山東某金礦尾礦庫尾砂回采勘查分析

魏廷忠，王 超，朱 昶，薛良方，郭劉鵬，孔康樂，張彥霞，郭人泰

(山東省魯南地質工程勘察院(山東省地質礦產勘查開發局第二地質大隊)，山東兗州 272100)

近年來，伴隨著礦業持續發展，產生的尾砂越來越多，儲存這些尾砂，需要投入大量人力及物力，尾礦庫占用了大量土地，且破壞了當地的生態環境，對尾礦庫下游居民人身財產安全造成威脅[1-3]。過去選礦工藝流程及設備分選落后，造成尾砂中金礦未能回收，這些埋在尾礦庫深部的巨量尾砂，是企業的巨大地下“寶藏”。通過二次回采，可充分提高資源的綜合利用率，使得現有尾砂資源得到有效利用。資源化開發礦山尾砂，變廢為寶，既節約資源，降低能耗，又有利于消除閉坑尾礦庫安全隱患，減少尾礦堆積量，保護生態環境和促進礦山的可持續性發展，經濟效益、環境效益和社會效益良好，意義重大[2，4]。前人對尾砂回采方案及設計介紹較多，對設計之前回采勘查分析，沒有相關文獻及論文介紹，本文旨在通過取樣等勘查手段結合尾砂測試數據結果進行綜合分析。

1 研究區概況

1.1 地理位置與交通

尾礦庫位于山東龍口市黃城東南25km處，屬龍口市下丁家鎮管轄。西南距招遠市19km，北至下丁家鎮約6.8km，S213省道在尾礦庫以東約800m通過，周邊有簡易公路與主干公路連接，交通及運輸條件便利。周邊無魚塘、水利、軍事、通信、名勝古跡等設施，植被覆蓋，目前屬于非農用土地，不在水源地上游。

1.2 區域水文地質條件

本區屬低山丘陵區，據巖性組合、地下水賦存特征等因素，區內地下含水巖組劃分為松散巖類孔隙含水巖組、基巖裂隙含水巖組。各含水層地下水主要接受大氣降水補給。低山丘陵區由于地形坡度較大，大氣降水流失快，補給能力較差。山前平原區地勢平坦補給稍好。大氣降水主要以地表徑流形式。地下水之間側向補給主要受地形控制，位置較高的含水層補給較低的。地下水與地表水流向基本一致，從西北向東南方向逕流。農灌期汲水已成為地下水的排泄途徑之一，降低了地下水位，暫時破壞了地下水的自然狀態。

1.3 區域地質概況

區內地層主要有膠東巖群及第四系。其中，膠東巖群(Ar3j)呈包體狀分布于棲霞超單元和玲瓏超單元中，主要巖石類型有黑云變粒巖、磁鐵石英巖、斜長角閃巖；第四系(Q)分布廣泛，主要為殘坡積物，以砂性土為主，含少量粘粒，常含微量砂金。

2 尾礦庫概況

2.1 基本情況

該尾礦庫工程主要由初期壩、后期堆積壩、庫區排洪系統、回水系統及安全管理系統組成，尾礦庫面積約14972.5m2，根據庫容及壩高劃分等級為四級，工程規模為小一型，最大壩高約20m。庫區地形總體西高東低，北高南低，微向東南傾斜，屬山地地貌。尾礦庫最低標高高于當地侵蝕基準面，地形條件有利于地表水自然排泄，尾礦庫內無地表水體，自然排水條件通暢。庫區巖性簡單，總體穩定性好，無不良地質條件。

2.2 鉆探揭露情況

根據尾礦庫勘探鉆孔揭露由上至下：第①層尾砂由于各時期開采的成分不同，致使尾砂分界線較明顯，多具水平層理，6m以上一般多為褐黃色，6m以下多為黃褐色，灰褐色等，巖芯多成砂狀及粉末狀，巖芯手捻易碎，個別夾粉土及粉質粘土。第②層中風化花崗巖，灰綠色，中粒結構，斑狀構造，節理、裂隙較發育，裂隙面見鐵銹浸染，含石英脈，巖芯呈6cm～35cm短柱狀及柱狀，巖芯錘擊不易碎，巖芯采取率80%～90%，RQD=60%～70%。

