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查 垄兰堡主堂堡垒圭 竺壁 竺 A b s tr a c t T h e o r e b o d y u n d e r - 2 3 0 ml e v e li nX i a d i a ng o l dm i n ei si n c l i n e da n ds h o w sm e d i u m t h i c k n e s s ．T h eh o r i z o nt h i c k n e s sr a n g e sf r o m8 - 15 m ，d i pa n g l ei sa r o u n d4 5 。。T h e m i n e m a i n l yu s e ss t o w i n gm e t h o dp r e v i o u s l y ．B u tt h i s m e t h o dh a ss o m el i m i t a t i o n ss u c ha s l o wp r o d u c t i v i t y , h i g he x p l o i t a t i o nc o s t ，b a ds a f e t y c o n t r o la n dS Oo n ．A n dt h e s e l i m i t a t i o n sl e a de c o n o m i cb e n e f i t st od e s c e n dy e a ra f t e ry e a r ．T ol o w e rt h ec o s ta n d i m p r o v et h eo u t p u t ，i na d d i t i o nt oc r e a t eb e t t e re c o n o m i c b e n e f i t sa n ds o c i a le f f e c t s ，t h e p a p e rs t u d i e st h ef e a s i b i l i t y a n dd e c i d et o e x p e r i m e n tt h e s u b l e v e l c a v i n gm e t h o di n X i a d i a n g o l dm i n e ． T h ef l o wp a r a m e t e r so fc a v e do r e sa r eg o tm e a s u r e di nas c a l e - e x p e r i m e n t ．U s i n g s t o c h a s t i cm e d i u mt h e o r yo fd r a w i n gC a na n a l y z et h em o t i o nl a wo fc a v e do r eg r a n u l e s ， a n dt h u sd e r i v et h es t o p ep a r a m e t e ro ft h em i n e ．T h ef l o wp a r a m e t e r sm e a s u r e db y v e r t i c a ls o l i dw a l ld r a w i n ge x p e r i m e n tl i s ta sf o l l o w s 0 t 2 - - 1 ．5 3 9 0 4 ，p 0 ．7 3 3 8 ，∞。 O ．9 9 5 2 ，崩 O ．5 8 4 ．A c c o r d i n g t Ot h e e q u a t i o n o f d r a w i n g o r e b o d y r ， ，2 1 屉。i n - 7 ，f o l l o w i n gt h e l a ww h i c hi st o g e tm a xp u r e o r eq u a n t i t y , t h e Z s u b l e v e lh e i g h ti s7 ma n da c c e s ss p a c ei s8 m ，t h ed i s c h a r g es p a c ei s2 ．