甘肅陽山金礦地下開采方法淺析

段義敏，喻 春，樓 毅，葉小林

（中國人民武裝警察部隊黃金第十二支隊，四川成都610036）

甘肅陽山金礦地下開采方法淺析

段義敏*，喻 春，樓 毅，葉小林

（中國人民武裝警察部隊黃金第十二支隊，四川成都610036）

甘肅陽山金礦位于川、陜、甘交界地區，為我國近期發現的一特大型微細浸染型金礦。陽山金礦是武警黃金部隊發現的特大型巖金礦，通過17年的地質勘查工作，共探獲（332+333+334）金資源量380t。礦體在平面上呈舒緩波狀，在剖面上為脈狀。由于礦體形態變化大，采礦損失也大，給開采工作帶來了很大的挑戰和難度。在概述陽山金礦構造、礦體特征、礦石特征的基礎上，著重闡述巖金礦地下開采的多種方法與要點，并結合陽山金礦的特點，對陽山金礦的地下開采方法進行比較和探討，為下一步陽山金礦的全面開采奠定基礎，充分展現陽山金礦的經濟價值和社會價值。

地下開采；采礦方法；陽山金礦

甘肅陽山金礦位于甘肅省南端，中南段的秦嶺山脈，隴南地區的文縣境內，高中山區。金礦區地形復雜，南端高北端低，山勢陡峭，切割較深，溝壑縱橫，谷地狹窄；最高海拔高度為2435m，最低海拔高度為1787m，相對高差只有648m。具體位置：陽山金礦處于縣城的西北方向，距離縣城很近，直線距離13km，運輸距離30km；礦區交通非常方便，文縣—武都地區的212國道，穿過礦區，并且礦區距離最近的火車站——昭化火車站（寶成鐵路線），運輸距離只有186km。

1 礦山概況

陽山金礦位于陜甘川金三角區，其大地構造位置處于三者交匯部位的文縣弧形構造內：松潘—甘孜褶皺系的東端、秦嶺東西向構造帶的南側、與龍門山北東向的構造帶。礦區構造特征：文縣弧形構造，是陽山金礦的主要構造，其特點是由一系列斷裂組成，這些斷裂近于平行，包括了白馬—臨江斷裂、馬家磨—魏家壩斷裂、安昌河—觀音壩斷裂、松柏—黎坪斷裂等。陽山金礦處于安昌河—觀音壩斷裂帶內。斷裂帶內的褶皺發育，一系列次級層間剪切帶或斷裂伴生于褶皺的翼部，褶皺的產狀與地層的產狀接近一致，這些次級層間剪切帶或斷裂，是金礦體賦存的主要位置[1]。

陽山金礦帶分布：西邊開始于泥山礦段，大致沿著安昌河—觀音壩斷裂分布，東邊到達張家山礦段，全長約30km。劃分為泥山、葛條灣、安壩、高樓山、陽山和張家山6個礦段，其中礦帶中部的安壩礦段為成礦富集區，目前共發現40條礦脈，由南往北劃分為305、360、311和370四個脈群（見圖1）[2]。

礦山水系屬于長江中上游地區的嘉陵江流域——白水江的支流，流經礦區西側最大的河流，是距離礦區約3.5km的馬連河；常年有地表徑流，地表水的特點——暴漲暴跌，距礦區約200m的金昌溝是馬連河上游分支。礦區地形坡度較大，對自然排水十分有利，礦床充水來源，主要有2方面：一是第四系的黃土堆積物、殘坡積和洪積碎石的孔隙潛水，二是基巖裂隙潛水、構造裂隙帶水[2]。

2 礦體特征

陽山金礦，金礦類型主要有蝕變千枚巖、蝕變斜長花崗斑巖、蝕變砂巖、蝕變灰巖4種。礦體走向NEE，傾向S，傾角50°～70°，礦體在走向上分段富集，在垂直向平行等距分布（平距40～120m）；走向長2100～3500m，礦體厚度極不穩定，平均厚度為3.69～6.57m，最大可達10～21m,最小為1～2m，而且礦體相距僅15～60m。礦體在平面上呈舒緩波狀，在剖面上為脈狀，該類礦脈屬于薄礦脈。

