紅透山礦體邊界位移的應(yīng)對(duì)措施及原因分析

趙 剛，高桂榮，路 興（中國(guó)有色集團(tuán)撫順紅透山礦業(yè)有限公司，遼寧 撫順 113321）

紅透山礦體邊界位移的應(yīng)對(duì)措施及原因分析

Cause analysis and countermeasures of orebody boundary displacement in Hongtoushan mine

趙 剛，高桂榮，路 興（中國(guó)有色集團(tuán)撫順紅透山礦業(yè)有限公司，遼寧 撫順 113321）

紅透山礦床-647中段43#采場(chǎng)在生產(chǎn)中礦體發(fā)生邊界位移，通過分析研究，采取了有效的應(yīng)對(duì)措施，總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，指出了引起礦體邊界位移的原因，并對(duì)今后的礦山地質(zhì)工作提出了一些具體建議，以更好地指導(dǎo)今后的礦山生產(chǎn)。

位移顯現(xiàn)；應(yīng)對(duì)措施；原因分析

1 前言

紅透山礦床賦存于遼北太古宙綠巖帶中，是我國(guó)典型的海底火山噴發(fā)—沉積—經(jīng)區(qū)域變質(zhì)形成的塊狀硫化物礦床［1］，礦床具有儲(chǔ)量大、品位高、礦體埋藏深等特點(diǎn)。礦床由于多年大量開采，一些生產(chǎn)作業(yè)條件好、礦體賦存形態(tài)簡(jiǎn)單的肥大礦體已開采結(jié)束，目前礦山生產(chǎn)面臨的是大量礦體賦存形態(tài)復(fù)雜、品位分布變化大、礦脈窄、地質(zhì)條件不好的礦體，致使礦山生產(chǎn)探礦效果不理想，資料誤差較大，相應(yīng)地引起采場(chǎng)生產(chǎn)過程中礦體邊界位移幅度大，因而影響到采場(chǎng)工程結(jié)構(gòu)的合理布置。針對(duì)紅透山礦床生產(chǎn)中存在的礦體邊界位移問題，如何采取積極有效的應(yīng)對(duì)措施，分析總結(jié)問題的根本原因，有必要對(duì)-647中段43#采場(chǎng)在生產(chǎn)中遇到的礦體邊界位移問題進(jìn)行分析研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以便更好地指導(dǎo)今后礦山生產(chǎn)。

2 勘探及采礦系統(tǒng)

2.1 勘探系統(tǒng)

紅透山礦床屬銅礦勘探類型Ⅲ～Ⅳ類，依據(jù)礦體地質(zhì)情況，C級(jí)網(wǎng)度為50m×60m；B級(jí)網(wǎng)度為25m×15m，礦體復(fù)雜地段還可加密［2］。

43#采場(chǎng)位于-647中段3#礦脈的末端，礦體中隱伏斷層和巖脈較發(fā)育，礦體受褶皺、斷層、巖漿侵入等影響，賦存形態(tài)極為復(fù)雜，礦體分枝復(fù)合、尖滅再現(xiàn)、膨大收縮現(xiàn)象較普遍。礦石品位無論沿走向、傾向都變化很大，較難掌握工業(yè)礦體與非工業(yè)礦體的分界線。根據(jù)以上礦體特點(diǎn)，礦塊勘探采用了“以鉆代坑、坑鉆組合”的探礦方式。即上下水平中段主要以坑道探礦為主，空間上以鉆探為主，按B級(jí)網(wǎng)度施工天井、硐室，分三層布置扇形水平鉆孔［2］。硐室布置成“斜交對(duì)稱互補(bǔ)式”，一個(gè)硐室布置在礦體的下盤，鉆孔向上盤施工，另一個(gè)硐室布置在礦體的上盤，鉆孔向下盤施工，以此探明該區(qū)域礦體的賦存形態(tài)、空間位置、品位及地質(zhì)構(gòu)造的變化。

具體勘探工程情況：-647中段的2902#探礦川、-587中段的下盤沿脈探礦運(yùn)輸?shù)馈?902#探礦天井、（-590、-606、-620m）標(biāo)高的探礦硐室及硐室內(nèi)施工的扇型水平鉆孔。

