铜绿山铜铁矿井下边端部探矿方法与实践

2022-09-29蔡世祥

采矿技术 2022年5期

蔡世祥

(深圳地质建设工程公司，广东深圳市 518023)

0 矿区地质概况及现状

铜绿山矿床是典型的热液接触矽卡岩型铜铁矿床。矿区位于大冶复向斜南翼，阳新岩体西北端的铜绿山小岩体中，其东北方向是下扬子拗陷带，强烈的北北东向构造使分布于背斜两翼及核部的矿体群多以北北东向为主、北东东向为辅的方向延伸。矿区地层发育较为完整，均以残留状态产出于岩浆岩岩体中，其中三叠系下统大冶组（T1d）、三叠系中下统嘉陵江组（T1-2j）的碳酸盐类的白云岩、灰岩和白云质灰岩与成矿关系密切，现井下开采区域内基本都变质成矽卡岩或大理岩，而矽卡岩和大理岩是铜绿山矿区的主要赋矿层[1]。

铜绿山铜铁矿床经过几十年的开采，井下已探明的可采资源量逐渐减少，中浅部-425 m及以上中段资源已基本被采完，只剩余部分中段局部底柱和盲小矿体。矿石品位也有所降低，特别是深部矿体品位较低，部分中段实际开采品位与设计品位存在差别，且深部地压增大，岩石稳定性变差，安全压力大，为生产带来了诸多不便[2]。为满足矿山的持续稳产，缓解生产中段生产能力消失过快的局面，在现有地质资料的基础上，利用现有开拓、生产系统进行边端部探矿找矿，寻找未知盲矿体和零星小矿体，力求寻找更多的可采矿量，提高资源利用率，以缓解当前矿山严峻的生产压力[3]。

1 井下边端部探矿方法

1.1 根据接触变质作用圈定探矿靶区

1.1.1 热接触变质作用

矿区大理岩被岩浆热液分割包裹，发生强烈的热接触变质作用，使含矿物质富集，因而大理岩是铜绿山矿床的主要赋矿层，形成了Ⅲ、Ⅳ号等主矿体。根据热液接触变质作用特征规律，在主矿体边端部寻找大理岩包裹体，并根据成矿规律分析含矿可能性，对含矿可能性较高的大理岩包裹体进行水平钻探矿。如-545 m中段南沿一分段1至4号勘探线生产探矿中探明的盲小矿体，位于Ⅲ号矿体下盘西南端边端部，与Ⅲ号主矿体方向一致，呈北北东向。赋矿层为大理岩，与Ⅲ号主矿体连接的部位局部由于碳酸盐岩发生强烈的热接触变质作用，呈角砾状胶结形成角砾状大理岩，铜离子在热液接触变质作用过程中逐渐聚集形成矿体[4]。

1.1.2 接触交代变质作用

岩浆热液侵入围岩后，碳酸盐岩与高温岩浆岩接触带区域发生接触交代作用，形成了受接触带控制的不同规模和类型的高温接触交代变质岩系矽卡岩，如透辉石矽卡岩、石榴子石矽卡岩等。在接触交代变质作用形成矽卡岩时，随着热液温度逐渐降低，含矿挥发分也随着热液冷凝而逐渐富集，形成了有利的成矿条件，矽卡岩时常是构成矿体的直接围岩，如XⅢ号矿体、Ⅲ号矿体部分及Ⅳ、Ⅰ号矿体局部，是本矿床的主要赋矿层[5]。

前期通过边端部生产探矿探明的-245 m中段北沿27线主矿体上盘边部的盲小矿体（6414采场）是由于接触交代变质作用使局部碳酸盐岩形成矽卡岩体被包裹于火成岩中，含矿组分得到有效集聚，形成了热液交代矽卡岩盲小矿体。

1.2 根据矿床成因和构造控矿规律寻找盲小矿体

1.2.1 构造标志

现铜绿山铜铁矿生产中段中赋存的矿体主要为Ⅲ、Ⅳ、XⅢ号矿体及Ⅰ号矿体少部分。而这几个矿体均以北北东向产出，主要赋存于岩体与大理岩的接触带上，其次赋存在接触带附近的赋矿层大理岩或矽卡岩层间。因此，接触构造是矿体延伸方向的主要控制因素，是本矿床重要的找矿标志。

1.2.2 岩浆岩标志

与铜绿山矿床成矿关系密切的岩浆岩是燕山早期第三阶段侵入的中性岩石英二长闪长玢岩，侵入时热液与大冶组碳酸盐岩发生接触交代作用，使白云岩、灰岩等变质成大理岩、矽卡岩，并在接触交代作用过程中，铜、铁属离子富集而形成典型的矽卡岩型铜铁矿体，故石英二长闪长玢岩是铜绿山矿床找矿的岩浆岩标志。