3 尾礦庫尾砂回采勘查分析

3.1 工作量布設

受場地條件限制(尾礦庫由26個拐點圈定，西側大部分區域被積水覆蓋)，本次勘查沿尾礦庫東側尾砂堆積的陸域區布設兩排勘探孔(圖1)，共布設鉆探孔23個，鉆孔間距約10m，設計孔深10 m～35m(穿透尾砂層至風化花崗巖為終孔依據)。尾砂樣品直接從鉆孔中采取，樣品取樣從孔深1m處開始，取樣間隔1m；尾砂樣品做含水量及含金量等試驗。

圖1 勘探點平面位置示意圖

3.2 尾砂含金量分析

根據廠區實際施工條件，在尾礦庫庫區東側實際施工20個鉆孔，累計進尺482.2m，鉆孔深度以穿透尾礦庫底板至風化花崗巖為終孔依據，取樣間距1.0m，實際取得測試樣品473個，對每個測試樣品均進行含金量測試，測試結果可知：含金品位最低0.16ω×10-6，個別最高品位1.49ω×10-6，平均品位0.83ω×10-6，根據實驗室測試結果繪制出自地表5m以下含金品位大于0.4ω×10-6及含水量大于30%的等深線(圖2、圖3)，圖中可以看出自地表至6m～8m以下金的含量普遍大于0.4×10-6，這個規律也同樣從單孔含金量曲線中得到驗證(圖4～圖9)。

圖2 剖面含金量大于0.4×10-6及含水量大于30%等深線

圖3 剖面含金量大于0.4×10-6及含水量大于30%等深線

圖4 Z1 #鉆孔尾砂含金量隨深度變化曲線

圖5 Z7 #鉆孔尾砂含金量隨深度變化曲線

圖6 Z12 #鉆孔尾砂含金量隨深度變化曲線

圖7 Z13#鉆孔尾砂含金量隨深度變化曲線

圖8 Z16#鉆孔尾砂含金量隨深度變化曲線

圖9 Z20#鉆孔尾砂含金量隨深度變化曲線

3.3 尾砂含水量分析

對尾礦庫勘探施工所取的樣品進行含水量測試，尾砂樣品含水量大于30%的劃分為很濕狀態，由于尾砂中夾雜了部分粘性土和尾礦庫庫底(即風化基巖面)起伏變化大，致使部分水位線起伏稍大，靠近庫岸南北兩側水位線稍低，靠近尾礦庫中心位置水位線埋深稍深(圖2、圖3)。

3.4 尾砂含金量分析

從選取的典型單孔曲線圖4-圖9可以看出，隨著鉆孔深度的增加，金品位有增加的趨勢[6-10]。這與金礦分選初期工藝落后，致使尾礦庫下部尾砂中金的含量高有關。

4 尾砂回采建議

回采時提前采用排水泵排干庫尾積水，然后采用履帶式推土機將尾砂推集至路邊裝載平臺，采用挖機或裝載機進行裝載，自卸汽車運輸。履帶式推土機進行尾砂推集作業時，要求由庫尾向庫首平行逐層作業，每層厚度約不大于3m，并保持庫面坡角不大于30°。下雨時停止作業，并將采挖設備停至安全地帶。作業至庫首子壩時，逐層清理子壩，但應保持每一層子壩的清理滯后庫面一級，即：進行庫面尾砂第三層推集作業時，再清理最頂層子壩，暫保留第二級子壩，以確保足夠的調洪庫容。每層裝載平臺在確保必要的作業面積及坡度的情況下，盡量按山坡地形坡度布置，以確保最小的平臺整平土方量，并隨壩體的下降而調整，采挖期間應保護未采挖壩體的安全[4-5]。

尾砂回采期間，應保持尾礦庫截洪、排水、排滲系統的完整、有效、正常運轉，大氣降水后，應對采挖尾砂晾曬，待尾砂含水率降至20%以下時再進行采挖。

5 結 論

該尾礦庫含金品位最低0.16×10-6，最高品位1.49×10-6，平均品位0.83×10-6。自地表6m～8m以下含金品位稍高，隨著鉆探深度的增加，金的品位有增加的趨勢；含水量受地形、庫底起伏及尾砂中粘粒含量的影響，尾砂中地下水位起伏稍大。

對閉坑尾礦庫通過尾砂回采手段，特別是采用更先進的選礦工藝流程及設備對尾礦庫剩余尾砂再次分選回收，有利于提高金礦資源再利用，且消除了尾礦庫安全隱患，保護了生態環境，減少尾礦堆積量，增加了庫容，節約土地資源，對顯著提高經濟效益，環境效益和社會效益具有重要意義。