大冶市雞冠咀銅金礦Ⅲ號礦體探采對比研究

鄭瑞瑞，張超宇，吳永祥，孫海明，費江勇，張 槿

(1.湖北省地質(zhì)局 第一地質(zhì)大隊,湖北 大冶 435100； 2.大冶有色金屬有限責任公司 銅山口銅礦，湖北 大冶 435100)

雞冠咀銅金礦床位于湖北省大冶市區(qū)西南,是鄂東南礦集區(qū)內(nèi)典型的矽卡巖型礦床,礦床位于礦集區(qū)核心位置。礦山已有二十多年的開采歷史,采礦方法以分段空場嗣后充填采礦法為主,機械化向上水平分層充填法為輔。該礦床采礦深度已達-470 m,積累了豐富的探采礦資料。近年來隨著礦山開采不斷向深部延伸,為進一步了解礦山資源利用狀況，更好地指導礦山后期采礦工作,對淺部已采主礦體進行了探采對比分析。

1 礦床地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

礦區(qū)處于陽新巖體西北端與金?；鹕脚璧刂g的北北東向的姜橋斷裂帶的北端。礦區(qū)內(nèi)大面積被第四系覆蓋,覆蓋層下分布有三疊系下統(tǒng)大冶組(T1d)、三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組(T1-2j)、三疊系中統(tǒng)蒲圻組(T2p)、侏羅系上統(tǒng)馬架山組(J3m)和白堊系下統(tǒng)靈鄉(xiāng)組(K1l)地層。礦區(qū)有四個隱伏背、向斜(B1-B4)和五條斷裂(F1-F5)(圖1)[1],共同控制礦體分布。礦區(qū)內(nèi)巖體屬于陽新復(fù)式巖體西北段銅綠山巖株的一部分,巖性主要為石英二長閃長玢巖、石英閃長巖(1)柯于富、金尚剛、方立虎等，湖北大冶雞冠咀礦區(qū)、桃花嘴礦區(qū)深部銅金礦詳查地質(zhì)報告，湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊,2015。。

1.2 礦體特征簡述

雞冠咀銅金礦床內(nèi)共發(fā)現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ四個主礦體群,其中Ⅶ號為深部勘查(接替資源勘查)發(fā)現(xiàn)的礦體。主礦體集中分布在013～032線間,礦體長950 m,寬160～800 m,賦存在-5～-1 409 m標高間?？傮w展布方向為北東30°,走向一般為北東15°～72°,局部為北西西向。

圖1 大冶市雞冠咀銅金礦床地質(zhì)略圖[1]Fig.1 Geological sketch map of Jiguanzui Cu-Au deposits in Daye1.下白堊統(tǒng)靈鄉(xiāng)組；2.上侏羅統(tǒng)馬架山組；3.三疊系中上統(tǒng)蒲圻組；4.三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組；5.安山玢巖；6.閃長巖；7.石英閃長巖；8.石英二長閃長玢巖；9.鐵帽；10.破碎帶；11.地質(zhì)界線；12.不整合界線；13.地層產(chǎn)狀；14.實測平推斷層；15.推測隱伏背斜；16.推測隱伏向斜。

本次探采對比研究的Ⅲ號礦體(群)分布于019～030線間,賦存于(白云質(zhì))大理巖殘留體的層間破碎帶，及其與石英二長閃長玢巖或石英閃長巖的接觸帶附近,受斷裂—接觸帶構(gòu)造共同控制。礦體長553 m,傾向延伸20～417 m,走向23°～65°,傾向北西,傾角15°～49°,埋藏標高-115～-495 m。礦體厚度變化較大,一般是上部和下部薄,中間厚,最厚116.80 m,最薄2.0 m,厚度變化系數(shù)95%。礦體形態(tài)復(fù)雜,在勘探線地質(zhì)剖面上呈脈狀、薄板狀、不規(guī)則透鏡狀、囊狀、雁行狀斜列；在022～026勘探線間,礦體呈枝叉狀；在021～023勘探線分支復(fù)合,呈板狀；024勘探線分支復(fù)合,呈鍋底狀；在中段平面圖上礦體呈脈狀、厚板狀、枝叉狀；在-320 m、-470 m中段連續(xù)性較差,呈零星分布,其它中段連續(xù)性較好,在-370 m、-420 m、-445 m中段分支復(fù)合。礦石類型以銅金礦石、銅礦石為主,次為硫鐵礦石、鐵礦石、金礦石、金鐵礦石,銅品位0.52%～5.71%,金品位2.50×10-6～6.05×10-6。

