金矿开采

2024-10-31

金矿开采（通用6篇）

金矿开采篇1

摘要：合理的开拓方案与采矿方法对采矿工程意义重大, 透过对金矿围岩工程的基本特性进行分析, 并对矿床的经济进行评价分析, 利用矿地雷达进行超前预警, 能确保矿山施工的安全性。

关键词：金矿围岩工程,开采技术

确定金矿的开采技术需要采取理论分析、抽样试验以及工程检测的办法, 对围岩质量特征以及金矿围岩的稳定性进行分析, 选择适当的采矿办法。了解金矿围岩工程的特性, 需要对岩石的物理特性与力学特性有更加全面且透彻的认识, 对于围岩工程特性的了解能让工程建设更加稳固, 防止安全事故的发生, 避免不必要的财物损失。开矿区的采取技术需要结合当地的环境因素以及诸多外部条件, 选取有效的开采方案, 对与开展的顺利进行有诸多帮助, 为了能够保证开采的安全性与稳固性, 需要对整个工程体系进行分析, 选取有效性的开采方式, 对开采技术进行分析, 从中择取最适的开采方式。

1 某矿区金矿围岩工程的特性分析

1.1 某金矿区工程地质概况

该矿区发现之初, 其矿体露头的部分较少, 但地表覆盖层较厚, 由于受到当时工程条件以及技术条件的制约, 采矿工作一直未顺利开展。经过不断的努力与确认, 此矿区被确认为中型金矿床。该矿区拥有南北两个矿段。该矿区所属的地区带有断裂带的发育, 经历了多次的岩浆活动, 在该地区, 蕴含着大量且丰富的矿产资源。由于该地区位于高原地带, 且地处一些河流交汇的地区, 所以地区较为陡峭, 且岩性呈破碎性, 由于矿区位于较为破碎的地带, 由此给矿区的开采工作带来了诸多不便的地方, 也为采掘工程的布置等来很大困难, 为此, 需要从采掘工程区的地区特性对矿区的工程地质做一个较为系统且完善的分析, 确定安全操作的步骤, 选取符合矿区实际的采矿方法。

1.2 围岩工程特性

分析金矿围岩工程的特性需要从岩石的物理力学特性进行分析, 了解岩石的物理性质以及力学性质, 岩石的物理性质包括岩石比重、岩石孔隙性, 岩石的吸水性、抗冻性、软化性等内容, 岩石的比重是指岩石的固体部分的单位体积质量, 在现实状况下, 结构较为致密且孔隙性小的岩石一般重度较大, 此时, 岩石的稳定性以及强度也相对较高。用空隙度表示的岩石孔隙性, 反映岩石中空隙的发育程度, 岩石如果受到构造作用以及风化作用的影响, 其就会有较大的空隙度。吸水率用来表示岩石的吸水性, 岩石所吸水分的重量除以同体积干燥岩石的重量就等于吸水率, 如果岩石有较大的吸水率, 便能软化岩石颗粒, 岩石的强度受到影响。利用软化系数来表示岩层软化的指标, 岩层的软化系数越大, 则岩层受水的影响较小, 岩石的稳定性与岩石的强度也不易改变。岩石的力学性质指岩石的强度、岩石变形等内容, 岩石的变形是利用弹性模量表示, 如果岩石的弹性模量较小, 则其变形就较大。岩石的强度是岩石的抗压强度、抗拉强度与抗剪强度, 三项强度进行对比, 岩石的抗压强度最高, 评价岩石稳定性的指标是岩石的抗压强度与抗剪强度。

2 金矿围岩开采办法的选择与分析

确定矿区的开采办法, 需要结合多种因素, 结合本文所分析矿区的矿体的自身条件、矿区周围的居民以及建筑物的状况、矿区围岩稳固性等多项特性, 为了保证采矿工作的安全进行, 控制好地面压力以及防止地表陷落等, 选取两种金矿围岩的开采办法, 一种是上向水平分层尾砂胶结充填采矿法, 另一种是上向进路胶结充填采矿法, 根据开采的形式以及矿区的地区特性, 有效的选取合适的采矿方式, 对于采矿工作的顺利开展意义重大。

2.1 上向水平分层尾砂胶结充填采矿法

布置矿块时, 沿矿体走向进行布置, 要求设计的矿块长度为50m, 矿体的厚度未采场的宽度, 高度为中段高度。进行采准与切割工程, 正常经脉外运输巷向上盘掘至天井穿脉巷以及人行顺路穿脉巷, 由天井穿脉巷向上挖掘脉内中央天井, 贯通上中段运输巷, 实现通风、充填以及人行。在天井的下方架设钢溜井, 为了保证下中段回采的安全有效性, 不断提高矿石的回收效率, 需要浇筑厚钢筋尾砂胶结体于切采巷底板, 钢筋尾砂胶结体的厚度为0.6m～0.8m。进行回采工艺, 选择上向水平的分层填充, 进行填充时, 填充高度设置为2m, 回采使用凿岩机施工水平孔, 爆破采用人工装药的形式, 在采场内进行二次破碎。采场的通风要保持新鲜风流灌入, 风流进行各个会采房, 清洗回采房后, 污风由风井排出地表。对矿房顶板进行安全检查处理, 需要仔细观察顶板, 保证作业的安全性。矿区进行填充时, 采用废石与尾砂胶结相结合的充填形式, 做好填充准备, 准备好必要的填充器材, 进行正常的填充活动, 首先将废石填充至天井, 进行简单的平场, 上部采用尾砂胶结充填, 接着进行第一分层的充填, 然后接顶充填, 最后进行矿柱回收工作。

2.2 上向进路胶结充填采矿法

进行矿块布置时, 沿矿体的走向进行布置, 要求设计的矿块长度为50m, 矿高度为中段高度。采准、切割时自脉外运输巷向上盘掘, 进出矿穿脉巷, 由天井穿脉巷上掘脉外中央天井与上中段运输巷贯通, 由此作为通风以及填充的通道。提高矿石的回收效率, 用厚钢筋尾砂胶结体进行浇筑。矿区的回采工艺, 自上而下分层进行, 进行接顶充填与逐条回采。对采矿区进行通风, 采用型局扇加强通风, 让新鲜的风流经过平硐、中段运输平巷、人行天井进入, 污风排至回风巷道, 由风井最终排出。对采场顶板进行管理, 需由有经验的安全工负责此类工作, 经仔细观察, 去掉浮石, 以保证作业地的安全性。采场充填采用尾砂胶结充填, 做好填充准备, 将南北两翼掘进到位, 架接充填管路后, 进行填充工作, 用尾砂胶结进行填充, 正常填充后, 依次进行第一分层的充填、分层联络道压顶, 最后进行矿柱回收工作。

3 结论

金矿围岩工程是一项较为系统全面的工程, 且矿区的开采方式受到多项因素的制约, 为了不断提升开采技术, 选择良好的开采方式, 需要引进多项先进的设备, 对地区进行不断的勘测与观察, 进行深入研究, 只有进行准确的预测与方法的研究, 才能保证开采的安全性与有效性, 保证矿区的稳定性。

参考文献

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[2]赵波, 许宝田, 等.人工堆山边坡稳定性数值分析[J].工程地质学报, 2011, 19 (6) :859-864.