陽山金礦的礦體標高，由于礦脈眾多，礦體位置變化較大。下面列舉一些典型礦脈：（1）305號脈礦體標高：①305-Ⅰ-1、305-Ⅰ-2、305-Ⅰ-7—305-Ⅰ-9，位于1470～1980m；②305-Ⅰ-3—305-Ⅰ-5、305-Ⅰ-10，位于1650～2200m。

（2）307號脈礦體標高：307-Ⅰ-1、307-Ⅱ-1，位于1490～1740m。

（3）313號脈礦體標高：313-Ⅰ-1、313-Ⅱ-1、313-Ⅲ-1，位于1710～2020m。

（4）314號脈礦體標高：314-Ⅰ-1、314-Ⅰ-3、314-Ⅰ-5，位于1410～1970m。

（6）311號脈礦體標高：311-Ⅰ-1—311-Ⅰ-50、311-Ⅱ-1、311-Ⅱ-2，位于1000～2140m。

（7）330號脈礦體標高：330-Ⅰ-1—330-Ⅰ-31，位于1210～1970m。

（8）340號脈礦體標高：340-Ⅰ-1—340-Ⅰ-17，340-Ⅱ-1、340-Ⅱ-2、340-Ⅲ-1，位于1520～2000m。

（9）326號脈礦體標高：326-Ⅰ-1—326-Ⅰ-18，326-Ⅱ-1—326-Ⅱ-5，326-Ⅲ-1—326-Ⅲ-2，位于1380～1840m。

（10）327號脈礦體標高：327-Ⅰ-1—327-Ⅰ-12，位于1130～1645m。

（11）325號脈礦體標高：325-Ⅰ-1—325-Ⅰ-16，位于1070～1690m。

（12）338號脈礦體標高：338-Ⅰ-1—338-Ⅰ-16，338-Ⅱ-1—338-Ⅱ-4，338-Ⅲ-1、338-Ⅲ-2，位于1455～1970m。

圖1 甘肅省文縣陽山金礦帶地質簡圖

3 礦石特征

3.1 礦石類型

陽山金礦礦石分類有2種情況：

（1）按脈石礦物的不同可分為蝕變千枚巖型礦石、蝕變花崗斑巖型礦石2種。

按載金礦物共生組合劃分為3大類：

Ⅰ：黃鐵礦—毒砂型金礦石。這類金礦石是該區最主要的礦石類型，根據賦礦圍巖不同又可劃分為4個類：與碎屑巖有關的蝕變碎裂巖型礦石；斜長花崗斑巖蝕變破碎巖型礦石；炭硅質蝕變千糜巖型礦石和灰巖質蝕變碎裂巖型礦石[3]。

Ⅱ：石英脈型金礦石。

Ⅲ：褐鐵礦—粘土型金礦石。由于金礦石普遍含砷較高，多為高砷高炭硫化物礦石或高砷硫化物礦石。

（2）礦石自然類型，依據礦石的氧化程度，分為原生礦石、氧化礦石、混合礦石3種。

三種礦石自然類型陽山礦區都存在，礦體賦存的巖石，具有很強的滲透性，礦體產出部位的巖石，具較強的片理化，破碎程度高，而且受表生淋濾作用的影響，礦石氧化強烈，一部分氧化礦形成于地表30m深度內。氧化礦石的典型特征：特別破碎、松散，一般呈棕褐色、黃褐色，而且越深顏色的礦石，金的品位卻越高；原生礦石，一般呈深灰色、灰白色，而且金的品位與礦石中硫化物的含量關系密切[4]。

3.2 礦石礦物成分特征

礦石中含有多種金屬礦物，大致歸納為2類：一類是自然金、銀金礦、輝銻礦、毒砂和黃鐵礦；二類是磁鐵礦、方鉛礦、磁黃鐵礦、褐鐵礦、閃鋅礦、硬錳礦、鈦鐵礦、白鐵礦和軟錳礦等。

礦石中金礦物，自然金是礦石中最主要的金礦物，其次就是銀金礦。毒砂、黃鐵礦、輝銻礦、粘土礦物，是金礦物主要賦存位置，最常見3種賦存方式：①在黃鐵礦、褐鐵礦的微裂隙中，以裂隙金形式賦存；②在毒砂、褐鐵礦、粘土礦物中，以包裹體形式賦存；③在粘土礦物中，以粒間金形式賦存[2,5]。

