祁雨沟金矿角砾岩型矿体圈定与采矿方法选择.pdf

S e r i a l N o ． 5 O 7 J u l y ． 2 01 1 现代矿业 M0DERN MI NI NG 总 第5 0 7期 2 0 1 1 年 7月第 7期 地质 测量 祁雨沟金矿角砾岩型矿体圈定与采矿方法选择 任玉兵 云南黄金有限责任公司 摘要通过对河南祁雨沟金矿 区角砾岩型矿床地质特征 的进一步 了解， 将原 来按缓倾斜脉 状、 似层状矿体 为主要赋存状态的矿体 圈定方法转变为以矿 山开采实际技术经济为前提 而确定的 工业指标来圈定矿体。将全面采矿法和房柱法为主的采矿方法转 变为以无底柱分段崩落法与下向 大直径深孔阶段矿房嗣后充填法 ， 取得 了良好 的经济效果。 关键词 角砾岩型矿体矿床地质特征圈定方法采矿工艺祁雨沟金矿 祁雨沟金矿位于河南省嵩县城关镇祁雨沟 ， 距 洛阳市 8 0 k m。河南金源黄金矿业有 限公司 自 1 9 9 7 年成立以来， 经过3次改扩建工程建设， 矿区生产规 模由3 0 0 t ／ d 扩建为 3 0 0 0 t／ d ， 企业的竞争能力和 持续发展能力不断提高 。 1 4 、 5 角砾岩型矿床地质特征 随着 4 、 5 角砾岩矿体的开采 ， 祁雨沟矿区矿体 圈定方法主要经历了两个 阶段 。① 以缓倾斜脉状 、 似层状矿体为主要赋存状态 的矿体圈定 ， 该种圈矿 方法较为符合矿体赋存 的 自然形态 ， 矿体圈定的主 要工业指标为 边界 品位 1 g ／ t ， 块段最低工业 品位 2 ． 5 g ／ t ， 矿床最低工业 品位 2 ． 8 g ／ t ， 夹石剔 除厚度 为 2 m。利用该方法 圈定 的矿体与 实际较 为相符 ， 控制程度较高， 但矿体比较零碎， 共圈定 4 0余个小 矿体 ， 开采难度 比较大 ， 开采 中贫化率高 ， 地质品位 与采出品位相差较大 ； ② 以现有生产成本为依据 ， 纯 粹 以目前矿山开采技术经济实际而确定的工业指标 来 圈定矿体。矿体 圈定使用 的工业指标为 边界品 位 0 ． 5 g ／ t ， 块段最低工业 品位为 2 ． 0 g ／ t ， 夹石剔 除 厚度为 8 m。这种方法 圈定 的矿体规模大 ， 形态简 单 ， 多为厚大透镜体 。其圈矿方法能最大程度地利 用矿石 资源 ， 易 开采 ， 成本 低 ， 缺点 为控制 程度 低 6 0 m6 0 m ， 垂 向上 的控矿 要素没有 很好地 利 用 ， 矿体形态与实际形态有 出入。但 由于其形态简 单 、 易开采、 低成本 等因素， 符合企业 当前矿 山生产 的技术要求。 1 ． 1 原圈定的矿体地质特征 4 角砾岩体 目前已施工 1 0个 中段 ， 控制的金矿 任玉兵 1 9 6 7 一 ， 男 ， 副总经理 ，高级工程师 ， 注册安全工程 师 6 5 0 0 1 1 云南省昆明市白塔路 3 2 9号。 体全部赋存 于角砾岩体 中， 严格受 角砾 岩体控制 。 该岩体 中共 发现 了 2个成 矿段 ， 第一 成矿 段位 于 5 2 0 ～ 6 7 0 m， 矿体位于 0 3 0 9勘探线 ， 多以含金 多 金属硫化物脉状形态产 出 ， 以含金多金属脉及上下 盘矿化围岩 主要为角砾岩 共 同构成金矿体。