[3]杨玉娥, 李红军.矿床技术经济评价浅议一以云南播卡金矿为例.新财经, 2012 (2) :16-17.

[4]高阳, 张庆松, 原小帅, 等.地质雷达在岩溶隧道超前预报中的应用[J].山东大学学报, 2009, 39 (4) :82-85.

“闲置商标”未开采的金矿篇2

业内人士称，“闲置商标”是一个有待开掘的金矿，只要创业者用心去“淘”，就会发生“天上掉馅饼”的好事。然而，从不久前召开的“2008中国保护知识产权高层论坛”上传出信息，由于社会认知度不高，时下，闲置商标交易寥寥无几，很少有人从闲置商标中“淘金”。江苏无锡市商标局几年前调查时就发现，该市闲置商标超过了6000件。为充分发挥商标的作用，帮助急需商标的企业快捷获得注册商标，无锡市专门开通了闲置商标交易网，但三年下来，闲置商标转让或授权许可成功的仅有30件，每年不过10件左右。

所谓闲置商标是指已经获得国家商标注册部门审批但尚未投入使用、或者中止使用的尚在有效期的注册商标。据统计，2006年，中国注册商标总量已突破277.4万件，年申请量达76.6万件，连续五年超越美国居全球第一。但目前在国内累计核准注册的商标中，约10%为闲置商标，这是个不小的数字。如沿海某市有注册商标三万多件，但闲置的就有大约一万件。同时，大量中小企业和自主创业者却对商标求之若渴。据了解，每年申请量远远大于商标局的审查核准量，一件商标从申请到核准的注册周期长达两三年，造成周期过长，让很多急着打品牌的企业急得跳脚。

商标闲置之所以居高不下，主要有这样几个原因：一方面是企业交了2000元钱，经过漫长等待，商标注册虽然批下来了，但企业却已破产。时下，几乎每个城市的商标事务所内，都积压着数百甚至上千张国家商标注册证，却因没有主人“认领”而束之高阁。另一方面是企业在重组、兼并、破产时，商标被遗忘、冷落。此外，一些具有品牌意识的企业出于保护品牌目的，商标防御性注册后，弃之不用，导致注册商标闲置。另外，商标抢注风也是造成闲置的重要原因，一些职业注标人将有“钱途”的商标抢注，待价而沽。

企业发展急需商标，大量商标又被闲置，目前，很多企业不知道如何从闲置商标中“淘金”。最近，国内已有不少城市工商行政管理部门开通了闲置商标转让网，试图唤醒闲置商标这个沉睡的资源库。虽然购买受让一个商标要比申请一个商标费用高出几倍甚至几十倍，但却可以省去查询、申请、审查、核准等一系列程序。因此，与其用两年甚至更长的时间去等待一个尚不知能否拿到商标注册权的商标，还不如从沉睡的闲置商标中去“淘”个现成的，这样既可以充分发掘商标资源最大效能，更能让自主创业者省出时间去打市场创品牌。

(责任编辑张胜岚)

金矿开采篇3

随着全球经济的不断发展,特别是新兴经济体的快速崛起,全球金属材料的需求迅速增加,从而促进了世界范围的矿产资源开发速度不断加速。其结果是全球矿产资源的加速消耗;容易开采、易于开发利用的矿产资源迅速枯竭,浅部资源迅速耗尽。不得不转向地下深部资源的开发利用,特别是全球的黄金开采业情况尤为突出。

2 深部开采

2.1 南非深部开采情况

曾经的世界第一产金大国南非,其黄金产量从1933年到2000年曾经连续60多年保持在400t以上,甚至创下超过1 000t的纪录。据有关文献统计[1,2],到20世纪90年代末期,南非已经有将近50%的黄金产量来自2 500m以下的深部地下矿床。而到201 1年这一比例上升到60%以上,预计到2015年,南非50%的黄金产量将来自3 000m以下的超深矿床,如图1和图2所示。其中,安格鲁·阿善提黄金公司的Mponeng金矿,其开采深度在201 1年已经达到3 777m。个别金矿的规划开采深度达到6 000m。南非三大黄金公司在南非境内的金矿的开采深度及产量情况见表1。

注:资料来自各公司年报。安格鲁和金田公司的数据为2011年实际完成情况,哈默尼公司为2012年数据。

为了应对深部开采带来的诸多特殊问题,南非黄金生产企业及其相关行业开展了多种形式的研究,在深部开采方面开发了一系列实用技术,积累了丰富的经验。在1997年,由南非兰德大学、南非科学与工业研究委员会采矿技术分会、南非矿业协会以及南非研究开发基金共同发起了一个综合性研究计划——“深部矿山”研发计划[3]。该计划集中了南非矿业界产学研的科技力量,利用行业的研发基金,旨在为超深开采开发安全高效、经济合理开采技术。在该研发计划之下,设立了深部矿体地质勘探与评价、深部矿山规划设计、深部竖井设计与施工、深部开采提升运输系统、超深井巷支护、深部矿体采矿方法、深部开采采场支护、岩爆监测与预警、通风制冷、职业健康与安全等145个子项目。参与该课题计划的研究人员多达250余人,截止2002年累计投入研发资金6 520万兰特(约1 030万美元)。