具體礦體賦存情況：該礦體為主礦脈的支脈部分，控礦工程主要為-606m標(biāo)高及-620m標(biāo)高施工的扇型水平鉆孔，其中-620m標(biāo)高西部礦體較肥大規(guī)整，東部較窄，且夾石及支脈發(fā)育，平均厚度8m；-606m標(biāo)高礦體發(fā)育較窄，趨于尖滅，且形態(tài)復(fù)雜，礦體沿走向產(chǎn)狀變化較大，平均厚度0.6m。根據(jù)此區(qū)域的控礦因素——“褶曲控礦”，綜合鉆孔見礦情況，將礦體圈定為形似“火苗狀”，見圖1，礦體頂部尖滅點(diǎn)預(yù)測(cè)在-604m，底部下垂尖滅點(diǎn)預(yù)測(cè)在-632m。

圖1 -647中段43#采場(chǎng)礦體剖面示意圖

2.2 采礦系統(tǒng)

紅透山礦床經(jīng)50年的開采，中段延伸長(zhǎng)達(dá)2 000m、延深1 200m，是國(guó)內(nèi)超深開采礦山之一。目前礦山共有7個(gè)生產(chǎn)中段，階段高度為60m，-647中段43#采場(chǎng)位于礦床的中部，采場(chǎng)采用“淺眼留礦采礦法”，該采礦方法是紅透山礦床應(yīng)對(duì)窄礦脈開采而采用最廣泛的一種采礦方法。淺眼留礦采礦法的特點(diǎn)是采場(chǎng)自下而上分層回采，用淺眼法落礦，靠礦石自重出礦，每次爆破下來的礦石從底部漏斗放出約1/3左右，其余暫留在礦房?jī)?nèi)作為回采工作平臺(tái)，待礦房礦體全部采完后，可大量出礦，同時(shí)可以利用采場(chǎng)內(nèi)的大量存窿礦石，調(diào)節(jié)礦山生產(chǎn)供礦的需要。

具體工程布置情況：采場(chǎng)沿礦體走向布置，長(zhǎng)度為50m，礦房高12m，底柱高13m，由于礦體并未發(fā)育延伸至-647中段，故不留頂柱。人行通風(fēng)天井布置在采場(chǎng)的東西兩側(cè)，由43-1井和43-2井組成，起到行人和通風(fēng)的作用，在43-1井的頂口處安裝阻風(fēng)風(fēng)門，避免風(fēng)流流失。天井內(nèi)每隔3m存隔子向礦房掘進(jìn)一條聯(lián)絡(luò)道，根據(jù)礦體賦存高度，在43-1井內(nèi)布置二層聯(lián)絡(luò)道，43-2井內(nèi)布置三層聯(lián)絡(luò)道，聯(lián)絡(luò)道不僅起到通風(fēng)、行人的作用，同時(shí)也起到探礦的作用。

礦石溜井布置在電耙道的西側(cè)，溜井底口設(shè)置在-647中段2802探礦川的邊部，便于后期出礦運(yùn)輸。礦石溜井后側(cè)施工有固定電耙機(jī)的機(jī)座和上下行人的人道井（高6m）。

電耙道布置在底柱中，在礦體的下盤，耙道與切割層之間存隔子為4m，與中段運(yùn)輸?shù)乐g存隔子為4m。耙道采用雙排漏斗卸礦，耙道內(nèi)每隔5m布置一個(gè)漏斗，共計(jì)13個(gè)漏斗，見圖2，漏斗規(guī)格2m×2m×4m（長(zhǎng)×寬×高）。

圖2 -647中段43#采場(chǎng)電耙道示意圖

切割工作主要包括拉底和擴(kuò)漏斗，以便形成回采和受礦空間，拉底之前先將兩個(gè)相鄰漏斗的斗徑上挑至拉底高度，然后貫通兩個(gè)漏斗斗徑，形成爆破拉底巷道的自由空間后，再進(jìn)行大規(guī)模拉底巷道的施工工作，待拉底巷道揭露采場(chǎng)兩側(cè)的聯(lián)絡(luò)道后，再實(shí)施大面積開幫。拉底工作徹底結(jié)束后，將漏斗內(nèi)的礦巖除凈，然后在漏斗內(nèi)施工上向斜孔，爆破形成受礦喇叭口（直徑6m）。

采準(zhǔn)施工順序：人行天井—礦石溜井—電耙道—切割層—擴(kuò)漏斗。

3 礦體邊界位移

礦體與圍巖（或夾石）的實(shí)際邊界與生產(chǎn)勘探圈定的邊界位置不一致而發(fā)生的邊界位移，對(duì)采場(chǎng)采準(zhǔn)工程的正確布置有較大影響，是衡量礦山生產(chǎn)勘探程度的重要參數(shù)，特別是礦體的垂直位移和水平位移，嚴(yán)重地影響到礦山生產(chǎn)［3］。

