與鋁的比容量有關。

3.4 開采技術條件分析及預測

金屬銅元素礦在我國銅資源中是一個重要的礦產類型，主要分布于華北巖溶區和魯中地區，是-種高含金量的有色金屬，具有很高的經濟價值。

目前世界上的鉛、鋅、鐵等重金屬含量都在正常范圍之內，但隨著時間的推移和開采的進行，會慢慢的富集到其他國家，因此對其的利用也越來越廣泛。銅鉬礦的形成與演化過程是伴有采礦活動的：礦石的生成與堆積；成巖作用；成礦機制等。

①礦體的物理化學性質根據礦床地質條件，采空區下部的圍巖蝕變比較小，但其穩定性較差，易受溫度影響，巖石礦物的組成和結構也會發生改變。②礦石的成分及構造從礦體的礦石成份分析，銅鉬礦的礦石中含鐵元素較高，而鐵鉛鋅的含量較低，所以在進行銅礦化的過程中，要對礦石的組分和成分加以控制，盡量減少對環境的污染；在破碎的情況下，要盡可能的提高礦產的利用率，降低二次災害的發生率；在變質程度的基礎上，還要考慮到礦山的安全生產問題。③采礦方法技術參數的確定與評價通過上述的分析可以看出，銅鉬礦的采場設計是合理的選擇方案，并且是可行的工藝流程，對于不同的開采方式，需要采用的開采技術條件也不一樣，因此要具體的分析各種因素的變化規律，從而制定出相應的開采措施。

3.5 水文地質特征

首先是地表水的特征，以內蒙古西烏珠穆沁旗地區為例，地表水主要呈現為樹枝形狀，且地表水長期處于干涸狀態，因此地表水流量也相對較小，通常在夏季即七月份開始，到九月份之間雨季來臨時，地表水的流量會增大，大氣降水是地表水的主要來源。就方向而言，地表水主要的方向為東西向且穿越全區。

與此同時，地表水與礦區之間的距離比較大，由此，礦區的開采會受到地表水的影響。除了地表水，還有地下水，地下水大致可以分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和構造裂隙水。其中，松散巖類孔隙水的主要組成有第四孔隙水含水層、強風化空隙含水層組成，其水量的大小主要受地形條件以及沉積厚度的影響，而地形條件以及沉積厚度則受大氣降水的影響。其通常會在地形斜坡處憑借蒸發滲透的方式進入溝谷進而轉化為地表水，而其中也會有部分形成構造裂隙水。塊狀巖類裂隙含水巖組，主要分布于區內的巖漿巖成巖裂隙和構造裂隙中，其具備一定的抗壓性。地下水主要為松散堆積層、基巖裂隙及構造破碎帶潛水，風化裂隙發育深度通常在數十米左右，其主要來源是大氣降水通過垂直方式進行。

礦區的主要水文地質類型首先是邊界相對簡單，且地表水具有很明確的劃分界限，其周圍也不存在大地表水體、尚未進行開采的礦區等。其中，地表水與地下水的方向基本相同，其流動方向主要受到地質構造等因素的影響。礦床充水層為基巖裂隙水含水層，充水方式以頂板裂隙線流、面流為主，含水量相對較低，分布也并不很均勻。雖然礦體較多，但其中部分位于侵蝕基準面以下，與此同時，巖體具備良好的隔水性能，從而使得排水時不會造成塌陷等現象。分析完水文地質特征后，需要根據預測的情況對礦床涌水量進行預測，后期需要進行抽水實驗對涌水量進行測算，進而準確判斷出水文地質類型。除了水文地質類型，工程地質類型也要進行判斷。

3.6 地質勘察工作

工程地質特征通常需要從多個角度出發進行分析，出露巖石地層的組成、近地表部分的風化程度等。預測工程地質問題是開采工作的核心，工程地質勘查的主要工作內容是對金屬礦開采過程中可能遇到的問題進行調查研究，并根據問題做出相關預案。

工程地質勘察的主要目的是查明礦區的地質條件，并對礦區及有關地質問題進行綜合評價。預測當礦區在開采過程中地質條件可能出現的變化，并以此為依據選擇出最優良的礦區開采方式以及技術，在此過程中，還要策劃出解決問題的方案。

礦區工程地質勘查與礦產地質勘察的階段性相適應，工程地質勘察工作可以與水文地質勘察工作進行結合，共同進行，相比于水文地質勘察，工程地質勘察需要開展的范圍更小。

礦區評價階段要首先需要進行的工作是查明礦區工程地質條件，然后明確工程地質類型，并對礦區中所有可能對礦區開采產生影響的因素進行調查統計，并根據工程地質情況進行防治方案的制定。

礦區開采勢必會對地質環境產生影響，為了在發展礦區開采的同時也能確保環境盡可能遭受較少的破壞，也需要開展環境地質工作，尤其是金屬業，可能會對環境產生污。環境地質勘察工作的內容比較廣泛，不僅涉及到地質學，也涉及到環境學相關知識，首先要分析地質環境與生態環境之間的聯系，還要分析地質環境、生態環境以及礦區開采之間可能產生的相互影響。

在此過程中，需要對礦區開采可能引發的環境問題進行預測并提出防治方法。

勘察工作首先要對礦區進行整體的穩定性調查，做出初步評價后再對自然地質災害等進行詳細的勘察，最后需要查明金屬礦生產導致礦層、地下水等地質體中有害物質遷移、聚集、擴散等的途徑和地質因素，如果經過調查發現污染，必須查明污染源頭，并盡可能開展有效防治工作。如果在礦區開采過程中會產生大量廢棄物，需要明確危害并盡可能規避，與此同時，這些廢棄物也可能是自然資源的來源，要加以利用，進而提高金屬礦的綜合效益。

4 結語

通過分析總結出的各種銅鉬礦的特點以及開采的難點，提出了一些合理選別方法，并結合我國的實際情況，探討了該類型的鉬產業的可行性及應用前景。開采過程中，要考慮各種可能的干擾條件，如：通風、防爆、水文地質、環境條件、施工條件、地面交通，工程建設，地下管線，周圍建筑物、工業生產、運輸和生活設施、供電電源、通訊設備、綠化設計、環境保護等。