另外,深部开采的课题,在全球矿业领域越来越受到重视,在南非等矿业发达国家的主持下,迄今已经召开6次深部开采的国际学术研讨会。

2.2 我国的深部资源开采情况

我国的情况也不例外,深部资源开发具有很大的潜力可挖。尽管目前我国黄金工业对黄金资源的开发利用大多数还停留在1 000m以上,1 000m以下资源的勘查开发基本上还是刚起步,甚至包括其它金属矿山开采深度超过1 000m的也为数不多[4]。其中,云南会泽铅锌矿开拓深度1 578m,目前采矿深度达1 300m;辽宁红透山铜矿开采深度已达1 200 m;辽宁本溪思山岭铁矿正在施工的竖井深度设计为1 503.9m。过去十多年,探明资源消耗非常快,近几年每年平均消耗地质资源大约500t以上所以,加强对深部资源的勘探和开发利用意义非常重大。首先,这是应对浅部资源加速消耗,维持黄金工业可持续发展的需要。其次,在已有矿山开发深部资源,可以最大限度地利用和发挥现有基础设施和矿山开采系统的作用,减少矿山基本建设投资,提高整个行业的整体效益。但是,我国黄金工业,乃至整个矿业领域,对深部开采技术研究较少,更重要的是缺乏生产建设的实践经验。充分了解和研究国外矿山深部开采的案例,特别是南非金矿深部开采的技术开发和应用,对于我国黄金资源深部开采技术的开发具有非常重要的意义。

2.3 深度开采分类

根据矿床在不同开采深度所面临地压的问题,国内一些专家将矿山开采深度分为四大类[5]。

(1)开采深度小于300m,称浅部开采。在此深度内采矿时,一般地压显现不严重。即使发生地压活动,也属静压问题,易于处理。

(2)开采深度为300～500m,称为中等深度开采。在此深度内采矿时,根据矿体赋存条件、矿岩的物理力学性质,在掘进采准巷道或开拓的过程中,可能发生轻度岩爆,如岩石弹射等现象。

(3)开采深度在500～2 000m为深部开采,在此深度下开采,存在由于地压产生的严重应力灾害的危险,地热、通风对开采作业构成重要影响。

(4)开采深度超过2 000m为超深开采,岩体开始向塑性发展,原岩应力呈现流体压力特征。

而南非则把上述分类分别确定为[6]:1 000m以内为浅部;1 000～2 000m为中等深度;2 000～3 000m为深部开采;3 000m以上为超深开采。南非有的专家认为3 500m以上为超深开采。

3南非金矿深部开采的工程技术条件

根据美国地质调查局的数据,南非黄金的基础储量为36 000t,储量为6 000t,居世界第一位,约占全球黄金资源储量的40%。

南非98%的黄金矿床分布于德兰省和自由省交界处的维特沃特斯兰德盆地(Witwatersrand),简称兰德盆地。兰德盆地长约280km,宽140km。世界几大黄金生产商,如安格鲁、金田、哈莫尼的大型金矿都集中在这一区域。该地区共有7个矿田,主要产金的矿山约35座。其中金田公司的得律方丹金矿,现在的年产量约70t左右。

绝大多数矿床产于独特的古砾岩型金铀矿床,属于元古代原始地台坳陷及原始地槽坳陷区的含金或含金一铀砾岩金矿,是世界各类金矿中储量、产量最大的矿床类型。矿石矿物以砾岩为主,少量为石英岩,南非这种砾岩型金矿床的特点是矿体连续,倾角较缓,厚度较薄(一般1～2m,大多数不足1m),品位较高且比较稳定(一般为6～25g/t)。如图3所示,兰德型金矿床延伸达数千米深,主要含金矿层为上部的文特斯多普接触型矿脉(Ventersdorp Contact Reef,简称VCR)和下部与之平行分布的碳质主导型矿脉(Carbon Leader Reef,简称CL),倾角10°～30°,大部分矿体的倾角在20°左右[7]。矿体形状为板状,上下盘围岩也多呈板状,岩石比较坚硬,稳固性较好。

由于兰德型金矿床的特性极大地限制了大规模机械化采矿方法在南非金矿开采中的应用。在南非金矿开采中应用最为广泛的采矿方法为长壁式开采,这种方法原来是薄煤层开采的主要方法之一,南非将其移植到黄金开采中开发了许多变形方案,但基本原理没有本质上的改变。在采场凿岩采用手持式风动凿岩机,出矿用传统的电耙,中段运输采用有轨电机车。在南非深部开采中应用比较普遍的采矿方法如图4、图5所示[8]。

4 南非金矿深部开采的地压管理及岩爆监测预防技术

据统计,在南非的黄金矿山,由于岩爆和岩石冒落事故造成的工伤人数占全部工伤事故总人数的25%,而其中50%的死亡事故与岩爆和冒落有关。

对于深部开采的岩爆问题,南非一些金矿早在20世纪50年代便开始有计划的研究。但当时的主要目的是为采矿方法、井巷掘进服务,研究的范围仅限于局部地压显现情况的监测与治理措施。比如采场局部卸压技术、井巷支护与监测技术等。70年代,微震技术开始引入对岩体应力活动的监测,并很快得到广泛应用。80年代,有的研究者将次声技术应用到对岩体的监测中。到了90年代,大部分金矿的开采深度超过2 000m,深部岩体的地压管理问题日渐突出,因而也加速了各种技术的开发与综合应用。其中南非的安格鲁黄金公司还成立了专门从事岩爆研究的机构,特别是计算机模拟技术的迅速发展,极大地促进了岩体力学理论在地压管理方面的应用。微震技术、数字通信技术的不断升级,为地压活动研究和岩爆监测与预防提供了坚强的技术支撑。现在,南非的深部开采金矿基本上都建立了完善的岩震监测系统,可以及时观测岩震情况,采集岩震数据,以便技术人员对岩体地压活动进行分析判断,并且定期提出分析报告,提出采取地压管理措施的建议。

南非黄金矿山深部开采地压管理研究的主要特点如下[9,10,11,12]。

(1)注重宏观研究与微观研究的结合。首先从深部矿体所处的原岩应力环境入手,通过理论分析和实际测定,对矿区深部的原岩应力场分布进行数字描述,建立相应的数学模型,作为整个矿区地压管理的基础。

(2)将地压管理研究与矿区地质工作结合起来。专门研究矿床及其围岩中断层、节理、裂隙、弱面、夹层等各种地质构造对应力分布、岩震传播的影响,以及这些地质构造在岩体开挖活动中的变化情况和表现形式等。

(3)详细研究开采活动与地压活动的联系。深入研究开采活动与岩震的关系,二者在时间,空间上的变化情况。为此,对开采工艺的每个环节前后岩体中的岩震情况进行连续观测,特别是爆破落矿前后的岩震变化情况从而找出开采活动几小时后、几天后,岩震和岩体地压的变化规律,以及开采活动在空间上对岩震和地压分部的影响范围,进而为采场顶板维护和岩爆防治提供技术依据。