3.1 位移顯現(xiàn)

礦體位移顯現(xiàn)首先發(fā)現(xiàn)在電耙道斗徑內(nèi)。采場(chǎng)按照采準(zhǔn)施工順序，人行天井、礦石溜井施工結(jié)束后，在施工電耙道過程中，發(fā)現(xiàn)電耙道頂板揭露的礦體只有0.5m厚，比預(yù)計(jì)的礦體要窄很多，而漏斗位置的頂板基本沒見到礦體。經(jīng)綜合分析后認(rèn)為，礦體的下垂支脈可能有所抬高，在上挑各漏斗斗徑過程中應(yīng)該能揭露礦體，但各斗徑上挑至設(shè)計(jì)的6m高度后，除3#、5#、11#漏斗的斗徑揭露0.3～0.5m厚的礦體外，其余的10個(gè)斗徑均未見礦，按此狀況推斷，在電耙道上方的切割工程部位也應(yīng)該存在這種現(xiàn)象，這給下一步的切割工程施工帶來很大難度，必須及時(shí)對(duì)采準(zhǔn)工程進(jìn)行調(diào)整。

3.2 應(yīng)對(duì)措施

根據(jù)礦體位移顯現(xiàn)特征，采取了下列應(yīng)對(duì)措施。

（1）對(duì)聯(lián)絡(luò)道、電耙道、漏斗斗徑等工程詳細(xì)進(jìn)行地質(zhì)編錄。漏斗斗徑采用“兩壁連接展開式”（比例尺1∶100）方法編錄；聯(lián)絡(luò)道、電耙道編錄采用“兩壁內(nèi)倒式”（比例尺1∶200）方法編錄，即頂板下落、兩壁內(nèi)倒、頂壁相接，此方法便于判斷礦體和地質(zhì)構(gòu)造的空間位置及編圖。地質(zhì)、測(cè)量技術(shù)人員積極配合，以皮尺為導(dǎo)線，鋼尺或木尺為支距控制坑道輪廓，地質(zhì)技術(shù)人員利用支距勾畫地質(zhì)界線，并且注明花紋、顏色、符號(hào)，地質(zhì)復(fù)雜地段補(bǔ)充文字描述。

（2）將編錄資料繪制成平面圖和剖面圖，并結(jié)合原生產(chǎn)勘探資料對(duì)礦體重新進(jìn)行圈定，經(jīng)過認(rèn)真分析后發(fā)現(xiàn)礦體發(fā)生“垂直位移”，即礦體沿水平面向上發(fā)生位移。地質(zhì)與采礦技術(shù)人員共同制訂應(yīng)對(duì)方案，在系統(tǒng)研究采礦方法和已經(jīng)施工的采準(zhǔn)工程后，決定對(duì)43#采場(chǎng)實(shí)施“探采結(jié)合”，即在采準(zhǔn)施工過程中繼續(xù)探礦。采場(chǎng)不僅是個(gè)采礦工程，也是一個(gè)重要的探礦工程，將采場(chǎng)管理作為探礦和采礦管理的重點(diǎn)，是整個(gè)井下生產(chǎn)管理的重心［3］。依據(jù)“探采結(jié)合”的施工要求，采礦技術(shù)人員及時(shí)對(duì)原設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，將電爬道與切割工程之間的存隔子由4m增加為6m，也就是將漏斗斗徑加高2m，利用斗徑探明頂部礦體，這樣可以將大量廢石保留在底柱中，避免切割工程揭露廢石而發(fā)生貧化。