3.3 礦石化學成分特征

陽山金礦礦石，Au是主要成分，次要成分是Ag、Pb、Zn、Sb、Cu等；次要成分利用價值并不高；另外，有機碳、As含量偏高的金礦礦石，不利于礦石的選冶；并且氧化礦石與原生礦石對比，氧化礦石金品位偏低[6]。

4 地下開采

地下開采的實現，是經過三個步驟來達到，包括礦塊的采準、切割、回采。具體操作：第一步是采準工作，通過掘進一系列巷道，為切割、回采工作，打下基礎、創造有利條件；第二步是切割工作，開辟所需的自由面與落礦空間，以利于開采礦石；第三步是回采工作，采礦工作的核心、關鍵環節，是從礦塊里，開采出礦石的操作。另外回采工作包括3種作業：①落礦，即把礦石以合適的塊度，從礦體上崩落下來的作業過程；②出礦，即把崩落下來的礦石，從落礦工作面，搬運到階段運輸水平巷道的作業過程；③地壓管理，即利用礦柱、充填體及各種支架，達到維護采空區穩固的作業過程[7]。

在金屬礦山的開采中，特別是有色和黃金系統，大部分的礦山都是利用地下開采。金屬礦山的地下采礦方法，最初僅有淺孔留礦和干式充填法等幾種淺孔采礦方法，自20世紀70年代后各種采礦方法不斷完善、發展。空場采礦法、崩落采礦法、充填采礦法等采礦方法，是目前應用最多的開采方法。

甘肅陽山金礦礦體，是破碎蝕變巖型礦床，主要特征：難以劃分清楚礦石與圍巖的界線，礦體形態變化較大，常見夾石或高品位石英脈出現，礦體內的有用組分變化也大；礦體的厚度，在走向上和傾向上，變化較大，時有突變，不穩定。因此甘肅陽山金礦的開采方法具有較強的適應性、靈活性。

5 采礦方法闡釋

采礦方法，按地壓管理方式不同，分為空場采礦法、充填法及崩落法3大類。

5.1 空場采礦法

即把礦塊劃分為礦房、礦柱2部分，逐步回采，要求是必須先開采礦房，然后開采礦柱。其特點：在開采礦房的時候，必須依靠圍巖、礦柱本身的強度來維護采空區的穩定，而采場是以敞空形式存在。礦房開采完之后，避免發生突發性冒落，必須及時開采礦柱和處理采空區。在通常情況下，開采礦柱、處理采空區，兩項工作是同時進行；有時候為了改善礦柱的回采條件，以利于礦房的開采工作，可以將礦房先用充填料充填，然后采用其他采礦方法回采礦柱[7]。

空場采礦法可以分為是房柱法、分段法、淺孔留礦法、階段礦房法等。

空場采礦法，必須具備的基本條件：一是在一定時間內，采空區允許有較大的暴露面積；二是礦石和圍巖均穩固。該種方法形成的采空區，一般先不做處理。由于該方法結構簡單，易于工人掌握，生產效率也較高，貧化小、成本低，技術較成熟。所以在我國有色金屬、黃金礦山應用廣泛。

針對薄礦脈中的開采而言，往往是礦脈越薄，品位卻越偏高，若是采用混采，貧化很大，然而采用分采的，其效率又低，況且回采工藝很難控制好；掏切式開采，可以較好地解決這些問題。常見的是上山落礦掏切式采礦法，具體布置如下：

（1）礦塊布置：礦塊，第一步按探礦上山劃分，第二步沿走向布置：長20～40m，礦塊階段高度30～40m。

（2）采切工作：第一步預留2～3m的底柱，第二步沿走向每隔6～8m掘鑿巖上山，通達上階段平巷。沿采場傾斜方向礦房的布置，依據礦體傾角、礦脈厚度實際情況，為了便于開采，可以把礦房沿傾斜面方向，分為2～4分段。

