江蘇句容石碭山礦區(qū)-300 m以上銅多金屬礦體探采對比

劉軻琪，居維偉，肖 娥

(1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八九隊，江蘇 南京 210007；2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局，江蘇 南京 210007)

0 引 言

石碭山銅礦地處長江中下游鐵銅成礦帶寧鎮(zhèn)鐵銅成礦遠(yuǎn)景區(qū)，2005—2015年共進(jìn)行了4期普查至詳查工作，2009—2016年進(jìn)行了4期生產(chǎn)勘探工作。經(jīng)多年開采，石碭山銅礦Cu①號主礦體的主體已開采結(jié)束，積累了豐富的地質(zhì)勘查和采礦資料，為檢驗前期勘查工作類型劃分、方法手段、工程間距選擇等的合理性，分析探采不同階段的礦體形態(tài)、規(guī)模認(rèn)識、控制程度及資源儲量估算的誤差率提供了依據(jù)。選擇具有代表性的-300 m標(biāo)高以上Cu①號主礦體，對地質(zhì)勘查和采礦資料進(jìn)行對比，并計算其中的誤差，查明產(chǎn)生的原因(劉林等，2001；陳平等，2007；胡新付等，2011；謝富康，2017；鄭凱，2020；鄭瑞瑞等，2020)，為今后該礦床深部及類似礦床的勘查及開采提供借鑒。

1 礦區(qū)概況

石碭山銅礦位于江蘇句容寶華鎮(zhèn)栗莊村南側(cè)，寧鎮(zhèn)龍?zhí)丁獋}頭背斜南翼。區(qū)內(nèi)巖漿活動頻繁，斷裂構(gòu)造發(fā)育，礦產(chǎn)資源豐富。

該區(qū)的地質(zhì)工作主要開展于1957—1974年，2005—2015年又陸續(xù)開展了一系列地質(zhì)勘查工作(高紀(jì)南，1964；邵廣喜，1966；徐忠發(fā)，2005；劉小胡等，2008；張珍玉等，2014；居維偉等，2017)。2009年石碭山礦區(qū)進(jìn)入開發(fā)階段，在生產(chǎn)開采過程中，依據(jù)原有普查(徐忠發(fā)，2005)和詳查(劉小胡等，2008)鉆探工程資料，采用坑內(nèi)鉆探進(jìn)行生產(chǎn)勘探補(bǔ)充控制，工程間距為(25～30)m×(11～30)m，開采范圍在22線—26線之間，標(biāo)高在-100～-180 m之間，主要開采Cu①號礦體的含銅磁鐵礦礦石。隨著生產(chǎn)勘探和采礦工程的揭露，礦體特征、資源儲量及開采技術(shù)條件等均發(fā)生了變化。

2 礦區(qū)地質(zhì)

礦區(qū)出露地層有志留系高家邊組、墳頭組，上泥盆統(tǒng)五通組，石炭系高驪山組、黃龍組、船山組，二疊系棲霞組、孤峰組、龍?zhí)督M，下-中三疊統(tǒng)青龍群及第四系。礦區(qū)位于薛家村倒轉(zhuǎn)背斜之北翼，為一近東西走向、總體南傾的單斜構(gòu)造，斷裂較發(fā)育，區(qū)內(nèi)巖漿巖以石英閃長斑巖為主(圖1)。

圖1 石碭山礦區(qū)地質(zhì)簡圖1-第四系；2-下-中三疊統(tǒng)青龍組第三層；3-下-中三疊統(tǒng)青龍組第二層；4-下-中三疊統(tǒng)青龍組第一層；5-上二疊統(tǒng)龍?zhí)督M；6-上二疊統(tǒng)棲霞組第四段；7-上二疊統(tǒng)棲霞組第三段；8-上二疊統(tǒng)棲霞組第二段；9-上二疊統(tǒng)棲霞組第一段；10-石英閃長巖；11-石英閃長玢巖；12-閃長玢巖；13-花崗閃長斑巖；14-閃長斑巖；15-白崗巖；16-煌斑巖；17-石英脈；18-石榴石透輝石矽卡巖；19-矽卡巖；20-實測/推測地質(zhì)界線；21-勘探線及編號；22-完工鉆孔及編號；23-平硐；24-采礦權(quán)范圍Fig. 1 Geological sketch of the Shidangshan mining area

