鉛鋅礦礦區(qū)地質(zhì)特征與礦床條件分析及開采技術(shù)優(yōu)化

摘 要：為提高鉛鋅礦礦區(qū)開采量，優(yōu)化礦區(qū)開采安全性，研究鉛鋅礦礦區(qū)地質(zhì)特征及礦床開采技術(shù)條件。

選取某市鉛鋅礦礦區(qū)作為工程研究區(qū)域，通過1∶2 000激電中梯測(cè)量地表、1∶1 000地形地質(zhì)剖面測(cè)量以及礦區(qū)深部通過鉆探工程作業(yè)多種勘察方式的融合，精準(zhǔn)分析礦區(qū)地質(zhì)特征。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察得知，礦區(qū)地層巖性種類較多，且存在較強(qiáng)的圍巖蝕變現(xiàn)象，工作區(qū)圈定的1條主礦體及2條輔礦體分別呈大脈狀、脈狀，礦區(qū)中磁鐵石英巖的磁性最高，是該礦區(qū)的重點(diǎn)磁異常源，根據(jù)這些地質(zhì)特征，獲取礦床水文地質(zhì)變化、礦坑涌水量變化以及礦床充水因素等條件，采用上向水平分廢石充填采礦法實(shí)現(xiàn)該礦區(qū)的礦床開采。

關(guān)鍵詞：鉛鋅礦礦區(qū)；地質(zhì)特征；礦床開采；圍巖蝕變

中圖分類號(hào)：TQ132.4；P618.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2024）11-0125-04

Analysis of geological characteristics and deposit conditionsof lead-zinc ore mining area and optimizationof mining technology

ZHANG Shifeng，SHANG Jianan，ZHU Wenhui

（Mineral Resources Exploration Center of Henan Geological Bureau，Zhengzhou 450014，China）

Abstract： In order to improve the mining output of the lead-zinc mine area and optimize the mining safety of themine area，the geological characteristics of the lead-zinc mine area and the mining technical conditions of the depos?it were studied. The lead-zinc mining area of a city was selected as the engineering research area，and the geologicalcharacteristics of the mining area were accurately analyzed through the integration of 1∶2 000 IP ladder surfacemeasurement，1∶1 000 topographic geological profile measurement，and drilling engineering operation in the deeppart of the mining area. After on-site investigation，it was found that there were many types of strata lithology in themining area，and there was a strong phenomenon of wall rock alteration. One main ore body and two auxiliary orebodies delineated in the working area were in the shape of large veins and veins，respectively. The magnetic quartzrock in the mining area had the highest magnetism and was the key source of magnetic anomalies in the mining ar?ea. Based on these geological characteristics，conditions such as hydrogeological changes in the deposit，changes inthe water inflow of the mine pit，and factors related to the filling of the deposit were obtained，the upward horizontalwaste rock filling mining method was adopted to achieve the mining of the deposit in the mining area.

Key words：lead-zinc mining area；geological characteristics；mining of ore deposits；surrounding rock alteration

鉛鋅礦礦區(qū)是指含有鉛、鋅等金屬礦物的地質(zhì)區(qū)域 [1] 。這些礦區(qū)通常由巖石、土壤、水體和空氣組成，其中含有鉛鋅礦物的礦床通常分布在地殼的礦化帶中 [2] 。鉛鋅礦物質(zhì)材料主要是由地球內(nèi)部物質(zhì)循環(huán)和地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)形成，例如地殼運(yùn)動(dòng)、火山噴發(fā)等，這些活動(dòng)過程導(dǎo)致礦物沉積、結(jié)晶和變質(zhì)，形成了含有鉛鋅礦物的地質(zhì)體，產(chǎn)生鉛鋅礦 [3] 。

有較多學(xué)者對(duì)鉛鋅礦區(qū)的開采技術(shù)進(jìn)行了研究，如有在研究東昆侖夏日哈木礦區(qū)熱液型鉛鋅礦體成因時(shí)，對(duì)礦區(qū)實(shí)地進(jìn)行了勘測(cè)，并針對(duì)該礦區(qū)設(shè)計(jì)了找礦方式，但該方法并未設(shè)計(jì)合理的開采方案 [4] 。除此之外，還有學(xué)者通過實(shí)地觀察和測(cè)量，了解礦體的大小、厚度、傾角、品位等特性，結(jié)合工程地質(zhì)和地質(zhì)力學(xué)因素，評(píng)估開采的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)效益。

為了提高鉛鋅礦礦區(qū)的開采量和優(yōu)化礦區(qū)的開采安全性，選取一個(gè)具有代表性和實(shí)用性的鉛鋅礦礦區(qū)深入研究，分析該礦區(qū)的地質(zhì)特征與開采技術(shù)條件。

