深部开采区矿化地质特征及控矿因素分析.pdf

世界有色金属 2020年 2月下54 采矿工程 Mining engineering 深部开采区矿化地质特征及控矿因素分析 吴作愿1，禹秀艳2 （1 . 江苏省有色金属华东地质勘查局八一〇队， 江苏 南京 2 1 0 0 0 0 ； 2 . 江苏省有色金属华东地质勘查局八〇七队， 江苏 南京 2 1 0 0 0 0 ） 摘 要 针对深部开采区矿化条件较复杂的问题， 为此提出深部开采区矿化地质特征及控矿因素分析。 深部开采区矿 化在地层上主要以古生代-中生代沉积地层为主 ； 褶皱构造主要形成于印支期， 而断裂构造大部分形成于印支期和燕 山中-晚期 ； 深部开采区的岩浆活动分成两期， 早期 1 5 0 Ma ～ 1 3 5 Ma ； 晚期 1 3 5 Ma ～ 1 1 4 Ma 。 侵入岩作为深部开 采区矿化控矿最主要的控矿因素， 为矿化提供了矿源、 硫源及其传输介质。 关键词 深部开采区 ； 地质特征 ； 控矿因素 ； 中图分类号 P 6 1 8 . 5 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 2 - 5 0 6 5（2 0 2 0 ） 0 4 - 0 0 5 4 - 2 Analysis of mineralization geological characteristics and ore control factors in deep mining area author WU Zuo-yuan1, YU Xiu-yan2 1 . T e a m 8 1 0 , E a s t C h i n a G e o l o g i c a l E x p l o r a t i o n B u r e a u o f n o n f e r r o u s me t a l s , J i a n g s u P r o v i n c e , Na n j i n g 2 1 0 0 0 0 , C h i n a ; 2 . T e a m 8 0 7 , E a s t C h i n a G e o l o g i c a l E x p l o r a t i o n B u r e a u o f n o n f e r r o u s me t a l s , J i a n g s u P r o v i n c e , Na n j i n g 2 1 0 0 0 0 , C h i n a Abstract I n v i e w o f t h e c o mp l e x mi n e r a l i z a t i o n c o n d i t i o n s i n t h e d e e p mi n i n g a r e a , t h i s p a p e r p u t s f o r w a r d t h e a n a l y s i s o f t h e mi n e r a l i z a t i o n g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d o r e c o n t r o l f a c t o r s i n t h e d e e p mi n i n g a r e a . T h e mi n e r a l i z a t i o n i n d e e p mi n i n g a r e a i s d o mi n a t e d b y P a l e o z o i c Me s o z o i c s e d i me n t a r y s t r a t a ; f o l d s t r u c t u r e i s ma i n l y f o r me d i n I n d o s i n i a n p e r i o d , w h i l e f a u l t s t r u c t u r e i s mo s t l y f o r me d i n I n d o s i n i a n p e r i o d a n d mi d d l e l a t e Y a n s h a n p e r i o d ; ma g ma t i c a c t i v i t y i n d e e p mi n i n g a r e a i s d i v i d e d i n t o t w o s t a g e s , e a r l y s t a g e 1 5 0 Ma～ 1 3 5 Ma ; l a t e s t a g e 1 3 5 Ma～ 1 1 4 Ma . I n t r u s i v e r o c k , a s t h e ma i n o r e c o n