（3）回采工作：是在礦房中，按照自下而上的方式，分步距開采的操作。首先從鑿巖工作開始，在兩側各自掏采出一條1m寬的礦脈，然后掏采剩下的2m，這樣布置不僅爆破的效果提高了，而且有效地減少了阻力。掏采時候，為了提高礦脈的回采率，易于分開上盤的圍巖與礦石，通常利用打眼來爆破礦脈，但是并不爆破圍巖，要求礦體和圍巖的距離，控制在l0cm左右。必須在距上盤圍巖界約l0cm左右的地方，布置上排炮孔，而且炮孔的布置，要求平行于分段平巷，目的是充分借助爆力來搬運礦石[8]。

5.2 充填采礦法

是隨著回采工作向前逐步推進，采空區及時用充填料充填采的方法。有時為了維護和管理采空區，也靈活地采用充填料與支架相配合的方式。采空區充填的原理：一是地壓的管理，是利用形成的充填體，達到控制圍巖崩落、地壓下沉；二是為回采工作的順利進行，提供和創造便利、安全的條件；三是用來預防有自然礦石的內因火災。

充填采礦法特點，也是把礦塊劃分為礦房與礦柱2部分，兩步驟進行開采，第一步開采礦房，第二步回采礦柱。礦柱回采方式：可以采用充填法，也可以采用其他方法。礦房的回采特征：先回采一分層，及時把礦石搬運出來，然后充填這一層；再回采一層，接著充填一層。依此循環下去，一直到所有的礦房全部采完為止。即一采一充或兩采一充[9]。

充填采礦法的適用條件：（1）適用于較高品位富礦的開采，必須達到回采率較高、貧化率較低的要求；或開采稀貴金屬。（2）開采技術條件、賦有條件，客觀上是較復雜的礦床，例如：①礦體的形態、水文地質條件較復雜的礦體；②埋藏較深、地壓較大的礦體；③礦石或圍巖，有自燃發火的危險；④不允許有大面積沉陷或劇烈移動，而且必須特殊保護的地表或圍巖；（3）礦床的礦石穩固，但圍巖不穩固；（4）急傾斜的礦床的開采。

充填采礦法分類（1）考慮充填工藝特點和充填料的性能來分類：分為非膠結充填、膠結充填2類，而非膠結充填又分為水沙充填、干式充填2類。（2）考慮回采工藝特點與礦塊回采工作面的推進方向來分類：①上向分層充填采礦法；②下向分層充填采礦法；③壁式充填采礦法；④削壁充填法；⑤支架充填法[9]。

充填采礦法的優點：①切割、回采的工程量較小，靈活性較大；②礦石損失、貧化?。虎蹏鷰r的穩定得到有效地維護，圍巖的移動減少了，大量圍巖的冒落被阻止了；④可以選別回采，那些薄礦脈或多品種礦石；⑤可以防止礦床開采形成的內因火災。

充填采礦法的缺點：①回采工藝和充填工藝復雜；②采礦工作與充填工作相互影響，如果不能妥善地解決回采作業機械化問題，必然導致生產能力、生產效率偏低；③充填料的一系列工作，包括開采，加工、輸送等，必然提高礦石成本。根據統計，開采運輸、堆積充填料，這些工作所占有的費用，約占采礦成本的45%左右。④勞動強度大[9]。

充填法種類較多，對陽山金礦這類礦山傾斜薄礦脈的開采而言，適用的是削壁充填法。削壁充填法分為兩類：扇形上向式削壁充填法、傾斜分層削壁充填法。

（1）扇形上向式削壁充填法：采場布置標準：沿著走向布置40～50m的采場長度，沿傾斜方向為60m的長度，底盤必須設置采準平巷，沿脈天井布置在采準平巷的兩側，而且距離采準平巷的垂直高度為5m，同時沿脈必須開鑿切割巷道。回采作業操作：以安裝了電耙的漏斗為圓心，工作面呈扇形狀移動，回轉推進。使用氣腿式鉆機來鑿巖，炮眼為1.2～1.5m的深度?；夭晒ぷ髅娴V巖實行分次爆破。具體操作流程：底盤的圍巖先爆破，待將崩落下來的圍巖，填充采空區后，然后爆破礦石，使用電耙搬運礦石。伴隨向前推進的回采工作，合理利用大塊的廢石，每隔1.5m，采用人工來砌筑石墻。隨著加高的石墻，把小塊廢石傾入石墻，不斷地進行填充，達到支撐破碎頂板的目的[10]。

