老鸦岔金矿矿区地质特征及矿床开采技术条件研究

2022-08-02王晓枝

能源与环保 2022年7期

姚伟，岳琪，王晓枝

(河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院，河南郑州 450001)

金是一种重要的贵金属，它不仅具有货币功能，而且在工业，特别是高科技、宇航工业、医药、建筑装饰等领域也得到了广泛应用。世界黄金查明储量4万t，但黄金储量和产量分布不均衡。以南非和俄罗斯储量为最大，据估计今后黄金储量平均增长率为1.4%，仅能满足需求量的86%，世界黄金需求呈上升的趋势[1-3]。我国是产金大国，黄金资源具有一定的优势，同时，也是黄金产品消费大国，国内市场每年需300 t，而我国的金产量仅为260 t/a，远远满足不了国内市场的需求。河南省是全国黄金大省，目前查明资源储量的金矿几乎全部开发利用，大批黄金矿山已出现不同程度的资源危机。黄金作为支柱产业的灵宝市，其前期开发矿山多存在严重的资源危机，寻找接替资源十分迫切[4-6]。因此，测区开展黄金勘查找矿具有十分重要的意义[7-10]。灵宝市小秦岭地区金矿在我国金矿开发中占有举足轻重的地位，随着近年来的强力开发，一些大型矿山资源日益枯竭，急需探明新的接替资源。

1 区域地质概况

小秦岭石英脉型金矿(为主)和蚀变岩型金矿(为次)，主要赋存于太华岩群和变TTG岩系中。

(1)地层。小秦岭地区由太华岩群，自下而上由基性喷发岩、观音堂岩组和焕池峪岩组组成。

(2)构造。①褶皱构造。小秦岭地区位于华北陆块南缘，太华群因受南北向挤压应力作用，在古老的结晶基底形成了近东西向紧闭的复杂式褶皱带，以后受区域上不同时期、不同方向应力影响形成复杂的断裂构造体系，控制金矿脉的分布。根据区域构造研究和同位素年龄分析，褶皱形变的主要时期为太古宙末。②断裂。小秦岭断隆区周缘发育“边界断裂”，与成矿关系密切的是断隆区内发育的一系列韧性、韧—脆性断裂。根据断裂的位置及性质划分为边界断裂及断隆内断裂，该区金矿与断隆内断裂关系密切，断裂性质为韧—脆性断裂，断裂带内充填的石英脉是金矿的主要载体。

(3)区域矿产概况。小秦岭地区主要矿产为金矿，至今已发现大型金矿5个、中型10余个、小型20余个。此外，还有铅、铁、钼、蛭石、石墨、磷灰石、钾长石、水晶及铀等矿产。①金属矿产。根据矿脉空间分布，主要分为3个主要矿脉密集带(简称矿带)，即中矿带、北中矿带、北矿带。南矿带含金石英脉规模较小，多为矿(化)点，不发育。②非金属矿产。石墨属变质成因的晶质石墨矿床，规模大型，质量好，已被地方开采利用；水晶分布于南闯一带，为观音堂中厚层石英岩受多期岩浆活动和混合岩化作用，发生重熔及再生而形成，规模小型；磷灰石、蛭石分布于五里村背斜轴部及其两翼，尤以大湖—观音峪段最佳，受焕池峪组控制，蛭石矿体产于斜长角闪岩、大理岩与花岗伟晶岩接触带。

2 矿区地质特征

2.1 矿区地质

(1)地层。矿区出露地层主要为太华岩群表壳岩系，其次为零星分布的第四系。

(2)构造。①褶皱。矿区位于老鸦岔垴—娘娘山主背形南翼轴部，背形轴呈蛇形弯曲，轴面近于直立，略向北倾。②断裂。区内断裂构造发育，共发现48条，明显可划分为成矿期前、成矿期(燕山晚期)，成矿期后断裂构造不发育。