（3）按照修改的設(shè)計(jì)及時(shí)施工，地質(zhì)技術(shù)人員每天深入現(xiàn)場(chǎng)跟蹤指導(dǎo)，及時(shí)對(duì)斗徑頂板及四壁編錄。隨著漏斗斗徑的逐個(gè)施工，1#～13#漏斗斗徑相繼揭露礦體，從各斗徑的見礦情況來看，1#～5#漏斗斗徑見礦效果較好，礦體平均厚度2.5m（包括浸染型礦體），6#～13#漏斗斗徑揭露礦體平均厚度1m。地質(zhì)技術(shù)人員及時(shí)將礦體資料繪制成平面圖（即切割工程的底板平面圖），在平面圖上很直觀地看出，采場(chǎng)西部礦體好于東部，礦體從西部至東部，由一條礦脈轉(zhuǎn)變?yōu)閮蓷l礦脈，且形態(tài)變化較大，沿礦脈走向有轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象。根據(jù)編錄獲得的礦體產(chǎn)狀對(duì)切割層的礦體進(jìn)行了預(yù)測(cè)，認(rèn)為礦體有變寬的趨勢(shì)。為保證預(yù)測(cè)的礦體準(zhǔn)確無誤，地質(zhì)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)施工單位用YSP45型鑿巖機(jī)對(duì)各斗徑的頂板實(shí)施了上向淺孔探礦（深度3m），根據(jù)以往探礦積累的經(jīng)驗(yàn)，鑿巖時(shí)流淌的漿水為黑色即為揭露礦體；鑿巖時(shí)流淌的漿水為灰白色即為揭露圍巖，依據(jù)此規(guī)律對(duì)鑿巖淺孔進(jìn)行編錄后發(fā)現(xiàn)，切割層的礦體果然變寬，平均厚度為5.2m，已達(dá)到施工切割工程的要求，經(jīng)與采礦技術(shù)人員商定可以施工切割工程。

（4）首先將1#、2#漏斗斗徑上挑至切割拉底高度，并將其貫通，然后在與43-1天井的第二層聯(lián)絡(luò)道貫通，以便形成通風(fēng)，最后由1#、2#漏斗斗徑向采場(chǎng)東部逐漸拉底，直至揭露43-2天井的第三層聯(lián)絡(luò)道。待拉底工程完全揭露礦體上下盤礦巖邊界線后，將各漏斗斗徑內(nèi)的礦石出凈，對(duì)漏斗進(jìn)行擴(kuò)漏。經(jīng)過對(duì)拉底后的切割工程編錄發(fā)現(xiàn)，礦體賦存形態(tài)與鑿巖淺孔探礦預(yù)測(cè)的礦體形態(tài)基本一致。

（5）按照留礦法回采要求，實(shí)施采場(chǎng)爆破上采，采用7655型鑿巖機(jī)壓眼落礦。當(dāng)采場(chǎng)上采至第四分層時(shí)，發(fā)現(xiàn)落礦后的采場(chǎng)頂板礦體并沒有尖滅，（設(shè)計(jì)礦房高度12m，共上采四分層，也就是說在第四分層采完后，礦體應(yīng)處于尖滅狀態(tài)。）頂板礦體平均厚2.5m，經(jīng)過在采場(chǎng)內(nèi)施工鑿巖淺孔探礦后發(fā)現(xiàn)，礦體賦存高度在3m左右。經(jīng)分析研究后認(rèn)為，礦體受“垂直位移”影響而升高，這給余下的礦體回采作業(yè)帶來很大難度，因?yàn)?3-1、43-2天井內(nèi)的聯(lián)絡(luò)道布置是按照回采四分層而設(shè)計(jì)的，如果繼續(xù)按常規(guī)壓眼落礦方式回采，采場(chǎng)會(huì)受聯(lián)絡(luò)道影響而帶來行人、通風(fēng)的不利因素。針對(duì)該情況，采礦、地質(zhì)人員對(duì)下一步采礦方法作了論證，決定可以改變以往壓眼落礦方式，采用上向回采落礦方式采礦。即在采場(chǎng)內(nèi)用YSP45型鑿巖機(jī)施工上向垂直爆破孔（深3m），然后在采場(chǎng)西側(cè)的5#、6#漏斗對(duì)應(yīng)的上方施工開碴井。首先爆破開碴井以西的礦體，落礦后，及時(shí)組織人員對(duì)電耙道的 1#、2#、3#、4#漏斗進(jìn)行作業(yè)出礦，將埋在礦石堆中的43-1天井的一層聯(lián)絡(luò)道露出，以便形成通風(fēng)，然后作業(yè)人員由43-2天井的一層聯(lián)絡(luò)道進(jìn)入采場(chǎng)依次對(duì)開碴井以東的礦體進(jìn)行爆破落礦。最后作業(yè)人員由43-2天井的一層聯(lián)絡(luò)道撤出，這樣既解決了采場(chǎng)通風(fēng)、行人問題，又將采場(chǎng)內(nèi)因位移而升高的礦體安全采下。

