山東招遠地區(qū)某金礦床傾斜礦體開采方法分析

張振華

（山東黃金礦業(yè)（萊西）有限公司，山東 青島 266000）

研究區(qū)位于山東省招遠地區(qū)，為一石英脈型傾斜薄礦體。礦體規(guī)模較小，礦體形成較為復雜，但礦體品位較高。賦礦圍巖相對穩(wěn)定，以全面采礦法為主。由于礦體規(guī)模小，導致采礦空間較小，使得回采貧化率顯著上升，進而影響了出礦品位。此外，在采礦過程中形成了大量的采空區(qū)，局部頂板出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象，對下方作業(yè)工作人員的安全造成了嚴重的威脅。同時，由于礦體較薄，容易造成礦體與圍巖混采，不僅降低了出礦品位，而且對選冶造成困難，顯著的提高了選冶成本。因此，如何制定更加安全、精準的開采方法成為當前亟待解決的首要問題。基于此，本文該礦床為研究對象，分析更加合理的采礦方法，為降低采礦成本和選冶成本提供參考。

1 區(qū)域地質概況

山東是我國重要的黃金儲備基地，區(qū)內金礦資源優(yōu)越，形成了規(guī)模較大的成礦帶，如膠東地區(qū)、魯西地區(qū)等。膠東地區(qū)是山東重要的黃金產地，區(qū)內構造組合樣式復雜多變，構造～巖漿活動極為頻繁，造就了豐富的金礦資源。區(qū)域金礦資源的分布明顯受控于斷裂構造體系[1-3]。

由于膠東地區(qū)明顯受郯廬大斷裂帶的影響，形成了一系列大致等間距分布的北東～南西向斷裂破碎帶，控制著區(qū)域金礦資源的分布規(guī)律。此外，大規(guī)模的巖漿活動如玲瓏花崗巖、欒家河花崗巖、郭家?guī)X花崗巖等，與區(qū)域金礦資源的形成關系十分密切。北東～南西向展布的斷裂破碎帶一般由2條～5條分支斷裂組成，控制著斷裂帶兩側金礦資源的分布，形成了不同的成礦亞帶。研究區(qū)區(qū)域金礦資源受控于復試背斜兩翼，與北東～南西向區(qū)域性斷裂破碎帶具有明顯的成因關系，礦體一般位于帚狀構造、“Y”型構造和“Z”型構造的結合部位。礦床成因以是蝕變巖型金礦床為主，石英脈型金礦床次之。

2 礦床地質概況

2.1 礦區(qū)地質概況

研究區(qū)位于膠東地區(qū)，該區(qū)域自古生代至晚侏羅世以來一直處于隆生構造演化階段，形成了一系列呈北東～南西向展布的深大斷裂帶以及派生的眾多次級斷裂帶，使得區(qū)域內大多數(shù)古生界地層嚴重缺失。研究區(qū)地層出露較為簡單，主要為前寒武系以及新生界及第四系沉積物。前寒武系地層以太古界膠東群、新元古界蓬萊群等為主，新生界地層以白惡系為主。其中太古界膠東群為一套硅鐵質碎屑巖，屬于一套區(qū)域性的中深變質巖；蓬萊群中常見的巖性為大理巖、板巖、石英巖等，為一套淺變質巖系；白惡系地層以蓋層維族，主要為一套火山巖+碎屑巖組合，巖性以砂礫巖、凝灰?guī)r、安山巖、火山碎屑巖等為主。礦區(qū)構造以區(qū)域性北東～南西向深大斷裂為主，派生的一系列次級斷裂構造體系次之，次級斷裂帶與主干斷裂的交匯部位常常是金礦資源賦存的主要空間位置。在次級斷裂帶中充填有規(guī)模不等的石英脈，石英脈是主要的賦礦巖石。因此，總體上，研究區(qū)礦床類型屬于石英脈型金礦床。