(3)侵入岩。矿区内岩浆活动频繁，不同时期的岩浆岩发育，主要以基性—酸性岩浆的侵入为特征，其类型有花岗质片麻岩系、花岗伟晶岩、黑云母花岗岩、辉绿(玢)岩脉等。

(4)围岩蚀变。围岩蚀变为构造带蚀变带，发育在石英脉的顶底板处。

2.2 矿脉特征

矿区主要矿脉，即9101、873、721、722、209矿脉计5条矿脉，其特征见表1。此次勘查工作主要针对9101、873、722矿脉，其特征简述如下。

表1 矿区矿脉特征Tab.1 Characteristics of ore veins in the mining area

(1)9101号矿脉。为金硐岔9号脉西延部分，在金硐岔矿区出露长度1 680 m，经灵宝市金矿540 m，矿区出露长1 000 m，总长3 220 m。矿区9101脉位于老鸦岔背斜轴部，东起西长安岔，西至大老鸦岔沟南侧，出露最低标高+1 725 m，最高+1 900 m。该脉总体走向275°，倾向185°，倾角30°～45°，平均倾角40°。严格受构造带控制，矿脉具膨大收缩、波状起伏特征，矿脉厚0.50～2.50 m。此次工作圈定矿体4个。

(2)873号矿脉。分布于矿区的中北部，矿区内地表出露长度1 000 m，呈近南北向展布，西倾，倾角37°～45°。严格受构造带控制，具有波状起伏特征，矿脉自北向南倾角变缓。矿脉厚度一般0.4～1.2 m，最大厚度2.0 m。此次工作圈定矿体2个。

(3)722(504)号矿脉。西起东烧桃沟，东至西长安岔西坡，走向长4 500 m，722号脉在本矿区分布长1 560 m，出露标高+2 000～+2 332 m。矿脉走向65°～115°，一般95°，倾角35°～60°，一般49°。控制矿脉斜深最大为1 075 m，最小为160 m，平均斜深556 m，控制最低标高+1 509 m。地表平均倾角49°，深部35°～45°，中等倾斜。此次工作圈定矿体1个。

老鸦岔金矿区YM880坑道素描如图1所示。

图1 老鸦岔金矿区YM880坑道素描Fig.1 Sketch of YM880 Tunnel in Laoyacha gold mine area

2.3 矿体特征

此次工作共圈定7个矿体，分别为722-Ⅶ、9101-16、9101-17、9101-18、9101-19、873-Ⅰ、873-Ⅱ号矿体。

(1)9101-16号矿体。矿体位于42—44勘探线之间，赋存标高+970～+1 380 m，埋深220～870 m，矿体深部向西倾伏，上部220～430 m间已经采空，下部埋深430～870 m为本次工作控制。主要由ZK4201及YM1250、YM1360坑道控制，矿体走向长约320 m，斜深控制约400 m，厚0.80 ～2.38 m，平均厚度1.01 m，变化系数34%，厚度变化为稳定型。矿体主要由含金石英脉型和糜棱岩型矿石组成，以石英脉型矿石为主少量为糜棱岩型。矿体呈似板状，走向275°，倾向185°，平均倾角44°，品位1.23～17.94 g/t，平均品位3.50 g/t，变化系数80%，品位变化为较均匀型。探获(122b)+(333)矿石量为492 774 t，金金属量1 683 kg，占此次工作探获资源储量的49%。

(2)9101-17号矿体。矿体主要位于40—42勘探线之间，赋存标高+990～+1 689 m，埋深345～840 m，矿体深部向西南倾伏。目前上部埋深345～520 m矿体已采空，矿体主要由YM1570、YM1689及YM1250、YM1360坑道控制，矿体走向长约195 m，斜深控制约480 m，厚0.75 ～1.67 m，平均厚度0.99 m，变化系数27%，厚度变化为稳定型。矿体主要由含金石英脉型和糜棱岩型矿石组成，以石英脉型矿石为主少量为糜棱岩型。矿体呈似板状，走向275°，倾向185°，平均倾角45°，品位1.04 ～6.84 g/t，平均品位3.13 g/t，变化系数44%，品位变化为较均匀型。探获(122b)+(333)矿石量236 521 t，金金属量739 kg，占此次工作探获资源储量的21%。