t r o l l i n g f a c t o r o f mi n e r a l i z a t i o n i n d e e p mi n i n g a r e a , p r o v i d e s o r e s o u r c e , s u l f u r s o u r c e a n d t r a n s p o r t me d i u m f o r mi n e r a l i z a t i o n . Keywords d e e p mi n i n g a r e a ; g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s ; o r e c o n t r o l f a c t o r s 深部开采区地质环境复杂， 且矿产资源丰富， 为了满足 工业经济的快速发展， 近年来加大了对深部开采区的开采力 度。 由于深部开采区勘查难度较大， 提高了深部开采区矿化 条件研究的难度， 深部开采区矿化研究已经成为一个热门研 究问题 [1]。 所以此次结合相关地质资料， 对深部开采区矿化地质特 征及控矿因素进行了分析， 为深部开采区开采提供科学的理 论依据。 1 深部开采区矿化地质特征分析 结合有关资料，从地层、构造、侵入岩三方面分析深部 开采区矿化地质特征， 下图为深部开采区矿化地质特征分析 示意图。 图1 深部开采区矿化地质特征分析示意图 地层特征 深部开采区矿化地层大多以古生代-中生 代沉积地层为主， 含少量火山岩地层， 地层发育齐全， 岩性 以黑云斜长片麻岩、 黑云角闪斜长片麻岩、 二云斜长片麻岩、 变粒岩、 含磁铁石榴浅粒岩为主。 构造特征 深部开采区盖层褶皱大部分形成于印支期， 以区域南象运动形成的不整合面为界，其下伏的新元古代 南华纪、 震旦纪和古生代及三叠纪地层普遍发生褶皱变形， 以线性褶皱带形式出现， 褶皱多为紧闭的背、 向斜相间的复 式褶皱样式， 且自南而北变形有逐渐增强的趋势， 深部开采 区南部的褶皱构造多较宽缓，北部相对紧闭 ；自西南向北 东褶皱轴迹也有从北东东向北东偏转的趋势，一方面是后 期构造叠加所致，另一方面则反射北西向旋转剪切作用的 存在 [2]。 在前陆盆地带内，因被晚中生代地层、火山岩所覆盖， 从零星出露地层恢复其褶皱样式以直立褶皱为主 [3]。断裂 大部分形成于印支期和燕山中-晚期，在强烈缩短机制下 的变形运动， 多为中-浅构造层次的韧-脆性构造形迹， 断 裂带重、 磁异常交变特征带明显， 莫霍面亦反映为近东西向 递变带。 侵入岩特征 结合前人发表的数据， 结合深部开采区岩 石类型和岩石分布特征，将深部开采区的岩浆活动分成两 期，早期 150Ma ～ 135Ma ；晚期 135Ma ～ 114Ma。 通过统计发现， 深部开采区早期岩体主要是中性和中酸性岩 类的花岗闪长岩、 闪长玢岩、 辉石闪长岩， 而晚期主要为酸 性岩类的花岗岩和钾长花岗岩等。 2 深部开采区矿化控矿因素分析 岩浆作用控矿除提供热源外， 更重要的是提供矿源、 硫 源及其传输介质。深部开采区主要为岩浆期后热 （气） 液成 矿， 因而含矿热流体的产生是成矿作用的关键。 （下转56页） 收稿日期 2 0 2 0 - 0 2 作者简介 吴作愿， 男， 生于1 9 8 6 年， 汉族， 安徽东至人， 大学本科， 工 程师， 研究方向 地质矿产勘查。 世界有色金属 2020年 2月下56 采矿工程 Mining engineering 排所需的作业空间、 外运土石方量的大小， 进而确定排土场 的结构参数并优化岩土流向， 比对并选择运输功最小的排土 技术方案。 3.2 各分期的开采与回填范围划定 在依据前文所述原则确定露天矿的一期开采目标区域 之后， 应结合已有技术条件划定开采边界并明确采掘方式。 首先一期开采范围的界定不仅要确保内排底盘作业空间满 足采掘设备作业要求， 而且应考量一期采掘和内排台阶与二 期开采工艺的衔接， 以最合理的方式完成覆盖岩土的剥离和 回填，以达到运输功最小化的目标 [2]。其次，依据地质勘察 获得的数据构建分析模型， 模拟分期开采和内部排土过程， 分析矿体采掘外运量与剥离量的变化过程， 论证内部排土场 的形成和演变能否满足采掘和运输要求。 3.3 运输道路规划以及采掘、 运输方案设计 在实施露天矿的分期开采和内部排土作业时， 当一期开 采深度达到内部排土场底盘设计标高时， 需要根据开采境界 的环境条件特征设计采掘、 内排台阶以及采场的空间构建模 式。 其次， 运输路线的规划设计以运距最小且总体运输功最 小为原则， 根据内排技术条件可以灵活选择运输设备组合， 以保障采掘进度与排土效率。而在深凹的露天矿开采区域 内， 为了保障生产安全并控制运距， 可以使用皮带式运输设 备或绞车提升配合车辆完成排土和矿产外运。 3.4 主要工艺参数的设计及优化 鉴于大型露天矿的每一个开采周期都需要延续相当长 的时间， 通过构建模型并模拟整个工艺流程来明确各项技术 [1] 许畅.