石碭山礦區(qū)銅多金屬礦體主要受超覆的石英閃長巖與石炭—二疊紀(jì)碳酸鹽巖接觸帶控制，為矽卡巖型礦床，共5個礦體，規(guī)模均較小。其中Cu①為主礦體，分布于22線—27線之間，長300 m，寬130 m，視厚度為1～10 m，礦體平面形態(tài)有2組方向，即NE68°和SE145°，總體形態(tài)為一倒L形，2組方向的礦體呈直角拐彎相連；剖面上礦體頂部傾向NNW，傾角平緩，10°～20°，中上部弧形急轉(zhuǎn)，傾角變陡傾，近于直立，下部逐漸傾向SW，傾角亦陡傾(圖2)。有用組分主要為金屬銅，Cu平均品位為0.73%，品位變化系數(shù)為33.35%；共生鐵礦TFe平均品位為39.73%，品位變化系數(shù)為17.77%；其余伴生礦主要為Mo、Au、Ag、S。

圖2 石碭山礦區(qū)23線地質(zhì)剖面Cu①號礦體開采前后對比圖1-第四系表土層；2-黃龍組、船山組灰?guī)r(大理巖)；3-石英閃長斑巖；4-煌斑巖脈；5-閃長玢巖；6-矽卡巖；7-實測地質(zhì)界線；8-鉆孔剖面位置及開孔傾角；9-施工巷道及編號；10-原詳查報告銅礦體位置及編號；11-未開采銅礦體位置及編號；12-已采空銅礦體位置及編號；13-Cu平均品位及見礦視厚度；14-采樣位置及樣號Fig. 2 Comparison before and after No. Cu① orebody exploitation in geological section of Line 23 of the Shidangshan mining area

礦石類型以矽卡巖型含銅磁鐵礦石為主。金屬礦物以磁鐵礦、黃銅礦為主，次為磁黃鐵礦、黃鐵礦；脈石礦物以透輝石為主，次為方解石、綠泥石、石榴子石、石英等。

礦石礦物主要為黃銅礦礦石，主要有用組分為Cu、Fe、Mo；伴生有益礦產(chǎn)為Mo、Au、Ag等。

石碭山銅礦床綜合開采技術(shù)條件屬于以工程地質(zhì)條件為主的Ⅱ-2類型，勘查類型是以坑探工程為主的第Ⅲ勘查類型偏復(fù)雜型。

3 勘探與開采參數(shù)對比

主要針對石碭山礦區(qū)(標(biāo)高-300 m以上)Cu①主礦體進(jìn)行對比研究，將截至2016年12月底開采出的資源儲量與相應(yīng)位置地質(zhì)詳查所獲得的資源儲量進(jìn)行對比，生產(chǎn)勘探和開采后確定的構(gòu)造、礦體特征、開采技術(shù)條件、礦體資源儲量等參數(shù)對比情況如下。

3.1 構(gòu)造

居維偉等(2017)對石碭山礦區(qū)構(gòu)造及巖漿巖進(jìn)行了簡述，因深部地質(zhì)情況復(fù)雜，探礦工程對構(gòu)造、脈巖控制程度不夠。經(jīng)開采和生產(chǎn)勘探證實，-100～-140～-180 m中段之間存在2條較大的近平行展布的破礦脈巖(閃長玢巖)和幾條細(xì)小煌斑巖。前2條破礦脈巖間距為60～65 m，局部膨大，脈巖走向NW325°，傾向NE，傾角較陡，達(dá)70°～75°，巖脈寬5～10 m，巖石局部裂隙較發(fā)育，有微弱導(dǎo)水現(xiàn)象。

閃長玢巖沿成礦后期構(gòu)造運(yùn)動產(chǎn)生的裂隙侵入，具明顯的破礦作用，造成主礦體沿走向不連續(xù)，傾向上在24線造成了Cu①主礦體上下錯斷，但斷距不大，因此對礦山開采未形成太大影響。幾條規(guī)模較小的煌斑巖為礦區(qū)內(nèi)最晚期脈巖，切割了礦區(qū)所有地質(zhì)體，亦有較小的破礦作用。

后期脈巖的侵入同時帶來了一定的熱量，對礦區(qū)含銅磁鐵礦進(jìn)一步活化富集以及鉬多金屬元素的富集起了一定的作用，表現(xiàn)為沿構(gòu)造裂隙及巖體中充填有品位較富的銅、鉬多金屬礦。