(4)采取多种措施强化采场顶板维护山于南非金矿床的特殊地质赋存条件,其采矿方法基本上以长壁式为主,采场地压活动的破坏性危险主要是顶板闭合,如图6所示。为了应对这种情况,南非金矿在深部开采中对采场采取了多种支护方式[8]。除了必须预留的间柱、顶底柱之外,采场支护主要用传统的木垛支护、枕木一混凝土枕交错的复合垛支护,木垛又分为空心垛和实心垛,见图7。局部还采用液压支柱临时性支护,以便对开挖后的顶板提供快速支撑。

图8是一种钢管与坑木的复合型点柱,将坑木车削后套入钢管,坑木比钢管略长,这样可以利用坑木的柔性,便于使点柱紧密地与顶底板接触,外套的钢管既可以增加点柱的强度,又能防止坑木的腐烂这种点柱一般用作永久性支护措施。

根据调查研究情况,南非金矿深部开采中岩爆的主要表现形式有5种:工作面爆裂,如图9所示;断层滑动;岩墙接触错动;矿柱垮塌;采空区冒落。

为了应对工作面爆裂的情况,可以采取卸压爆破的措施。即在工作面回采之前,先在矿体下盘按照一定角度打一个中深孔,进行预先爆破,以此部分地释放集中在工作面的应力,使回采工作在较小的应力环境下进行,从而保证采场作业的安全,如图10所示

5对我国金矿深部开采的启发

通过对南非金矿深部开采技术的发展过程与工程技术在实际应用中特点的了解,对照我国矿山的开采技术现状,可以得到以下几个方面启发和认识。

(1)深部开采涉及的技术问题范围广、影响因素复杂,决不能简单地认为仅是地压和地热的问题。否则,只能解决局部的问题,更不能适应深部开采的迅速发展。因此必须进行全面的调查研究,从工程地质条件、开采技术、工程技术标准、生产建设安全、环境保护和职业健康等各个方面进行综合考虑。南非的“深部矿山”技术开发计划的实施值得参考和借鉴。

(2)应该允分发挥社会协作机制的作用,不能仅靠一两家研究机构单打独斗。应该通过矿业技术联盟或者其它形式的协作机制,统一组织研究力量,制定详细的开发研究战略和计划,明确分工与职责,分步实施,定期检查。以期早出成果,服务行业。

(3)因为深部开采涉及许多工程技术标准问题和生产建设的安全问题,需要通过行业提出,建议相关部门尽快组织专家研究制定相应的工程技术标准和安全规程。如竖井设计、提升机、钢丝绳,深部制冷、通风、排水等。

参考文献

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金矿开采篇4

关键词：干式充填采矿法；金矿脉开采；改进

本文以某地区的金矿开采为例分析干式充填采矿法改进后的应用效果。金矿开采含金蚀变糜棱岩矿床，急倾斜矿体厚度在1.5至5.0cm间，建矿时间为1989年，开采历史为27年，采选综合能力提升，以往每天为250t，目前每天为750t，黄金年产量为1000kg。以往主要开采浅部中段，主要采用浅孔留矿采矿法，近几年，开采位置有所改变，已经变为中深部中段开采，浅孔留矿采矿法难以满足开采需求，其中存在较多的安全问题、技术问题。为此，必须对采矿方法进行改进、优化，将干式充填采矿法与类框架结构相结合，推动我国采矿事业的进步与发展。

一、该地区的金矿开采的基本条件

矿床矿脉主要为11#脉，围岩、矿石为硅化千糜岩、蚀变糜棱岩，下盘围岩呈现为块状构造，稳固等级为中等，矿体后期出现了明显的断裂破坏，在个别地段中，因受到断裂节理发育的影响，成矿后构造遭到破坏，且下盘有破碎带形成，为此，局部稳定性受到很大影响。水文地质比较简单，矿床涌水量不大。

二、干式充填采矿法改进在金矿脉开采中的具体应用

矿床11#脉局部矿石品位高，上盘围岩呈现为破碎松软的状态，为了使矿石损失减少，需选用干式充填采矿法进行开采。在充填过程中，填充料源于开拓废石，可使废石的使用节省，不会增加费用，同时可将深部开采地压问题解决。以本矿实际情况、开采经验为依据，需选用类框架结构采空区处理技术，能够取得更显著的开采效果。

（一）工程布置

干式充填采矿法采场通常沿着矿体走向进行布置，采场宽度也就是矿体水平厚度，采场高度也就是作业中段高度，以往以40m进行布置，不过施工难度较大，效率低下，回采周期长，通过改进后，可将长度设置为30m，有利于提高工作效率，更易于操作，还可有效缩短回采周期，可使相邻矿块回采速度加快。采场通常以中段平港沿脉进行布置，将采场一端或中央探矿天井视为充填井，另外一端需对人行天井进行布置，两端要采取砌墙措施，若一端矿体尖灭活已经无矿，则无需砌墙[1]。砌墙后，可将该墙当作矿柱，有利于为相邻矿块回采工作提供条件，对资源充分进行回收。在矿石壁、混凝土隔墙间，需留置一定空间（1.5至2.5cm间），该空间用于出矿溜井，可将出矿堵塞问题解决[2]。

（二）人工假底

在本次研究的矿区中，上部中段主要应用浅孔留矿采矿法，在中深孔对矿柱进行回收，上部空区处于互相连通的状态，可引起矿石损失贫化，岩层一旦移动后，还会引发山体滑坡。在2001年，该矿区应用了类框架结构采空区处理技术，利用干式充填采矿法对矿体进行连续开采，便于采空区的形成，在垂直方向、水平方向要采取相互隔离措施，有利于对空区地压进行有效控制。在工程施工中，对人工假底技术施工有着非常严格的要求，近年来，通过应用充填采矿法，使充填矿房比例大大提升，同时也提高了出矿品位[3]。

该矿区矿床局部具有较高的矿石品位，走向长，脉宽在15至5m间，周围存在多个充填矿房，底部脉宽度为48m，已经完成人工假底的施工。上下施工假底无需留底柱，便于资源充分回收。矿房施工过程中，沿脉上挑高度为25m，矿石出净后，需利用厚钢筋混凝土（04m）对人工假底进行制作[4]。

（三）配筋与假底制作材料

配筋：主筋为3φ18@330，纵筋为4φ10@330，为了使钢筋砼抗压强度增强，每隔5m，便于设置倒梁（1条）。锚杆长度为23m，需外露出03m，钢筋网主筋要与锚杆外露部分进行焊接，焊接长度要控制在025m内。

假底制作材料：选取6根锚杆，长度均为23m，φ22螺纹钢总长度为138m；每根主筋φ18圆钢长度为15m，共有3根，所需圆钢长度为45m；每根纵筋φ10圆钢长度为1m，共有4根，间距设置为330mm，所需圆钢长度为4m。混凝土厚度设置为400mm，需将钢筋于混凝土底部边缘部位埋入，与底部边缘距离约为10cm。