矿 体走向 以北 东 7 0 。 为主 ， 倾 向北 西， 倾角 为 1 O 。～ 5 2 。 ， 常见为 3 0 。 ， 代表矿脉有 7 - 1 、 1 0 1 、 8 - 3等矿脉 ， 矿体最大长度 2 2 0 m， 最大厚度 9 ． 5 m， 共圈定矿石 量 2 8 ． 8 4万 t ， A u品位为 3 ． 6 0 g ／ t 。第二成矿段位于 3 1 0～ 4 7 5 m， 其下部矿体 没有封闭。该段矿体主要 为胶结物型 ， 金及其他有用组分产于角砾之间的胶 结物中， 矿体平行密集 出现 ， 共圈定 3 1 个矿体 ， 最大 矿体 2 9 长 1 8 0 m， 真厚度大于 2 3 m。矿体呈似层 状产出， 剖面上 ， 在岩体北接触带膨胀变厚 ， 向岩体 南接触带收缩变薄， 矿体走 向5 8 。～1 0 7 。 ， 平行产 出， 倾角一般为 1 2 。～1 9 。 ， 属缓倾斜 矿体。靠化 学 取样圈定的矿体真厚度为 1 ． 0 4～ 2 3 m， 厚度变化系 数为 3 2 ％ ～8 0 ％ ， 属于厚度 变化稳定 型。A u品位 为 0 ． 1 6 2 4 0 ． 0 7 g ／ t ， 平均品位为 5 ． 8 7 g ／ t 。品位变 化系数 2 ． 4 5 ％ ～2 3 8 ． 2 5 ％ ， 属品位变化不均匀型。 5 角砾岩体目前已施工 7 个中段， 矿体严格受 角砾岩体控制。该岩体 中共发现了 2个成矿段 ， 第 一 成 矿 段 位 于 5 2 0～6 2 0 m， 0 3～0 7勘 探 线 ， 有 5 8 0 m， 5 4 0 m及 5 0 0 m 3个中段 、 2 O条穿脉、 1 3条天 井控制， 矿体呈似层状产出， 由数个矿体构成， 矿体 最大长度 1 2 0 m， 最大水平厚度 7 4 m。圈定矿石量 1 0 2 万 t ， A u 品位为2 ． 5 1 g ／ t 。矿体在岩体北部接触 带附近膨胀变大 ， 向相反方向变薄至尖灭。第二成 矿段位于 5 岩体下部， 标高 2 8 0～ 3 7 0 m， 0 3 ～1 0勘 探线 。该 矿 段 共 圈 定 7个 矿 体 ，由 4个 钻 孔 47 总第5 0 7期 现代矿业 2 0 1 1 年 7月第 7期 Z K 0 4 1 、 Z K 4 1 、 Z K 0 6 1 、 Z K 0 6 2 、 2个 中段、 1 2条穿 脉、 2条天井控制。矿体最大长度大于 1 8 0 m V I 矿 体 ， 最大厚度 2 5 ． 3 2 m。矿体呈似层状产 出， 剖面 上 ， 在岩体北接触带膨胀变厚 ， 向岩体南接触带收缩 变薄 特征同上部矿段及4 角砾岩体 ， 倾角一般为 l 6 。 ～ 2 2 。 ， 属缓倾 斜矿体 。靠化学取样 圈定 的矿体 真厚度为 1 ． 3 2～2 5 ． 2 3 m， 在统计 的 7个矿体 中， 有 6 个矿体厚度变化系数为4 0 ％ ～ 8 0 ％， 属厚度变化 稳定型。A u平均品位为2 ． 5 6～ 3 ． 9 5 g ／ t ， 全矿体 A u 平均 品位 3 ． 5 3 g ／ t 。品 位 变 化 系 数 8 2 ． 4 5 ％ ～ 2 8 4 ． 7 8 ％， 属品位变化不均匀型 。