大冶市鸡冠咀铜金矿Ⅲ号矿体探采对比研究

郑瑞瑞，张超宇，吴永祥，孙海明，费江勇，张 槿

(1.湖北省地质局 第一地质大队,湖北 大冶 435100； 2.大冶有色金属有限责任公司 铜山口铜矿，湖北 大冶 435100)

鸡冠咀铜金矿床位于湖北省大冶市区西南,是鄂东南矿集区内典型的矽卡岩型矿床,矿床位于矿集区核心位置。矿山已有二十多年的开采历史,采矿方法以分段空场嗣后充填采矿法为主,机械化向上水平分层充填法为辅。该矿床采矿深度已达-470 m,积累了丰富的探采矿资料。近年来随着矿山开采不断向深部延伸,为进一步了解矿山资源利用状况，更好地指导矿山后期采矿工作,对浅部已采主矿体进行了探采对比分析。

1 矿床地质概况

1.1 矿区地质概况

矿区处于阳新岩体西北端与金牛火山盆地之间的北北东向的姜桥断裂带的北端。矿区内大面积被第四系覆盖,覆盖层下分布有三叠系下统大冶组(T1d)、三叠系中下统嘉陵江组(T1-2j)、三叠系中统蒲圻组(T2p)、侏罗系上统马架山组(J3m)和白垩系下统灵乡组(K1l)地层。矿区有四个隐伏背、向斜(B1-B4)和五条断裂(F1-F5)(图1)[1],共同控制矿体分布。矿区内岩体属于阳新复式岩体西北段铜绿山岩株的一部分,岩性主要为石英二长闪长玢岩、石英闪长岩(1)柯于富、金尚刚、方立虎等，湖北大冶鸡冠咀矿区、桃花嘴矿区深部铜金矿详查地质报告，湖北省地质局第一地质大队,2015。。

1.2 矿体特征简述

鸡冠咀铜金矿床内共发现Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ四个主矿体群,其中Ⅶ号为深部勘查(接替资源勘查)发现的矿体。主矿体集中分布在013～032线间,矿体长950 m,宽160～800 m,赋存在-5～-1 409 m标高间。总体展布方向为北东30°,走向一般为北东15°～72°,局部为北西西向。

图1 大冶市鸡冠咀铜金矿床地质略图[1]Fig.1 Geological sketch map of Jiguanzui Cu-Au deposits in Daye1.下白垩统灵乡组；2.上侏罗统马架山组；3.三叠系中上统蒲圻组；4.三叠系中下统嘉陵江组；5.安山玢岩；6.闪长岩；7.石英闪长岩；8.石英二长闪长玢岩；9.铁帽；10.破碎带；11.地质界线；12.不整合界线；13.地层产状；14.实测平推断层；15.推测隐伏背斜；16.推测隐伏向斜。

本次探采对比研究的Ⅲ号矿体(群)分布于019～030线间,赋存于(白云质)大理岩残留体的层间破碎带，及其与石英二长闪长玢岩或石英闪长岩的接触带附近,受断裂—接触带构造共同控制。矿体长553 m,倾向延伸20～417 m,走向23°～65°,倾向北西,倾角15°～49°,埋藏标高-115～-495 m。矿体厚度变化较大,一般是上部和下部薄,中间厚,最厚116.80 m,最薄2.0 m,厚度变化系数95%。矿体形态复杂,在勘探线地质剖面上呈脉状、薄板状、不规则透镜状、囊状、雁行状斜列；在022～026勘探线间,矿体呈枝叉状；在021～023勘探线分支复合,呈板状；024勘探线分支复合,呈锅底状；在中段平面图上矿体呈脉状、厚板状、枝叉状；在-320 m、-470 m中段连续性较差,呈零星分布,其它中段连续性较好,在-370 m、-420 m、-445 m中段分支复合。矿石类型以铜金矿石、铜矿石为主,次为硫铁矿石、铁矿石、金矿石、金铁矿石,铜品位0.52%～5.71%,金品位2.50×10-6～6.05×10-6。