以周边矿情况与矿体走向为依据，对矿房进行划分，经干式充填采矿法进行采矿，假底施工完毕之后，需进行平压上挑，上挑高度在15至2m间，矿石出净后，要将废石充填于充填井内，对采场高度合理控制，约在18至2m间。

干式充填采矿法可分为一采一充、两采一充两种方式，利用凿岩机采取平压凿岩操作，两采一充的采高在3至4m间，如果采场围岩不佳，则可选用一采一充的方式，采高在15至2m间。落矿前，需将沙浆胶面铺设于采场内，厚度为150mm，有利于鉴别废石与矿石。在干式充填采矿法采矿过程中，充填料主要源于开拓工程废石，充填工艺流程如下：凿岩爆破——通风——出矿——充填——平场胶面。

结束语：

干式充填采矿法在金矿脉开采过程中具有较高的应用价值。这种采矿方式在深部地压活跃的矿区中适用，可与类框架结构采空区处理技术相结合，有利于对传统采矿技术无法解决的问题进行处理，弥补传统采矿方法中的不足，可使矿石品位提升，实现资源的充分回收利用。虽然干式充填采矿法需要较高的作业成本，但是可促使矿山效益提升，取得更显著的采矿效果，总体上而言，这种采矿方式的应用效果比较理想。

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金矿开采篇5

坦桑尼亚金矿资源丰富,目前已探明金资源量近2 500t。过去十几年来坦桑尼亚金产量增长迅速,1996年金产量仅为318kg,2005年产量已达到52.3t,2011年产量更增长为40.4t,其黄金年产量约占世界年总产量的2%,为非洲第三大黄金生产国[1,2,3]。坦桑尼亚北部的环维多利亚湖绿岩带为主要的黄金产地,该成矿带分布有Bulyanhulu金矿、Golden Pride金矿、Tulawaka金矿、Buzwagi金矿和North Mara金矿等5座世界级的大型矿山,其中最大的矿山金储量为370t,也分布有Buckreef、Golden Ridge等中小型矿山及众多小型金矿点。

河南省地矿局第二地质矿产调查院于2008年在维多利亚湖南部绿岩带区域获得了多个探矿权,并开展了地质勘查工作,其中在新阳嘎地区(Shinyanga)发现了一大型含铁建造型金矿床,共提交(331)+(332)+(333)金矿石量885万t,金金属量34t。

该大型金矿床类型为含铁建造型金矿床,目前已知的坦桑尼亚大型金矿床多数为该类型。为了给同类矿床的开采提供借鉴,对该矿床类型的开采技术条件开展研究工作。

为制定矿山的总体开采规划,详细查明矿床的充水条件、涌水量大小、顶底板的稳定性及矿山开采带来的环境地质问题等开采技术条件十分关键[4,5,6,7,8]。

2 区域地质背景

该矿床位于坦桑尼亚维多利亚湖南部卡哈马(Kahama)绿岩带与马巴勒(Mabale)绿岩带之间的过渡地带,见图1。区内大部被花岗岩及其原地风化物所覆盖,地表几乎见不到基岩,西侧为太古宙尼安萨群条带状含铁建造(Banded Irom Formation,简称BIF)出露的低山区。

3 矿体地质特征

矿区内主要分布有3条金矿体,分别为M1、M2和M3,其矿体特征如下。

M1金矿体区内控制长度2 808m,矿段赋存标高454～1 153m,埋深0～643m,延深60～763m,矿体形态较简单,整体呈不规则的层状、似层状,矿体平均厚度2.61m,厚度变化系数为1 17.07%,属厚度较稳定矿体。矿体厚度受剪切破碎带和条带状含铁建造岩层双重控制,在平面上矿体厚度沿走向呈锯齿状变化,沿倾向矿体厚度无明显变化规律。

M2金矿体区内控制长度约900m,24～20勘探线间矿段赋存标高776～1 136m,埋深4～365m,延深25～365m,金矿体呈层状、似层状,矿体总体走向8°,平均倾向278°,平均倾角83°左右。矿体最大厚度2.06m,最小厚度0.40m,平均厚度1.04m,厚度变化系数为50.59%,属稳定型。

M3金矿体区内已控制长度228m,矿体赋存标高880～1 030m,埋深120～270m,延深120m。金矿体呈层状、似层状,矿体总体走向8°,平均倾向278°,平均倾角73°左右,矿体倾角在倾斜方向上无较大变化。矿体最大厚度2.75m,最小厚度0.61m,平均厚度1.42m。

金矿石中主要的金属矿物是自然金、黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、磁铁矿、黄铜矿、褐铁矿及赤铁矿等;脉石矿物主要有石英、绢云母、阳起石、绿泥石、碳酸盐矿物、黑云母、长石、绿帘石和高岭石等。但氧化矿石和原生矿石矿物组成略有差别,氧化矿石中褐铁矿、赤铁矿和高岭石等粘土矿物含量相对原生矿石更高。

区内含矿围岩主要蚀变有硅化、绢云母化、碳酸盐化、绿泥石化、阳起石化,并伴生有黄铁矿化、毒砂化、磁黄铁矿化、褐铁矿化、铅锌矿化等金属矿化。其中硅化、绿泥石化、黄铁矿化、褐铁矿化与金矿化关系最为密切。

4 水文地质

4.1 区域水文地质

矿区周边地形较平坦,不能构成一个比较完整的水文地质单元,小范围内也不能构成一个相对完整的地质单元。

4.1.1 地形地貌

矿区位于东非高原东部、坦桑尼亚西北部的地形起伏微缓的中央高原,向东距印度洋约750km,向北距世界第二大淡水湖维多利亚湖约106km。矿区总体地势呈东北、西南高,中间低,平均海拔在1 140m以上,区域内最高点位于矿区外西部Siga山,海拔约1 440m,最低点在矿区中北部,海拔约1139m,相对高差较小,地势平坦,属热带高原地貌。

4.1.2 气象特征

矿区地处东非高原,南纬3°左右,由于海拔高,气温低,空气对流旺盛,蒸发弱,降水少,根据世界气候分带属于热带草原半荒漠气候。一年分为雨季和旱季两季。雨季为每年的1 1月至次年的4月,降雨量约占全年的88%左右;雨季潮湿多雨,遍地生长着稠密的高草和灌木,并杂有稀疏的乔木。旱季为每年的5～10月,雨量约占全年的12%;旱季干燥少雨,土壤干裂,草丛枯黄,树木落叶。据当地雨量监测站1970～2012年4月统计资料,年平均降雨量约为810.6mm,雨季月平均雨量约为118mm,月最大降雨量318.1 mm,日最大降雨量为64.5mm,旱季月平均雨量约为15 mm;年降雨日为66～118d,年均降雨日约为86.4d。因地处高原,即使在赤道附近,平均气温并不高,年均气温在22～23℃,最热月平均温度在24～26℃;昼夜温差较大,据项目组2012年5～10月简易气温观测资料,早上7点气温14～20℃,中午14点气温28～40℃。旱季适合于室外工作。