露天矿分期开采及内部排土Open Pit Mining by Stages and Internal Dumping[J].矿业工程,2018315-16. [2] 周伟,韩流,才庆祥.内排土场对端帮边坡稳定性影响研究[J].采矿与 安全工程学报,2015,324671-676. 参数， 能够让开采过程更加顺利并保障生产安全。 首先， 根 据对一期开采小境界剥离量、 开采边界和矿体储量的计算数 据， 结合采掘设备、 技术条件确定开采进度、 内部排土场形 成时间。 当采用分区内排方案时， 明确临时性外部排土场的 位置、 大小以及运输方案。 其次， 确定采场的空间位置参数， 优化采掘推进速度和内部排土台阶的宽度等参数以及岩土 流向， 原则上台阶高度应小于20m。 而二期开采所剥离的岩 土总量须小于一期采空区的容量， 并且在回填后的矿坑底部 道路设计中， 需要根据所用设备的运转需要确定道路宽度。 4 结语 虽然内部排土与分期开采相关技术的应用时间相对较 短， 但已经在煤炭、 金属等多种类型的露天矿藏开采中得以 成功运用， 相比传统的外部排土模式显著降低了开采成本， 而且有助于于精确控制开采区域内围岩的稳定性， 也解决了 因弃土堆置造成的生态环境污染与环境安全问题。 而在信息 技术日益成熟的背景下， 可以运用计算机技术高效、 精确的 完成露天矿分期开采与内部排土技术方案的模拟和优化。 所 以在未来的大型露天矿开采工程中， 这一模式必将得到更多 的应用。 （上接54页） 不同侵入体的成矿专属性说明， 岩浆源的成因、 物理化 学环境及演化方式等与含矿热流体的形成及性质有着成因 上的联系， 而它产生的时间及空间位置可以从侵入体的空间 特征上反映出来。 地幔岩石学的研究表明， 来自上地幔的深源岩浆是富含 Cu、 Fe等成矿物质的基性岩浆，当有地壳物质加入时会使 硅铝成分增加， 碱度降低因而深源浅成的同熔型岩浆岩系列 是有利于成矿的岩浆岩系列。 反映在硅铝矿物和铁镁矿物的 比例上及长石的性质上， 颜色指数低的偏酸性的闪长岩类岩 体有利于成， 进而表明岩浆演化至中偏酸性阶段是产生富矿 流体的阶段。 根据上述研究成果， 对深部开采区成矿岩体的控矿作用 进行分析。 对深部开采区成矿岩体为具有富硅富碱特点的中 偏酸性闪长岩类，在成矿作用上表现Fe、 Cu共生。它的控 矿作用首先在于岩浆来自深源， 原始岩浆基性富碱， 含丰富 的Fe、 Cu等成矿物质。 其次演化至中偏酸性阶段以及混溶 地壳物质使硅铝成分增加， 主成矿元素Cu大量进入液相中。 另外表现在演化过程的Fe、 Cu分离、 碱度变化及物理化学 条件变化上。 随着早期结晶作用，部分Fe进入暗色矿物，由于温度 高、 氧逸度低， 不能大量形成磁铁矿， Fe、 Cu等成矿元素及 碱金属富集于熔浆中。 当岩浆演化至中偏酸性阶段， 由于挥 发组分浓度的增大，在还原环境下Fe及碱金属以络合物形 式溶解于流体相中。 流体富碱的特征， 从铁矿成矿过程中的 碱 （钠） 质蚀变可以证实。当产生透源运矿构造带时，这种 富铁的碱 （钠） 质流体沿晶格位错而产生的空隙渗滤带往地 表传输。 与此同时岩浆房岩浆组分变化， 硅铝成分增高及碱度降 低， 并由于透源构造带的发育， 氧逸度增大， Cu、 Pb、 Zn等 金属大量溶于液相， 随后沿运矿构造带上涌。 随着磁铁矿的 沉淀及还原硫活度的增高， 进入石英-硫化物成矿阶段。 全 硫含量较低的中性、 碱性溶液是岩浆演化晚阶段形成的， 能 以较高的浓度搬运呈硫代络合物的Au、 U，当温度降低及 PH值降低，以及由于硫化物的沉淀而使还原硫活度降低， 而造成硫代络合物变得不稳定， 发生矿化现象， 由此说明侵 入岩是深部开采区最重要的控矿因素。 3 结语 此次结合有关资料和数据， 对深部开采区矿化地质特征 及控矿因素进行了简要分析， 并取得了一定的分析成果， 为 深部开采区矿化研究提供参考依据。 由于研究时间以及个人经验不足， 在深部开采区矿化控 矿因素分析上， 仅分析了侵入岩的控矿作用， 今后还需要从 地质构造、 地层等多方面对深部开采区的控矿因素进行深入 分析。 [1] 黄 结 仪 , 赖 胜 , 胡 永 生 , 程 金 华 , 阮 彩 云 , 胡 作 英 , 彭 召 . 皖 南 廖 家 地 区 金 矿 地 质 特 征 及 控 矿 因 素 初 探 [J]. 有 色 金 属 矿 山 部 分,2018,700334-38. [2] 马 贵 林 , 王 志 强 , 王 忠 禹 , 杨 建 锋 , 石 天 池 , 杨 保 国 . 青 海 省 沱 沱河地区楚多曲铅锌矿床地质特征及控矿因素 [J]. 世界有色金 属,2018,4716150152. [3] 陈小龙,高坡,黄文俊,张叶鹏,陈金.西藏帮浦矿区东段铅锌矿地质 特征及控矿因素[J].世界有色金属,2018,5706160-161.