1 鉛鋅礦礦區(qū)開采研究

1. 1 工程概況

選擇某市具有代表性和實(shí)用性的鉛鋅礦礦區(qū)進(jìn)行地質(zhì)研究，該礦區(qū)位于該市155°方向，面積約1.99 km 2 。受地層構(gòu)造影響，該鉛鋅礦區(qū)的地質(zhì)復(fù)雜，由多種不同巖性組成，該鉛鋅礦區(qū)露出地層以古生界為主，其中，僅有部分巖層出露。

1. 2 礦區(qū)勘察手段與方法由于礦區(qū)處于地表埋藏覆蓋狀態(tài) [5] ，采用如下方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，以獲取該礦區(qū)地質(zhì)特征：

（1）采用1∶2 000激電中梯測(cè)量地表；

（2）通過1∶1 000地形地質(zhì)剖面測(cè)量；

（3）礦區(qū)深部通過鉆探工程作業(yè)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的礦區(qū)地質(zhì)分析。

在地質(zhì)勘察過程中，通過由疏到密的方式布置勘察裝置 [6] ，通過持續(xù)的勘察后，獲取該鉛鋅礦礦區(qū)的地質(zhì)特征。

1. 3 礦區(qū)地質(zhì)特征分析

受地層構(gòu)造影響，該鉛鋅礦區(qū)的地質(zhì)復(fù)雜，由多種不同巖性組成，其中，僅有部分巖層出露。

1. 3. 1 礦體特征

研究工作主要圈定該礦區(qū)內(nèi)的1條主礦體和2條輔礦體，分別標(biāo)號(hào)為A1、A1-1與A1-2。A1號(hào)走向70°～100°，工程見礦品位通常為Pb0.28%～2.74%，地表礦化物主要包括鉛礬、菱鋅礦、軟錳礦等。A1號(hào)礦體深部礦化分析如表1所示。

A1-1號(hào)礦體位于A1號(hào)礦體上方小平行脈，通過若干細(xì)小石英脈及蝕變巖構(gòu)成，賦礦巖石為強(qiáng)硅化蝕變巖。礦體厚度變化系數(shù)為63.02%，基本處于穩(wěn)定形態(tài)，鉛品位約為0.32%～5.08%，鋅品位約為0.71%～7.04%，整體屬均勻型。A1-2號(hào)礦體處于A1礦體下方，礦體形態(tài)呈脈狀。鉛鋅礦礦區(qū)礦體的特征分析如表2所示。

1. 3. 2 磁異常特征

經(jīng)實(shí)地勘探測(cè)定礦區(qū)礦石磁性特征，礦區(qū)礦石磁性特征分析如表3所示。

由表3可知，在礦區(qū)中，磁鐵石英巖的磁性最高，是該礦區(qū)的重點(diǎn)磁異常源，而灰質(zhì)白云巖與結(jié)晶灰?guī)r的磁性明顯不均勻，且剩磁較大，可能會(huì)導(dǎo)致礦區(qū)局部異?，F(xiàn)象。

1. 3. 3 圍巖蝕變特征

圍巖蝕變特征分析如表4所示。

由表4可知，硅化、碳酸鹽化基本以網(wǎng)脈狀產(chǎn)出，其發(fā)育程度與原巖的破碎程度密切相關(guān)。通常情況下，蝕變?cè)瓗r的破碎程度越高，則鉛鋅礦化越發(fā)育。綠泥石化、絹云母化、黃鐵礦化和黃銅礦化主要以晶間充填或膠結(jié)的方式產(chǎn)生。而鉛鋅礦化則以網(wǎng)脈狀產(chǎn)出為主要特征。這些蝕變特征的分析可以為該鉛鋅礦礦區(qū)的開采提供重要的參考依據(jù)。

2 鉛鋅礦礦區(qū)礦床開采技術(shù)條件分析

2. 1 開采技術(shù)條件

受礦區(qū)構(gòu)造影響，研究區(qū)礦床水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水富水性不僅受到巖性控制，還受到氣候、地貌等問題影響 [7] 。根據(jù)巖性特征以及水文性質(zhì)要求，可將該礦區(qū)礦床區(qū)域的含水層進(jìn)行劃分 [8] 。

（1）裂隙含水層：該層富水性較弱，地下徑流模數(shù)0.61 L/ （s·km 2 ），礦區(qū)內(nèi)泉點(diǎn)出露，總體為弱含水層；

（2）碳酸鹽裂隙溶洞水：該含水層地表巖體極為破碎，通常地下水位埋藏較深，暗河發(fā)育，流量達(dá)到100L/s；

（3）碳酸鹽巖與碎屑巖含水層：該含水層富含巖溶裂隙水，在礦區(qū)內(nèi)未出現(xiàn)泉點(diǎn)出露。

該礦區(qū)并未存在明顯隔水層，礦區(qū)地下水流向與地形一致。礦區(qū)充水因素包括：水文氣象：礦區(qū)充水僅受到氣象因素影響，降水滲透是礦區(qū)補(bǔ)水的關(guān)鍵來源，且礦區(qū)距離常年性地表水較遠(yuǎn)；地形地貌：礦區(qū)不利于降水滲入。