4 m ． T h ed i s c h a r g em e a n ss e l e c tt h el o wd i l u t i o nd r a w i n gm e t h o d ．L o wd i l u t i o n m e t h o di sa ne f f i c i e n tw a yt or e d u c et h eo r el o s sa n dd e p l e t i o no f s u b l e v e lc a v i n g ．A l s oi t h a sa g o o do p e r a t i o n ． N o w a d a y s ，X i a d i a ng o l dm i n e h a se x p e r i m e n t e ds u b l e v e lc a v i n gm e t h o da n dt h e y h a v ea c h i e v e dap l e a s e dr e s u l t 。 k e yw o r d s s u b l e v e lc a v i n g ，d r yf i l l i n gm e t h o d ，s t o c t m s t i cm e d i u mt h e o r y o f d r a w i n g ，f l o wp a r a m e t e r ．j i I - 声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文 中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人签名毫饮舟 E l 期D 亏奉l “ 东北大学硕士学位论文第一章矿床地质条件 1 ．1 位置与交通 第一章矿床地质条件 夏甸金矿位于夏旬镇西北2 ．5 公里处，地处招远市与莱西市接壤地 带，行政区划属招远市夏甸镇管辖，矿区中心地理坐标为东经1 2 0 0 1 9 ’2 3 ”，北纬3 7 。0 6 ’5 5 ”。 由矿区至附近村镇均有简易公路相通，可通行车。夏甸镇为青岛 至龙口的主干公路中途汽车站，北距招远市区3 0 公里，南至莱西市5 0 公里，交通十分方便。 1 ．1 ．1 自然地理与经济概况 矿区地处胶东西部低缓丘陵地带，地势西北高，东南低。最大海 拔高度18 5 ．1 1 4 米，比高7 0 米以下，地势起伏不大，断裂蚀变带出露 标高1 2 5 - 1 6 5 米范围内。河谷水系均属大沽河流域，属季节性河流， 对矿区充水有一定的影响。该矿区气候温和，四季分明。属中温带季 风大陆气候。 1 ．2 区域地质及矿区地质 1 ．2 ．1 区域地质 在区域大地构造位置上，本区属胶东地盾胶北隆起的西北部，沂 沐深大断裂带的东侧，栖霞复式褶皱的南翼。 区内出露地层以太古界胶东群为主，元古界粉子山群次之，新生 界第三系在北部零星分布。构造以东西向栖霞复式褶皱为主体，断裂 构造及其发育，早新华夏系被动，北北东向断裂尤为显著，是区内的 主要控矿构造。本区内岩浆活动强烈，形成玲珑花岗岩，滦家河花岗 东北大学硕士学位论文第一章矿床地质条件 岩和郭家岭花岗闪长岩侵入体分述如下 地层以太古界胶东界群为主，主要沿复式褶皱轴部大片出露。整套地层普遍经 受区域混合岩化作用，自上而下分为林家寨组条带状黑云母变粒岩， 角闪黑云变粒岩夹斜长角闪岩，齐山组黑云变粒岩黑云斜长片麻岩， 夹少量斜长角闪岩，英庄组条带状黑云变粒岩，黑云斜长片麻岩夹少 量斜长角闪岩。该群变质岩地层原岩为一套中基性一一中酸性火山岩 和硬砂岩沉积构建造。元古界粉子山群分布于莱州粉子山地区，与胶 东群呈不整合接触，岩性以黑云片岩，透闪片岩，石英岩为主，夹有 少量的斜长角闪岩。新生界第三系主要由砂砾岩，砂岩，泥灰岩等组 成分布于龙口市内，面积很少。新生界第四系主要为坡积物、洪积物， 分布于山间谷地和山前凹地内。 主要构造形式是褶皱构造和断裂构造。褶皱构造形式以东西向栖 霞复式褶皱为主体，经招远城至莱州市境内折向南西，为陡倾紧密性 褶皱，两翼开阔。断裂构造形式一早新华夏系断裂构造为主，主干断 裂有三条，自西向东分别三山岛断裂，黄 龙口 一一掖 莱州 弧 形断裂及招一一平断裂。