2 探采对比基本内容和方法

2.1 探采对比的基础条件

鸡冠咀矿床勘探时期采用50 m×50 m～50 m×70 m工程间距,主要以钻探工程对矿体进行控制,经过该工程密度所控制的矿体来看,无论是矿体形态和空间位置变化都是复杂的,且局部矿体边界未完全控制,如Ⅲ1矿体在021～022、027线的矿头部分。地质勘探时期在022～023线间加密023A线、023～024线间加密023B线,通过25 m加密勘探线与50 m线距剖面对比,矿体形态和边界变化也较大,故单纯的钻探工程难于控制住矿体。经过勘采后Ⅲ号矿体由-100 m(控制边界,未见Ⅲ号矿体)、-130 m、-160 m、-190 m、-220 m、-270 m、-320 m、-370 m、-420 m、-445 m、-470 m 11个中段探采工程控制,段高有25 m、30 m和50 m,各中段穿脉线距均为25 m共73个,局部由沿脉控制。经过加密勘采工程,更好地控制了矿体形态和边界。

鸡冠咀铜金矿床现已开采至-470 m中段,选择该矿床Ⅲ号主矿体作为探采对比对象,主要依据为：①Ⅲ号主矿体的地质特征、控制程度、研究程度、矿石质量特征可以代表该矿床；②Ⅲ号主矿体大部分已开采,拥有比较系统全面的地质资料用作对比；③Ⅲ号主矿体的总资源储量占本矿床浅部矿体的绝大部分,各类资源储量分类比例合适。因此,本文选取了鸡冠咀Ⅲ号矿体形态、厚度、品位等变化、储量误差以及开采技术条件作为该矿床探采对比参数。

2.2 图件编制

探采对比用图件主要是-130～-470 m各中段矿体平面图,利用勘探时期钻孔资料圈定矿体的019～030线剖面图图切各中段平面图,与采矿资料揭露出的各中段矿体边界线绘制平面图进行对比(图2)(2)柯于富、王亚男、吴永祥等，湖北省大冶市鸡冠咀矿区铜金矿资源储量核实报告，湖北省地质局第一地质大队,2017。,表示出矿体重合、多圈和少圈的部分(图3),以此图件为基础进行矿体平面投影面积测量、矿体厚度计算,以及其它各参数误差计算。本次也代表性地选择了典型剖面图进行探采对比,结果见图4。

图2 鸡冠咀矿床-445 m中段探采圈定矿体对比图(3)柯于富、王亚男、吴永祥等，湖北省大冶市鸡冠咀矿区铜金矿资源储量核实报告，湖北省地质局第一地质大队,2017。 Fig.2 Contrast map of orebodies delineated by exploration and mining in the middle section of negative 445 of Jiguanzui deposit1.上侏罗统马架山组；2.中上三叠统蒲圻组；3.下三叠统嘉陵江组；4.安山玢岩；5.闪长岩；6.石英二长闪长玢岩；7.石英闪长岩；8.构造角砾岩；9.矽卡岩；10.1989年勘探圈定矿体；11.生产勘探实际圈定矿体；12.钻孔位置及编号；13.矿体编号；14.穿脉工程编号；15.勘探线编号；16.断层；17.地质界线；18.坑探工程。

图3 鸡冠咀矿床-445 m中段探采圈定重叠矿体示意图(据柯于富等(4) 修改)Fig.3 The diagram of exploration and mining orebodies which overlappedof negative 445 of Jiguanzui deposit1.上侏罗统马架山组；2.中上三叠统蒲圻组；3.下三叠统嘉陵江组；4.安山玢岩；5.闪长岩；6.石英二长闪长玢岩；7.石英闪长岩；8.构造角砾岩；9.矽卡岩；10.1989年勘探圈定矿体；11.生产勘探实际圈定矿体；12.勘探与生产实际圈定重叠矿体；13.矿体编号；14.勘探线编号；15.断层；16.地质界线。

图4 鸡冠咀024线地质勘探与实际生产剖面对比图(据柯于富等(5) 修改)Fig.4 Contrast map of geological exploration and actual production of 024 longitudinal section in Jiguanzui1.第四系；2.白垩系下统灵乡组；3.侏罗系上统马架山组；4.三叠系中统蒲圻组2段；5.三叠系中统蒲圻组1段；6.三叠系中下统嘉陵江组3段第一岩组；7.三叠系中下统嘉陵江组3段第二岩组；8.三叠系中下统嘉陵江组3段第三岩组；9.燕山晚期安山玢岩；10.燕山晚期闪长岩；11.燕山早期石英闪长岩；12.燕山早期石英二长闪长玢岩；13.矽卡岩；14.构造角砾岩；15.1989年勘探报告圈定矿体；16.生产勘探实际圈定矿体；17.地质界线；18.矿体编号；19.钻孔位置及编号；20.坑探工程。

