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发布日期:2020-06-30  来源:采矿工程  作者:张振华  浏览次数:563
   研究区位于山东省招远地区,为一石英脉型倾斜薄矿 体。矿体规模较小,矿体形成较为复杂,但矿体品位较高。 赋矿围岩相对稳定,以全面采矿法为主。由于矿体规模小, 导致采矿空间较小,使得回采贫化率显著上升,进而影响了 出矿品位。此外,在采矿过程中形成了大量的采空区,局部 顶板出现崩塌现象,对下方作业工作人员的安全造成了严重 的威胁。同时,由于矿体较薄,容易造成矿体与围岩混采, 不仅降低了出矿品位,而且对选冶造成困难,显著的提高了 选冶成本。因此,如何制定更加安全、精准的开采方法成为 当前亟待解决的首要问题。基于此,本文该矿床为研究对 象,分析更加合理的采矿方法,为降低采矿成本和选冶成本 提供参考。

1 区域地质概况

山东是我国重要的黄储备基地,区内金矿资源优越, 形成了规模较大的成矿带,如胶东地区、鲁西地区等。胶东 地区是山东重要的黄金产地,区内构造组合样式复杂多变, 构造 ~ 岩浆活动极为频繁,造就了丰富的金矿资源。区域金 矿资源的分布明显受控于断裂构造体系. 由于胶东地区明显受郯庐大断裂带的影响,形成了一系 列大致等间距分布的北东 ~ 南西向断裂破碎带,控制着区域 金矿资源的分布规律。此外,大规模的岩浆活动如玲珑花岗 岩、栾家河花岗岩、郭家岭花岗岩等,与区域金矿资源的形 成关系十分密切。北东 ~ 南西向展布的断裂破碎带一般由 2 条 ~5 条分支断裂组成,控制着断裂带两侧金矿资源的分布, 形成了不同的成矿亚带。研究区区域金矿资源受控于复试背 斜两翼,与北东 ~ 南西向区域性断裂破碎带具有明显的成因 关系,矿体一般位于帚状构造、“Y”型构造和“Z”型构造的 结合部位。矿床成因以是蚀变岩型金矿床为主,石英脉型金 矿床次之。

2 矿床地质概况

2.1 矿区地质概况

研究区位于胶东地区,该区域自古生代至晚侏罗世以来 一直处于隆生构造演化阶段,形成了一系列呈北东 ~ 南西向 展布的深大断裂带以及派生的众多次级断裂带,使得区域内 大多数古生界地层严重缺失。研究区地层出露较为简单,主 要为前寒武系以及新生界及第四系沉积物。前寒武系地层以 太古界胶东群、新元古界蓬莱群等为主,新生界地层以白恶 系为主。其中太古界胶东群为一套硅质碎屑岩,属于一套 区域性的中深变质岩 ;蓬莱群中常见的岩性为大理岩板岩石英岩等,为一套浅变质岩系 ;白恶系地层以盖层维族,主 要为一套火山岩 + 碎屑岩组合,岩性以砂砾岩、凝灰岩、安 山岩、火山碎屑岩等为主。矿区构造以区域性北东 ~ 南西向 深大断裂为主,派生的一系列次级断裂构造体系次之,次级 断裂带与主干断裂的交汇部位常常是金矿资源赋存的主要 空间位置。在次级断裂带中充填有规模不等的石英脉,石英 脉是主要的赋矿岩石。因此,总体上,研究区矿床类型属于 石英脉型金矿床。

2.2 矿床地质特征

金矿体主要分布在矿区北西侧,矿床成因类型属于石英脉型金矿床,为一含金多金属硫化物脉,地表控制长约 930m。地表控制矿体长约 60m~200m 不等,矿体走向近南 北向,矿体倾向北西,倾角中等 ;矿体中 Au 品位介于 5.9g/ t~17.1g/t 之间,矿体厚度较小,一般为 0.6m~1.2m。矿床 属于石英脉型金矿床,因此与围岩的界线十分明显,赋矿岩 石为白色石英脉,赋矿围岩为黑云母变粒岩和黑云母斜长片 麻岩。矿床围岩蚀变较为发育,且具有对称性,从矿体中心 向两侧具有“硅化→绢云母化→黄铁矿化”的变化规律,但 总体上矿化蚀变现象较弱。矿石矿物以黄铁矿、闪矿、方 矿为主,脉石矿物以石英、方解石等为主。矿石结构以浸 染状为主,矿石构造为块状矿石。