此三条断裂规模均较大，蚀变带宽度在5 0 ～2 0 0 米左右，北东走向，倾角均较缓。控制着胶西北部特大型，大型，中 型金矿床数十个之多，如三山岛，仓上，新城，焦家．玲南，大尹格 庄，夏旬等金矿床。晚新华夏系构造发展较晚，常叠加于新华夏系断 裂之上，蚀变微弱，无矿化显示。 区域内岩浆岩主要为玲珑花岗岩，滦家河花岗岩和郭家岭花岗闪 长岩，它们对区内金元素的迁移富集和成矿均起到重要作用。其中玲 珑花岗岩分布最广，呈北北东转北东东向呈“厂”字型展布，与胶东 群呈侵入或断层接触。滦家河花岗岩主要沿北东向分布于滦家河，毕 郭，塔山一带。郭家岭花岗岩东西向分布，自西向东有上庄，北截， 南围，郭家岭等四个岩体。脉岩以闪长玢岩，石英闪长玢岩，煌斑岩， 灰绿玢岩等为主，成群成带分布。 1 ．2 ．2 矿区地质 夏甸金矿床位于栖霞复背斜南翼，招 远 一一平 度 断裂带 东北大学硕士学位论文第一章矿床地质条件 中段的芝下一一姜家窑断裂带内。 矿区内第四系地层广泛发育，主要为含矿质亚粘土，冲击层，坡 积层等，厚度一般在2 ～5 米，局部大于5 米。其下出露胶东群英庄组， 岩性为斜长角闪岩，黑云斜长片席岩夹黑云片岩。黑云变粒岩及大理 岩透镜体。 构造的表现形式以断裂构造为主，招平断裂带中段的芝下一一姜 家窑断裂带横贯全区，北起留仙庄，南至张家庄，全长约8 公里，宽 15 0 ～3 0 0 米之间，总体走向4 5 。倾向南东，倾角3 5 。～5 0 。之间，无论 在走向上还是在倾向上均呈舒缓波状，主裂面发育于胶东群老地层和 滦家河花岗岩之接触带上，断层泥厚几米至十几米，两侧构造岩极为 发育，尤其下盘，宽达数百米。该断裂为本区的主要控矿断裂。另外， 在其下盘，发育有北东东方I 甸的次级构造，对矿体也具有一定的控制 作用。 矿区内岩浆岩不甚发育，主要为滦家河黑云母花岗岩，分布于芝 下一一姜家窑断裂的南西侧。属燕山中晚期侵入体。区内脉岩发育， 主要有伟晶岩，闪长玢岩，石英脉，闪斜煌斑岩等，尤其闪长玢岩， 石英闪长玢岩尤为发育，厚度一般为4 ～8 米。长度为几米到几十米， 对矿体具有一定的控制作用。 1 ．3 矿床地质 1 ．3 ．1 矿床构造 矿床位于招 远 一一平 度 断裂带中段的芝下一一姜家窑断 裂带及其下盘伴生的次级构造带中。 芝下一一姜家窑断裂带是本区的主要控矿断裂，全长8 公里，宽 15 0 米至3 0 0 米之间，总体走向4 5 。，倾向S E ，沿走向，倾向方向均 呈舒缓波状展布。从地质力学的角度来讲，总体属于压扭性构造破碎 带。 其下盘次级构造发育，近南北走向，北东走向及北东东走向的构 造星罗棋布，矿前，矿后构造均有发育，其中成矿前及成矿期的次级 东北大学硕士学位论文第一章矿床地质条件 构造非常发育，它与芝下一一姜家窑破碎带一起，控制本矿区矿体的 赋存空间。 从岩性上看，带内岩性分带较明显，但连续性差，岩性复杂，脉 岩极为发育，对矿体的控制作用非常明显。 1 ．3 ．2 断裂蚀变带地质特征 矿区内构造蚀变带严格受芝下一一姜家窑破碎带控制，工程控制 长度3 0 0 0 余米，厚度从百余米至数百米，走向4 5 。。倾向南东， 倾角4 2 0 ，带内岩性分带较明显，主裂面沿太古界胶东群与滦家河 岩体接触带分布，厚度从几十厘米至数米不等，其上盘 南东盘 老 地层均有动力破碎现象，远离主裂面破碎程度逐渐减弱直至消失。其 下盘 北西盘 受动力蚀变及热液蚀变双重作用，其中以热液蚀变为 主，分带较明显，依次分布有黄铁绢岩，黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩， 黄铁绢黄岩化花岗岩。其中主裂面下盘时常发育有蚀变得闪长玢岩， 石英闪长玢岩。主要工业矿体均分布于黄铁绢英岩，黄铁绢英岩化花 岗质碎裂岩中。 I 矿体地质特征 本次深部勘探工作，共圈定工业矿体4 个，其编号为I I 、Ⅶ．1 、Ⅶ ．2 、Ⅶ．3 ，其中I I 、Ⅶ一1 、Ⅶ．2 均分布于主裂面以下黄铁绢英岩中，Ⅶ - 3 号矿体位于黄铁绢英岩和黄铁绢英岩化花岗质碎裂岩之过渡带中。 其中尤以Ⅶ号矿体中的l 、2 、3 号矿体规模较大，其地质特征见表1 ．I 其地质特征分述如下 i I I 号矿体地质特征 I I 号矿体分布于矿区南西端4 5 7 ～4 6 9 线之间，储量占本次深部勘 探的2 5 ％，为区内主要工业矿体之一，矿体赋存于断裂破碎带主裂面以 下5 ～3 0 m 范围内，长2 7 0 米，最大斜深3 7 5 米，控制标高在- 3 2 0 ～一5 4 0 米之间，矿体延深大于延长。