鉛鋅礦礦區地質特征與礦床條件分析及開采技術優化

摘 要：為提高鉛鋅礦礦區開采量，優化礦區開采安全性，研究鉛鋅礦礦區地質特征及礦床開采技術條件。

選取某市鉛鋅礦礦區作為工程研究區域，通過1∶2 000激電中梯測量地表、1∶1 000地形地質剖面測量以及礦區深部通過鉆探工程作業多種勘察方式的融合，精準分析礦區地質特征。經現場勘察得知，礦區地層巖性種類較多，且存在較強的圍巖蝕變現象，工作區圈定的1條主礦體及2條輔礦體分別呈大脈狀、脈狀，礦區中磁鐵石英巖的磁性最高，是該礦區的重點磁異常源，根據這些地質特征，獲取礦床水文地質變化、礦坑涌水量變化以及礦床充水因素等條件，采用上向水平分廢石充填采礦法實現該礦區的礦床開采。

關鍵詞：鉛鋅礦礦區；地質特征；礦床開采；圍巖蝕變

中圖分類號：TQ132.4；P618.4 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2024）11-0125-04

Analysis of geological characteristics and deposit conditionsof lead-zinc ore mining area and optimizationof mining technology

ZHANG Shifeng，SHANG Jianan，ZHU Wenhui

（Mineral Resources Exploration Center of Henan Geological Bureau，Zhengzhou 450014，China）

Abstract： In order to improve the mining output of the lead-zinc mine area and optimize the mining safety of themine area，the geological characteristics of the lead-zinc mine area and the mining technical conditions of the depos?it were studied. The lead-zinc mining area of a city was selected as the engineering research area，and the geologicalcharacteristics of the mining area were accurately analyzed through the integration of 1∶2 000 IP ladder surfacemeasurement，1∶1 000 topographic geological profile measurement，and drilling engineering operation in the deeppart of the mining area. After on-site investigation，it was found that there were many types of strata lithology in themining area，and there was a strong phenomenon of wall rock alteration. One main ore body and two auxiliary orebodies delineated in the working area were in the shape of large veins and veins，respectively. The magnetic quartzrock in the mining area had the highest magnetism and was the key source of magnetic anomalies in the mining ar?ea. Based on these geological characteristics，conditions such as hydrogeological changes in the deposit，changes inthe water inflow of the mine pit，and factors related to the filling of the deposit were obtained，the upward horizontalwaste rock filling mining method was adopted to achieve the mining of the deposit in the mining area.

Key words：lead-zinc mining area；geological characteristics；mining of ore deposits；surrounding rock alteration

鉛鋅礦礦區是指含有鉛、鋅等金屬礦物的地質區域 [1] 。這些礦區通常由巖石、土壤、水體和空氣組成，其中含有鉛鋅礦物的礦床通常分布在地殼的礦化帶中 [2] 。鉛鋅礦物質材料主要是由地球內部物質循環和地質構造活動形成，例如地殼運動、火山噴發等，這些活動過程導致礦物沉積、結晶和變質，形成了含有鉛鋅礦物的地質體，產生鉛鋅礦 [3] 。

有較多學者對鉛鋅礦區的開采技術進行了研究，如有在研究東昆侖夏日哈木礦區熱液型鉛鋅礦體成因時，對礦區實地進行了勘測，并針對該礦區設計了找礦方式，但該方法并未設計合理的開采方案 [4] 。除此之外，還有學者通過實地觀察和測量，了解礦體的大小、厚度、傾角、品位等特性，結合工程地質和地質力學因素，評估開采的技術可行性和經濟效益。

為了提高鉛鋅礦礦區的開采量和優化礦區的開采安全性，選取一個具有代表性和實用性的鉛鋅礦礦區深入研究，分析該礦區的地質特征與開采技術條件。

1 鉛鋅礦礦區開采研究

1. 1 工程概況

選擇某市具有代表性和實用性的鉛鋅礦礦區進行地質研究，該礦區位于該市155°方向，面積約1.99 km 2 。受地層構造影響，該鉛鋅礦區的地質復雜，由多種不同巖性組成，該鉛鋅礦區露出地層以古生界為主，其中，僅有部分巖層出露。

1. 2 礦區勘察手段與方法由于礦區處于地表埋藏覆蓋狀態 [5] ，采用如下方式進行現場勘察，以獲取該礦區地質特征：

（1）采用1∶2 000激電中梯測量地表；

（2）通過1∶1 000地形地質剖面測量；

（3）礦區深部通過鉆探工程作業，實現精準的礦區地質分析。

在地質勘察過程中，通過由疏到密的方式布置勘察裝置 [6] ，通過持續的勘察后，獲取該鉛鋅礦礦區的地質特征。

1. 3 礦區地質特征分析

受地層構造影響，該鉛鋅礦區的地質復雜，由多種不同巖性組成，其中，僅有部分巖層出露。

1. 3. 1 礦體特征

研究工作主要圈定該礦區內的1條主礦體和2條輔礦體，分別標號為A1、A1-1與A1-2。A1號走向70°～100°，工程見礦品位通常為Pb0.28%～2.74%，地表礦化物主要包括鉛礬、菱鋅礦、軟錳礦等。A1號礦體深部礦化分析如表1所示。

A1-1號礦體位于A1號礦體上方小平行脈，通過若干細小石英脈及蝕變巖構成，賦礦巖石為強硅化蝕變巖。礦體厚度變化系數為63.02%，基本處于穩定形態，鉛品位約為0.32%～5.08%，鋅品位約為0.71%～7.04%，整體屬均勻型。A1-2號礦體處于A1礦體下方，礦體形態呈脈狀。鉛鋅礦礦區礦體的特征分析如表2所示。