(3)9101-18号矿体。矿体位于38勘探线西50 m至40勘探线之间，赋存标高+1 310～+1 689 m，埋深540～840 m，矿体深部向西倾伏。其中上部埋深540～720 m矿体已采空，矿体主要由YM1689、YM1570两排坑道控制，矿体走向长约140 m，斜深控制约220 m，厚0.81 ～1.40 m，平均厚度1.00 m，变化系数21%，厚度变化为稳定型。矿体主要由含金石英脉型和糜棱岩型矿石组成，以石英脉型矿石为主少量为糜棱岩型。矿体呈似板状，走向275°，倾向185°，平均倾角40°，品位1.02～4.64 g/t，平均品位2.77 g/t，变化系数47%，品位变化为较均匀型。探获(122b)+(333)矿石量85 873 t，金金属量238 kg，占此次工作探获资源储量的8.8%。

(4)9101-19号矿体。矿体主要位于9101矿脉44勘探线以东100 m至44勘探线以西100 m，赋存标高+840～+980 m，埋深1 090～1 310 m，主要由YM880、YM960及KZK004、KZK003、KZK002工程控制。矿体走向长200 m，矿体斜深控制约120 m，厚0.80～1.90 m，平均厚度1.01 m，变化系数12%，厚度变化为稳定型。矿体主要由含金石英脉型和糜棱岩型矿石组成，上部以石英脉型矿石为主，下部以糜棱岩型矿石为主。矿体走向271°，倾向183°，平均倾角40°，矿体深部向西倾伏，矿体呈似板状。品位1.34～4.60 g/t，平均品位3.30 g/t，变化系数35%，品位变化为均匀型，探获(122b)+(333)矿石量93 204 t，金金属量297 kg，占此次工作探获资源储量的10%。

(5)722-Ⅶ号矿体。矿体位于37—39勘探线之间，赋存标高+1 850～+2 073 m，埋深95～300 m，矿体深部向西倾伏。上部埋深95～195 m矿体已采空，矿体主要由YD207坑道及新施工ZK3701、ZK3901钻孔控制。矿体走向长165 m，斜深控制115 m。厚0.86～1.16 m，平均厚度0.96 m，变化系数9%。矿体主要由含金石英脉型和糜棱岩型矿石组成，上部以石英脉型矿石为主，下部以糜棱岩型矿石为主。矿体走向272°，倾向182°，平均倾角43°，矿体呈似板状，品位2.44～4.19 g/t，平均品位3.09 g/t，变化系数16%，品位变化为均匀型，探获(122b)+(333)矿石量45 868 t，金金属量141 kg，占此次工作探获资源储量的3.5%。

(6)873-Ⅰ号矿体。矿体位于2—4勘探线之间，赋存标高+1 530～+1 857 m。矿体主要由ZK401钻孔控制。矿体走向长180 m，斜深控制320 m，厚0.62～0.99 m，平均厚度0.94 m，变化系数15 %。矿体主要由含金石英脉型和糜棱岩型矿石组成，矿体走向190°，倾向280°，平均倾角46°，矿体呈似板状，品位1.10～4.08 g/t，平均品位2.75 g/t，变化系数29%，品位变化为均匀型，由于控制程度不够，不能达到(333)资源级别，不进行资源量估算。由于原采矿坑道采矿新增(333)矿石量17 629 t，金金属量53 kg。

(7)873-Ⅱ号矿体。矿体位于6—10勘探线之间，赋存标高+1 720～+1 857 m，埋深250～390 m。矿体主要由YD1857坑道及YD1770控制。矿体走向长230 m，斜深控制180 m，厚0.65～1.25 m，平均厚度0.90 m，变化系数15 %。矿体主要由含金石英脉型和糜棱岩型矿石组成。矿体走向185°，倾向275°，平均倾角45°，矿体呈似板状，品位1.11～6.24 g/t，平均品位3.07 g/t，变化系数38%，品位变化为均匀型，探获(333)矿石量131 190 t，金金属量403 kg，占此次工作探获资源储量的11.6%。

