新城金礦I號礦體殘礦賦存特征和可采礦量分析

付秋波 苗文學 付殿武 張 慶 劉曉光 閆苓鵬3

（1.山東黃金礦業股份有限公司新城金礦；2.東北大學）

新城金礦具有40多年的開采歷史，在以往的開采過程中，由于采礦技術限制，礦山淺部充填體（典型的軟破介質）內散布多個礦石殘柱，殘柱品位高，儲量多。上盤靠近主斷層區段亦存留大量高品位礦體。據地測資料顯示，-530 m中段以上殘留礦石量為34萬t左右，平均品位在10.0 g/t以上，折合金金屬量達3 500 kg，潛在經濟價值達8.8億元以上。

殘礦往往存在礦量較少、規模形態變化較大、賦存情況復雜、回采采切比高、出礦效益低等劣勢，導致殘礦的回收成本高，回采安全性差［1-2］。然而，由于我國的經濟發展帶動了對礦產資源的需求，這就使得殘礦的回收有了經濟價值。任鳳玉等［3］采用崩落與誘導冒落相結合的采礦方法，設計了某鐵礦礦柱的殘采方案，使得礦柱順利回采，為相似條件下的礦柱回采提供參考；劉慧等［4］對小廠壩礦區殘礦賦存條件進行分析，提出了下盤脈外深孔鑿巖分層爆破的回采方案，并評判其安全性，認為進行殘礦回收是安全可靠的，經濟效益良好；蔡漢玉等［5］根據礦體賦存特征，采用3GSM結構面測量軟件進行了巖體質量分級，確定了采用上向進路充填法的殘礦回收方案，并給出了采礦方法指標設計和回收過程的安全措施；邱海濤等［6］基于拱形冒落的原理，分析了頂板圍巖的受力狀態，采用靈活的誘導冒落法兩步驟回采方案，既節省了成本，又能保證安全高效地回收礦石；劉志義等［7］為保證三山島金殘礦在軟破介質中的安全回采，建立力學理論模型，運用ANSYS對散體下頂柱和底柱的回采過程進行數值模擬，計算出了回采進路的安全經濟采高和預留原巖的最小安全厚度，為實際施工提供了科學指導。

了解殘礦的賦存形式與可采量是礦山進行殘礦回收的先決條件。本研究在對新城金礦已有探礦資料整理分析和現場調研的基礎上，采用SURPAC軟件對礦體進行精確圈定與資源動態評估，摸清殘礦的賦存狀況與可采礦量，為新城金礦殘礦的有序回收提供技術保障。

1 工程地質概況

新城金礦床主要由Ⅰ#、Ⅴ#礦體組成，礦體位于147～191線，標高為26～-600 m，受-10～-580 m等17層坑道工程控制，賦存于黃鐵絹英巖化碎裂巖中。礦體地表出露長120 m（177～185線），最寬處為25 m。平均走向37°，傾向北西，傾角為26°～30°，局部大于35°，平均29°。礦體總體呈層狀或似層狀，局部有膨脹、狹縮、分支復合等現象，控制走向長295 m，最大控制斜深為1 120 m。

從宏觀上看，礦體形態單一，連續性好，大致呈似層狀向SW方向呈45°的傾角側伏。從礦化強度看，地表及深部礦化強度較弱，品位相對較低，而礦體中部礦化強度高、厚度大。從中段平面上看，礦體沿走向長度、厚度變化較大，分支復合現象明顯，在191線礦體已封閉，在147線未封閉。部分礦體緊靠主斷裂面產出，部分礦體則離開主斷裂面一段距離，受焦家斷裂次級構造控制，但均未受構造破壞。

2 三維建模及礦體賦存特征

2.1 三維建模

根據基礎地質數據、鉆孔數據等資料，建立三維地質模型，對礦體進行全方位的研究，同時可實現礦量計算、剖面查看、三維設計、采場優化及排產等功能。目前國外很多先進礦山都通過應用各類三維建模軟件，實現了礦山企業生產經營的動態管理，提高了設計精度和進度管控，降低了企業生產成本，有效地提高了企業營業利潤。本研究利用達索公司旗下的三維建模軟件——SURPAC，建立該金礦的三維礦體模型，并對礦體進行了精確圈定，對礦區范圍內的資源進行統計。建模效果及礦石品位空間分布如圖1、圖2所示。