3 采矿方法对比分析

3.1 不同采矿方法拟定

在确定矿床采矿方法过程中,必须结合矿床地质条件等 情况拟定不同的采矿方法,通过进一步对比,最终确定更加 合理的采矿方法。 研究区地质概况较为简单,矿体属于中等稳固—稳固型 的倾斜薄矿体,因此该矿床不适合于大规模的机械化开采方 式。由于矿床规模较小,但矿石品位较高,因此易选择生产 能力相对较小、作业简单的采矿方法。结合矿区地形地貌等 现象 [4,5],确定采矿技术方法为斜长壁工作面矿岩分采房柱 空场采矿方法和顺路斜道菱形单元全面削壁充填连续采矿 法。根据确定的两种采矿方法拟定了 2 种采矿方案,具体内 容如下 :

方案一 :拟定的方案一为斜长壁工作面矿岩分采房柱 空场采矿方法,在不同的采矿平台内沿着矿体的走向每 20m 划分为一个回采单元,回采单元的高度为采矿平台高度。在 每一个回采单元之间预留直径为 1m~2m,间距为 5m~7m 的不连续分布的采矿柱,在顶板和顶板不留柱。此外,在每 一个回采单元内沿着矿体斜长布设相应的斜长回采工作面, 在矿体两端连续推进开采,直至全部矿脉回采完 [5,6]。方案 中设计的采准工程主要以原有的采矿平台沿脉运输巷道、探 矿天井等布设,接着在运输巷道上盘围岩中每个 3m 掘进一 个硐室安置电耙。采矿过程中回采工作从斜长工作面首先开 始,而初始采场则主要由通风天井形成的斜长回采工作面开 始。具体的实施方法就是沿着斜长工作面以浅孔爆破方法采 下一定厚度的下盘围岩,将采下的围岩通过电耙顺坡运输至 采场下部运输巷道,再经过人工装在等方式装入矿车,依次 循环作业,直至回采矿体全部厚度位置。采矿过程中的通风 装置主要经过下部采矿平台沿着运输巷道进入,经过斜长回 采工作面至上部采矿平台进而排出。 方案二 :拟定的方案二为顺路斜道菱形单元全面削壁 充填连续采矿法。在采矿平台高度范围内沿着矿体的总体走 向每 25m 左右划分为一个回采单元,回采单元的高度为采 矿平台的高度,在顶部、底部以及回采单元内均不留柱。在 每一个回采单元长度中央部位设置一个钢质顺路溜矿井,采 用从下而上的方法逐层回采矿体和削壁充填采空区,使得回 采区域多呈菱想着初始回采单元侧伏,并且从初始回采 单元向矿体两侧逐渐推进,直至采完全部矿脉为止 [7,8]。方 案二的施工顺序为首先从回采单元矿体下部采矿平台沿着 运输巷道进行挑顶落矿,将下部矿脉全部采下,在挑顶落矿 过程中落矿高度为 3m~4m,再将落矿空间底部浇筑厚度为 0.3m 的钢砼隔板,并将其作为采场的人工底板。回采过程 从底层开始,使用浅孔爆破的方式进行回采,对回采单元全 长下部围岩进行削壁处理,将削壁处理的围岩充填在采场中 并进行人工平整处理,将其作为工作面的底板,以废胶带铺 设落矿垫层,采用浅孔落矿的方式将矿石经过工作面由人工 搬运的方式通过顺路溜井运输,依次循环操作。井下通风装 置采用采矿平台下部运输巷道、回采工作面、探矿通风天井 等至上部采矿平台运输巷道等排出。

