金刚石钻探在锦丰烂泥沟金矿生产中的应用

杨明 向洪

（1.贵州锦丰矿业有限公司，贵州贞丰562200 2.中国黄金集团贵州有限公司，贵州贵阳 550005）

烂泥沟金矿区在大地构造位置上，位于羌塘-扬子-华南板块一级构造带，二级扬子陆块西南缘，三级江南造山带，四级右江裂谷-前陆盆地区。区域上位于赖子山背斜的北东侧一个碳酸盐岩台地与陆源碎屑岩盆地接触面附近，西侧为碳酸盐岩，东部为陆源碎屑岩，矿体赋存于陆源碎屑岩的紧密褶皱、断层带中。矿区共圈定金矿体19 个（各矿体相互关系见图1），根据断裂带走向的变化及含矿特征的差异，结合勘查时间的不同，以F2 断层为界划分为磺厂沟矿段和冗半矿段，其中磺厂沟矿段圈定了15个矿体，冗半矿段圈定了4 个矿体。根据矿石构造和赋矿岩石岩性特征，矿石分为微细浸染状蚀变岩型、网脉状蚀变岩型、角砾状蚀变岩型金矿石三种，主要以微细浸染状蚀变岩型金矿石为主。矿体围岩及夹石与矿体在岩石结构构造、矿物组合等方面均无明显差异，肉眼难以分辨，矿体主要是依据样品分析结果来圈定。

图1 烂泥沟金矿区各矿体相互关系三维图

锦丰金矿按照大型、现代化矿山模式进行建设，规模为120 万吨/年，总体采用露天/地下联合开采方式进行采矿。传统的坑探工程无法满足大规模的开采进度，容易造成探采失衡，因此从建矿开始就采用坑内金刚石钻探进行生产勘探。截止目前完工的生产勘探钻孔米数已超30 万米，为矿山连续十多年的大规模生产做出了巨大贡献。

1 金刚石钻探在井下生产中的应用

锦丰地下矿采用上向水平分层进路式胶结充填采矿法，采场分层高度5m，每4 个分层作为一个分段，分段高度20m，每个中段分为三个分段。矿块一般沿矿体走向布置，根据矿体厚度布置进路条数，进路断面一般宽4.5m，高5.0m。为了确保采矿设计时降低贫化、损失，井下钻孔基本上按20X20m 网度布设，尽量准确摸清每一分层的矿体形态及品位变化。金刚石钻探除了用于生产勘探之外，还可以在其他方面起到重要作用，例如探帮、探贫矿，以及施工探放水孔、充填孔、电缆孔等。

1.1 在生产勘探中的应用

地表勘探阶段浅部采用40-80×80m 网度的坑道、钻孔，中深部采用80×80-120m 网度的钻孔对矿体进行了控制。中段脉外巷道掘进时根据需要合理布置钻探硐室，地质人员在Surpac 软件上利用已有的资源模型确定靶区，按照20X20m 网度设计钻孔（如图2 所示），待钻孔施工完毕并解译矿体后，即可将最新矿体线交给采矿工程师做采场设计。

1.1.1 生产勘探钻孔的设计原则

（1）生产勘探钻孔的靶区为资源模型品位大于或等于1.0克/吨的区域。

（2）生产勘探钻孔应当考虑构造因素，构造模型是不可缺少的依据。

（3）生产勘探钻孔最终的控制网度不应大于20x20m。

（4）生产勘探钻孔不得与现有的采场、巷道、硐室、管道等各种工程交叉或存在交叉的风险。

（5）生产勘探钻孔应当尽可能的优先于采矿生产进行设计和施工。

1.1.2 生产勘探钻孔设计的方法（使用Surpac 三维软件）

（1）载入测量实测的井下坑道线文件，显示欲进行钻孔设计的标高平面。

（2）载入构造模型和资源模型，约束显示资源模型中块品位大于或等于1.0克/吨的块。

（3）打开地质数据库，显示已完工钻孔的轨迹和品位信息。

（4）在实测的坑道轮廓线上确定钻孔的孔口位置，从孔口位置向靶区依次设计本层的生产勘探钻孔。把这些设计的轨迹线保存在一个线文件中。图2中射线即为井下150中段设计的钻孔。

（5）沿本层已设计好的某一钻孔方位切剖面，在该钻孔的上方和下方根据需要进行钻孔设计，如图2中A-A 剖面中上下两条斜线。完成一个剖面的钻孔设计之后，再切另外的剖面，直到完成全部钻孔设计的线文件。

图2 井下150中段钻孔布置图

（6）完成全部钻孔设计的线文件后，需要对每一个设计钻孔进行编号，在软件中查询到每一个钻孔的孔口坐标，方位角，倾角以及孔深等信息，根据这些信息形成钻探施工指令，交钻探施工方进行钻探施工作业。