矿体走向2 84 ～4 7 。之间。倾向南东， 倾角4 2 。～5 0 。，无论是在走向上，还是在倾向上均呈透镜状，膨胀、 夹缩、尖灭、再现现象较明显，矿化连续性一般． 矿体主要分布于黄铁绢英岩中，矿化特点以浸染状、细脉浸染状为主。 东北大学硕士学位论文 第一章矿床地质条件 表1 ．1 夏甸金矿区矿体特征一览表 T a b1 ．1c h a r a c t ero for eb o d yi nX i a d i a ng o l dm i n e 矿 平 Ⅲ 平均矿分布空间 体 体 产状规模均均品位 形 编 水真 态 号 m 厚 1 0 - 6 厚度 度 平面区标高倾倾角长斜 间 线号 m 向 。度深 m m I I- 4 5 7 ～．4 6．3 2 0 ～- 5 4透镜南4 62 7 03 7 54 ．7 73 ．4 38 ．5 5 90状东 Ⅶ5 2 9 一．5 4．3 0 0 ～一5 5脉状南4 53 9 03 5 53 ．9 S2 ．7 94 ．2 0 - 17O东 Ⅶ5 2 6 一- 5 4．- 3 0 0 一- 5 7脉状南4 54 5 03 8 9l3 ．O9 ．2 29 ．3 5 - 25 东 4 V l I- 5 2 6 ～．5 3- 4 2l ～- 5 6脉状 南4 72 4 51 9 04 ．3 52 ．8 24 ．3 2 - 380 东 i i V I I - 1 号矿体 矿体连续分布于5 2 9 线～5 4 7 线之间，为该矿床的主要矿体之一， 矿体赋存于断裂蚀变带主裂面以下蚀变闪长玢岩之下盘，离主裂面1 0 米范围之内，控制标高．3 0 0 ～．5 5 7 米，呈脉状产于黄铁绢岩之中，矿 体较连续，走向和倾向方向分支，复合特征不明显，矿体走向4 5 。～ 5 0 。之间，倾向南东，倾角较稳定，一般在4 5 。，延深和延长的规 模均较大，但延深大于延长。厚度较薄，从Ⅶ．1 号矿体厚度等值线图 中可以看出，矿体稳定的5 米厚度有向北东4 5 。角侧伏的趋势。 矿体由1 4 个见矿钻孔探制，单工程水平厚度在O ．7 0 ．1 2 ．3 6 米之间， 平均水平厚度为3 ．9 5 米，平均真厚度2 ．7 9 米。从厚度的分级频率来看， 东北大学硕士学位论文第一章矿床地质条件 2 - 6 米居多，占圈矿工程的4 3 ％，正态分布较明显。厚度变化系数为 9 2 ％，属不稳定矿体。 矿体单工程最高品位为5 ．9 7 * 1 0 ～，最低品位为3 ．2 4 1 0 ～，平均品 位为4 ．2 0 1 0 一，除了一个最低品位以外。其余均在 3 ～6 1 0 。6 之间， 变化系数为2 9 ％，属均匀型矿体。 i i i Ⅶ．2 矿体 矿体连续分布于5 2 6 线～5 4 7 线之间，为该矿区的主要工业矿体， 赋存于主裂面以下5 5 5 米之间，控制标高一3 0 0 ～5 7 5 之间，矿体走向 长度4 5 0 米，走向4 0 。～4 8 。之问，倾向南东，倾角较稳定，均在4 5 。，分支复合现象不明显。矿体主要赋存于黄铁绢英岩和黄铁绢英岩 化花岗质碎裂岩中，有矿化特点以细脉状为主，浸染状次之。 矿体由1 5 个钻孔控制，矿体水平厚度在O ．8 7 ～4 9 ．4 5 米之间，其中 5 4 4 线Z K l 、Z K 2 水平厚度分别为4 8 ．4 9 米、4 9 ．4 5 米。平均水平厚度为 1 3 ．0 4 米，平均真厚度为9 ．2 2 米，从Ⅶ．2 矿体厚度等值线图来看，稳 定的1 0 米厚度有向北东侧伏的趋势，侧伏角为5 0 。。厚度变化系数 为1 2 0 ％，属极不稳定型矿体。 矿体单工程最高品位为2 5 ．8 3 1 0 - 6 最低品位为2 ．8 6 * 1 0 一，平均品 位为9 ．3 5 1 0 一，分级频率 5 ～7 1 0 ’6 者居多，占4 4 ％。矿体品位变 化系数为7 3 ％，属较均匀型矿体。 矿体厚度、品位的变化均有一定规律，从Ⅶ．2 号矿体、厚度、品 位沿走向变化曲线中可以看出，从5 2 6 线到5 4 7 线，厚度有逐渐增大 的趋势，而品位逐渐降低，呈负相关，表明深部含矿热液在5 4 1 ～5 4 7 线集中，以较均匀地分散于厚度较大的构造破碎带空问中，形成巨厚 的工业矿体，而品位则有所降低。 