2 探采對比基本內(nèi)容和方法

2.1 探采對比的基礎(chǔ)條件

雞冠咀礦床勘探時期采用50 m×50 m～50 m×70 m工程間距,主要以鉆探工程對礦體進行控制,經(jīng)過該工程密度所控制的礦體來看,無論是礦體形態(tài)和空間位置變化都是復(fù)雜的,且局部礦體邊界未完全控制,如Ⅲ1礦體在021～022、027線的礦頭部分。地質(zhì)勘探時期在022～023線間加密023A線、023～024線間加密023B線,通過25 m加密勘探線與50 m線距剖面對比,礦體形態(tài)和邊界變化也較大,故單純的鉆探工程難于控制住礦體。經(jīng)過勘采后Ⅲ號礦體由-100 m(控制邊界,未見Ⅲ號礦體)、-130 m、-160 m、-190 m、-220 m、-270 m、-320 m、-370 m、-420 m、-445 m、-470 m 11個中段探采工程控制,段高有25 m、30 m和50 m,各中段穿脈線距均為25 m共73個,局部由沿脈控制。經(jīng)過加密勘采工程,更好地控制了礦體形態(tài)和邊界。

雞冠咀銅金礦床現(xiàn)已開采至-470 m中段,選擇該礦床Ⅲ號主礦體作為探采對比對象,主要依據(jù)為：①Ⅲ號主礦體的地質(zhì)特征、控制程度、研究程度、礦石質(zhì)量特征可以代表該礦床；②Ⅲ號主礦體大部分已開采,擁有比較系統(tǒng)全面的地質(zhì)資料用作對比；③Ⅲ號主礦體的總資源儲量占本礦床淺部礦體的絕大部分,各類資源儲量分類比例合適。因此,本文選取了雞冠咀Ⅲ號礦體形態(tài)、厚度、品位等變化、儲量誤差以及開采技術(shù)條件作為該礦床探采對比參數(shù)。

2.2 圖件編制

探采對比用圖件主要是-130～-470 m各中段礦體平面圖,利用勘探時期鉆孔資料圈定礦體的019～030線剖面圖圖切各中段平面圖,與采礦資料揭露出的各中段礦體邊界線繪制平面圖進行對比(圖2)(2)柯于富、王亞男、吳永祥等，湖北省大冶市雞冠咀礦區(qū)銅金礦資源儲量核實報告，湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊,2017。,表示出礦體重合、多圈和少圈的部分(圖3),以此圖件為基礎(chǔ)進行礦體平面投影面積測量、礦體厚度計算,以及其它各參數(shù)誤差計算。本次也代表性地選擇了典型剖面圖進行探采對比,結(jié)果見圖4。

圖2 雞冠咀礦床-445 m中段探采圈定礦體對比圖(3)柯于富、王亞男、吳永祥等，湖北省大冶市雞冠咀礦區(qū)銅金礦資源儲量核實報告，湖北省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊,2017。 Fig.2 Contrast map of orebodies delineated by exploration and mining in the middle section of negative 445 of Jiguanzui deposit1.上侏羅統(tǒng)馬架山組；2.中上三疊統(tǒng)蒲圻組；3.下三疊統(tǒng)嘉陵江組；4.安山玢巖；5.閃長巖；6.石英二長閃長玢巖；7.石英閃長巖；8.構(gòu)造角礫巖；9.矽卡巖；10.1989年勘探圈定礦體；11.生產(chǎn)勘探實際圈定礦體；12.鉆孔位置及編號；13.礦體編號；14.穿脈工程編號；15.勘探線編號；16.斷層；17.地質(zhì)界線；18.坑探工程。

