山东招远地区某金矿床倾斜矿体开采方法分析

张振华

（山东黄金矿业（莱西）有限公司，山东 青岛 266000）

研究区位于山东省招远地区，为一石英脉型倾斜薄矿体。矿体规模较小，矿体形成较为复杂，但矿体品位较高。赋矿围岩相对稳定，以全面采矿法为主。由于矿体规模小，导致采矿空间较小，使得回采贫化率显著上升，进而影响了出矿品位。此外，在采矿过程中形成了大量的采空区，局部顶板出现崩塌现象，对下方作业工作人员的安全造成了严重的威胁。同时，由于矿体较薄，容易造成矿体与围岩混采，不仅降低了出矿品位，而且对选冶造成困难，显著的提高了选冶成本。因此，如何制定更加安全、精准的开采方法成为当前亟待解决的首要问题。基于此，本文该矿床为研究对象，分析更加合理的采矿方法，为降低采矿成本和选冶成本提供参考。

1 区域地质概况

山东是我国重要的黄金储备基地，区内金矿资源优越，形成了规模较大的成矿带，如胶东地区、鲁西地区等。胶东地区是山东重要的黄金产地，区内构造组合样式复杂多变，构造～岩浆活动极为频繁，造就了丰富的金矿资源。区域金矿资源的分布明显受控于断裂构造体系[1-3]。

由于胶东地区明显受郯庐大断裂带的影响，形成了一系列大致等间距分布的北东～南西向断裂破碎带，控制着区域金矿资源的分布规律。此外，大规模的岩浆活动如玲珑花岗岩、栾家河花岗岩、郭家岭花岗岩等，与区域金矿资源的形成关系十分密切。北东～南西向展布的断裂破碎带一般由2条～5条分支断裂组成，控制着断裂带两侧金矿资源的分布，形成了不同的成矿亚带。研究区区域金矿资源受控于复试背斜两翼，与北东～南西向区域性断裂破碎带具有明显的成因关系，矿体一般位于帚状构造、“Y”型构造和“Z”型构造的结合部位。矿床成因以是蚀变岩型金矿床为主，石英脉型金矿床次之。

2 矿床地质概况

2.1 矿区地质概况

研究区位于胶东地区，该区域自古生代至晚侏罗世以来一直处于隆生构造演化阶段，形成了一系列呈北东～南西向展布的深大断裂带以及派生的众多次级断裂带，使得区域内大多数古生界地层严重缺失。研究区地层出露较为简单，主要为前寒武系以及新生界及第四系沉积物。前寒武系地层以太古界胶东群、新元古界蓬莱群等为主，新生界地层以白恶系为主。其中太古界胶东群为一套硅铁质碎屑岩，属于一套区域性的中深变质岩；蓬莱群中常见的岩性为大理岩、板岩、石英岩等，为一套浅变质岩系；白恶系地层以盖层维族，主要为一套火山岩+碎屑岩组合，岩性以砂砾岩、凝灰岩、安山岩、火山碎屑岩等为主。矿区构造以区域性北东～南西向深大断裂为主，派生的一系列次级断裂构造体系次之，次级断裂带与主干断裂的交汇部位常常是金矿资源赋存的主要空间位置。在次级断裂带中充填有规模不等的石英脉，石英脉是主要的赋矿岩石。因此，总体上，研究区矿床类型属于石英脉型金矿床。

2.2 矿床地质特征

金矿体主要分布在矿区北西侧，矿床成因类型属于石英脉型金矿床，为一含金多金属硫化物脉，地表控制长约930m。地表控制矿体长约60m～200m不等，矿体走向近南北向，矿体倾向北西，倾角中等；矿体中Au品位介于5.9g/t～17.1g/t之间，矿体厚度较小，一般为0.6m～1.2m。矿床属于石英脉型金矿床，因此与围岩的界线十分明显，赋矿岩石为白色石英脉，赋矿围岩为黑云母变粒岩和黑云母斜长片麻岩。矿床围岩蚀变较为发育，且具有对称性，从矿体中心向两侧具有“硅化→绢云母化→黄铁矿化”的变化规律，但总体上矿化蚀变现象较弱。矿石矿物以黄铁矿、闪锌矿、方铅矿为主，脉石矿物以石英、方解石等为主。矿石结构以浸染状为主，矿石构造为块状矿石。

3 采矿方法对比分析

3.1 不同采矿方法拟定

在确定矿床采矿方法过程中，必须结合矿床地质条件等情况拟定不同的采矿方法，通过进一步对比，最终确定更加合理的采矿方法。

研究区地质概况较为简单，矿体属于中等稳固—稳固型的倾斜薄矿体，因此该矿床不适合于大规模的机械化开采方式。由于矿床规模较小，但矿石品位较高，因此易选择生产能力相对较小、作业简单的采矿方法。结合矿区地形地貌等现象[4，5]，确定采矿技术方法为斜长壁工作面矿岩分采房柱空场采矿方法和顺路斜道菱形单元全面削壁充填连续采矿法。根据确定的两种采矿方法拟定了2种采矿方案，具体内容如下：

方案一：拟定的方案一为斜长壁工作面矿岩分采房柱空场采矿方法，在不同的采矿平台内沿着矿体的走向每20m划分为一个回采单元，回采单元的高度为采矿平台高度。在每一个回采单元之间预留直径为1m～2m，间距为5m～7m的不连续分布的采矿柱，在顶板和顶板不留柱。此外，在每一个回采单元内沿着矿体斜长布设相应的斜长回采工作面，在矿体两端连续推进开采，直至全部矿脉回采完[5，6]。方案中设计的采准工程主要以原有的采矿平台沿脉运输巷道、探矿天井等布设，接着在运输巷道上盘围岩中每个3m掘进一个硐室安置电耙。采矿过程中回采工作从斜长工作面首先开始，而初始采场则主要由通风天井形成的斜长回采工作面开始。具体的实施方法就是沿着斜长工作面以浅孔爆破方法采下一定厚度的下盘围岩，将采下的围岩通过电耙顺坡运输至采场下部运输巷道，再经过人工装在等方式装入矿车，依次循环作业，直至回采矿体全部厚度位置。采矿过程中的通风装置主要经过下部采矿平台沿着运输巷道进入，经过斜长回采工作面至上部采矿平台进而排出。