1.1.3 生产勘探钻孔设计施工注意事项

（1）设计人员应先到钻机硐室或巷道现场踏勘再进行钻孔设计。

（2）钻孔在开钻前，地质、测量人员应该到场，现场检查钻机安装的方位角和倾角，经检查与设计一致后，下达开孔通知书。终孔后需要测量工程师对实际孔口位置再次进行测量。

（3）测斜仪要求使用电子式测斜仪，测斜数据必须实事求是，终孔时必须再进行一次全孔复测并验证孔深。

（4）钻探工程质量必须符合“钻探六大指标”及相关规范要求。

（5）钻孔数据及时录入数据库，及时更新后续施工计划。

1.2 探帮、探贫矿

受构造控矿的影响，矿体上下盘在走向上凹凸不齐，边缘进路采矿时会有矿体边界未完全揭露出来的情况，冒然加一条进路极容易造成贫化并增加采掘成本。遇到这种难以判断的情况时，沿进路在帮上施工几个小口径短孔是最经济快捷的。

矿区范围内除了受F2、F3控制的主要矿体外，还有较多分支矿体以及散点分布的透镜体状小矿体，利用已有工程，适当布置钻孔探矿可以增加资源量。

1.3 用作探放水孔

矿区水文地质条件属简单类型，矿坑充水因素主要为构造裂隙水、风化裂隙水，主要充水含水层富水性弱，补给条件差，渗透性与导水性差。但是随着向下开采时，下部矿坑涌水有可能会随之加大，原导水性差的断裂可能转化为导水断层，形成灌入式涌水，影响矿床开采。在矿区实际生产过程中公司仍要加强探放水工作，严格执行“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采、有疑必停”的探放水原则，因而遇到下列情况之一时，必须探水。

（1）接近被水淹没的巷道、老窿、溶洞等。

（2）接近含水层、含水裂隙，或通过它们之前。

（3）接近可能突水的老钻孔时。

（4）接近充填未接顶的采场时。

（5）接近承压含水层或含水构造，有可能发生突水时。

（6）采掘工程接近其它可能涌（突）水地段时。

井下每一个金刚石钻孔都相当于一个探放水孔，在钻探施工时，班报表上全面记录各种数据，发观孔内涌水，要观测水压、水质、水量和估计积水量或补给量。到目前为止，锦丰井下采矿未发生一起突水事故。

1.4 用作充填孔、电缆孔

锦丰金矿采用上向水平分层进路式胶结充填采矿法，充填站位于矿区西部，共设2套充填搅拌系统，充填站由人造砂加工及充填料制备两大部分组成。充填料浆制备由分级尾砂浆（或人造砂）、水泥经各自的供料线按配比供给进料斗后，经ATDΦ600 双轴叶片式搅拌机、φ2000×2100 高浓度搅拌桶搅拌，搅拌后重量浓度约72%料浆通过充填钻孔自溜至井下采场充填。通过充填孔架设充填管道要比通过巷道两帮架管经济便捷的多，并且充填料浆不容易挂壁堵管。金刚石钻探还可以施工电缆孔，井下各中段间主要电缆通过垂直钻孔下放，可以节省材料成本，也不容易被机械设备碰撞损坏，非常实用。

2 金刚石钻使用的效果

2008 年井下金刚石钻探开始施工，截止目前已完工超30 万米进尺，在经济方面，φ75mm 孔径钻孔成本约350 元/米，坑探成本约1 万元/米，仅此一项为企业节省数亿元。效率方面，钻探每天施工20 米以上，坑道掘进每天约3 米，钻探效率远高于坑探。环保方面，钻探岩芯占地小，对环境几乎没有危害，坑探会产生大量废石压占地表土地。安全方面，井下岩石破碎，坑道虽经支护但是仍存在很大的片帮冒顶风险，坑探编录采样是一个高风险作业，而钻探岩芯编录采样都是在地表编录棚进行，相对风险很小。

另外金刚石钻在探帮、探贫矿、探放水孔、充填孔、电缆孔等各个方面的应用都起到了重要作用，为矿山增储、安全开采、节能环保都做出了重要贡献。

3 金刚石钻使用时存在的问题

井下岩石破碎，砂岩与粘土岩呈韵律性互层，钻孔容易偏斜，对施工队伍的设备及人员素质要求较高，需要确保测斜数据真实可靠，否则会造成软件上钻孔轨迹与实际不符，对矿体解译、预计贯穿位置造成偏差。

4 结语

金刚石钻探在锦丰金矿生产探矿、探帮、探贫矿、探放水、用作充填孔、电缆孔等方面的广泛应用，为编制采掘作业计划，采矿单体设计，贫化损失管理提供了详细的地质资料；为矿山安全环保节能减排带来了实实在在的利益。井下金刚石钻探值得在国内矿山大规模推广。