（2）傾斜分層削壁充填采礦法：采場布置要求：沿著走向布置50m的采場長度，50m的斜長。沿脈平巷設置在礦塊的下盤，要求下盤的階段運輸平巷，與沿脈平巷的距離為8m，兩者必須平行。順著傾向的方位，掘進兩條人行通風天井位于礦塊的兩端。隨著不斷推進的回采工作面，礦塊中央，及時砌筑一條耙礦上山。使用氣腿式淺孔鑿巖機鑿巖，回采工作，從礦塊中央開始，以v形傾斜工作面，向上逐步推進，利用電耙搬運礦石。圍巖、礦石分次進行爆破，2種方式處理削壁的圍巖，一部分廢石是借著自重來填充采空區，另一部分廢石，依靠人工搬運來充填采空區。充分利用2個工作面，一側是用來鑿巖工作，另一側是使用電耙，耙出耙礦上山中的礦石[10]。

5.3 崩落法

即隨推進的回采工作面，把不斷崩落的圍巖充填采空區，達到地壓的管理的方法。其特點：地壓的控制和管理，是通過礦石崩落的同時，圍巖強制或自然崩落，崩落的廢石填充采空區。以回采方式將崩落法劃分為5類：階段崩落法、無底柱分段崩落法、有底柱分段崩落法、分層崩落法、壁式崩落法。

崩落采礦法的適用條件：對礦石、圍巖的物理力學性質，礦體賦存條件等，適應范圍很廣泛。理想的適用條件：一是礦石中等以上穩固的急傾斜礦體，二是上盤的圍巖能夠呈塊狀自然崩落。采用該種方法的必要前提條件是地表允許塌落。崩落采礦法的缺點：在開采作業過程中，礦石的貧化和損失大，高品位、高價值的礦床顯然不能采用[10]。

6 綜合分析

薄礦脈的開采方法，歸納為分采、混采2大類型：分采，把圍巖與礦石，分別開采的采礦方法；混采，將圍巖與礦石，混合在一起開采的采礦方法。分采方法的最大優勢，極大地降低了礦石的貧化率；混采方法的優勢，既提高了開采礦石的強度，又簡化了回采的工藝。分采方法，在開采急傾斜薄礦脈中，約占30%的礦山開采是采用削壁充填法；混采方法，在開采急傾斜薄礦脈開采中，約占50%的礦山開采是采用留礦法。

陽山金礦，礦區礦床規模大，適宜機械化程度高的大規模開采。一方面是礦體標高變化大，最大高程達2200m，最小高程為1000m；另一方面，礦體相距僅有幾十米，采用地下開采，可共用一條運輸巷道，每條運輸巷道的標高，距離為40～60m。

黃金礦產經濟價值高，是國家的稀有礦產，開采利用價值大，采礦方法的選擇顯得特別重要。在地下開采過程中，采礦方法決定了多個環節：材料設備、回采工藝、勞動生產率、掘進工程量、采出礦石的質量和掘進工程量等。只有清楚地掌握金礦采礦方法，才能正確選擇合適的開采方式，保證陽山金礦地下開采工作的順利開展。

無論是空場采礦法，還是充填采礦法和崩落法，都有自己的適用條件和特點，也有自己的優缺點；究竟選擇哪一種方法，要進行具體分析與研究，并且使用何種采礦方法，不是絕對的。

7 結論

由于212國道通過陽山金礦區，而崩落法必須允許地表塌陷，在開采時礦石損失貧化也大，顯然陽山金礦不宜采用該種開采方法。

陽山金礦，礦體整體厚度比較薄，形態變化較大，傾角屬于緩傾斜—急傾斜，充分考慮陽山金礦的礦體、礦石特征，綜合分析各種采礦方法本身的特點和適用條件，甘肅陽山金礦的開采，當礦巖均穩固時，適宜采用空場采礦法；當礦體穩固圍巖不穩固時，適宜采用削壁充填法。

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TD8

A

1004-5716（2015）10-0096-05

2014-10-27

段義敏（1968-），男（漢族），四川簡陽人，工程師，現從事金礦地質工作。