i v Ⅶ．3 矿体 Ⅶ- 3 号矿体分布于5 2 6 线～5 3 8 线之间，赋存于V I I ．2 号矿体以下 3 1 2 米之间，控制标高为- 4 2 1 - 5 7 0 米，矿体走向长度2 4 5 米，斜深 1 9 0 米，呈脉状，走向为4 0 。～4 8 。之间，倾向南东，倾角在4 7 。， 分支复合明显。矿体分布于黄铁绢英岩化花岗质破裂岩中。 矿体水平厚度在1 ．0 9 ～8 ．0 9 米之间，平均水平厚度为4 ．3 5 米，平 东北大学硕士学位论文 第一章矿床地质条件 均真厚度为2 ．8 2 米。厚度变化系数为7 5 ％，属较稳定矿体。 矿体品位最高为6 ．7 8 1 0 ～，最低品位为3 ．0 3 1 0 一，均分布于 3 - 6 1 0 巧之间，变化系数为2 8 ％，属均匀型矿体。 I I 蚀变带特征 i 围岩蚀变 本矿区内围岩蚀变有黄铁矿化、绢云母化、硅化、绿泥石化和碳 酸盐化。其中黄铁矿化、绢云母化、硅化为近矿围岩蚀变的主体，贯 穿成矿的各个阶段，合称黄铁绢英岩化，是成矿作用最重要的围岩蚀 变，蚀变程度的高低直接影响金矿化的强弱，黄铁绢英岩化蚀变较强 的部位，往往是金矿较富集的部位。碳酸盐化其本质上代表成矿过程 中的末阶段，表示矿化接近尾声，与矿体较疏远。以上几种围岩蚀变 均是在动力蚀变的基础上，叠加了多期次热液蚀变的产物。 表1 ．2 蚀变带蚀变程度一览表 T a b1 ．2a l t e r a t i o nd e g r e ei na l t e r a t i o nb e l t 位置岩性厚度蚀变及矿化程度 m 断裂带英庄组变质岩无蚀变 上盘碎裂状变质岩l0 ～5 0绿泥石化、碳酸盐化 变质岩质碎裂岩 5 ～2 0 弱黄铁矿化、弱绢云母化、一般无工业矿 体 主裂面断层泥O ．5 ～13绢云母化、弱黄铁矿化．局部可形成工业 矿体 断裂带黄铁绢英岩1 0 4 0黄铁绢英岩化最强部位，主要工业矿体赋 下盘存部位 黄铁绢英岩化花1 0 ～5 0黄铁绢英岩化较强。可以形成工业矿体 岗岩质碎裂岩 黄铁绢英岩化花10 ～5 0黄铁绢英岩化一般．局部可形成工业矿体 岗岩 黑云母花岗岩5 ～2 0无矿化、无蚀变 区内构造破碎蚀变岩分带明显，以芝下一一姜家窑断裂主裂面为 东北大学硕士学位论文第一章矿床地质条件 中心，向两侧逐渐减弱。由于上、下盘岩性不同，导致蚀变程度也不 一样。 见表1 ．2 i i 蚀变带分布 蚀变岩分带受构造岩分带的控制，同时与围岩蚀变、矿化密切有 关，主裂面上盘主要表现为动力蚀变，矿化微弱，主裂面下盘4 0 米以 内，是在多次的强烈的动力蚀变的基础叠加了多期次的较强烈的含矿 热液蚀变，形成了主要工业矿体，向下蚀变逐渐减弱直至消失。 1 ．4 水文地质及工程地质 矿区水文地质、工程地质的工作目的是查明矿区水文地质工程 地质条件，矿区充水因素。指出供水水源方向，提出防止矿坑水对地 表水、地下水的污染和环境影响的意见，以及排供结合、综合利用的 建议，对坑道顶、底板稳固性做出初步评价，为矿山开采设计提供依 据。 本次深部勘探的主要工作是搜集前人的资料和矿山开采的水文地 质、工程地质资料，对施工钻孔进行水文地质、工程地质编录等工作。 1 ．4 ．1 水文地质 一、 矿区水文地质条件 1 自然地理 本矿区地貌形态属丘陵河谷平原，地势西北高、东南低，地形切 割强烈，河谷发育，山脊多浑圆状基岩裸露，标高1 2 5 ～1 8 5 米，坡降 2 0 ～3 0 千分之。河谷地形平坦，第四系发育，地表浸蚀微弱，标高1 0 0 ～l2 5 米，坡降8 - 1 0 千分之。河流以矿区北部的罗家河和矿区南部的芝下 河为主，汇水面积分别为3 0 平方公里、3 5 平方公里，属季节性河流。 芝下河对矿区充水有一定的影响。 2 岩层 体 水文地质特征 根据地下水的类型，可将本区含水层划分为第四系孔隙含水层、 基岩风化裂隙含水层以及构造破碎含水层。第四系孔隙含水层分布于 东北大学硕士学位论文第一章矿床地质条件 芝下河、罗家河河谷及较大的冲沟内，呈带状分布，岩性主要为砂砾 石、砂、粘土等，厚1 ～6 米，透水性良好，含水较丰富。水化学类型 为H C 0 3 一C L C a 2 一 N a K 型及H C 0 3 一C L C a 2 一M 9 2 一 K N a 型．