3.2 礦體特征

3.2.1 礦體重新劃分 礦山生產(chǎn)勘探和開采后對礦體進(jìn)行重新劃分發(fā)現(xiàn)，原詳查報告23線—24線鉆孔控制的Cu①含銅磁鐵礦體與25線鉆孔控制的Cu②含銅磁鐵礦體(劉小胡等，2008)實為同一礦體，并被-140～-180 m坑道及坑內(nèi)鉆探等工程控制，且-180 m以下仍有延伸。

23線經(jīng)-180 m坑道及坑內(nèi)鉆探控制，Cu①號礦體已控制延伸至-220 m(圖2)。在其東側(cè)新發(fā)現(xiàn)的賦存于巖體內(nèi)部的Cu②號脈狀含銅磁鐵礦礦體與圍巖石英閃長斑巖界線清楚，為近于直立的脈狀礦體，屬巖漿晚期鐵銅礦漿沿構(gòu)造裂隙貫入而成的中高溫?zé)嵋撼涮钚偷V體。

原19線Mo③礦體改為Mo①。生產(chǎn)勘探和開采發(fā)現(xiàn)，原24線—26線鉆孔控制的Mo④號鉬礦體實際并非一條礦體，24線所見的鉬礦分別為矽卡巖型和后期熱液充填型，礦體厚度沿走向和傾向延伸很快尖滅，極不穩(wěn)定。僅25線-100 m坑道所見的Mo②鉬礦相對較為穩(wěn)定，呈透鏡狀產(chǎn)于巖體邊部的矽卡巖中，其傾向很快被后期閃長玢巖脈切斷。

3.2.2 主礦體特征變化 礦區(qū)Cu①號主礦體經(jīng)系統(tǒng)工程控制，走向上已延伸至25線以東，傾向上已控制到-230 m，礦體在-180 m以上傾向NE，在-180～-220 m之間趨于直立，在-220 m以下則傾向SW。

從礦體規(guī)模、品位、厚度及形態(tài)控制方面來看(表1、表2)，礦體長度誤差最大為24線，誤差率為-164.35%，總誤差率為-101.59%；品位誤差最大為23線，誤差率為-68.98%，總誤差率為-141.91%；厚度誤差最大為25線，最大誤差率為72.26%，總誤差率為16.22%；面積誤差最大為25線，最大誤差率為90.14%，總誤差率為95.22%；最大面積重合率為24線，總重合率為89.52%。以上數(shù)據(jù)表明，詳查時對礦體的總體規(guī)?？刂埔话?，局部控制不夠。

表1 石碭山礦區(qū)Cu①主礦體形態(tài)誤差對比Table 1 Comparison of morphological errors of No.Cu① main orebody in Shidangshan mining area

表2 石碭山礦區(qū)Cu①主礦體長度、品位、厚度變化對比Table 2 Variation comparison of length,grade and thickness of No.Cu① main orebody in Shidangshan mining area

3.3 開采技術(shù)條件

礦山自開采以來，裸露的水平巷道、豎井和天井均無坍塌、涌水、突水現(xiàn)象，僅局部掛網(wǎng)打錨桿；由于礦體小而富，產(chǎn)狀較陡，采空區(qū)兩側(cè)圍巖完好，水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件未發(fā)生明顯變化。

開采方式為井下開采，開采環(huán)境較好，探礦生產(chǎn)廢水循環(huán)利用、井下濕式作業(yè)、炮煙及噪音均得到了有效控制，對周邊環(huán)境影響不大。礦山開采前后環(huán)境地質(zhì)條件未發(fā)生變化。

3.4 資源儲量

由表3可知，礦區(qū)Cu①主礦體礦石量、金屬量和平均品位的絕對誤差分別385.17 kt、663.52 t、-0.575%，相對誤差分別為50.96%、12.06%、-78.77%。結(jié)果表明：石碭山礦區(qū)銅多金屬礦主礦體的探采誤差率較大，原因可歸納為下列3點。

表3 石碭山礦區(qū)Cu①主礦體資源儲量誤差對比Table 3 Resource reserves error comparison of No.Cu① main orebody by different geological methods in Shidangshan mining area

(1)地質(zhì)詳查(劉小胡等，2008)時，礦體主要為鉆探工程所控制，但總體工程量偏少，礦體控制程度一般，造成各勘探線上礦體的形態(tài)、規(guī)模與實際出入較大。