4.1.3 区域含水层

该区属于东非高原贫水地段,区域内出露有太古界尼安萨群中酸性火山岩、含铁建造、太古界花岗岩以及新生界第四系不同成因的松散岩类,根据地下水赋存条件及水力性质将区域内含水层划分为第四系松散岩类孔隙含水层、尼安萨群基岩风化裂隙含水层。

(1)第四系松散岩类孔隙含水层。区域上广泛分布,含水层主要由淤泥质粘土、砂质粘土、残坡积杂砂土等组成,最大厚度约20m,在雨季低洼处积存少量水,旱季中后期干涸,为富水程度很弱。区域范围内仅少量水井及泉点,矿区范围内无水井、泉出露。据调查情况,个别水井及泉在旱季基本保持原水量不变外,大部水井及泉在旱季中后期很难再提供水;同时,有个别水井水位埋深18.50m,周围同水平水井水位埋深仅1～2m,反映出区域内本含水层含水量较小,弱富水性,含水层透水性较差,彼此间水力联系弱,补给来源较近,一定程度上表现为隔水性。该含水层雨季旱季供水能力说明地下水主要补给源为大气降水。旱季水样水质分析结果,机井水样分析结果为pH值6.7～6.8,浑浊度超标,总大肠杆菌、耐热大肠菌超标,溶解性总固体0.060g/L;地表水水样分析结果为pH值7.4,矿化度0.209 2g/L,偏碱性淡水;水井水样分析结果为pH值6.7,矿化度0.088 7g/L,偏酸性淡水。

(2)尼安萨群基岩风化裂隙含水层。主要赋存于尼安萨群中,岩性主要为千枚岩、变磁铁石英岩、变凝灰质砂岩、变凝灰岩,构造、风化裂隙均较发育。风化裂隙水主要赋存于地下50m以上,地下2m以下,个别裂隙延伸到地下100多米。由于地形平缓,地表区域内无该层地下水出露,弱富水性,水文孔SHK092水质分析结果pH值6.8～7.29,氟化物超标、总大肠菌群超标;矿化度0.780g/L,根据地下水化学类型舒卡列夫分类法为7-A型,即矿化度不大于1.5g/L的HCO3-Na型淡水。

4.1.4 地下水的补给和径流及排泄条件

地下水的补给来源主要为大气降水。由于地形坡度不大,部分大气降水沿缓坡汇入洼地,形成地表季节径流和季节湖泊,部分沿孔隙、裂隙垂直渗入地下,形成基岩风化带裂隙潜水和第四系孔隙潜水。基岩裂隙潜水与洼地第四系孔隙潜水在水重力作用下相互补给。消耗于蒸发和人工开采,地下水最终从南向北排出区外,汇入维多利亚湖。

4.2 矿区水文地质

4.2.1 矿区含水层及水文地质特征

矿区位于东非高原贫水地段,属于地下水排泄区。区内地势平缓,最高点标高1 155.04m,位于矿区中西部,最低点标高1 139.53m,位于矿区东北部,为当地最低侵蚀基准面。区内中东部为耕地,西部为稀疏灌木及乔木,区内无常年性地表径流,个别低洼段在雨季有暂时性水体,地下水位埋藏较深,据地表20～40m,含水层主要为第四系松散岩类孔隙含水层和尼安萨群基岩风化裂隙含水层两大类。分别叙述如下。

(1)第四系松散岩类孔隙含水层。主要分布于矿区东部及洼地中,出露标高为1 139～1 140m,厚度0～9.78m,含水层主要由淤泥质粘土,一般无地下水,仅在雨季时淤泥质粘土经过雨水浸泡后含水,透水性较差,矿区内人工挖掘的浅井部分水位接近地表,干涸较慢,部分迅速干涸。根据与当地降雨观测资料进行对比分析,地下水动态随季节变化明显。接受大气降水、上游地表水、地下水补给,对矿坑充水意义不大。

(2)尼安萨群基岩风化裂隙含水层。矿区内中、西部大面积分布,出露标高1 140～1 155m,风化厚度为23～78.7m,平均厚度约为38.8m,岩性主要为千枚岩、变磁铁石英岩、变凝灰质砂岩、变凝灰岩,以风化裂隙水为主,次为构造裂隙水,根据SHK092、SHK202潜水稳定流抽水试验情况,其钻孔单位涌水量分别为0.003 5、0.000 8L/s.m,弱富水性,为矿床顶板间接或直接充水含水层。大气降水通过地表风化裂隙及构造破碎带补给深层地下水,但上部风化带具有隔水性质,对矿坑充水意义不大。

4.2.2 隔水层(带)

基岩风化裂隙含水带以下,未经风化的完整岩石裂隙主要为压性裂隙,透水性差,为隔水层。

4.2.3 断裂破碎带对矿床充水的影响

根据钻孔资料无明显的断裂破碎带,个别钻孔揭露有破碎段,韧性剪切,硅质胶结,表现为不导水,对矿坑充水无意义。

4.2.4 大气降水对矿床充水的影响

大气降水入渗是地下水的唯一补给来源,以地下径流的方式为主,流向与地形基本吻合。矿区基岩裂隙水水量极为贫乏,对矿床开采影响较小,第四系松散岩类孔隙水在一定意义上形成隔水层,对矿床开采影响较小。因此需注意雨季大气降水影响,特别是洪水期,开采时一定要有防洪措施,防止暴雨形成的洪水涌入坑道,造成不应有的损失和事故,在矿区及外围地带筑路时,也应考虑这方面的因素。

4.3 矿床水文地质勘探类型

就整个矿区而言,矿体所处地形位置不高,大部分降雨会通过风化裂隙汇集于矿坑内,但雨季降雨较少,雨量较小,给井下开采带来一定的威胁;风化裂隙水、成岩裂隙水水量极为贫乏,对采矿影响较小。矿区大部分矿体位于当地侵蚀基准面以下,是以裂隙直接充水为主的简单型矿床。