矿化度在0 。l3 1 - 0 。13 7 克／升，总硬度1 。5 4 1 。8 7 毫摩尔 ／克。基岩风化裂隙含水层，含水层发育在胶东群，粉子山群和黑云母 花岗岩的地表风化层内，厚2 0 ～3 0 米，含水性及透水性均较差，水化 学类型为H C 0 3 - - C a 2 一M 9 2 一 K N a 型，矿化度O ．3 3 7 克／升， 总硬度5 ．5 4 毫摩尔，升。本区内构造破碎带较发育，断层两侧较破碎， 裂隙发育，透水性、富水性显著增强，且不均匀。在招平断裂带上， 据0 0 5 2 4 部队4 4 8 1 Z K 9 5 孔分位埋深1 ．9 7 米，下盘水位埋深5 1 ．0 3 米。 4 6 1 ／Z K 6 3 孔分层抽水资料上、下盘单位涌水量分别为0 ．0 4 8 6 和0 ．2 2 5 升／秒。米。上下盘水位埋深分别为8 ．6 0 米和6 4 ．0 7 米。 隔水层和隔水岩体主要芝下河冲积层下部，基岩风化层之上，由 红色粉土组成，含长石、石英为主的砾石和粗砂及招平带两侧黑云母 花岗岩和胶东群变质岩系，裂隙不发育，透水性微弱。本区地下水的 主要来源为大气降水，西北部降水主要形成地表径流，部分渗入地下， 补给条件差。东南部第四系覆盖，地势低平，，直接受降水补给和河流 上游地下水补给，补给条件较好。罗家河、芝下河为本区地下水的主 要排泄通道。 3 矿床水文地质特征 夏甸金矿床位于招平断裂带中，地处罗家河及芝下河之间的丘陵 区，本区深部勘探为3 0 0 米以下，构造破碎带富水性差，补给条件差， 属水文地质条件简单的矿床。含水带主要为招平断裂带上、下盘的构 造蚀变岩中，为弱含水带。隔水带为招平断裂带中部的断层泥及其两 侧的蚀变闪长玢岩。 i ．上盘弱水带位于招平断裂带上盘，主要由胶东群变质岩组成， 导水性较差，为弱含水带。据4 4 8 ／Z K 9 5 孔子抽水资料，水位降深 S 为5 0 ．8 7 米时，涌水量 Q 为o ．7 7 5 升／秒，单位涌水量 a 0 ．0 1 4 8 升／秒，渗透系数 k 为0 ．1 9 l 米／日。 i i 下盘弱含水带位于招平断裂带下盘，主要由黄铁绢岩化花岗质 东北走学硕士学位论文第一章矿床地质条件 碎裂岩、黄铁绢英岩化花岗岩组成。据Z K 9 5 孔抽水资料水位降深 S 为5 4 ．5 6 米时，涌水量 Q 为0 ．5 13 升／秒，单位涌水量 q 为O ．0 0 9 4 升，秒，渗透系数 K 为0 ．0 8 5 5 米，日。 地下水动态变化的主要影响因素是气候条件，高水位和丰水期出 现在七至九月份，低水位和枯水期出现在三至五月份，灌溉抽水是影 响地下水动态变化的次要因素，所引起地下水短时间的升降，加大周 期变化幅度。 工程地质 矿区岩性组成主要为黑云母花岗岩和胶东群、粉子山群的变质岩， 北东向控矿构造破碎带发育一整套蚀变岩。经岩石力学实验，可以看 出矿体顶、底板和围岩均为坚硬或比较坚硬岩石，一般比较稳固。 从现已开采的坑道观测可知矿区花岗岩坚硬，蚀变带中，稳固 性稍差，顶、底板围岩中次级构造裂隙较发育，易于产生坍塌、掉块 和涌水现象。 1 ．4 ．2 环境地质 夏甸金矿区己开采多年，矿山坑道的排水及选厂排出的尾砂，尾 矿水对周围环境产生一定影响。矿坑水、尾矿水的排放污染周围的地 下水，尾矿排放侵占农田。建议今后在采矿过程中，对废水进行处理， 综合利用，减少环境污染。 查 垄堂堡主堂堡垒查堑三兰王查查垫鲞垦苎堡垒塑墨 第二章千式充填法及其存在问题 2 ．1 干式充填法工艺概述 图2 ．1 干式充填法方案垂直投影图 F i g2 ．1d r yt y p ef i l l i n gm e t h o ds c h e m e v e r t i c a lp r o j e c t i o n 1 、- 2 7 0 m 水平沿脉 4 、顺路人行井 联络道 2 、- 2 7 0 m 水平川脉 5 、脒外人行段溜矿井 3 、顺路溜矿井 6 、赇外井与采场 东北大学硕士学位论文 第二章干式充填法及其存在问题 图2 ．2 千式充填法剖面图 2 ．1 ．1 干式充填法回采工艺 根据矿体的赋存条件及开采技术条件，该矿块选用水平分层干式 充填采矿方法。矿块沿走向布置，矿块平均宽度7 ．0 米，平均长度2 7 ．5 米，高度4 0 米。