1. 3. 2 磁異常特征

經實地勘探測定礦區礦石磁性特征，礦區礦石磁性特征分析如表3所示。

由表3可知，在礦區中，磁鐵石英巖的磁性最高，是該礦區的重點磁異常源，而灰質白云巖與結晶灰巖的磁性明顯不均勻，且剩磁較大，可能會導致礦區局部異常現象。

1. 3. 3 圍巖蝕變特征

圍巖蝕變特征分析如表4所示。

由表4可知，硅化、碳酸鹽化基本以網脈狀產出，其發育程度與原巖的破碎程度密切相關。通常情況下，蝕變原巖的破碎程度越高，則鉛鋅礦化越發育。綠泥石化、絹云母化、黃鐵礦化和黃銅礦化主要以晶間充填或膠結的方式產生。而鉛鋅礦化則以網脈狀產出為主要特征。這些蝕變特征的分析可以為該鉛鋅礦礦區的開采提供重要的參考依據。

2 鉛鋅礦礦區礦床開采技術條件分析

2. 1 開采技術條件

受礦區構造影響，研究區礦床水文地質條件復雜，地下水富水性不僅受到巖性控制，還受到氣候、地貌等問題影響 [7] 。根據巖性特征以及水文性質要求，可將該礦區礦床區域的含水層進行劃分 [8] 。

（1）裂隙含水層：該層富水性較弱，地下徑流模數0.61 L/ （s·km 2 ），礦區內泉點出露，總體為弱含水層；

（2）碳酸鹽裂隙溶洞水：該含水層地表巖體極為破碎，通常地下水位埋藏較深，暗河發育，流量達到100L/s；

（3）碳酸鹽巖與碎屑巖含水層：該含水層富含巖溶裂隙水，在礦區內未出現泉點出露。

該礦區并未存在明顯隔水層，礦區地下水流向與地形一致。礦區充水因素包括：水文氣象：礦區充水僅受到氣象因素影響，降水滲透是礦區補水的關鍵來源，且礦區距離常年性地表水較遠；地形地貌：礦區不利于降水滲入。

該礦區對降水的滲透速度偏慢，降水情況下，水位和流量達到最高值后，大約需要5 h才能將水位降至正常水平。結合礦區地質特性與礦床水文地質情況，通過“大井法”對礦坑涌水量預測，并分別預測不同標高礦體，775、700和500 m的礦體，以供后續分析使用。通過式（1）計算礦坑涌水量：

式中： Q 為預測得到的涌水量； H 表示含水層厚度； K 為滲透系數，該系數通常由實際鉆孔抽水獲取； S 為水位降深； r 0 為“大井”半徑； R 0 為引用半徑； R 為影響半徑。

通過該計算方法預測不同標高情況下的礦坑涌水量，預測結果如表5所示。

由表5可知，500 m標高的礦坑涌水量情況較大，基本處于800 m 3 /d左右，而當標高處于700 m時，礦坑涌水量基本保持在400 m 3 /d左右，當標高逐漸增大，礦坑的涌水量則逐漸減少，通過該方法的預測，可有效獲取礦坑的涌水量變化。

2. 2 開采方式研究

通過上述技術方法研究，發現礦區巖礦石較為堅硬，構造簡單，富水性較弱，未出現較大的不良地質現象。針對這一情況，采用上向水平分廢石充填采礦法，對鉛鋅礦礦床開采，該采礦過程具體如下。

（1）采準切割工作：在進行采準布置時，主要通過3個步驟實現，采準布置過程如表6所示。

當完成采準布置后，開始切割工作，其主要通過沿脈平巷掘進實現，通過巷道挖掘，構成拉底空間。之后向上采一個分層，并不斷在兩幫圍巖中搭建支護結構，并在沿脈平巷底板上澆筑一層混凝土，在混凝土上再次采一個分層，直至礦床工作區采完。

（2）回采工作：其主要沿著礦體邊界，進行后退式回采；回采寬度通常為脈幅厚度。

（3）充填平場：當完成回采后，需要向采場中央充填井充填，充填內容選擇廢石料，充填時，需不斷平整表面，構成分層回采的工作平臺，充填過程中為降低充填次數，采用多采一充方法，提高一次充填高度完成充填平場。

（4）充填廢石材料與運輸：通過廢石料進行采場充填，通常情況下，廢石料可通過上中段、下中段掘進廢石獲取，在掘進位置裝車后，采用人工推運與礦車運輸等方式運至采場，并進行充填，若掘進廢石料不足時，可在礦床工作區周圍穩固地段挖掘石料，運輸至場地后充填。在充填過程中，明確禁止在采區內取石。

（5）采場爆破通風：采場選用ф32乳化炸藥爆破，在現場裝置非電微差導爆管，并配備專用電力發爆器，同步爆破。

（6）順路天井架設：為使采礦工作區內的施工人員行進方便，在礦床一側架設人行順路天井，并在該天井一側采用鋼筋混凝土壓實。

（7）采場支護：對工作面頂板或圍巖進行加固或支護，實現采場支護作用，保障采場施工安全。

3 結語

研究鉛鋅礦礦區地質特征及礦床開采技術條件，針對鉛鋅礦礦區的礦體特征等地質特征充分分析，并針對該礦區的特征，進行礦床開采技術條件研究，針對開采條件研究結果，設計合理的開采施工方案，實現安全、穩定的鉛鋅礦區礦床開采。在未來研究過程中，可繼續深入分析礦區的地質特性，使后續施工得到安全保障。

【參考文獻】

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