4.4 矿坑涌水量预测

根据矿床水文地质条件、地形地貌条件和矿体埋深、产状等情况,未来开采将是井巷开采方式。根据水文地质工程地质综合编录情况,矿坑充水因素主要是考虑基岩本身的风化裂隙水,根据SHK092、SHK202抽水试验,预测矿坑涌水量。

本次利用大井法中根据裘布衣潜水完整井公式及库萨金经验公式进行计算,公式如下:

式中:K——含水层渗透系数,m/d;

Q——抽水井流量,m3/d;

S——抽水井中水位降深,m;

R——影响半径,m;

r——抽水井半径,m;

H——潜水含水层厚度,m;

h——潜水含水层抽水后的厚度,m。

SHK092、SHK202计算参数及结果如表1所示。

4.4.1 矿坑涌水量预测计算参数的确定

(1)渗透系数K。本次施工SHK092、SHK202水文孔主要是结合物探、钻孔编录及矿区各个钻孔施工情况分析布设的,通过试验,其单位涌水量分别为0.003 5、0.000 8L/s·m,渗透系数分别为0.002 6、0.000 5m/d。该区渗透系数按两钻孔平均数计算为0.001 6m/d。

(2)含水层厚度H。根据SHK092、SHK202水文孔两孔含水层厚度平均数计算为98.16m。

(3)水位降低S。近年来钻探揭露M1矿层底板埋藏最高标高约1 154m,最低标高约454m,相差约700m,按90m一个开采水平,本次矿坑涌水量计算标高拟设为1 064m水平,静水位标高取1 127m,结合各地质孔,S=63m。

(4)矿坑的影响半径R。按库萨金经验公式,计算得59.87m。

(5)矿坑的引用半径r0。因为矿体平面投影为矩形,a/b远远大于10(a、b分别为矩形的长、短边的边长),按未来1 064m水平为矿坑底,采用公式r0=0.25a,矿坑长度a为1 100m,代入上式得r0=275m。

(6)矿坑的引用影响半径R0。R0=R+r0=59.87+275=334.87m。

4.4.2 计算过程和结果及评述

将计算参数代入(3)式,其计算结果列入表2。

根据结果,矿坑涌水量Q为493.54m3/d。由于裂隙不发育,导水性差,计算结果偏大;同时由于采用大井法进行计算,一般都没有考虑地下水补给量的问题,该涌水量仅作为矿山开采设计参考。

4.5 水质评价

4.5.1 生活用水

水文孔SHK092经过两个单位3批次送样检验,以检测批号B598水质分析结果进行评价:氟化物超标,为V类水,不适宜饮用,其他用水可根据使用目的选用。对地表水塔水质分析结果进行评价:水质正常,适宜饮用。

4.5.2 工程建筑用水

对D0074-CA、D0 179-SA、D0207-SA、SHK092(B598)测试结果进行分析:当地地下水、地表水对混凝土结构微—弱腐蚀性、长期浸水对钢筋混凝土结构中的钢筋微腐蚀性、干湿交替对钢筋混凝土结构中的钢筋微腐蚀性。

4.6 矿区水资源综合利用评价

矿区内深部岩石不含水,地表风化层及第四系含水层厚度小,水资源贫乏,不能满足矿山日常生活用水,只能在附近地区寻找合适的水源地。

矿区外西部山区距矿区约5.6km处见一井、一泉,泉在旱季水量变化不大,2012～2013年观测期间稳定流量为0.2～0.3L/s,水井水位变化随季节变化不大,随降水变化略有起伏,为1.15～1.74m,补给来源较广,适宜建立水源基地;另外可以派专人从附近约11.7km水塔处用车拉至矿部,但是矿区道路为土路、砂石路,雨季被雨水浸泡,不能承受较重汽车通过;矿区北部约42km处有地表水直接连通维多利亚湖,离矿区也相对较近,适宜作为稳定生产用水供水基地,且该位置有Bu1yanhulu金矿、中水电建立的提水站,可通过建提水站管道输水或与Bu1yanhulu金矿、中水电合作,利用现成的管网的方法往矿区输水。除利用以上方式外,可同时配合在矿区非矿脉位置建立大型水池,雨季蓄水,旱季供水。矿区供水条件属于可以解决范围。

5 工程地质

5.1 矿区工程地质特征

M1、M2矿脉矿体出露地表,顶底板主要为变凝灰岩、变磁铁石英岩、变硅质岩、变凝灰质砂岩、绿泥千枚岩、绢云母千枚岩。矿体及围岩多呈致密块状,裂隙不发育,除个别风化裂隙影响外,均属隔水层。

参考相应规范,结合矿区钻孔地质编录情况,依据钻孔ZK242将矿区岩石按风化程度从上至下划分如下。

(1)全风化带。矿区内各处均有分布,深度一般距地表0～5m,地表表现为残坡积物,风化岩石呈土状,遇水软化,为散体结构,岩石强度低,RQD=0,是地下水的径流通道,一定程度上表现为隔水性。

(2)强风化带。矿区内各处均有分布,深度一般距地表5～13.52m,风化岩石呈角砾一块状,为团块一碎裂结构,岩石强度低,RQD≤36.3%,岩石质量极劣一劣,岩体破碎—岩体完整性差,是地下水的径流通道。

(3)中等风化带。矿区内各处均有分布,深度一般距地表13.52～31.60m,风化岩石呈块状一短柱状,个别长柱状、碎屑状,为碎裂结构,岩石强度低,RQD≤50%,局部<25%,岩石质量劣,岩体完整性差,是地下水的径流通道,也是地下水主要赋存部位。

(4)微风化带。矿区内各处均有分布,深度一般距地表31.60～42.60m,风化岩石呈长柱状,局部碎块状一块状,个别柱状,RQD一般在50%～90%,局部小于50%,岩石质量中等一好,岩体中等完整—较完整,是地下水的径流通道,也是地下水主要赋存部位。

(5)未风化带。矿区内各处均有分布,该带为坚硬的结晶岩石,块状结构,岩石强度高,据钻孔水文地质工程地质综合编录,RQD>90%,岩石质量极好,岩体完整,是上部裂隙水的隔水层。

5.2 矿区工程地质勘探类型

以钻孔ZK242为例,矿区地表42.46m深度范围内风化裂隙发育,岩石呈碎裂结构一散体结构,工程地质不甚稳定;42.46m以下延伸为未风化岩石层,结构紧密,抗压强度高,稳固性好;42.46m以下个别风化裂隙及构造裂隙对开采有一定的影响。