該礦區(qū)對(duì)降水的滲透速度偏慢，降水情況下，水位和流量達(dá)到最高值后，大約需要5 h才能將水位降至正常水平。結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)特性與礦床水文地質(zhì)情況，通過“大井法”對(duì)礦坑涌水量預(yù)測(cè)，并分別預(yù)測(cè)不同標(biāo)高礦體，775、700和500 m的礦體，以供后續(xù)分析使用。通過式（1）計(jì)算礦坑涌水量：

式中： Q 為預(yù)測(cè)得到的涌水量； H 表示含水層厚度； K 為滲透系數(shù)，該系數(shù)通常由實(shí)際鉆孔抽水獲取； S 為水位降深； r 0 為“大井”半徑； R 0 為引用半徑； R 為影響半徑。

通過該計(jì)算方法預(yù)測(cè)不同標(biāo)高情況下的礦坑涌水量，預(yù)測(cè)結(jié)果如表5所示。

由表5可知，500 m標(biāo)高的礦坑涌水量情況較大，基本處于800 m 3 /d左右，而當(dāng)標(biāo)高處于700 m時(shí)，礦坑涌水量基本保持在400 m 3 /d左右，當(dāng)標(biāo)高逐漸增大，礦坑的涌水量則逐漸減少，通過該方法的預(yù)測(cè)，可有效獲取礦坑的涌水量變化。

2. 2 開采方式研究

通過上述技術(shù)方法研究，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)巖礦石較為堅(jiān)硬，構(gòu)造簡(jiǎn)單，富水性較弱，未出現(xiàn)較大的不良地質(zhì)現(xiàn)象。針對(duì)這一情況，采用上向水平分廢石充填采礦法，對(duì)鉛鋅礦礦床開采，該采礦過程具體如下。

（1）采準(zhǔn)切割工作：在進(jìn)行采準(zhǔn)布置時(shí)，主要通過3個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)，采準(zhǔn)布置過程如表6所示。

當(dāng)完成采準(zhǔn)布置后，開始切割工作，其主要通過沿脈平巷掘進(jìn)實(shí)現(xiàn)，通過巷道挖掘，構(gòu)成拉底空間。之后向上采一個(gè)分層，并不斷在兩幫圍巖中搭建支護(hù)結(jié)構(gòu)，并在沿脈平巷底板上澆筑一層混凝土，在混凝土上再次采一個(gè)分層，直至礦床工作區(qū)采完。

（2）回采工作：其主要沿著礦體邊界，進(jìn)行后退式回采；回采寬度通常為脈幅厚度。

（3）充填平場(chǎng)：當(dāng)完成回采后，需要向采場(chǎng)中央充填井充填，充填內(nèi)容選擇廢石料，充填時(shí)，需不斷平整表面，構(gòu)成分層回采的工作平臺(tái)，充填過程中為降低充填次數(shù)，采用多采一充方法，提高一次充填高度完成充填平場(chǎng)。

（4）充填廢石材料與運(yùn)輸：通過廢石料進(jìn)行采場(chǎng)充填，通常情況下，廢石料可通過上中段、下中段掘進(jìn)廢石獲取，在掘進(jìn)位置裝車后，采用人工推運(yùn)與礦車運(yùn)輸?shù)确绞竭\(yùn)至采場(chǎng)，并進(jìn)行充填，若掘進(jìn)廢石料不足時(shí)，可在礦床工作區(qū)周圍穩(wěn)固地段挖掘石料，運(yùn)輸至場(chǎng)地后充填。在充填過程中，明確禁止在采區(qū)內(nèi)取石。

（5）采場(chǎng)爆破通風(fēng)：采場(chǎng)選用ф32乳化炸藥爆破，在現(xiàn)場(chǎng)裝置非電微差導(dǎo)爆管，并配備專用電力發(fā)爆器，同步爆破。

（6）順路天井架設(shè)：為使采礦工作區(qū)內(nèi)的施工人員行進(jìn)方便，在礦床一側(cè)架設(shè)人行順路天井，并在該天井一側(cè)采用鋼筋混凝土壓實(shí)。

（7）采場(chǎng)支護(hù)：對(duì)工作面頂板或圍巖進(jìn)行加固或支護(hù)，實(shí)現(xiàn)采場(chǎng)支護(hù)作用，保障采場(chǎng)施工安全。

3 結(jié)語

研究鉛鋅礦礦區(qū)地質(zhì)特征及礦床開采技術(shù)條件，針對(duì)鉛鋅礦礦區(qū)的礦體特征等地質(zhì)特征充分分析，并針對(duì)該礦區(qū)的特征，進(jìn)行礦床開采技術(shù)條件研究，針對(duì)開采條件研究結(jié)果，設(shè)計(jì)合理的開采施工方案，實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定的鉛鋅礦區(qū)礦床開采。在未來研究過程中，可繼續(xù)深入分析礦區(qū)的地質(zhì)特性，使后續(xù)施工得到安全保障。

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