矿体严格 受角砾 岩体控制 ， 岩体断层很少 ， 没有受到破坏 ， 也没有发 现脉岩穿插。 1 ． 2新方法圈定的矿体地质特征 利用新指标 圈定 的矿体主要位 于 4 岩体及 5 岩体的下部。其 中4 岩体共圈定 矿体 1 个 ， 矿体平 面最大长度 2 2 6 m， 最大宽度 2 1 3 m， 垂 向最大延伸 1 7 8 m 下部没有封 闭 。矿体整体呈大透镜体 ， 矿 体在平面上位于 2线西 1 5 m， 1 0线东 1 5 m， 向东西 两侧出现分支及尖灭 ， 垂向上 以 0 5 勘探线为中心 ， 向上部尖灭 ， 深部 向岩体东北接触带收缩 ， 长轴方向 为 7 1 。 ， 短轴方 向 3 4 1 。 ， 矿体总体 向北倾斜 ， 倾 角为 3 6 。 ～ 9 0 。 。矿体在 3 7 0 m以上主要位于 0 3～ 0 8线 ， 3 7 0 m以下 沿岩体北 东接触带边 部呈环 边带状产 出。矿体严格受角砾岩体控制 ， 矿岩界线靠 化学取 样确定 。矿体共有0 3 、 0 5 、 0 7 、 0 9 、 1 0 5个剖面及 3 1 0 m、 3 4 0 m、 4 0 0 m、 4 6 0 m 4个 中段控制 ， 1 2 2 b 3 3 3类 储量／ 资源量 为矿 石量 5 5 4 ． 7 7万 t ， 金 属量 1 1 8 4 0 ． 5 4 k g ， A u品位为 2 ． 1 3 g ／ t 。其 中 1 2 2 b矿石 量为 3 7 7 ． 5 8万 t ， 金属量为 8 1 7 6 ． 3 7 k g ， A u品位为 2 ．1 7 g ／ t 。 5 角砾岩体 共 圈定 矿体 2个 ， 主矿体 为 I 矿 体 ， 平面上位于 0 3线西 1 5 m～O 9线西 1 5 m， 剖面 上标高为 3 0 0～ 4 3 0 m， 走 向 9 5 。 ， 近直立 ， 形态为不 规则透镜体 。矿体东西长度为 1 8 0 m， 南北最大宽 度为 8 7 m。矿体严格受角砾岩体控制 ， 平面上以 0 6 线为中心， 向东 、 西两侧收缩 ， 剖面上以 3 4 0 m标高 为中心 ， 向上部尖灭 ， 向下部有 收缩趋 势。 Ⅱ 矿体 为一小透 镜体 ， 位 于 3 1 0 m 中段及 0 9线。1 2 2 b 3 3 3类矿石量 2 9 1 ． 2 4万 t ， 金属量 6 2 9 4 k g 。 2 矿床开采技术条件 祁雨沟金矿区主要开采对象为 4 、 5 角砾岩型 矿体 ， 并将作为公司下一步扩大生产规模的主要资 源依据， 占改扩建工程总资源量 的9 7 ． 3 ％。 4 8 4 角砾岩体地表标高为 7 0 0 7 2 0 m， 其中第一 成矿段 5 2 0～6 7 0 m 主要 以含金多金属硫化物脉 状产出 ， 现已基本采完 ， 第二成矿段 4 7 5～3 1 0 m 主要为含金胶结物型矿体 ， 3 4 0～ 5 0 0 I n已不 同程度 开采 ， 为主要生产矿源， 留下近 4 0万 m 。 采 空区， 矿 体最低开拓水平为 3 1 0 1T I 。 5 角砾岩体地表标高为 7 2 0～6 5 0 IT I ， 其 中第一 成矿段 5 2 0～ 6 2 0 I I 1 上部氧化较强 ， 6 4 1 IT I 以上部 分为露天开采堆浸所用 ， 5 4 0～6 2 0 m基本采空 ， 留 下部分矿柱及采空区 约 2 0万 m 。