圖3 雞冠咀礦床-445 m中段探采圈定重疊礦體示意圖(據(jù)柯于富等(4) 修改)Fig.3 The diagram of exploration and mining orebodies which overlappedof negative 445 of Jiguanzui deposit1.上侏羅統(tǒng)馬架山組；2.中上三疊統(tǒng)蒲圻組；3.下三疊統(tǒng)嘉陵江組；4.安山玢巖；5.閃長巖；6.石英二長閃長玢巖；7.石英閃長巖；8.構(gòu)造角礫巖；9.矽卡巖；10.1989年勘探圈定礦體；11.生產(chǎn)勘探實際圈定礦體；12.勘探與生產(chǎn)實際圈定重疊礦體；13.礦體編號；14.勘探線編號；15.斷層；16.地質(zhì)界線。

圖4 雞冠咀024線地質(zhì)勘探與實際生產(chǎn)剖面對比圖(據(jù)柯于富等(5) 修改)Fig.4 Contrast map of geological exploration and actual production of 024 longitudinal section in Jiguanzui1.第四系；2.白堊系下統(tǒng)靈鄉(xiāng)組；3.侏羅系上統(tǒng)馬架山組；4.三疊系中統(tǒng)蒲圻組2段；5.三疊系中統(tǒng)蒲圻組1段；6.三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組3段第一巖組；7.三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組3段第二巖組；8.三疊系中下統(tǒng)嘉陵江組3段第三巖組；9.燕山晚期安山玢巖；10.燕山晚期閃長巖；11.燕山早期石英閃長巖；12.燕山早期石英二長閃長玢巖；13.矽卡巖；14.構(gòu)造角礫巖；15.1989年勘探報告圈定礦體；16.生產(chǎn)勘探實際圈定礦體；17.地質(zhì)界線；18.礦體編號；19.鉆孔位置及編號；20.坑探工程。

2.3 對比參數(shù)的選擇及其計算方法

對礦體形態(tài)、資源儲量變化進行對比。礦體形態(tài)對比參數(shù)包括-130～-470 m各中段礦體面積誤差、面積重合率、形態(tài)歪曲誤差。在礦體資源儲量對比中,主要計算-100～-470 m中段間所有Ⅲ號礦體礦石量誤差、品位誤差、金屬量誤差,以開采資源儲量為基數(shù),進行資源儲量的相對誤差率計算。

(1) 面積誤差(中段礦體面積)。絕對誤差：ΔS=Sc-St；相對誤差：Sr=(Sc-St)/Sc×100%,式中Sc、St分別為勘采后最終圈定、地質(zhì)勘探資料所確定的礦體面積。

(2) 面積重合率。Dr=So/Sc×100%,式中So為地質(zhì)勘探資料所圈定與勘采后最終確定的礦體重合面積。

(3) 形態(tài)歪曲率。Wr=∑(Sm+Sn)/Sc×100%,式中∑(Sm+Sn)為因生產(chǎn)勘采后增加(Sm)或減少(Sn)的面積之和(不考慮正負)。

(4) 厚度誤差率。Mr=(Mc-Mt)/Mu×100%,式中Mc、Mt分別為勘采后最終圈定、地質(zhì)勘探資料所確定的礦體厚度。

(5) 資源/儲量誤差(不分資源儲量類型,分別以銅總量、金總量計算)。礦石量誤差率Qr=(Qt-Qc)/Qc×100%,式中Qc、Qt分別為開采統(tǒng)計、地質(zhì)勘探估算的礦石量。