4 礦體邊界位移原因分析

引起礦體邊界位移的因素有很多種，例如：礦體產(chǎn)狀的突變、勘探網(wǎng)度過稀、礦體圈定不合理、鉆探采取率低及測(cè)斜質(zhì)量差等因素都會(huì)造成礦體邊界位移的發(fā)生。通過對(duì)-647中段43#采場(chǎng)礦體邊界位移的特征分析后認(rèn)為，影響因素主要是勘探網(wǎng)度過稀和鉆孔測(cè)斜質(zhì)量差。

（1）勘探網(wǎng)度過稀。作為一個(gè)階段（60m）而言，控礦工程的空間垂直間距為14m是比較合理的，而對(duì)于43#采場(chǎng)礦塊而言，整個(gè)礦房高度僅為12m，而控礦工程（-606、-620m標(biāo)高的扇型鉆孔）的垂直間距就已經(jīng)達(dá)到14m，明顯控制程度不足。-606m與-620m標(biāo)高之間的礦體圈定完全靠鉆孔見礦點(diǎn)連接，缺乏產(chǎn)狀依據(jù)。-620m標(biāo)高以下的礦體外推是根據(jù)地質(zhì)學(xué)中的“三分之二有限尖推法”，即平面礦體厚度的三分之二作為向下外推的垂直距離，然而礦體受“褶皺控礦”因素所影響，-620m標(biāo)高以下礦體的延深并沒有人為外推的深，促使了礦體位移的發(fā)生。

（2）鉆孔測(cè)斜質(zhì)量差。鉆孔測(cè)斜由施工單位自行進(jìn)行，一般鉆孔每25～50m測(cè)斜一次，鉆孔傾角要求小于3°［4］，而在采場(chǎng)實(shí)際上采過程中，采場(chǎng)揭露的扇型鉆孔比實(shí)際設(shè)計(jì)的要高出3m左右，通過三角函數(shù)反算鉆孔傾角，鉆孔傾角已達(dá)到4.2°，遠(yuǎn)超過規(guī)定的3°，致使礦體整體抬高發(fā)生垂直位移。

5 結(jié)論與建議

（1）加強(qiáng)綜合地質(zhì)研究，提高地質(zhì)勘探精度，分析地質(zhì)復(fù)雜程度，合理布置探礦工程，根據(jù)礦體空間賦存形態(tài)合理調(diào)整勘探網(wǎng)度，加強(qiáng)對(duì)局部變化大的礦體的勘探精度，放稀簡(jiǎn)單規(guī)整礦體的控制間距，適當(dāng)降低勘探成本、縮短探礦周期。

（2）加強(qiáng)“探采結(jié)合”工作，在采場(chǎng)實(shí)施采準(zhǔn)過程中可以利用聯(lián)絡(luò)道垂直穿透礦體，詳細(xì)掌握礦體產(chǎn)狀，控制其形態(tài)變化，這樣不但不會(huì)增加探礦周期，還可以有效提高探礦質(zhì)量。

（3）建立健全關(guān)于施工單位的“鉆探施工規(guī)章制度”，對(duì)鉆孔巖礦采取率及測(cè)斜質(zhì)量嚴(yán)格要求，不合格鉆孔不予驗(yàn)收，并制定相應(yīng)的獎(jiǎng)罰制度。

（4）采取切實(shí)可行的措施，從技術(shù)指導(dǎo)和現(xiàn)場(chǎng)管理入手，進(jìn)一步提高針對(duì)礦體邊界位移的應(yīng)對(duì)方法，使礦產(chǎn)資源得到充分利用。

（5）礦山在生產(chǎn)過程中多數(shù)采場(chǎng)存在不同程度的礦體邊界位移問題，在今后的礦山地質(zhì)工作中，必須通過長(zhǎng)期不斷地進(jìn)行分析、研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，才能使礦體邊界位移得到有效控制，以便更好地指導(dǎo)生產(chǎn)，從而滿足礦山建設(shè)的需要。

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TD166

B

2010-01-12

趙 剛（1980-）,男，遼寧撫順人，地質(zhì)助理工程師，從事礦山地質(zhì)工作。

Abstract:In 43#stope of-647 sublevel in Hongtoushan deposit，the orebody occurs boundary displacement in production.Based on the analysis and research,the effective countermeasures are adopted,and the experiences and lessons are summarized.The reasons for orebody boundary displacement are pointed out,and some specific proposals for mining geological work are put forward,which provides guide for the future mining production.

Key words:displacement appearance;countermeasures;cause analysis

1672-609X（2011）01-0004-04