2.4 矿石质量特征

(1)矿石的矿物组成。区内目前查明的矿石矿物主要有自然金、银金矿、黄铁矿，次之为方铅矿、磁铁矿、黄铜矿、兰铜矿，偶见铜兰、辉铜矿、斑铜矿。磁铁矿呈不规则粒状星散分布，少数与黄铁矿、辉铜矿构成交代结构。黄铜矿呈不规则粒状星散分布，与铜兰、辉铜矿、兰铜矿、磁铁矿构成交代结构。石英：矿床系含金石英脉型金矿床。

(2)矿石化学成分。据组合分析和矿区同类矿床岩石化学全分析结果，矿石主要化学成分为SiO2，含量53%～92%，矿石中金品位一般为1×10-6～5×10-6，最高17.94×10-6。除主金属元素Au外，尚有Ag、Pb、S等有益组分，但其含量均达不到共生组分的工业要求，Ag、Pb、S达到伴生组分的工业要求。有害元素As含量很低，为0.000 7%，不影响金的选矿回收效果。

(3)金矿物赋存状态。金存在形式主要为自然金，次为银金矿，极少量的碲金矿、碲金银矿。自然金脉状居多，银金矿常与黄铁矿、方铅矿共生。金矿物的嵌布特征：自然金、银金矿主要以晶隙金和裂隙金为主，其次为包体金。经单矿物分析，黄铁矿含金量最高，黄铜矿次之。金与黄铁矿的嵌布关系密切(表2)。

表2 自然金嵌布关系统计Tab.2 Statistics of inlay relationship of natural gold

2.5 矿石类型和品级

在石英脉矿体的边部，围岩常发生黄铁矿化、绢云母化、硅化等热液蚀变活动，含有石英、黄铁矿细脉，部分含金较高，形成蚀变岩型金矿石。该矿石类型较少。根据矿石中硫化物的多少，勘查区矿石可划分为2种工业类型：①少硫化物金矿石。这类矿石中金属硫化物平均含量占3.00%以下，脉石矿物超过97%，硫化物主要是黄铁矿，采用浮选工艺流程处理矿石，Ag、Pb、S伴生组分可以综合回收。该类型矿石占总量的80%。②富硫化物矿石。矿石中金属硫化物平均含量占5%以上，金属硫化物主要为黄铁矿，有少量方铅矿、黄铜矿等，伴生有Ag、Pb、S等有用组分，采用浮选流程处理矿石，但回收率偏低，比少硫化物金矿石难选。该类型占矿石总量的20%。

2.6 矿体(层)围岩及夹石

围岩为斜长角闪片麻岩、辉绿岩时，碳酸盐化、绿泥石化、绿帘石化较为发育。矿体围岩中，构造蚀变岩的含金量往往高于非构造蚀变岩的含金量。矿体与围岩在强蚀变带内呈渐变平行接触关系，二者没有明显的分界线，只有借助化学分析结果划分矿与非矿；在弱蚀变带内(即石英脉和围岩直接接触部分)，二者分界较为明显。矿区近矿围岩蚀变带窄，总体蚀变强度较弱，矿体与围岩界线一般清楚。矿区内各种矿化围岩与石英脉关系密切，多位于石英脉的两侧和两端，其形态特征与产状和含金石英脉基本一致。矿体与围岩在弱蚀变带内呈渐变平行接触关系，二者分界线较为明显。通过在坑道内观察，矿体上、下盘围岩岩性多为斜长角闪片麻岩、斜长角闪岩、片麻状花岗岩。由于矿区矿体主要由石英脉组成，且总体厚度较薄，未发现矿体含有夹石。

2.7 矿区内共(伴)生矿产情况

小秦岭金矿矿田内的金矿床一般伴生有银、铅、锌、铜、硫等有用组分，但各矿区有所差别。此次勘查区内金矿石中常有黄铜矿、方铅矿出现，局部富集呈团块状，但总体上矿化不连续。此次勘查工作对金品位大于1×10-6，在矿石副样中采取了组合分析样品分析了银、铅、锌、铜、钨、硫、砷、锑等元素。