2.3 对比参数的选择及其计算方法

对矿体形态、资源储量变化进行对比。矿体形态对比参数包括-130～-470 m各中段矿体面积误差、面积重合率、形态歪曲误差。在矿体资源储量对比中,主要计算-100～-470 m中段间所有Ⅲ号矿体矿石量误差、品位误差、金属量误差,以开采资源储量为基数,进行资源储量的相对误差率计算。

(1) 面积误差(中段矿体面积)。绝对误差：ΔS=Sc-St；相对误差：Sr=(Sc-St)/Sc×100%,式中Sc、St分别为勘采后最终圈定、地质勘探资料所确定的矿体面积。

(2) 面积重合率。Dr=So/Sc×100%,式中So为地质勘探资料所圈定与勘采后最终确定的矿体重合面积。

(3) 形态歪曲率。Wr=∑(Sm+Sn)/Sc×100%,式中∑(Sm+Sn)为因生产勘采后增加(Sm)或减少(Sn)的面积之和(不考虑正负)。

(4) 厚度误差率。Mr=(Mc-Mt)/Mu×100%,式中Mc、Mt分别为勘采后最终圈定、地质勘探资料所确定的矿体厚度。

(5) 资源/储量误差(不分资源储量类型,分别以铜总量、金总量计算)。矿石量误差率Qr=(Qt-Qc)/Qc×100%,式中Qc、Qt分别为开采统计、地质勘探估算的矿石量。

金属量误差率Pr=(Pt-Pc)/Pc×100%,式中Pc、Pt分别为开采资料计算、地质勘探资料估算的金属量。

(6) 品位变化(分别计算铜、金品位变化)。矿石的品位误差率Cr=(Ct-Cc)/Ct×100%,式中Cc、Ct分别为开采资料、地质勘探资料计算的平均品位[2]。

依据有色冶金矿山地质允许误差范围标准并结合矿山生产实际,以此判断矿体探采对比误差是否合理。探采对比参数允许误差范围见表1。

表1 探采对比参数允许误差范围(%)Table 1 Allowable error range of exploration and mining comparison parameters

3 探采对比分析

3.1 矿体形态及厚度对比

从表2可以看出,通过对鸡冠咀浅部-130～-470m中段Ⅲ号主矿体面积重合率、矿体形态歪曲率的对比,矿体的产状、规模、形态都有所变化,但各项指标均在合理的范围之内,生产勘探工程基本上都见到了地质勘探工程所见到的主要矿体,有的还扩大了原圈定矿体范围。表2总体上反映出地质勘探时期所圈定的矿体面积形态与生产勘探结果较为一致，但-130m中段矿体面积误差率较大、形态歪曲率也较高,超过了合理的范围,主要原因是-130m已经位于矿体的顶部位置了,勘探时Ⅲ号主矿体尖灭的趋势明显,矿体的边部界线又是根据工程间距用无限外推的方法来确定,从后期探采工程验证,此外推部分矿体很快尖灭,顶部并没有达到当初勘探外推的延伸规模,因此在缺少有力的依据加之探矿工程少的情况下外推是直接造成矿体顶部形态误差偏高的原因。

通过对比发现1989年勘探阶段Ⅲ1号矿体,在022线经过-270m中段坑探工程证实断开，024线经过-420m中段坑探工程证实断开(图2),使矿体规模变小。除矿体形态变化外,数量与1989年勘探报告对比也有一定变化：主矿体数量从4个变为2个。原Ⅲ1、Ⅲ2、Ⅲ3号矿体经生产勘探工程揭露,结合勘探线地质剖面显示,在-370m、-420m、-445m中段分支复合为一个矿体,重新命名为Ⅲ1矿体,矿体的形态在中段平面图上呈枝叉状、条带状；原Ⅲ4号矿体则命名为Ⅲ2号矿体。

表2 鸡冠咀矿床Ⅲ号矿体形态误差探采对比表Table 2 Comparison table of form error of exploration and mining of Ⅲ orebody in Jiguanzui deposit

