金属矿床地质特征及开采技术条件研究

于海洋

（中国黄金集团内蒙古矿业有限公司，内蒙古 呼伦贝尔 021400）

铜钼矿的形成与演化过程受多种因素影响，如岩浆岩、构造破碎带等，其中最主要的原因就是受到这些复杂的地质环境的限制；其次，在成矿物质来源上，受区域地壳运动的制约而产生的差异性，从而导致不同的矿物成分的分布规律存在较大的差别。因此对矿石的物理化学特性的研究具有十分重大的意义。

1 相关理论概述

1.1 矿区地质与岩石

①矿床的形成与演化在岩浆作用的过程中，伴随着一系列的热液活动，使成岩矿物的形态发生了变化，从而导致了矿体的结构发生变化，最终使成岩的力学性质和化学成分也随之改变。②矿石的分布与组合在矿石的组成上，主要是以碳酸盐为主，铁、锌、铜、铅的含量较高，而硅、镁的含量较低，且硅镁的质量分数比铁、镍重，所以矿区内的铁镍金属的储量相对较少。从整体上来看，由于铝的富集，使得磁铁矿的数量增加，同时磁铁矿的种类也增多，因此磁铜矿的规模逐渐变大。③构造线的发育情况及其围岩层的物理特性对矿床的影响断裂带是一种重要的围岩，它具有较大的空间延伸能力，当其走向和边界尺寸比较小时，可视为其发展的有利区，但随着时间的推，移这种区域的断层将不断地减少，直至消失。

1.2 沉积相

沉积环境主要是在变质作用下形成的陆相和多相碎屑岩，它们之间的差异较大，且相互间的影响也较为强烈。在我国铜钼矿的分布中，有大量的成矿流体经过了许多的复杂变化，其中有一部分是来自于岩浆的侵入过程，另一些则来源于围岩的演化而来。

铜元素的含量与成矿物质的组成、形态、矿物的性质等因素有关，因此其对矿石的物理化学特性具有重要的决定性意义。

从古至今，人们一直在利用各种手段来进行研究，例如用显微镜观察岩石的形貌，通过物探方法来分析不同的物探方法，以及用钻井液和酸洗的方式来研究物化的本质；还有就是采用酸洗的方式对成矿气体加以处理，从而得到有用的样品；再比如，以铁为原料，将含钴的铅冶炼，然后再以钼为介质，合成钨黑，钨绿，钨石，这些产物都属于深埋的矿产资源。

1.3 矿区地质特征

矿床的形成和发展是在人类社会生产活动的基础上产生的产物——即生产力的一种表现形式。矿床地质构造是由各种不同的矿物组成的复合体，它们之间存在着相互交织、交织的关系；而矿石则为这些物质的主要来源，各向同性的结构特征，决定了其在空间上的分布和性质。因此，各向异性的矿产资源，其共生性与周围的环境有着密切的联系；同时，由于各向异性的作用及地壳的升降运动，使矿区内的岩石、地层以及有关的物理化学特性发生了改变，从而导致了岩溶现象的出现或加剧，最终使该矿区的地质灾害也随之增加。铜钼矿的成因可分为两大类:原生原因和外源因素。

2 矿床开采技术条件影响因素分析

针对矿床开采技术条件的影响因素，主要从三个方面进行分析：①矿床的物理化学性质。对于铜钼矿来说，其在高温高压下的稳定性较好，但是在低温低压的情况下，其耐受性会大大降低，所以在开采过程中，要注意温度的变化和压实，避免因高温而造成的一些质量问题。②地质构造。根据前文所述的地质条件，可以看出，铜钼矿产的成矿物质来源于岩浆岩，因此要控制好找矿物的位置和找准，使找成后的矿石能满足选题的要求；同时也要对矿区的地层、断层等异常的部位加强监测，防止意外事故的发生；对易受水文地球引力作用的岩石尽量不破坏，以减少后续的处理措施。③采矿方法。选择合适的采矿方式，合理安排矿山的采掘工程，提高工作效率。如果采用的是新的采掘工艺，则应先做好试验，确定最佳的开采方案。