3 矿石加工技术性能

3.1 矿山生产技术指标

矿区为河南省三门峡市河西林场老鸦岔金矿的采矿区，目前矿山正常生产，选厂规模为175 t/d，生产用矿石主要来自于9101脉及722矿脉，因而勘查区矿石的主要为9101矿脉深部矿体，加工技术性能与老鸦岔金矿采矿区内开采矿石具有较好的可比性。老鸦岔金矿选矿工艺为重选+浮选，具有较为成熟的选矿工艺流程，总回收率达到89%，矿石可选性能良好。各项生产技术指标见表3。

表3 主要生产技术指标Tab.3 Main production technical indicators %

3.2 矿石工业利用性能评价

(1)矿石中原生矿占多数，有利于浮选。

(2)矿石中晶隙金和裂隙金占多数，包体金很少，且大多数包裹于黄铁矿中，有利于回收。

(3)矿石中自然金为中粗粒，无泥矿存在，有利于重选回收。

(4)矿石中金的形态以等粒、角粒状、不规则粒状为主，乳滴状、叶片状、枝杈状较少，且自然金表面洁净无污染，易于浮选和氰化。

(5)矿石中有害杂质砷含量为0.006%～0.010%，选矿试验铅、金精矿中，铜杂质含量为2.208%，略高于规定标准。

(6)矿石中含有磁黄铁矿、黄铁矿和绢云母，影响氰化效果。对原生矿石品位2.5×10-6～4.5×10-6的矿石，重选可获得金精矿金品位155×10-6～235×10-6，浮选可获得金精矿进行金品位20×10-6～35×10-6，金浸出率在93%～95%，尾矿品位0.28×10-6～0.42×10-6，金总回收率89%。

由上述可知，该矿床选矿流程较简单，选矿成本较低，为易选矿石。

4 矿床开采技术条件

4.1 水文地质

矿区南高、北低，最高标高+2 413 m，最低标高+1 603 m，相对高差810 m，多悬崖、陡壁，坡度较大，有利于水流排泄，大气降水多形成地表水排泄出区外，少部分渗入地下形成地下水。矿区出露岩石主要为太华群变质岩系，另有部分花岗岩出露。变质岩和花岗岩的透水性和含水性均差，不利于地下水的运行与储存，为主要的隔水层。矿区地下水补给来源主要为大气降水。由于地形切割深，沟谷发育，沟谷走向北东向，与近东西向断裂带(含水带)构成斜交，地下水沿地形切割进入断裂带后，除少部分下渗进入深层含水带外，大部分沿地形切割深处和断裂带与沟谷的交汇处以泉的形式溢出地表。地下水的运动方向与地表水流一致，总体上由南西向北东运动。但考虑到矿山地下开采，地下水需人工排水，矿山应采取必要的排水措施，以免矿坑涌水影响矿山安全生产。金矿体赋存标高+800～+1 973 m，位于区域侵蚀基准面以上，且附近无大的地表水体，断裂带富水性弱。综上所述，认为勘查区水文地质条件属简单—中等类型。

4.2 工程地质

(1)岩石的物理性质。①矿体和围岩的抗压、抗拉、抗剪强度。据测定，岩石的抗压强度61.2～104.8 MPa，大于60 MPa，属于坚硬岩石；岩石的抗剪强度37～43 MPa，该区岩石坚硬完整，脆性较小，不易破碎，岩石抗压、抗拉、抗剪性能良好。②矿体、围岩硬度及爆破率。矿体和围岩坚固性系数为9～11，爆破率82%～90%。③松散系数及安息角。松散系数为1.55，安息角为35°。