1.2.3 矿体围岩蚀变

铜绿山矿床围岩蚀变作用发育，常见的矿体围岩蚀变种类较多，其中与铁矿化紧密联系的是钠化，而与铜矿化紧密联系的是钾化、碳酸岩化，所以工程揭露的围岩明显蚀变是重要的找矿标志。

破碎带与成矿作用甚为密切，破碎带的发育程度、规模与矿体的富集情况、规模成正相关。有些破碎带本身就是矿体的赋矿层，如Ⅺ号矿体及Ⅷ号矿体的部分就是含矿角砾岩。围岩大理岩层间破碎带有规模较小的矿体赋存，围岩上下接触带内带有与零星大理岩捕虏体分布有关或与构造裂隙有关的小矿体分布。

1.3 根据钠长斑岩、斜长岩寻找被脉岩隔断或错失的矿体

铜绿山矿床中钠长斑岩较发育，且时常分布于矿体附近，甚至穿插于矿体中把矿体分割，往往与钠长斑岩接触的矽卡岩就是矿体。钠长斑岩在Ⅲ、Ⅳ、XⅢ号矿体中比较常见，常交叉于矿体中，大多呈北西-北北西走向。如图1中-545 m中段南沿-537 m分段，5508至5513采场上盘矿体部分被钠长斑岩隔断。

图1 -545 m中段南沿-537 m分段地质简图

斜长岩在铜绿山矿床中分布并不广泛，根据多年生产工作中总结出来的矿石富集规律，与斜长岩直接接触的大理岩往往构成高品位的铜铁矿体。如-245 m中段17线主矿体上盘探明的小矿体，当时因在揭露的巷道地质编录中发现该区域有斜长岩发育，且其下盘区域为无工程控制的大面积大理岩，并在揭露的大理岩中发现挤压片理带，片理带中发现零星黄铁矿化，故在该区域进行了巷道探矿，发现了一面积约240 m2的小矿体，且铜品位达到1.85%，验证了推断的正确性[6]。

2 探矿实践及常见问题

2.1 探矿实践

边端部探矿是为探明矿体端部及矿体上下盘沿矿体延伸方向区域的地质情况及赋矿情况，故选取探矿方式时偏向于垂直矿体布置探矿工程，以求用最少的探矿工程探明最大的探矿区域。且需及时跟踪现场情况并做好地质编录，根据现场地质编录的岩性特征及时调整施工方案，减少不必要的工程[7]。

矿区Ⅲ、Ⅳ、Ⅺ号等主矿体形态、产状、延深均受接触带控制，赋矿层均为矽卡岩和大理岩。探明的边端部盲矿体产状与主矿体相差都不大，矽卡岩成矿连续性较好，但品位变化较大，以铜铁矿石为主，部分为磁铁矿石；大理岩成矿连续性较差，呈星点状，以单铜矿石为主，部分为铜铁矿石。主要的找矿标志有矿化的矽卡岩和大理岩及有明显蚀变的火成岩、矽卡岩和大理岩，在铜绿山矿床中钠长斑岩也是重要的找矿标志，与钠长斑岩接触的矽卡岩往往就是矿体的直接围岩，甚至是矿体。

2.2 常见问题

边端部探矿是为缓解生产压力而进行的生产性探矿，力求见效快，普遍存在于矿体垂直方向上的控制工程较少甚至没有，所以所探矿体矿界是根据所在平面施工的水平钻或坑道探矿工程结合上下中段出露的矿体推测圈定的，矿体储量以推测的矿界根据相应的储量计算公式计算，存在不确定性，可能与实际开采矿量存在较大差别，而为了快速缓解生产压力，会采取以采代探的方式。

（1）巷道探矿的位置未能完全揭露矿体，矿量核算的矿体界线是根据已揭露部分推测圈定的，推测部分存在不确定性；

（2）对于在上一中段未揭露矿体的靶区，矿体储量的计算使用的是锥形公式，存在不确定性；

（3）上下中段对应的区域未进行工程控制，矿体沿倾向尚未完全控制，在下一步工作中应继续进行工程追索控制；

（4）一般只在一水平面上有一定的探矿工程控制，在矿体倾向上尚未完全控制，在下一步工作中应继续进行工程追索控制，以探明矿体规模大小；

（5）巷道工程和水平钻探都只在水平面上施工，对于矿体在垂直方向上的变化情况尚不清楚，下一步工作中建议进行垂直采样工作，了解矿体垂直方向上的变化情况，掌握更准确的矿体品位资料。