金屬量誤差率Pr=(Pt-Pc)/Pc×100%,式中Pc、Pt分別為開采資料計算、地質(zhì)勘探資料估算的金屬量。

(6) 品位變化(分別計算銅、金品位變化)。礦石的品位誤差率Cr=(Ct-Cc)/Ct×100%,式中Cc、Ct分別為開采資料、地質(zhì)勘探資料計算的平均品位[2]。

依據(jù)有色冶金礦山地質(zhì)允許誤差范圍標準并結(jié)合礦山生產(chǎn)實際,以此判斷礦體探采對比誤差是否合理。探采對比參數(shù)允許誤差范圍見表1。

表1 探采對比參數(shù)允許誤差范圍(%)Table 1 Allowable error range of exploration and mining comparison parameters

3 探采對比分析

3.1 礦體形態(tài)及厚度對比

從表2可以看出,通過對雞冠咀淺部-130～-470m中段Ⅲ號主礦體面積重合率、礦體形態(tài)歪曲率的對比,礦體的產(chǎn)狀、規(guī)模、形態(tài)都有所變化,但各項指標均在合理的范圍之內(nèi),生產(chǎn)勘探工程基本上都見到了地質(zhì)勘探工程所見到的主要礦體,有的還擴大了原圈定礦體范圍。表2總體上反映出地質(zhì)勘探時期所圈定的礦體面積形態(tài)與生產(chǎn)勘探結(jié)果較為一致，但-130m中段礦體面積誤差率較大、形態(tài)歪曲率也較高,超過了合理的范圍,主要原因是-130m已經(jīng)位于礦體的頂部位置了,勘探時Ⅲ號主礦體尖滅的趨勢明顯,礦體的邊部界線又是根據(jù)工程間距用無限外推的方法來確定,從后期探采工程驗證,此外推部分礦體很快尖滅,頂部并沒有達到當初勘探外推的延伸規(guī)模,因此在缺少有力的依據(jù)加之探礦工程少的情況下外推是直接造成礦體頂部形態(tài)誤差偏高的原因。

通過對比發(fā)現(xiàn)1989年勘探階段Ⅲ1號礦體,在022線經(jīng)過-270m中段坑探工程證實斷開，024線經(jīng)過-420m中段坑探工程證實斷開(圖2),使礦體規(guī)模變小。除礦體形態(tài)變化外,數(shù)量與1989年勘探報告對比也有一定變化：主礦體數(shù)量從4個變?yōu)?個。原Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3號礦體經(jīng)生產(chǎn)勘探工程揭露,結(jié)合勘探線地質(zhì)剖面顯示,在-370m、-420m、-445m中段分支復(fù)合為一個礦體,重新命名為Ⅲ1礦體,礦體的形態(tài)在中段平面圖上呈枝叉狀、條帶狀；原Ⅲ4號礦體則命名為Ⅲ2號礦體。

表2 雞冠咀礦床Ⅲ號礦體形態(tài)誤差探采對比表Table 2 Comparison table of form error of exploration and mining of Ⅲ orebody in Jiguanzui deposit

經(jīng)過對比礦體形態(tài)及厚度變化較大，除勘探時期對礦體控制程度不足的原因外,斷裂接觸帶復(fù)合控制也是導致礦體形態(tài)變化復(fù)雜的重要因素,這也充分說明了矽卡巖型礦體變化大的特征。

3.2 礦體資源/儲量、礦石品位對比

經(jīng)對比,銅金資源量在生產(chǎn)勘探時均發(fā)生負變(表4)。銅的探采資源量變化誤差率較低,說明地質(zhì)勘探期間對礦體銅金屬量可靠程度很高。但金資源量的變化誤差率相對較高,這說明地質(zhì)勘探時期所采用的勘探網(wǎng)度對于銅勘查是適用且合理的,但對于金勘查來說網(wǎng)度偏稀。

從表5可以看出,生產(chǎn)勘探的銅礦石品位較地質(zhì)勘探時的品位提高了0.05%,金品位降低了0.16×10-6。銅金品位變化很小,均在一定合理范圍內(nèi),這說明地質(zhì)勘探時期對礦體品位的控制效果較好，但金品位趨于下降的趨勢,因此在礦山后期的生產(chǎn)探礦中應(yīng)注重金礦石取樣分析工作,及時掌握礦石品位變化情況。