(2)矿体及顶底板围岩的稳定性。矿体为构造控矿，产状基本稳定，延伸范围大，厚度不大，主要为石英脉及构造蚀变岩，黄铁矿化、黄铜矿化、硅化、糜棱岩化普遍，破碎带较少。岩矿石均坚硬，稳定性好，局部地段有构造破碎带，但不多见；破碎带岩石较破碎或很破碎，抗压强度低，稳定性差，易发生塌方、滑移、冒顶等不良地质现象，生产中若遇到破碎带应加强防范，严密支护，防止事故发生。众多坑道极少支护，未见不良工程地质现象发生，工程地质条件简单。矿体的顶底板岩性主要为片麻状花岗岩、花岗质片麻岩，部分斜长角闪岩，均为坚硬岩组，无软弱夹层及软弱结构面，岩石力学强度高，耐风化，裂隙不发育，地表线裂隙率仅0.02%左右。岩石完整，岩矿体稳定性良好。工程地质条件类型简单。

(3)环境地质。①地震。控震构造主要为纬向构造的深大断裂和新华夏系北北东向断裂，尤其是上述两断裂相交的锐角地带，是地应力释放的主要场所，是地震的多发地带，小秦岭属此地带的偏西部位，在影响范围之内，为了防患于未然，在矿山建设和选厂建设中应采取防震措施。②环境状况。根据矿区内以往对坑道检查及生产时对坑道的检测结果，坑道内无有毒气体及高放射性元素。随着以后矿山的开采，废水排放量也将增加。对此，要采取措施，例如对废水进行过滤沉淀等，以避免造成对沟河的污染，给当地居民的生活用水带来困难；要做好环境地质保护工作，使矿业经济的发展不以地方环境遭受破坏为代价。③地质灾害。矿区内地势高，坡度大，切割深，陡壁危岩多，有潜在滑坡体，暴雨季节可能发生泥石流、崩塌、滑坡等地质灾害。矿区内沟谷较深、地形陡峻，多处陡壁直立，上部有活动块石、危岩，暴雨季节可能发生巨大块石崩塌、掉块。各沟谷均有巨大乱石堆积，发生泥石流，对环境和人身均造成严重威胁，应引起足够注意，特别是在雨季，更应注意。各沟谷的坑道外沟中有大量矿渣堆积，破坏了环境，雨季和特大暴雨可能产生泥石流，并堵塞沟谷河道排水，对枣香河有较大影响，应采取垒坝、修石墙措施进行防治。同时矿区地形陡峭，沟谷狭窄，施工形成的矿渣、废石一般堆积紊乱，存在泥石流等地质灾害隐患，应疏通河流、堆砌好废石，采取防范措施。综上所述，矿区环境地质条件中等。

4.3 矿床开发技术条件分析

综上所述，矿区位于分水岭处，地势高，坡度大，河水较深，地表水不发育，地形有利于自然排泄；矿区岩性较单一，岩矿石坚硬致密完整，裂隙不甚发育，构造简单，为单一裂隙，充水矿床，富水性弱，无大的不良工程地质现象发生。

(1)矿床开采内部条件。①资源量。勘查区目前估算金矿体8个，此次共新增工业矿石(122b)+(333)矿石量1 025 346 t，金金属量3 373 kg。②矿石加工技术性能。矿区矿石的加工技术性能与老鸦岔金矿采矿区具有较好的可比性。老鸦岔金矿选矿工艺为重选+浮选，具有较为成熟的选矿工艺流程，总回收率达到91%，矿石可选性能良好。矿区矿床内部开采技术条件较好。

(2)矿床开采外部条件。灵宝市是河南省采金第一大市(县)，地方政府对金矿开发工作十分重视。小秦岭地区老矿山密布，矿山开采的水、电供应可就地解决，供水水源来自地下水或经处理的溪水。电力供应比较方便，10 kV输变电路直达勘查区。原料及燃料供应、建筑材料可就近在灵宝县城购置。矿区各项外部条件均较好。

(3)未来矿山开采方式及选矿方法。矿床属典型石英脉岩型矿床，且矿体倾角中等，一般38°～43°。因此，未来矿山开采方式为地下开采，采用开拓方式为平硐+斜井、平硐+盲竖井联合开拓。采矿方法视具体情况，采用浅孔留矿法和削壁充填法。选矿方法采用重选+浮选法。