2.2 礦床地質特征

金礦體主要分布在礦區(qū)北西側，礦床成因類型屬于石英脈型金礦床，為一含金多金屬硫化物脈，地表控制長約930m。地表控制礦體長約60m～200m不等，礦體走向近南北向，礦體傾向北西，傾角中等；礦體中Au品位介于5.9g/t～17.1g/t之間，礦體厚度較小，一般為0.6m～1.2m。礦床屬于石英脈型金礦床，因此與圍巖的界線十分明顯，賦礦巖石為白色石英脈，賦礦圍巖為黑云母變粒巖和黑云母斜長片麻巖。礦床圍巖蝕變較為發(fā)育，且具有對稱性，從礦體中心向兩側具有“硅化→絹云母化→黃鐵礦化”的變化規(guī)律，但總體上礦化蝕變現(xiàn)象較弱。礦石礦物以黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦為主，脈石礦物以石英、方解石等為主。礦石結構以浸染狀為主，礦石構造為塊狀礦石。

3 采礦方法對比分析

3.1 不同采礦方法擬定

在確定礦床采礦方法過程中，必須結合礦床地質條件等情況擬定不同的采礦方法，通過進一步對比，最終確定更加合理的采礦方法。

研究區(qū)地質概況較為簡單，礦體屬于中等穩(wěn)固—穩(wěn)固型的傾斜薄礦體，因此該礦床不適合于大規(guī)模的機械化開采方式。由于礦床規(guī)模較小，但礦石品位較高，因此易選擇生產能力相對較小、作業(yè)簡單的采礦方法。結合礦區(qū)地形地貌等現(xiàn)象[4，5]，確定采礦技術方法為斜長壁工作面礦巖分采房柱空場采礦方法和順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法。根據(jù)確定的兩種采礦方法擬定了2種采礦方案，具體內容如下：

方案一：擬定的方案一為斜長壁工作面礦巖分采房柱空場采礦方法，在不同的采礦平臺內沿著礦體的走向每20m劃分為一個回采單元，回采單元的高度為采礦平臺高度。在每一個回采單元之間預留直徑為1m～2m，間距為5m～7m的不連續(xù)分布的采礦柱，在頂板和頂板不留柱。此外，在每一個回采單元內沿著礦體斜長布設相應的斜長回采工作面，在礦體兩端連續(xù)推進開采，直至全部礦脈回采完[5，6]。方案中設計的采準工程主要以原有的采礦平臺沿脈運輸巷道、探礦天井等布設，接著在運輸巷道上盤圍巖中每個3m掘進一個硐室安置電耙。采礦過程中回采工作從斜長工作面首先開始，而初始采場則主要由通風天井形成的斜長回采工作面開始。具體的實施方法就是沿著斜長工作面以淺孔爆破方法采下一定厚度的下盤圍巖，將采下的圍巖通過電耙順坡運輸至采場下部運輸巷道，再經過人工裝在等方式裝入礦車，依次循環(huán)作業(yè)，直至回采礦體全部厚度位置。采礦過程中的通風裝置主要經過下部采礦平臺沿著運輸巷道進入，經過斜長回采工作面至上部采礦平臺進而排出。

方案二：擬定的方案二為順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法。在采礦平臺高度范圍內沿著礦體的總體走向每25m左右劃分為一個回采單元，回采單元的高度為采礦平臺的高度，在頂部、底部以及回采單元內均不留柱。在每一個回采單元長度中央部位設置一個鋼質順路溜礦井，采用從下而上的方法逐層回采礦體和削壁充填采空區(qū)，使得回采區(qū)域多呈菱形想著初始回采單元側伏，并且從初始回采單元向礦體兩側逐漸推進，直至采完全部礦脈為止[7，8]。方案二的施工順序為首先從回采單元礦體下部采礦平臺沿著運輸巷道進行挑頂落礦，將下部礦脈全部采下，在挑頂落礦過程中落礦高度為3m～4m，再將落礦空間底部澆筑厚度為0.3m的鋼砼隔板，并將其作為采場的人工底板?；夭蛇^程從底層開始，使用淺孔爆破的方式進行回采，對回采單元全長下部圍巖進行削壁處理，將削壁處理的圍巖充填在采場中并進行人工平整處理，將其作為工作面的底板，以廢膠帶鋪設落礦墊層，采用淺孔落礦的方式將礦石經過工作面由人工搬運的方式通過順路溜井運輸，依次循環(huán)操作。井下通風裝置采用采礦平臺下部運輸巷道、回采工作面、探礦通風天井等至上部采礦平臺運輸巷道等排出。

