金剛石鉆探在錦豐爛泥溝金礦生產中的應用

楊明 向洪

（1.貴州錦豐礦業有限公司，貴州貞豐562200 2.中國黃金集團貴州有限公司，貴州貴陽 550005）

爛泥溝金礦區在大地構造位置上，位于羌塘-揚子-華南板塊一級構造帶，二級揚子陸塊西南緣，三級江南造山帶，四級右江裂谷-前陸盆地區。區域上位于賴子山背斜的北東側一個碳酸鹽巖臺地與陸源碎屑巖盆地接觸面附近，西側為碳酸鹽巖，東部為陸源碎屑巖，礦體賦存于陸源碎屑巖的緊密褶皺、斷層帶中。礦區共圈定金礦體19 個（各礦體相互關系見圖1），根據斷裂帶走向的變化及含礦特征的差異，結合勘查時間的不同，以F2 斷層為界劃分為磺廠溝礦段和冗半礦段，其中磺廠溝礦段圈定了15個礦體，冗半礦段圈定了4 個礦體。根據礦石構造和賦礦巖石巖性特征，礦石分為微細浸染狀蝕變巖型、網脈狀蝕變巖型、角礫狀蝕變巖型金礦石三種，主要以微細浸染狀蝕變巖型金礦石為主。礦體圍巖及夾石與礦體在巖石結構構造、礦物組合等方面均無明顯差異，肉眼難以分辨，礦體主要是依據樣品分析結果來圈定。

圖1 爛泥溝金礦區各礦體相互關系三維圖

錦豐金礦按照大型、現代化礦山模式進行建設，規模為120 萬噸/年，總體采用露天/地下聯合開采方式進行采礦。傳統的坑探工程無法滿足大規模的開采進度，容易造成探采失衡，因此從建礦開始就采用坑內金剛石鉆探進行生產勘探。截止目前完工的生產勘探鉆孔米數已超30 萬米，為礦山連續十多年的大規模生產做出了巨大貢獻。

1 金剛石鉆探在井下生產中的應用

錦豐地下礦采用上向水平分層進路式膠結充填采礦法，采場分層高度5m，每4 個分層作為一個分段，分段高度20m，每個中段分為三個分段。礦塊一般沿礦體走向布置，根據礦體厚度布置進路條數，進路斷面一般寬4.5m，高5.0m。為了確保采礦設計時降低貧化、損失，井下鉆孔基本上按20X20m 網度布設，盡量準確摸清每一分層的礦體形態及品位變化。金剛石鉆探除了用于生產勘探之外，還可以在其他方面起到重要作用，例如探幫、探貧礦，以及施工探放水孔、充填孔、電纜孔等。

1.1 在生產勘探中的應用

地表勘探階段淺部采用40-80×80m 網度的坑道、鉆孔，中深部采用80×80-120m 網度的鉆孔對礦體進行了控制。中段脈外巷道掘進時根據需要合理布置鉆探硐室，地質人員在Surpac 軟件上利用已有的資源模型確定靶區，按照20X20m 網度設計鉆孔（如圖2 所示），待鉆孔施工完畢并解譯礦體后，即可將最新礦體線交給采礦工程師做采場設計。

1.1.1 生產勘探鉆孔的設計原則

（1）生產勘探鉆孔的靶區為資源模型品位大于或等于1.0克/噸的區域。

（2）生產勘探鉆孔應當考慮構造因素，構造模型是不可缺少的依據。

（3）生產勘探鉆孔最終的控制網度不應大于20x20m。

（4）生產勘探鉆孔不得與現有的采場、巷道、硐室、管道等各種工程交叉或存在交叉的風險。

（5）生產勘探鉆孔應當盡可能的優先于采礦生產進行設計和施工。

1.1.2 生產勘探鉆孔設計的方法（使用Surpac 三維軟件）

（1）載入測量實測的井下坑道線文件，顯示欲進行鉆孔設計的標高平面。

（2）載入構造模型和資源模型，約束顯示資源模型中塊品位大于或等于1.0克/噸的塊。

（3）打開地質數據庫，顯示已完工鉆孔的軌跡和品位信息。

（4）在實測的坑道輪廓線上確定鉆孔的孔口位置，從孔口位置向靶區依次設計本層的生產勘探鉆孔。把這些設計的軌跡線保存在一個線文件中。圖2中射線即為井下150中段設計的鉆孔。

（5）沿本層已設計好的某一鉆孔方位切剖面，在該鉆孔的上方和下方根據需要進行鉆孔設計，如圖2中A-A 剖面中上下兩條斜線。完成一個剖面的鉆孔設計之后，再切另外的剖面，直到完成全部鉆孔設計的線文件。

圖2 井下150中段鉆孔布置圖

（6）完成全部鉆孔設計的線文件后，需要對每一個設計鉆孔進行編號，在軟件中查詢到每一個鉆孔的孔口坐標，方位角，傾角以及孔深等信息，根據這些信息形成鉆探施工指令，交鉆探施工方進行鉆探施工作業。