经过对比矿体形态及厚度变化较大，除勘探时期对矿体控制程度不足的原因外,断裂接触带复合控制也是导致矿体形态变化复杂的重要因素,这也充分说明了矽卡岩型矿体变化大的特征。

3.2 矿体资源/储量、矿石品位对比

经对比,铜金资源量在生产勘探时均发生负变(表4)。铜的探采资源量变化误差率较低,说明地质勘探期间对矿体铜金属量可靠程度很高。但金资源量的变化误差率相对较高,这说明地质勘探时期所采用的勘探网度对于铜勘查是适用且合理的,但对于金勘查来说网度偏稀。

从表5可以看出,生产勘探的铜矿石品位较地质勘探时的品位提高了0.05%,金品位降低了0.16×10-6。铜金品位变化很小,均在一定合理范围内,这说明地质勘探时期对矿体品位的控制效果较好，但金品位趋于下降的趋势,因此在矿山后期的生产探矿中应注重金矿石取样分析工作,及时掌握矿石品位变化情况。

表3 鸡冠咀矿床Ⅲ号矿体厚度和长度变化探采对比表Table 3 Comparison table of thickness and length change ofⅢ orebody in Jiguanzui deposit

表4 鸡冠咀矿床Ⅲ号矿体探采资源量变化对比表Table 4 Comparison table of changes in exploration and productionresources of Ⅲ orebody in Jiguanzui deposit

表5 鸡冠咀矿床Ⅲ号矿体矿石品位变化对比表Table 5 Comparison table of ore grade change of Ⅲ orebodyin Jiguanzui deposit

3.3 开采技术条件对比

经过对比,鸡冠咀矿床水文地质条件由中等—复杂变为复杂,变化的主要原因是矿区对东南部大理岩的埋藏、分布、岩溶发育规律和矿区水文地质边界条件进行了重新认定。1989年勘探报告将鸡冠咀矿区分为主矿体大理岩、东南部大理岩和深部大理岩三块互不相连的捕虏体,经过生产勘探以及深部详查认为东南部大理岩和深部大理岩合并为同一块大理岩。1989年勘探报告估算了-160 m中段矿坑涌水量,经矿方实际排水数据统计,预测的涌水量远大于-160 m中段以上矿坑实际排水量。另外,矿山历年开采中多次出现水文地质问题,主要包括矿坑突水、涌泥、地面塌陷、地面沉降、开裂等(6)张永达、余元昌、李沁厚等，湖北省大冶县鸡冠咀矿区铜金矿勘探报告，鄂东南地质大队,1989。。

矿区工程地质条件变化的主要原因是矿山深部开采可能发生岩爆。1989年勘探报告中认为矿区工程地质条件中等,经开采后认为工程地质条件复杂。

矿区环境地质条件有了明确：1989年勘探报告中未对矿区环境地质条件进行评价,经生产勘探后认为环境地质条件不良(表6)。

表6 鸡冠咀矿床开采技术条件变化对比表Table 6 Comparison table of changes in mining technical conditionsin Jiguanzui deposit

4 结论

(1) 1989年勘探工作划分各矿体的勘探类型为Ⅲ-Ⅳ(今Ⅲ),采用50 m×50 m～50 m×70 m钻探网度开展勘查工作,矿体在各中段探采对比重合率较高、生产勘探后铜的资源储量变化不大,表明地质勘探阶段对勘探类型的划分、工作手段和方法的选择、勘探工程间距等基本合理,对矿体总体认识正确。

(2) 金资源量变化误差达36%(负变),表明原勘探工程间距对于金矿种来说偏大。实际生产中段高度25～50 m,每个中段以穿脉圈定矿体,穿脉间距一般25～50 m,勘探工程间距的加密直接影响到矿体的圈定,从而影响矿体产状、规模等特征。因此,矿山在深部勘查时,应在以铜为主矿种确定勘探工程间距时,适当考虑金矿种的勘探工程间距,对于金资源量多的矿体还应加密工程控制。

(3) 鸡冠咀Ⅲ号矿体-470 m标高以上矿体勘采工作基本结束,浅部矿体探采对比分析结果对深部矿体变化研究具有指导作用,有利于总结成矿规律,为该区深部找矿提供依据。