3 金属矿床地质特征及开采技术

3.1 地质构造的主要方式

针对铜钼矿矿床的地质构造特点，其主要可采取以下几种方式。

①在矿区附近的断裂和褶皱的影响区域，采用铜金冲重锤法进行开采，在对其开采的过程中，要根据不同的地质情况选择合适的方法对其采矿的方向和程度，从而使矿山的生产能够顺利的开展下去。②在矿区内的一些特殊的构造部位，如：煤层、破碎带等，可以利用上述的方式来对其采场的稳定性做出保证，以达到安全的目的；③对于矿体的周围有大量的灰尘的环境，也可使用通风的方式来降低这些地方的灰尘污染，以减少因为空气污染而带来的危害；④当矿产的位置比较偏僻的时候，或者是受地震的威胁时，要尽量的将露天采区的宽度加大，以便于将易受风化的岩石布置的台阶或其他的防护设施。同时还要注意不要破坏地下的电缆沟，防止由于电缆沟的存在而给整个矿区的经济造成的损失。

3.2 矿床开采顺序

当矿体向深部发展的时候，就需要采取先开采后掘位的方式来进行矿体的开采工作。当采区外于深部时，就可以采用先掘后采的方法，来对矿石的物理化学性质进行了解，从而确定出破碎、富集的区段；而在地质条件比较复杂的情况下，则应该考虑先掘后采的原则，对矿山的整体构造和地质采矿条件的分析和选择。

对于第一个阶段的矿床，由于其形成的时间不长，所以要将其作为一个独立的单元加以处理。然后再将第二阶段的矿床纳入到整个的系统当中去，这样才能够保证第二步的顺利实施。在这个过程中，要根据实际的矿区状况，合理安排。第一阶段的主要目的是为了提高矿产资源的开发利用率，因此在这一阶段的首要任务就是按照“控制”的要求把控好的参数值准确的反映出来，并通过相应的技术手段实现这一目标。

3.3 矿床开采规律

通过矿山地质环境调查，分析了矿床地质条件，并结合前人总结的经验和成果，可以得出以下结论：

①在矿石的物理性质方面，铜钼矿的主要成分为含铜量高，但其含金量较低，在热液的作用下，其化学组成发生改变，从而使成岩过程发生变化。②在矿石的结构上，由于铜元素的存在使得不同的矿物之间的接触面积增大，这也导致了同一类的矿产中的某些组分含量增加。③当温度升高时，会使一些矿物质的比例有所提高，如铁、铝等。而当温度下降时，则会降低这些物质的比例系数，如铁、镍等。④当矿石的成份是相同的情况下，各部分的物性参数的差异较大，因此各物性的变化规律也比较明显。如铁的比热容重的大小与铝的比热容重有很大关系。而锰的比容量的多少与铝的比容量有关。

3.4 开采技术条件分析及预测

金属铜元素矿在我国铜资源中是一个重要的矿产类型，主要分布于华北岩溶区和鲁中地区，是-种高含金量的有色金属，具有很高的经济价值。

目前世界上的铅、锌、铁等重金属含量都在正常范围之内，但随着时间的推移和开采的进行，会慢慢的富集到其他国家，因此对其的利用也越来越广泛。铜钼矿的形成与演化过程是伴有采矿活动的：矿石的生成与堆积；成岩作用；成矿机制等。

①矿体的物理化学性质根据矿床地质条件，采空区下部的围岩蚀变比较小，但其稳定性较差，易受温度影响，岩石矿物的组成和结构也会发生改变。②矿石的成分及构造从矿体的矿石成份分析，铜钼矿的矿石中含铁元素较高，而铁铅锌的含量较低，所以在进行铜矿化的过程中，要对矿石的组分和成分加以控制，尽量减少对环境的污染；在破碎的情况下，要尽可能的提高矿产的利用率，降低二次灾害的发生率；在变质程度的基础上，还要考虑到矿山的安全生产问题。③采矿方法技术参数的确定与评价通过上述的分析可以看出，铜钼矿的采场设计是合理的选择方案，并且是可行的工艺流程，对于不同的开采方式，需要采用的开采技术条件也不一样，因此要具体的分析各种因素的变化规律，从而制定出相应的开采措施。

3.5 水文地质特征

首先是地表水的特征，以内蒙古西乌珠穆沁旗地区为例，地表水主要呈现为树枝形状，且地表水长期处于干涸状态，因此地表水流量也相对较小，通常在夏季即七月份开始，到九月份之间雨季来临时，地表水的流量会增大，大气降水是地表水的主要来源。就方向而言，地表水主要的方向为东西向且穿越全区。