方案二：拟定的方案二为顺路斜道菱形单元全面削壁充填连续采矿法。在采矿平台高度范围内沿着矿体的总体走向每25m左右划分为一个回采单元，回采单元的高度为采矿平台的高度，在顶部、底部以及回采单元内均不留柱。在每一个回采单元长度中央部位设置一个钢质顺路溜矿井，采用从下而上的方法逐层回采矿体和削壁充填采空区，使得回采区域多呈菱形想着初始回采单元侧伏，并且从初始回采单元向矿体两侧逐渐推进，直至采完全部矿脉为止[7，8]。方案二的施工顺序为首先从回采单元矿体下部采矿平台沿着运输巷道进行挑顶落矿，将下部矿脉全部采下，在挑顶落矿过程中落矿高度为3m～4m，再将落矿空间底部浇筑厚度为0.3m的钢砼隔板，并将其作为采场的人工底板。回采过程从底层开始，使用浅孔爆破的方式进行回采，对回采单元全长下部围岩进行削壁处理，将削壁处理的围岩充填在采场中并进行人工平整处理，将其作为工作面的底板，以废胶带铺设落矿垫层，采用浅孔落矿的方式将矿石经过工作面由人工搬运的方式通过顺路溜井运输，依次循环操作。井下通风装置采用采矿平台下部运输巷道、回采工作面、探矿通风天井等至上部采矿平台运输巷道等排出。

3.2 不同采矿方案对比

根据金矿床成因类型以及矿体地质特征，结合矿体品位以及开采成本等综合因素，本文拟定了斜长壁工作面矿岩分采房柱空场采矿方法和顺路斜道菱形单元全面削壁充填连续采矿法。通过对比发现，二者均适合本矿床的开采现象，但同时具有不同的优缺点。其中，方案一的优点在于采矿布设较为简单，有效的解决了采矿贫化问题，最终获得的出矿品位较高，可以有效的剔除部位夹石，电耙出矿效率高；缺点在于废石出量、运输量较大，存在少量间柱损失，采矿成本较方案二高，采矿效率较低，遗留的采空区面积较大。方案二的优势在于采矿布置相对简单，采切工作量较小，回采率较高，矿石损失率较低，采矿安全性能较好，采矿贫化小，出矿品位高；缺点在于作业较复杂，采矿效率较低，成本也较高。此外，两种不同的采矿方法中的通风系统基本一致，也无法区别出明显的优缺点。因此，根据方案一和方案二的优缺点是很难做出具体的优选方案的（表1）。基于此，为了充分对比方案一和方案二的采矿效益，进行综合经济对比分析，通过一定规格的矿产资源模拟开采经济分析，进而对比出方案一和方案二的经济效益优势，为进一步确定最终的采矿方案提供帮助。

表1 不同方案优缺点对比表

在方案一（斜长壁工作面矿岩分采房柱空场采矿方法）和方案二（顺路斜道菱形单元全面削壁充填连续采矿法）的综合经济对比分析过程中，所有的参考指标均满足当前国家采矿标准和作业顺序。在综合经济对比过程中按照采矿断面50m长，25m高和0.6m的水平厚度为基础进行分析。通过对比发现，方案一的采矿损失率为7.5%，采矿贫化率为7.5%，采出矿石含金量为23.14kg，采矿直接成本61.59元/t，采矿直接费用13.4万元，矿石综合成本365元/t，选矿直接成本41元/t，精矿黄金含量22.67kg，产品销售总收入279万元，产品总生产成本88.2万元，产品总利润190.55万元，采出矿石利润876万元/t，地质矿量利润876万元/t，矿山年利润为2329万元；方案二的采矿损失率为4.00%，采矿贫化率为7.5%，采出矿石含金量为24.01kg，采矿直接成本53.64元/t，采矿直接费用12.11万元，矿石综合成本357元/t，选矿直接成本41元/t，精矿黄金含量23.52kg，产品销售总收入289万元，产品总生产成本89.8万元，产品总利润199.56万元，采出矿石利润917万元/t，地质矿量利润917万元/t，矿山年利润为2407万元。

通过方案一（斜长壁工作面矿岩分采房柱空场采矿方法）和方案二（顺路斜道菱形单元全面削壁充填连续采矿法）的综合经济对比发现，方案二的单位出矿利润和年利润均大于方案一的，总体上方案二的采场布设简单，出矿效率也较高。因此，总体上认为方案二比方案一取得的经济效益更高，故最终选择方案二（顺路斜道菱形单元全面削壁充填连续采矿法）。

4 结语

综上所述，研究区金矿床属于石英脉型倾斜薄矿体，对开采增加了难度。本文根据地质特征和矿床地质特征等确定了斜长壁工作面矿岩分采房柱空场采矿方法和顺路斜道菱形单元全面削壁充填连续采矿法。通过两种不同采矿方法的对比研究，认为二者的采场布设方法，出矿率、采矿率等优缺点相差无几，无法确定更加优选的方案，基于此，本文采用了综合经济对比方法，结果表明方案二的单位出矿利润和年利润均大于方案一的，总体上方案二的采场布设简单，出矿效率也较高，最终选择方案二。