龙门山石灰岩矿床地质特征及其影响.pdf

2 0 0 3年 6月 第 3 2卷第 3期 有色矿 山 Non f e r r ou s M i n e s J u n ． ， 2 0 0 3 Vo1 ． 3 2 No． 3 龙门山石灰岩矿床地质特征及其影响 闰 国杰 中国铝业 山西分公 司石灰石矿 ， 山西 河津 0 4 3 3 0 0 [ 关键词】矿床地质特征； 三角矿； 大块产出率； 剥采比；影响 [ 摘要】本文分析了龙门山石灰岩矿床的地质特征及矿床地质条件对生产技术、 开采质量和矿山效益等方面 的影响． 提出地质技术工作的新要求， 对矿山的发展有切实意义。 [ 中圈分类号】T D1 6 3 ． 3 [ 文献标识码】 A [ 文章编号】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 3 0 3 0 0 0 4 ． 0 2 Ge o l o g i c a l c ha r a c t e r s a nd i t s i nf l u e n c e o f Lo ng me n s ha n qu a r t z i t e d e p o s i t YAN Ou o - j i e L i me s t o n e Mi n e ，S h a n x i B r a n c h o fC h i n a Al u mi n u m C o ．LT D，He rin 0 4 3 3 0 0 ，C h i n a Ke y wo r d sd e p o s i t g e o l o g i c a l c ha r a c t e r；p e a k a b u t me n t ；b ou l d e r y i e l d；s t r i p pi n g r a t i o；i n f l u e n c e Ab s t r a c t I n t h i s p a p e r t h e g e o l o g i c a l c h a r a c t e r s a n d i t s i n f l u e n c e o f L o n g me n s h a n q u a r t z i t e d e p o s i t o n p r o d u c t i o n t e c hn i q u e ，m i n i n g q u a l i t y a n d m i ne b e n e f i t a r e a n a l ys e d． Th e r e q u i r e m e nt o f g e o l o gi c a l t e c hn i q u e wor k i s p u t f o r wa r d ，wh i c h i s o f c u r r e n t s i g n i f i c a n c e f o r mi n e d e v e l o p me n t ． 矿床的地质特征包 括矿床埋深 、 形状、 规模、 产 状、 厚度、 矿石类型、 品位变化、 夹石分布及构造影响 等， 其复杂程度对矿山开采质量和生产效率 的影 响 较大。 龙门山石灰石矿是 中铝 山西企业氧化铝生产的 熔剂灰岩基地， 矿床规模大， 适宜露天开采。设计 开 采方式为水平台阶穿爆 ， 汽车装运， 台阶高 1 2 ． 5 m。 尽管装备先进， 工艺合理 ， 但综合效果不 明显。生产 实践证 明， 矿床地 质条 件成 为影响矿山规模效益发 挥的制约 因素， 如 覆盖层厚， 整台阶矿量少， 构造裂 隙发育， 含夹层多等。 1 龙门山灰岩矿床地质特征 矿床 出露于高山顶部。矿区位于龙门山西南边 缘狭长山地， 南面为山前 沟壑， 平地陡起， 地形切割 严重， 海拔高差大于 5 0 0 m， 西面为黄河峡谷 ； 山上地 形较平缓， 南高北低， 东高西低。矿床上伏为中石炭 系粘土质页岩层及 大面积的第四系黄土覆 盖层 ， 厚 [ 收稿 日期 】2 0 0 2 1 0 2 3 [ 修订 日期 】2 0 0 3 0 3 2 0 【 作者简介】闰国杰 1 9 6 7一 ， 男， 山西万荣县人， 地质 工程师 ， 从事矿 山地质 测量工作。 约 1 0 ～7 0 m， 平均 4 0 m。 矿床赋存层位为中奥陶系马家沟统顶部的三组 七段厚层一 中厚层纯灰岩， 矿体呈平缓层状 产出， 形 态较为简单， 层位稳定， 走 向 NE ， 倾向 NW， 倾角一 般 5 。 ～2 0 。 ， 平均 1 2 。 。 在矿床形成过程中， 由于沉积 环境的变迁和成 矿物质组分 的差异， 使矿层 中上部 出现两 层含 Mg 较高的花斑状灰岩， 俗称豹皮灰岩 ； 加之沉积期后较 长地质时期的不均 匀侵蚀 风化及构造活 动影 响， 矿 层中裂隙、 节理及小型溶洞较为发育， 裂缝中有大量 上伏岩土充填 ， 导 致的结果是 ① 矿 层表 面 凹凸不 平， 矿体厚度变化差异大， 变化范围 4 --4 8 m， 平均厚 2 1 ． 4 8 m。一般 中部 薄， 四周厚， 且有 从东 向西逐渐 变薄的趋势。②熔剂灰岩 主矿 层中常 出现 1 ～3层 水泥灰岩夹层或非矿灰岩夹层， 厚 4 ～1 0 m， 连续性 差， 分布无规律 ， 破坏 了主矿层的连续性， 使其 内部 结构变得较复杂。