与此同时，地表水与矿区之间的距离比较大，由此，矿区的开采会受到地表水的影响。除了地表水，还有地下水，地下水大致可以分为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和构造裂隙水。其中，松散岩类孔隙水的主要组成有第四孔隙水含水层、强风化空隙含水层组成，其水量的大小主要受地形条件以及沉积厚度的影响，而地形条件以及沉积厚度则受大气降水的影响。其通常会在地形斜坡处凭借蒸发渗透的方式进入沟谷进而转化为地表水，而其中也会有部分形成构造裂隙水。块状岩类裂隙含水岩组，主要分布于区内的岩浆岩成岩裂隙和构造裂隙中，其具备一定的抗压性。地下水主要为松散堆积层、基岩裂隙及构造破碎带潜水，风化裂隙发育深度通常在数十米左右，其主要来源是大气降水通过垂直方式进行。

矿区的主要水文地质类型首先是边界相对简单，且地表水具有很明确的划分界限，其周围也不存在大地表水体、尚未进行开采的矿区等。其中，地表水与地下水的方向基本相同，其流动方向主要受到地质构造等因素的影响。矿床充水层为基岩裂隙水含水层，充水方式以顶板裂隙线流、面流为主，含水量相对较低，分布也并不很均匀。虽然矿体较多，但其中部分位于侵蚀基准面以下，与此同时，岩体具备良好的隔水性能，从而使得排水时不会造成塌陷等现象。分析完水文地质特征后，需要根据预测的情况对矿床涌水量进行预测，后期需要进行抽水实验对涌水量进行测算，进而准确判断出水文地质类型。除了水文地质类型，工程地质类型也要进行判断。

3.6 地质勘察工作

工程地质特征通常需要从多个角度出发进行分析，出露岩石地层的组成、近地表部分的风化程度等。预测工程地质问题是开采工作的核心，工程地质勘查的主要工作内容是对金属矿开采过程中可能遇到的问题进行调查研究，并根据问题做出相关预案。

工程地质勘察的主要目的是查明矿区的地质条件，并对矿区及有关地质问题进行综合评价。预测当矿区在开采过程中地质条件可能出现的变化，并以此为依据选择出最优良的矿区开采方式以及技术，在此过程中，还要策划出解决问题的方案。

矿区工程地质勘查与矿产地质勘察的阶段性相适应，工程地质勘察工作可以与水文地质勘察工作进行结合，共同进行，相比于水文地质勘察，工程地质勘察需要开展的范围更小。

矿区评价阶段要首先需要进行的工作是查明矿区工程地质条件，然后明确工程地质类型，并对矿区中所有可能对矿区开采产生影响的因素进行调查统计，并根据工程地质情况进行防治方案的制定。

矿区开采势必会对地质环境产生影响，为了在发展矿区开采的同时也能确保环境尽可能遭受较少的破坏，也需要开展环境地质工作，尤其是金属业，可能会对环境产生污。环境地质勘察工作的内容比较广泛，不仅涉及到地质学，也涉及到环境学相关知识，首先要分析地质环境与生态环境之间的联系，还要分析地质环境、生态环境以及矿区开采之间可能产生的相互影响。

在此过程中，需要对矿区开采可能引发的环境问题进行预测并提出防治方法。

勘察工作首先要对矿区进行整体的稳定性调查，做出初步评价后再对自然地质灾害等进行详细的勘察，最后需要查明金属矿生产导致矿层、地下水等地质体中有害物质迁移、聚集、扩散等的途径和地质因素，如果经过调查发现污染，必须查明污染源头，并尽可能开展有效防治工作。如果在矿区开采过程中会产生大量废弃物，需要明确危害并尽可能规避，与此同时，这些废弃物也可能是自然资源的来源，要加以利用，进而提高金属矿的综合效益。

4 结语

通过分析总结出的各种铜钼矿的特点以及开采的难点，提出了一些合理选别方法，并结合我国的实际情况，探讨了该类型的钼产业的可行性及应用前景。开采过程中，要考虑各种可能的干扰条件，如：通风、防爆、水文地质、环境条件、施工条件、地面交通，工程建设，地下管线，周围建筑物、工业生产、运输和生活设施、供电电源、通讯设备、绿化设计、环境保护等。