3.2 不同采礦方案對比

根據(jù)金礦床成因類型以及礦體地質特征，結合礦體品位以及開采成本等綜合因素，本文擬定了斜長壁工作面礦巖分采房柱空場采礦方法和順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法。通過對比發(fā)現(xiàn)，二者均適合本礦床的開采現(xiàn)象，但同時具有不同的優(yōu)缺點。其中，方案一的優(yōu)點在于采礦布設較為簡單，有效的解決了采礦貧化問題，最終獲得的出礦品位較高，可以有效的剔除部位夾石，電耙出礦效率高；缺點在于廢石出量、運輸量較大，存在少量間柱損失，采礦成本較方案二高，采礦效率較低，遺留的采空區(qū)面積較大。方案二的優(yōu)勢在于采礦布置相對簡單，采切工作量較小，回采率較高，礦石損失率較低，采礦安全性能較好，采礦貧化小，出礦品位高；缺點在于作業(yè)較復雜，采礦效率較低，成本也較高。此外，兩種不同的采礦方法中的通風系統(tǒng)基本一致，也無法區(qū)別出明顯的優(yōu)缺點。因此，根據(jù)方案一和方案二的優(yōu)缺點是很難做出具體的優(yōu)選方案的（表1）。基于此，為了充分對比方案一和方案二的采礦效益，進行綜合經濟對比分析，通過一定規(guī)格的礦產資源模擬開采經濟分析，進而對比出方案一和方案二的經濟效益優(yōu)勢，為進一步確定最終的采礦方案提供幫助。

表1 不同方案優(yōu)缺點對比表

在方案一（斜長壁工作面礦巖分采房柱空場采礦方法）和方案二（順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法）的綜合經濟對比分析過程中，所有的參考指標均滿足當前國家采礦標準和作業(yè)順序。在綜合經濟對比過程中按照采礦斷面50m長，25m高和0.6m的水平厚度為基礎進行分析。通過對比發(fā)現(xiàn)，方案一的采礦損失率為7.5%，采礦貧化率為7.5%，采出礦石含金量為23.14kg，采礦直接成本61.59元/t，采礦直接費用13.4萬元，礦石綜合成本365元/t，選礦直接成本41元/t，精礦黃金含量22.67kg，產品銷售總收入279萬元，產品總生產成本88.2萬元，產品總利潤190.55萬元，采出礦石利潤876萬元/t，地質礦量利潤876萬元/t，礦山年利潤為2329萬元；方案二的采礦損失率為4.00%，采礦貧化率為7.5%，采出礦石含金量為24.01kg，采礦直接成本53.64元/t，采礦直接費用12.11萬元，礦石綜合成本357元/t，選礦直接成本41元/t，精礦黃金含量23.52kg，產品銷售總收入289萬元，產品總生產成本89.8萬元，產品總利潤199.56萬元，采出礦石利潤917萬元/t，地質礦量利潤917萬元/t，礦山年利潤為2407萬元。

通過方案一（斜長壁工作面礦巖分采房柱空場采礦方法）和方案二（順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法）的綜合經濟對比發(fā)現(xiàn)，方案二的單位出礦利潤和年利潤均大于方案一的，總體上方案二的采場布設簡單，出礦效率也較高。因此，總體上認為方案二比方案一取得的經濟效益更高，故最終選擇方案二（順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法）。

4 結語

綜上所述，研究區(qū)金礦床屬于石英脈型傾斜薄礦體，對開采增加了難度。本文根據(jù)地質特征和礦床地質特征等確定了斜長壁工作面礦巖分采房柱空場采礦方法和順路斜道菱形單元全面削壁充填連續(xù)采礦法。通過兩種不同采礦方法的對比研究，認為二者的采場布設方法，出礦率、采礦率等優(yōu)缺點相差無幾，無法確定更加優(yōu)選的方案，基于此，本文采用了綜合經濟對比方法，結果表明方案二的單位出礦利潤和年利潤均大于方案一的，總體上方案二的采場布設簡單，出礦效率也較高，最終選擇方案二。