③矿体顶板 出现三种情况 一是 未达指标之灰岩 ； 二是石炭 系粘土 页岩及 山西式铁 矿 ； 三是直接覆盖其上的第四系黄土。④局部 主矿 层上部被多个次级逆掩 断层切穿并推覆， 形成上伏 倒转地层及两层表层矿。 ⋯一 翻同飘l 曩 维普资讯 第 3期 国杰 龙 门山石灰岩矿床地质特征及其影响 5 2 矿床地质条件对 矿 山生产 的影 响 2 ． 1 地形条件及首采地段选择对外排土场的影响 根据 矿山设计， 首采地段选择在矿区东南部矿 床出露最高处， 由南 向北 即由矿体底板 向顶板 顺 序推进。受地形条 件的限制， 外排土场选择的空 间 十分狭小。先期剥离的大量岩土被排放到 山前 的 V 字型沟谷即云中寺排土场， 因其坡度 陡 坡角 2 3 。 ～ 3 5 。 ， 接近 自然安 息角 ， 排土高差大， 加上 所排岩土 中含较多松散性黄土， 固结性差， 这样的排土场所安 全稳定性极差， 雨季易发生滑坡和泥石流灾害， 对后 期生产极为不利。因此， 云中寺排土场在纳岩不足 五成时即被关 闭。即便 如此， 也未能幸免地质灾害 的发生， 其经济损失和治理费用累计已超过千万元， 今后仍是矿山治灾的重点。 2 ． 2 缓倾斜矿体对整台阶矿量的影响 主矿体呈层状缓倾斜， 在开采过程 中， 整台阶矿 量所占比例过小。按矿厚 2 1 ． 4 8 m， 倾 角 1 2 。 ， 台阶高 1 2 ． 5 m 的平均值计 算， 整 台阶矿量仅占到 4 2 ． 3 ％， 近 5 8 ％的矿量为三角矿 见图 1 。三角矿分上三角 矿和下三角矿两种 ， 对上三角采矿要求三角清顶 必 须到位， 而下三角矿则须谨防底板围岩的混入， 否则 极易造成矿石贫化。因此， 较之整台阶开采， 三角剥 离与三角采矿不仅对生产技术要求高， 而且工艺复 杂。大型矿 山设 备在 三 角作业 时， 往 往 效率 降低 5 0 ％， 贫化率 与损失率都超过 1 0 ％， 易造 成质量 事 故。因此， 三角矿 开采过程 中的矿 石质量控制是采 区技术管理的重点和难点。 图 1 完整 台阶矿量示意 图 2 ． 3 夹石剔除对开采技术及矿石质量的影响 矿层中上部的灰岩夹层较普遍， 勘探工程含夹 层率达 7 0 ％以上。由于达不到工业品位， 除一部分 水泥灰岩夹层通过质量 中和可以混入外 ， 还有一部 分夹石 主要是非矿灰岩夹石 必须在生产中予以剔 除。夹石厚度及 在 阶段 上的分 布具有很 大的随机 性 ， 理论上 需采取分 段作业 的办法， 不仅 技术难度 大， 而且现有大型设备难以胜任。目前生产中， 均以 混采方式供矿， 矿石质量超标时有发生。如何 实现 真正意义上的夹石剔除， 尚需在开采技 术上进一步 探讨。 2 ． 4 构造裂隙及节理对大块产出率的影响 矿层中的裂 隙、 节理 较发育 ， 局 部地段 岩性破 碎， 甚者形成溶洞。经过爆破和粗碎两道工序， 矿石 的过粉碎现象严重， 导致大块 产 出率低， 只有 3 0 ％ 左右， 远无法满足氧化铝生产对大块灰石量的要求。 本矿曾组织过提高大块产 出率 的技术攻关， 但 目前 也仅达到 3 4 ％左右， 距 4 2 ％的设计值相差较大。氧 化铝生产对 灰石大小块 的需求 比例 约为 3 ． 7 1 根 据进厂大小料 推算 ， 为解决 产 品结构与需 求的矛 盾 ， 避免小料的大量排弃浪 费， 决定 自 1 9 9 8年 8月 起系统生产以小料需求来平衡， 所需大块 的不足部 分 通过 组 织 、 收购 民砸 矿 补给 。 2 ． 5 高剥采比对生产成本的影响， 由于覆盖层厚， 剥离量大， 导致本矿剥采 比高 出 同类矿 山许 多。按一般 露采灰岩矿的要求， 剥采 比 应 编 写组 ． 有色 金属 工业设计 总设计师手册第五册 技术经济 及辅助 、 公 司 设施 [ M] ． 北京 冶金工业 出版社， 1 9 8 9 ． 上 接 第 5页 3 关于矿 山地质工作 龙门山石灰石矿 因各种原 因， 矿 山地质工作多 局限于生产勘探方面， 地质技术管理和综合地质研 究滞后 ， 地质资料总体利用率不高。今后 应重视以 下几方面工作。 1 开展综合地质研究。如对裂隙、 节理的统计 研究 ； 夹石合理混入与剔除的研究 ； 矿体的合理圈定 研究等， 为优化开采方案 、 提 高大 块产 出率、 保证供 矿质量提供参考依据。 2 加强地质技术管理。如储量的平衡与管理、 贫化损失的统计考核 、 探 采资料的收集对 比及采场 的监督等。 3 拓展信息技术应用。联 合专业科研 机构开 发应用程序， 建立矿床立体结构模型， 实现地质数据 微机处理和模拟化开采。 4 结论 综上所述 ， 龙 门山石灰岩矿床的地质特征对生 产的影响不仅较大， 而且影 响了成本 、 质量、 工艺技 术、 环境等方面， 因此对矿床的开采地质研究和经济 地质研究是非常必要的。在生产 中， 地质 、 采矿技术 人员应 充分发挥专业特长， 积极探索， 不断优化三角 采剥工艺， 探讨夹石的理想混入与剔除途径 ， 均衡矿 石输 出。通过合理安排 各年度剥离量， 降低生产成 本， 实现矿业的持续发展。 [ 参考文献] [ 1 ] 石灰石矿 白云石矿专 业委员会第九届年 会论 文集 [ C] ， 2 001． [ 2 ] 山 西 铝 厂 石 灰石 矿 生 产 经 营 统 计 年 报 [ R] ， 1 9 9 7 2 001． 一一i I 引 目垂 『 维普资讯