最低开拓水平 为 3 1 0 1T I ， 根据生产需要 ， 第二成矿段 2 8 0～3 7 0 H I 部分开采 ， 采用平底进路底部结构浅 眼留矿法开采 ， 正处于采矿期 。 4 、 5 角砾岩体在空间上近似直立筒状 。矿 岩 界限不清 ， 需经化验分析圈定 。矿体 和围岩 皆由角 砾和胶结 物构成 。胶结程度较 高且后期断裂不发 育 ， 破碎程度很低 ， 故矿岩致密坚硬 ， 稳固性好 ， 胶结 物主要为矿化物质及热液沉淀 物， 并有不 同程度的 蚀变现象 。矿 岩密度 为 2 ． 7 5 t ／ m ， 硬度 系数 1 2～ 1 6， 松散系数 1 ． 6 ， 自然安 息角 3 8 。 。矿区地表沟谷 发育 ， 矿体上部覆岩层较厚且矿岩稳固， 不易崩落。 坑内涌水较小 ， 矿区水文地质条件简单。 综上所述 ， 矿体赋存于角砾岩体 内， 岩性单一 ， 断裂构造不发育 ， 也无 脉岩侵入 ， 岩性 以火成岩为 主 ， 属坚硬稳固岩类 ， 顶底板围岩稳定。 3 采矿方法选择 4 角砾岩体 4 9 0 H I 标高以上共圈定 2 9条矿体 ， 矿体形态 多为 不规则 的脉 状 、 透镜状 。矿体 厚度 0 ． 8～ 3 ． 8 I n ， 倾角 2 2 。 ～5 4 。 ， 平均 4 0 。 。根据矿体赋 存特点 ， 设计采用 留矿全面采矿法 ， 对个别缓倾斜厚 矿体采用 中深孔房柱 法。其中 1 2 、 l 3 、 1 4 厚矿体 采用分段空场采矿法 ， 采完后一次充填， 设人工浇灌 混凝土矿柱 。 全面留矿采矿法是一种组合式采矿法。它采用 了浅眼留矿法的采场布置和落矿方式 ， 又采用 了全 面法的运搬方式和顶板管理 。该采矿方法在使用过 程 中， 由于矿体倾角变缓直 接变成 了全 面采矿法 。 目前在 5 2 0 IT I 、 4 6 0 m中段 回采脉状矿体时 ， 仍采用 该种方法 。 1 9 9 4年 ， 根据生产需要 ， 针对角砾岩矿体胶结 物成矿的不确定性 ， 在 4 3 0 I n中段进行 了平底结构 矿岩分运浅眼留矿采矿法的试验研究工作 ， 取得 了 较好的效果 。经过 1 0多年的生产经验积累， 目前 已 成为公 司主要采矿方法之一。 任玉兵 祁雨淘金矿角砾岩型矿体 圈定与采矿方法选择 2 0 1 1年 7月第 7期 1 9 9 8年 ， 在进行改 扩工程设 计过程 中， 针对厚 大矿体采用空场嗣后充填采矿法回采， 矿体分为两 步回采 ， 第一步采用分段空场法回采矿柱 ， 嗣后用尾 砂胶结充填 ， 第二步用浅眼留矿法 回采矿房 ， 嗣后尾 砂充填 ， 采下矿石皆用电耙 出矿 。该法 的主要特点 是安全可靠 ， 贫化损失指标较低 ， 是开采价值厚大矿 体较为合适的方法 。但其缺点是采矿成本高 ， 尤其 在 目前实际地质品位有所 降低 的情况下 ， 这一 问题 显得更加突出， 显然 ， 随着地质条件 的变化 ， 这种采 矿方法已不适应 。 1 9 9 9年 ， 对 4 角砾岩厚大矿体采用空场与崩落 两步 回采方案 。矿块 沿矿体走 向布置 ， 矿块 内按一 定距离划分为 3个分条 ， 每个分条有各 自的底部结 构和凿岩巷道 ， 回采是 以分条为单位两步进行 ， 第一 步先用阶段空场法 回采 1 、 3分条 ， 待两分条 回采完 成后再回采第 2分条。