矿块回采方式为由中间向两翼回采，中间夹石较多， 在回采过程中可以利用夹石留作点柱以保护上盘围岩。 1 、采准工程。在每个矿块中至少布置两个溜矿井、四到五条顺路 人行天井和两条以上充填天井。部分天井上半部可作为充填井，下半 部作为溜矿井，随着回采的高度增加架设顺路溜矿井。在上盘施工一 条人行井。由于矿量较大，根据上部中段的使用隋况顺路溜矿井很难 服务到顶，为解决溜矿井的问题，同时为增加人行出口，在采场下盘 施工一条下盘溜矿人行井。 东北大学硕士学位论文第二章干式克填法及其存在问题 2 、切割工程。切割工程以．2 6 5 米水平探矿拉底为切割空间。 3 、回采工艺。采场的回采工艺包括地质圈矿、凿岩爆破、通风防 尘、清理浮石及护顶、二次破碎、矿石运搬、架设顺路人行井、溜矿 井、充填等作业循环。 4 、落矿方式。落矿方式以人行井为中心沿走向向两翼回采。 1 凿岩。采场落矿采用浅孔凿岩装药爆破，凿岩工具为7 6 5 5 气腿 式凿岩机。 2 爆破。采用控制爆破技术落矿，即大孔距、小抵抗线的控制爆破 方式。 ’ 3 排险平场。采场在出矿前需要先进行排险工作。排险作业由两人 进行，作业时一人监护和照明，详细观察采场的变化情况，及时告知 撬毛入。排险前观察好退路，按照由外往里的顺序进行排险。 4 护顶工作。由于采场跨度较大上盘稳固性差，在回采过程中必须 严格对上盘和顶板进行支护，排险工作结束后。根据采场的稳固情况 对采场进行支护。矿体较为破碎的情况下可根据现场实际情况 采场 的稳固程度、矿体的品位分布情况 3 Z 动留有点柱。 5 二次破碎工作。落矿后产生的不合格大块，在矿石运搬的过程中 需进行二次破碎。不合格大块在出矿结束后集中进行爆破破碎。根据 该矿井下采场的实际情况，矿石的块度大于3 5 0 3 5 0 m m 2 时，在出矿 前进行二次破碎。 6 出矿。由于矿体较为破碎，沿走向无较大变化，出矿采用人工出 矿。矿石块度不大于3 5 0 3 5 0 m m 2 ，若落矿块度大于该尺寸，则出矿 前必须进行二次破碎。采场中出现的毛石，用手选出2 5 0 2 5 0 m m 2 以 上的毛石掩至采场的上盘。矿块在．2 3 0 米水平以上的为上一矿块的底 柱，作为下一矿块的顶柱回采，底柱回收由下部矿块回采。底柱回采 时采用分块。后退式回采方式进行，回采完毕一段后随即用充填料密实 进行另一区域回采。另外采场回采期间留有点柱不再进行回采。 7 充填工艺。由于该矿块前期采用干式充填，后期采用干式充填和 尾砂充填相结合的充填方式，在溜矿井、人行井的架设须按照尾砂充 填的要求进行架设。充填前必须做好以下工作架设好顺路人行井、 东北大学硕士学位论文第二章干式充填法及其存在问题 溜矿井；检查人行井及充填井的畅通情况；密封溜矿井。充填料由充 填井倒放，人工扒装及平场。人工平场时必须保证充填面平整，且无 大块毛石。采场上盘用充填料密实。充填结束后，清理干净充填井并 架设好梯子，保证采场落矿时通风良好，行人安全。 该方法的优点是夹石剔除容易。由于矿体品位不均，品位变化较 大，低品位的矿段留作点柱。矿块之间留有宽2 米，长3 5 米的间柱， 其余部分采用大块毛石加水泥沙浆砌墙。利用干式充填采矿方法可以 直接处理废石，减少提升费用，缓解七号矿区提升紧张的局面。考虑 到上盘受主裂构造控制，矿体较为破碎，矿体厚度较大，充填方式改 为干式充填与尾砂充填相结合的充填方式。 2 。2 存在问题 但是应用干式充填法还存在着一些问题亟待解决。 1 采用干式充填法采矿，顶板控制比较困难，其安全性较差。首 先，由于矿体主要受主裂面控制，次级构造比较发育，影响了矿体的 产出，导致局部地段矿体较为破碎，易坍塌，给采矿工作带来相当大 的难度，回采时安全条件差。工人需要在空场下作业，为保证作业安 全，在采场上盘须采用锚网等支护，生产效率低，生产成本高。在充 填料倒放时，倒放人员必须与扒装人员联系好，倒料时扒装人员应远 离充填井，防止充填料伤人。工人的生产安全受到威胁。为此需要在 进入采场工作前检查回采工作面，采场顶板和两帮的浮石必须排除干 净。若因爆破或其它原因造成采场顶板及两帮破坏必须及时进行锚杆、 木支护或金属网支护，耗用木材多，支护成本高。顺路溜矿井、人行 井在散体中架设难度大，容易破坏，维护困难。 2 采场回采时尽量缩小回采单元，并做到强采强出，尽可能缩短 顶板暴露时间，缩短回采周期，增加安全系数。