1.1.3 生產勘探鉆孔設計施工注意事項

（1）設計人員應先到鉆機硐室或巷道現場踏勘再進行鉆孔設計。

（2）鉆孔在開鉆前，地質、測量人員應該到場，現場檢查鉆機安裝的方位角和傾角，經檢查與設計一致后，下達開孔通知書。終孔后需要測量工程師對實際孔口位置再次進行測量。

（3）測斜儀要求使用電子式測斜儀，測斜數據必須實事求是，終孔時必須再進行一次全孔復測并驗證孔深。

（4）鉆探工程質量必須符合“鉆探六大指標”及相關規范要求。

（5）鉆孔數據及時錄入數據庫，及時更新后續施工計劃。

1.2 探幫、探貧礦

受構造控礦的影響，礦體上下盤在走向上凹凸不齊，邊緣進路采礦時會有礦體邊界未完全揭露出來的情況，冒然加一條進路極容易造成貧化并增加采掘成本。遇到這種難以判斷的情況時，沿進路在幫上施工幾個小口徑短孔是最經濟快捷的。

礦區范圍內除了受F2、F3控制的主要礦體外，還有較多分支礦體以及散點分布的透鏡體狀小礦體，利用已有工程，適當布置鉆孔探礦可以增加資源量。

1.3 用作探放水孔

礦區水文地質條件屬簡單類型，礦坑充水因素主要為構造裂隙水、風化裂隙水，主要充水含水層富水性弱，補給條件差，滲透性與導水性差。但是隨著向下開采時，下部礦坑涌水有可能會隨之加大，原導水性差的斷裂可能轉化為導水斷層，形成灌入式涌水，影響礦床開采。在礦區實際生產過程中公司仍要加強探放水工作，嚴格執行“預測預報、有掘必探、先探后掘、先治后采、有疑必停”的探放水原則，因而遇到下列情況之一時，必須探水。

（1）接近被水淹沒的巷道、老窿、溶洞等。

（2）接近含水層、含水裂隙，或通過它們之前。

（3）接近可能突水的老鉆孔時。

（4）接近充填未接頂的采場時。

（5）接近承壓含水層或含水構造，有可能發生突水時。

（6）采掘工程接近其它可能涌（突）水地段時。

井下每一個金剛石鉆孔都相當于一個探放水孔，在鉆探施工時，班報表上全面記錄各種數據，發觀孔內涌水，要觀測水壓、水質、水量和估計積水量或補給量。到目前為止，錦豐井下采礦未發生一起突水事故。

1.4 用作充填孔、電纜孔

錦豐金礦采用上向水平分層進路式膠結充填采礦法，充填站位于礦區西部，共設2套充填攪拌系統，充填站由人造砂加工及充填料制備兩大部分組成。充填料漿制備由分級尾砂漿（或人造砂）、水泥經各自的供料線按配比供給進料斗后，經ATDΦ600 雙軸葉片式攪拌機、φ2000×2100 高濃度攪拌桶攪拌，攪拌后重量濃度約72%料漿通過充填鉆孔自溜至井下采場充填。通過充填孔架設充填管道要比通過巷道兩幫架管經濟便捷的多，并且充填料漿不容易掛壁堵管。金剛石鉆探還可以施工電纜孔，井下各中段間主要電纜通過垂直鉆孔下放，可以節省材料成本，也不容易被機械設備碰撞損壞，非常實用。

2 金剛石鉆使用的效果

2008 年井下金剛石鉆探開始施工，截止目前已完工超30 萬米進尺，在經濟方面，φ75mm 孔徑鉆孔成本約350 元/米，坑探成本約1 萬元/米，僅此一項為企業節省數億元。效率方面，鉆探每天施工20 米以上，坑道掘進每天約3 米，鉆探效率遠高于坑探。環保方面，鉆探巖芯占地小，對環境幾乎沒有危害，坑探會產生大量廢石壓占地表土地。安全方面，井下巖石破碎，坑道雖經支護但是仍存在很大的片幫冒頂風險，坑探編錄采樣是一個高風險作業，而鉆探巖芯編錄采樣都是在地表編錄棚進行，相對風險很小。

另外金剛石鉆在探幫、探貧礦、探放水孔、充填孔、電纜孔等各個方面的應用都起到了重要作用，為礦山增儲、安全開采、節能環保都做出了重要貢獻。

3 金剛石鉆使用時存在的問題

井下巖石破碎，砂巖與粘土巖呈韻律性互層，鉆孔容易偏斜，對施工隊伍的設備及人員素質要求較高，需要確保測斜數據真實可靠，否則會造成軟件上鉆孔軌跡與實際不符，對礦體解譯、預計貫穿位置造成偏差。

4 結語

金剛石鉆探在錦豐金礦生產探礦、探幫、探貧礦、探放水、用作充填孔、電纜孔等方面的廣泛應用，為編制采掘作業計劃，采礦單體設計，貧化損失管理提供了詳細的地質資料；為礦山安全環保節能減排帶來了實實在在的利益。井下金剛石鉆探值得在國內礦山大規模推廣。