(2)礦體本身較復(fù)雜，因詳查時期受多種條件限制，勘探類型把握不夠準(zhǔn)，勘探網(wǎng)度不夠密，故不能準(zhǔn)確地控制礦體。

(3)詳查時鉆孔的品位與實際開采樣品的品位存在差異。

4 勘查工程合理性分析

4.1 工程間距、勘查類型

總的看來，礦區(qū)金屬礦體規(guī)模較小，礦體連續(xù)性差，礦石成分復(fù)雜，根據(jù)礦床成礦規(guī)律、礦體地質(zhì)特征，結(jié)合銅、鐵、金等相關(guān)地質(zhì)勘查規(guī)范，將該礦段劃分為第Ⅲ勘查類型偏復(fù)雜型。

地質(zhì)詳查(劉小胡等，2008)期間根據(jù)礦床的成因類型、礦體規(guī)模及其受構(gòu)造巖脈的影響度，將石碭山礦床的勘探類型劃為第Ⅲ類偏復(fù)雜型較為合理。

該礦床詳查控制工程間距為50 m×50 m，主要在普查(徐忠發(fā)，2005)的基礎(chǔ)上施工了23、24、25線-100 m穿脈及其沿脈，但總體上控制程度不足，對礦石中伴生的有益組分研究也不充分。

生產(chǎn)勘探階段，探礦中段間距為40 m，在各中段沿礦體走向布置刻槽采樣剖面，間距15～30 m不等，中段之間除原地質(zhì)詳查(劉小胡等，2008)鉆探工程外，還采用了坑內(nèi)鉆探進(jìn)行生產(chǎn)勘探補(bǔ)充控制，工程間距局部達(dá)(25～30)m×(11～30)m，多采用垂直扇形孔探礦，局部采用水平方向扇形孔探礦。

礦山多年的生產(chǎn)實踐證明，生產(chǎn)勘探的工程間距對石碭山銅礦是可行的。

4.2 資源儲量估算方法對比

4.2.1 地質(zhì)詳查時的資源儲量估算方法 主要采用平行斷面法估算各塊段資源儲量，并采用地質(zhì)塊段法進(jìn)行驗算。詳查所用的樣品基本分析結(jié)果及各類參數(shù)的確定都較為合理，驗算前后誤差不大。

4.2.2 生產(chǎn)勘探及開采后的資源儲量估算方法 剖面之間、中段之間(扣除巖脈影響)的礦體部分縱橫基本對應(yīng)，相鄰剖面線、中段之間幾乎平行，可采用平行斷面法估算這些剖面之間礦體的資源儲量，并作礦體垂直縱投影圖劃分礦體分布的標(biāo)高范圍。-180 m中段礦體厚度較大，品位較為穩(wěn)定，經(jīng)坑內(nèi)鉆探證實具有一定的延深，綜合考慮原有23—26線主剖面礦體連接情況以及因25線礦體產(chǎn)狀變化(拐彎)而布置的Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ線剖面坑道鉆孔控制的礦體情況，-180 m以下Cu①主礦體Ⅳ—Ⅱ線仍采用平行斷面法估算各塊段資源儲量；Ⅱ線—26線之間夾角為43°，采用不平行斷面法進(jìn)行塊段資源儲量估算。

通過主礦體探采資源儲量對比發(fā)現(xiàn)，礦石量增加了50.96%，金屬量增加了12.06%，平均品位降低了78.77%。認(rèn)為采礦時估算的資源儲量更接近礦體的真實儲量。

5 結(jié) 論

通過石碭山銅礦床石碭山礦區(qū)(標(biāo)高-300 m以上)銅多金屬礦主礦體探采對比和分析，得出下列結(jié)論。

(1)原地質(zhì)詳查(劉小胡等，2008)對礦體的總體規(guī)?？刂埔话?，局部控制不夠。因工作程度較低，礦床綜合研究存在一定的局限性，故后期根據(jù)礦區(qū)所有勘查工程縱橫剖面的系統(tǒng)控制及礦床成因?qū)ΦV體進(jìn)行了重新劃分。

(2)原地質(zhì)詳查對勘查類型的劃分、勘查手段的選擇、勘查方法、工程間距等的認(rèn)識基本合理，對礦體的總體認(rèn)識基本正確。

(3)通過礦石量、金屬量和平均品位的對比，認(rèn)為Cu①主礦體的探采誤差率較大，采礦估算的資源儲量更接近礦體的真實儲量。故原地質(zhì)詳查若能用坑探加以驗證，對礦床的認(rèn)識相對會提高。