表3 雞冠咀礦床Ⅲ號礦體厚度和長度變化探采對比表Table 3 Comparison table of thickness and length change ofⅢ orebody in Jiguanzui deposit

表4 雞冠咀礦床Ⅲ號礦體探采資源量變化對比表Table 4 Comparison table of changes in exploration and productionresources of Ⅲ orebody in Jiguanzui deposit

表5 雞冠咀礦床Ⅲ號礦體礦石品位變化對比表Table 5 Comparison table of ore grade change of Ⅲ orebodyin Jiguanzui deposit

3.3 開采技術(shù)條件對比

經(jīng)過對比,雞冠咀礦床水文地質(zhì)條件由中等—復(fù)雜變?yōu)閺?fù)雜,變化的主要原因是礦區(qū)對東南部大理巖的埋藏、分布、巖溶發(fā)育規(guī)律和礦區(qū)水文地質(zhì)邊界條件進行了重新認定。1989年勘探報告將雞冠咀礦區(qū)分為主礦體大理巖、東南部大理巖和深部大理巖三塊互不相連的捕虜體,經(jīng)過生產(chǎn)勘探以及深部詳查認為東南部大理巖和深部大理巖合并為同一塊大理巖。1989年勘探報告估算了-160 m中段礦坑涌水量,經(jīng)礦方實際排水數(shù)據(jù)統(tǒng)計,預(yù)測的涌水量遠大于-160 m中段以上礦坑實際排水量。另外,礦山歷年開采中多次出現(xiàn)水文地質(zhì)問題,主要包括礦坑突水、涌泥、地面塌陷、地面沉降、開裂等(6)張永達、余元昌、李沁厚等，湖北省大冶縣雞冠咀礦區(qū)銅金礦勘探報告，鄂東南地質(zhì)大隊,1989。。

礦區(qū)工程地質(zhì)條件變化的主要原因是礦山深部開采可能發(fā)生巖爆。1989年勘探報告中認為礦區(qū)工程地質(zhì)條件中等,經(jīng)開采后認為工程地質(zhì)條件復(fù)雜。

礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件有了明確：1989年勘探報告中未對礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件進行評價,經(jīng)生產(chǎn)勘探后認為環(huán)境地質(zhì)條件不良(表6)。

表6 雞冠咀礦床開采技術(shù)條件變化對比表Table 6 Comparison table of changes in mining technical conditionsin Jiguanzui deposit

4 結(jié)論

(1) 1989年勘探工作劃分各礦體的勘探類型為Ⅲ-Ⅳ(今Ⅲ),采用50 m×50 m～50 m×70 m鉆探網(wǎng)度開展勘查工作,礦體在各中段探采對比重合率較高、生產(chǎn)勘探后銅的資源儲量變化不大,表明地質(zhì)勘探階段對勘探類型的劃分、工作手段和方法的選擇、勘探工程間距等基本合理,對礦體總體認識正確。

(2) 金資源量變化誤差達36%(負變),表明原勘探工程間距對于金礦種來說偏大。實際生產(chǎn)中段高度25～50 m,每個中段以穿脈圈定礦體,穿脈間距一般25～50 m,勘探工程間距的加密直接影響到礦體的圈定,從而影響礦體產(chǎn)狀、規(guī)模等特征。因此,礦山在深部勘查時,應(yīng)在以銅為主礦種確定勘探工程間距時,適當考慮金礦種的勘探工程間距,對于金資源量多的礦體還應(yīng)加密工程控制。

(3) 雞冠咀Ⅲ號礦體-470 m標高以上礦體勘采工作基本結(jié)束,淺部礦體探采對比分析結(jié)果對深部礦體變化研究具有指導作用,有利于總結(jié)成礦規(guī)律,為該區(qū)深部找礦提供依據(jù)。