为了提高第 2分条的回采 率 ， 降低贫化 ， 采用 中间向两边后退方法 回采 ， 初期 仍在空场条件下 出矿 ， 回采到一定距离后 ， 剩下矿石 和顶板围岩一次爆破 ， 形成强制放顶的崩落法回采。 2 0 0 1 年 ， 在 4 角砾岩体推广使用 了分段空场采 矿法回收矿柱 ， 分段高度 1 0～1 2 m， 使用 YG Z - 9 0凿 岩机凿岩 ， 应用效果较好 ， 该采矿方法回采矿量约占 年采矿量的 1 ／ 3左右 ， 成为主要采矿方法之一 。 2 0 0 7年矿山再一次进行改扩建工程建设 ， 生产 能力从 1 1 0 0 t ／ d扩大到 3 0 0 0 t ／ d 。采矿方法主要 是无底柱分段崩落法 、 下 向大直径深孔阶段矿房嗣 后充填法和有底柱分段空场法 ， 其 中下 向大直径深 孔阶段矿房嗣后充填法是采用的主要方法之一。 4采矿方法评价 经过多年的生产实践以及对角砾岩体成矿规律 的重新认识 ， 将全面采矿法 和房柱法转变为以无底 柱分段崩落法与下向大直径深孔阶段矿房嗣后充填 法进行采矿。 4 ． 1 全面采矿法 该采矿法的适用条件为 ① 矿石和顶板岩石为 稳 固或中等稳 固； ② 矿体倾角 由缓倾斜 到倾斜 ， 以 缓倾斜为主 ； ③ 厚度 由薄至 中厚矿体 ， 以薄矿体为 主； ④ 可用于形态复杂 ， 厚度、 品位变化较大以及底 板和倾斜均有起伏的矿体。 上部中段角砾岩体 内多金属硫化物脉状矿体矿 岩致密坚硬 ， 顶板 岩石极稳 固， 最 大暴 露面积 已达 3 0 0 0 m ， 矿体倾角 2 0 。 ～ 3 0 。 ， 局部为 3 5 。 ， 底板有起 伏， 采幅为 1 ． 6～ 2 ． 2 m， 平均为 1 ． 8 m， 为薄矿体。 采场 内电耙运矿 ， 矿块生产能力为 6 0～ 6 5 t ／ d ， 矿石 贫化率小于 1 0 ％ ， 损失率小于 3 ％ ， 完全符合全面采 矿法的技术要求。 目前此法为辅 ， 主要在上部几个 中段使用 。 4 ． 2 浅眼留矿法和分段空场法 浅 眼留矿法适用于开采矿石和围岩稳固的急倾 斜薄一中厚矿体， 具有结构简单、 管理方便、 采准工 作量小 以及生产技术易于掌握等优点。分段空场法 适用于开采矿岩稳 固的厚和极厚 的急倾 斜矿体 ， 具 有 回采强度大、 劳动生产率高 、 生产成本低、 回采作 业安全等优点。 两种采矿方法的采场结构参数和底部结构的布 置形式大致相 同。浅眼 留矿法采 场的 台班效率 为 8 0 9 0 t ， 分段空场采场法的矿块生产能力为 1 5 0～ 1 6 0 t ／ d ， 均达到 了较好 的技术经济指标 。但是 ， 浅 眼留矿法和分段空场法都存 在一个共 同的缺点 ， 就 是矿柱矿量 比重较大 ， 特别是角砾岩体厚大矿体 ， 由 于地压管理的需要 ， 很大部分矿柱将成为永久损失。 4 ． 3 下向大直径深孔阶段矿房嗣后充填法 矿体的中段高度为 5 0 m， 根据上述矿体开采技 术条件 以及下向大直径深孔阶段矿房嗣后充填法 的 要求 ， 在中段平面上沿着矿体走向划分矿房与矿柱 ， 先采矿柱 ， 嗣后使用分级尾砂胶结充填 ； 后采矿房 ， 嗣后采用分级尾砂 充填。