本次研究的殘礦體賦存在I號礦體內，利用三維軟件SURPAC對I號礦體的資源量進行統計，結果見表1。

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從表1中可以看出，I號礦體資源總量為545.47萬t，平均品位為1.81 g/t，金屬量為9 864 kg。其中-480 m以上中段資源儲量占總儲量的63.83%，平均品位2.05 g/t，金屬量7 863.2 kg，占總儲量的79.86%。總體來看，I號礦體資源主要位于-480 m中段以上，礦體品位相對下部較高。按照目前開采技術條件及黃金市場行情，具有很好的開發利用價值。

2.2 礦體賦存特征

新城金礦I號礦體采礦方法曾經以機械化盤區上向水平分層充填法為主，少量礦巖破碎地段采用上向水平分層進路充填法。之后，改為盤區上向高分層連續回采充填采礦法，一步驟充填采場采用高灰砂比膠結充填，二步驟充填采用分級尾砂充填。其中采場充填骨料為含泥量（粒徑小于0.037 mm）少于15%的分級尾砂，膠結材料為325#普通硅酸鹽散裝水泥，充填料灰砂比為1∶10，一、二步采場的澆面層灰砂比均為l∶4。上下階段間砌筑鋼筋混凝土人工假底，鋼筋混凝土假底厚0.5 m以上，混凝土標號為C15或C20。設一層鋼筋，主筋采用直徑14～16 mm的A型圓鋼，垂直采場布置，主筋間距l m。副筋采用直徑10～12 mm的A型圓鋼，沿采場長度方向鋪設，同時在2根主筋之間鋪設2根副筋，形成0.33 m×0.33 m的鋼筋網度。

礦柱賦存在已開采完的I號礦體中，主要分布在-10～-120 m中段、長380 m范圍內，礦石平均品位為7.0g/t以上。根據礦山所采用的采礦方法可知，殘礦其周圍充滿充填料，其中一部分為膠結充填料，強度為1～3 MPa，對開采礦柱有一定的支護作用。一部 分為尾砂充填，幾乎不存在強度，在礦柱開采中需要 進行支護，以保持其穩定；而水平礦柱其上部存在著 人工假頂，強度大，可以提供一個相對穩定的開采頂 板。

3 殘礦體可采礦量分析

基于三維模型，對回采后留下的礦量進行統計，結果見表2，殘礦體形態特征和位置分布見圖3～圖7（深色區域）。

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從表2對殘礦的統計可得，在礦房中的點柱以及未能開采的礦石占了52.4%，而頂底柱則占了總量的47.6%。從圖3～圖7可以發現，殘礦在同一平面形態和尺寸差異很大，而且多為不規則，殘礦分布的位置不存在規律。對礦柱的礦量進行統計，得出間柱和上下盤礦柱礦量占總殘礦礦量的比例，見表3。

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綜上對殘礦體的分析，該金礦殘礦形成原因主要分為以下3種情況：①由于以往開采技術限制，礦山淺部充填體（典型的軟破介質）內散布多個礦石殘柱，上盤靠近主斷層區段亦存留大量高品位礦體；②礦山主要采用上向水平膠結充填采礦法，開采完畢后遺留一些高品位頂底柱極破碎難采礦體；③充填體下盤存在大量礦體。

隨著黃金銷售價格高漲，殘礦回收具有誘人的經濟價值和廣闊的二次開采前景。由此，礦柱和上下盤礦體中的殘礦是本次的主要回采對象。

4 結 論

（1）礦房中的點柱以及未能開采的礦石占了52.4%，而頂底柱則占了總量的47.6%。

（2）礦山淺部充填體內散布多個礦石殘柱，上盤靠近主斷層區段存留大量高品位礦體。

（3）后續殘礦的主要回采對象為礦柱和上下盤礦體。