3.2 不同采矿方案对比

根据金矿床成因类型以及矿体地质特征,结合矿体品位 以及开采成本等综合因素,本文拟定了斜长壁工作面矿岩分 采房柱空场采矿方法和顺路斜道菱形单元全面削壁充填连 续采矿法。通过对比发现,二者均适合本矿床的开采现象, 但同时具有不同的优缺点。其中,方案一的优点在于采矿布 设较为简单,有效的解决了采矿贫化问题,最终获得的出矿 品位较高,可以有效的剔除部位夹石,电耙出矿效率高 ;缺 点在于废石出量、运输量较大,存在少量间柱损失,采矿成 本较方案二高,采矿效率较低,遗留的采空区面积较大。方 案二的优势在于采矿布置相对简单,采切工作量较小,回采 率较高,矿石损失率较低,采矿安全性能较好,采矿贫化小, 出矿品位高 ;缺点在于作业较复杂,采矿效率较低,成本也 较高。此外,两种不同的采矿方法中的通风系统基本一致, 也无法区别出明显的优缺点。因此,根据方案一和方案二的 优缺点是很难做出具体的优选方案的(表 1)。基于此,为了 充分对比方案一和方案二的采矿效益,进行综合经济对比分 析,通过一定规格的矿产资源模拟开采经济分析,进而对比 出方案一和方案二的经济效益优势,为进一步确定最终的采 矿方案提供帮助。

在方案一(斜长壁工作面矿岩分采房柱空场采矿方法) 和方案二(顺路斜道菱形单元全面削壁充填连续采矿法)的 综合经济对比分析过程中,所有的参考指标均满足当前国家 采矿标准和作业顺序。在综合经济对比过程中按照采矿断 面 50m 长,25m 高和 0.6m 的水平厚度为基础进行分析。通 过对比发现,方案一的采矿损失率为 7.5%,采矿贫化率为 7.5%,采出矿石含金量为 23.14kg,采矿直接成本 61.59 元 /t,采矿直接费用 13.4 万元,矿石综合成本 365 元 /t,选矿 直接成本 41 元 /t,白菜送彩金网站大全黄金含量 22.67kg,产品销售总收入 279 万元,产品总生产成本 88.2 万元,产品总利润 190.55 万 元,采出矿石利润 876 万元 /t,地质矿量利润 876 万元 /t, 矿山年利润为 2329 万元 ;方案二的采矿损失率为 4.00%, 采矿贫化率为 7.5%,采出矿石含金量为 24.01kg,采矿直接 成本 53.64 元 /t,采矿直接费用 12.11 万元,矿石综合成本 357 元 /t,选矿直接成本 41 元 /t,白菜送彩金网站大全黄金含量 23.52kg, 产品销售总收入 289 万元,产品总生产成本 89.8 万元,产品 总利润 199.56 万元,采出矿石利润 917 万元 /t,地质矿量利 润 917 万元 /t,矿山年利润为 2407 万元。

通过方案一(斜长壁工作面矿岩分采房柱空场采矿方 法)和方案二(顺路斜道菱形单元全面削壁充填连续采矿法) 的综合经济对比发现,方案二的单位出矿利润和年利润均 大于方案一的,总体上方案二的采场布设简单,出矿效率也 较高。因此,总体上认为方案二比方案一取得的经济效益更 高,故最终选择方案二(顺路斜道菱形单元全面削壁充填连 续采矿法)。

4 结语

综上所述,研究区金矿床属于石英脉型倾斜薄矿体,对 开采增加了难度。本文根据地质特征和矿床地质特征等确定 了斜长壁工作面矿岩分采房柱空场采矿方法和顺路斜道菱 形单元全面削壁充填连续采矿法。通过两种不同采矿方法的 对比研究,认为二者的采场布设方法,出矿率、采矿率等优 缺点相差无几,无法确定更加优选的方案,基于此,本文采 用了综合经济对比方法,结果表明方案二的单位出矿利润和 年利润均大于方案一的,总体上方案二的采场布设简单,出 矿效率也较高,最终选择方案二。

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