在下 中段形成底部结 构 图 1 ， 在上中段形成凿岩硐室。 图 1采 场 底 部 结 构 布 置 1 ～ 出矿穿脉 ； 2 一 出矿横巷 ； 3 一下盘运输巷道 ； 4 一 上盘 回风巷道 ； 5 一双机心凿岩巷道 5 结语 随着对角砾岩体成矿认识的不断加深 ， 完成 了 由原来按缓倾斜脉状、 似层状矿体为主要赋存状态 的矿体圈定方法转变为以矿山开采实际技术经济为 前提而确定的工业指标来圈定矿体 。 完善了适合 3 0 0 0 t ／ d矿 山生产能力的各种采 矿方法 ， 包括全面法、 浅 眼留矿法 、 分段矿房法 、 无底 柱分段崩落法以及下向大直径深孔阶段矿房嗣后充 填法 。利用这些方法对过去遗留的大量矿石矿柱同 时进行回收 ， 不但可 以回收资源， 提高 资源利用率 ， 而且也可 以为企业增加效益 。 下转第 1 0 4页 4 9 总第 5 0 7期 现代矿业 2 0 1 1年 7月第 7期 掘进期间顶板离层量 只有 1 3 m m， 回采期 间最大达 到 3 8 m m。掘进期间 ， 由于巷道围岩变形量小 ， 锚杆 受力较小 ， 回采期间 ， 因巷道围岩变形量急剧增 大， 锚杆受力明显增加。在此期问没有发现失效锚杆 。 整个巷道服务期间支护效果 良好 ， 有效控制了沿空 巷道围岩 的变形 ， 保证了巷道 的有效使用断面。 锚杆 币 2 1 ． 8 5 2 0 0 锚杆 4 , 2 ． 8 62 0 0 单位 l II Il l 煤 柱 侧 ／ ／ 锚杆 q 2 1 ． 8 2 8 0 0 锚 ＼ 2 1 、 2 8 0 0 ＼ √ ＼ _ _ _ J 0 ＼ {8 o o 量 I 0 。。 口 、 ／ ～ 一～ ～ 一一一 0 2 0 。 。 0 2 寸 _ 。 f ’ 薹 m 。。 ／ 0 ％ ’ 1 l 6 0 1 ∞ j ．J 建 l蠡 0 | 0 J 。 。 ／ ＼ ． 5 2 0 0 ／ ＼ ／ M 5 型 钢 带 3 2 0 0 7 85＼ 8 金 属 网 规 格 3 6 0 0 1 ’ 0 0 8 釜 扁 网 规 格 3 6 0 0 1 l o o ／ M 5 型 钢 带 3 2 0 0 1 7 8 5 ＼ 带 3 2 0 0 1 7 8 5 ＼ ／ L 图 4 沿空巷道支护参数 图 5掘 进 方 式 5 结 语 通过合理设计 ， 锚 网梁支护能有效控制孤岛工 作面沿空巷道的大变形 ， 保证巷道服务期 间的安全 稳定 ， 各项位移量指标均在允许范 围之 内。降低了 巷道支护和维护费用及 工人劳动强度 ， 提高 了巷道 安全掘进速度 ， 经济效益和社会效益显著 ， 可以为类 似条件下工作面的支护设计提供参考。 参考文献 [ 1 ] 徐永圻． 采矿 学[ M] ． 徐州 中国矿 业大学出版社， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 梁兴 旺， 王连 国， 何兴华 ， 等． 沿空掘巷窄煤柱合理 宽度的确定 [ J ] ． 矿业研 究与开发 ， 2 0 0 7 4 2 9 - 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