但是实施困难。 3 干式充填法的效率低。劳动强度太，生产能力小。采场每日生 产能力只有4 3 吨。由于采场较为破碎，矿体沿走向上无较大变化，采 场出矿方式为人工出矿，机械化能力低，生产效率低。因此对采场内 东北大学硕士学位论文第二章干式充填法及其存在问题 落矿出矿要求严格，采场矿百块度不大于3 5 0 3 5 0 m m 2 ，若落矿块度 大于3 5 0 3 5 0 m m 2 ，出矿前必须进行二次破碎。对于采场中出现的毛 石，用手选出2 5 0 X 2 5 0 m m 2 以上的毛石掩至采场的上盘。工人的劳动 强度大，生产率低，平场工作量大，作业循环周期长。 4 夏旬金矿所采用的干式充填采矿方法，采场工作环境较为恶劣。 由于目前使用废石充填空区，易导致现场粉尘污染大，对采场造成比 较大的污染，视线不清楚，工人开展工作较为困难，危害工人健康。 通常使用井内通风来改善这种环境，但是也存在着一定困难。因为采 空区与生产井巷沟通，恶化通风系统，井下污风循环。该矿已经建立了 胶结充填系统，但是由于使用胶结充填，则充填成本很高，占采矿成 本的3 5 5 0 ％。现急需既经济实用而且生产效率高的采矿方法来补偿 这种方法的缺陷。此外，采用充填法的充填能力低，且若块体较大， 还需要二次破碎，增加成本。若使用尾砂充填则预计投资会更大。 5 干式充填法技术指标低．经济效益差。 空区围岩冒落造成空场法出矿为覆岩下出矿，矿山估计出矿二次损 失率4 5 ％，贫化率2 0 ％，个别采场大于此数，给矿山生产造成很大负担。 采空区陷落使靠地表两个中段顶底柱无法回收，采矿总损失率近2 2 ． 7 9 ％。出矿时由于矿石落在充填料上，造成粉矿损失较大，矿石容易 混杂在岩石中，矿石损失率和贫化率都很高。 充填采矿法工艺较为复杂。崩落矿石后，采用电耙出矿。在落矿之 前，首先要进行平场，撬顶和架设顺路井等作业，工序多而繁杂，工 作量大，且在散体中架设顺路井等较为困难。 底柱溜矿井用混凝土浇灌，底柱内构筑混凝土隔墙等，成本较高。 由于在回采过程中不留间柱，因此采场中的不规则矿柱尺寸较大、损 失率较高。由于该矿块前期采用干式充填，后期采用干式充填和尾砂 充填相结合的充填方式，在溜矿井、人行井的架设必须按照尾砂充填 的要求进行架设。部分人行井，架设之初底部采用混凝土浇灌，浇灌 厚度为一米。顺路溜矿井铁筒厚度为6 m m ，顺路人行井铁筒厚度为 3 m m ，充填料由充填井倒放，人工扒装及平场。人工平场必须保证充 填面平整，且无大块毛石，采场上盘用充填料密实。 东北大学硕士学位论文第二章干式充填法及其存在f * q 题 充填的废石来源困难，充填强度差。废石充填井易堵塞，并且运 搬成本较高，如通过矿井提升，人工倒运，不仅耗费人力，增加成本， 而且不利于提高生产效率。在采场中留有的点柱不予回采．造成资源 的浪费。 东北大学硕士学位论文第三章应用无底柱分段崩落法开采厚矿体的可行性分析 第三章应用无底柱分段崩落法开采厚矿 ’ 体的可行性分析 由于矿体的上盘围岩稳固性较差，当矿体厚度大时，充填采矿方 法的突出。问题是安全条件差。调查得出，由于充填法上接溜矿井、行 人井与搬动充填料等占用时间较多，从而顶板暴露时间较长，个别厚 矿体采场的采空区跨度超过5 ．O m 时，就有发生掉块的现象。为此，开 采厚矿体时，为确保采场作业安全，需要留下较多的矿柱支撑顶板， 由此造成较大的矿石损失。尽管如此，采场一些破碎地段仍时有掉块 现象发生，作业安全条件极差。同时充填法开采成本高、效率低下， 也不符合现今四低一高 低损失、低贫化、低成本、低事故隐患与高 生产能力 的开采要求。因此夏甸金矿的．厚矿体的采矿方法改变势在 必行。 由于矿岩稳固性差，巷道采矿的无底柱分段崩落法，应是首选采 矿方法之一。无底柱分段崩落法是一种高效率、高生产能力、高度机 械化、低成本和作业安全的采矿方法，与其他高效率采矿方法如有底 柱的分段和阶段崩落法以及房式采矿法、阶段矿房法相比，它有以下 优点。 优点 1 结构简单，不留矿柱。这种采矿方法不设底部结构，所有矿块 间、分段间不需留任何底柱和间柱，不需掘进难于施工的漏斗、斗穿、 斗颈和电耙道等切割巷道，不需进行复杂繁重的回收顶、底、间柱的 工作；在矿块中只布置进路、联络巷道、切割巷道和切割天井，结构 简单，便于施工。 2 回采工艺简单。各项回采作业一般均在不同分段内