从矿体和围岩的力学试验分析,岩石的抗压强度理论值较高,干状态下抗压强度除M2ZK161-L11-1试验数据偏小,为37.8MPa,其余为72.3～167MPa,饱和状态下抗压强度除M2ZK161-L9-3、ZK062-L12-3、ZK242-L6-3试验数据偏小,分别为44.5、57.5、51.2MPa,其余为70.5～179MPa,表明矿层及顶底板岩石结构紧密,稳定性好。根据软化系数可评定所采取岩石力学样为不软化岩石。该矿区工程地质勘探类型属二类一型,即以块状岩类为主简单型矿床。

5.3 应注意的工程地质问题

矿区工程地质问题相对简单,断裂构造不发育,含矿地层易发生较大的工程地质问题,但矿体顶部岩石质量极劣,岩体破碎,浅部开采可能会发生一些坍塌、冒顶等不良工程地质问题,应予以防范,加强支护。

6 环境地质

根据世界地震带分布,矿区所属东非裂谷地震带,属地震剧烈区,但勘查中没有发现引发地震的活动断裂,矿区及附近无地震史,近期也没有发生有感地震。走访坦桑尼亚有关部门发现,该国无地震预防预测专门部门,也未有地震记录。根据相关资料,矿区附近1910～1973年无震级M≥5.0地震,1958～1963年无震级M≥4.0地震,1963～1970年无震级M>3.0地震,应属稳定地块,区域地壳属稳定区,建议地震设防烈度为6°。

区内地表水体甚少,仅在矿区东北部见季节性水体,地表水、地下水均未受到污染,但地下水水质较差,氟化物超标,不宜饮用。未来矿井大规模疏排水,会将矿井中有害物质及开采中产生的有害物质带入地表水、地下水中,对地表水、地下水产生不同程度的影响。

矿区的环境地质调查表明,矿区总体地势起伏不大,未发现陡坡、危岩,崩塌、滑坡及泥石流等地质灾害均不易发生;同时矿区内目前无任何工业活动,无超量抽取地下水和地下开采活动,因此不存在地裂缝、地面塌陷和地面沉降的地质灾害发生的前提条件;M1、M2金矿化蚀变带局部在雨季有被季节性水体淹没的危险;在未来开采过程中应采取措施,减少岩渣、粉尘对动植物及生态环境的破坏;矿山开采过程中尽量减少对地形地貌的破坏,在矿山开采完毕后,应在裸露开采区种植草地、树木,进行复垦,防止水土流失;矿山各类设施建设都应避开可能产生地面变形、开裂、塌陷的区域,并设置安全警示标识,对出现的裂缝、塌坑等及时进行封填,防止人、畜进入和对人、畜造成危害;在矿床开采过程中应做水流改道或设置拦洪坝等防范措施。

水工环组2012年进行的地下水水温测试表明,5～6月水井水温为25～27.5℃,泉点水温25～27.5℃;9～10月抽水试验测得SHK092水温25～27℃,SHK202水温28～30.8℃,表明地下水温度明显受当地气候影响,未来井下气温、地温较高,井下开采时需注意通风。

矿区内有少量居民居住,无工业建筑,非旅游区、文物保护区及自然保护区。

综上所述,矿区区域地壳属稳定区,自然条件较好,自然灾害主要为水灾、旱灾,不易发生崩塌、滑坡、泥石流、地裂缝、地面塌陷和地面沉降等地质灾害,该矿区环境地质勘探类型属二类,即地质环境质量中等。

7 开采问题及建议

(1)矿区内Isanga河虽已干涸,但是在雨季时容易在河道附近形成大面积的汇水区,所以在未来矿山开采过程中,在近河地段应留适当距离的安全矿柱并采取相应措施,以预防矿带坍塌造成河水直接进入开采井巷。

(2)由于含矿带及近矿围岩稳固性较差,主要井巷应避开构造带及构造影响带。

(3)地表堆浸氰化废液排入水体,应采取一定措施,防止污染水质。

(4)对采矿活动产生的局部地表变形,应及时进行复耕复林,注意保护矿区自然环境。

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金矿开采篇6

1 矿山存在的主要环境地质问题

1.1 矿坑涌水

矿区降水充沛, 断裂发育, 沟谷密集, 地下水赋水条件优越, 富水性强, 因此易出现矿坑涌水现象。现状贡北和格尔珂矿区均已出现矿坑涌水, 其中贡北井巷涌水十分严重, 已严重影响矿井的正常生产, 如XJ178斜井二中段因坑道涌水被迫停产达一年之久, 而平硐1811一号盲竖井近期也因涌水而被迫停产。

1.2 围岩垮塌

贡北和格尔珂矿区目前已形成面积较大的采空区, 这些采空区顶部及两侧经常发生小面积坍塌、垮塌现象, 给采矿工作带来了一定的危险性。另外, 矿区突发涌水后疏干排水也能使围岩产生坍塌、垮塌破坏。如2007年贡北XJ178斜井延伸至地下215m处时因洞内充水而无法继续施工, 无奈只好用深井潜水泵抽水, 水位降幅不大, 后期该硐中水随区域水位的下降全部渗入地下, 但硐顶却出现面积较大的垮塌现象。现状该硐中水位上升, 重新淹没平硐, 而去年清理加固的硐顶大面积重新垮塌, 堵塞巷道, 幸亏人员已及时撤出, 否则后果不堪设想。

1.3 矿柱、围岩开裂

格尔珂矿区长穿3530平硐CM72线、CM70线是主要的采矿区, 该处矿石品位高, 分布面积大。但由于采矿设计不合理, 预留矿柱宽度小、间距大, 矿柱已难以承受硐顶压力, 在矿柱上已出现宽0.5-1cm的裂缝。据现场调查, 70线、72线一带的采区经常能听见岩体发出的“嚓嚓“声, 矿工每天提心吊胆, 无心生产, 部分矿工因担心发生岩爆而不敢下井, 这些不但对矿工心理造成了极坏的影响, 而且严重影响了矿山的正常生产。

2 矿山排水可能引发的主要环境地质问题

2.1 区域地下水位下降、井泉干枯

经本次概算, 要保证矿区的正常生产, 格尔珂矿区每天排水量应在6000m3以上, 贡北矿区应在10000m3以上。若长期大流量排水, 必将引起区域性地下水位下降, 井泉干枯, 导致当地牧区人畜饮水困难, 引发当地牧民不满。如贡北泉与贡北矿井中地下水位联系十分密切, 二者水位相差不足30m, 若矿井水位大幅度下降, 将导致泉水流量剧减以至于干枯, 而贡北泉是贡北一带牧民及牲畜的饮用水源, 若贡北泉水干枯, 将对当地人畜饮用水带来很大的影响, 引起周围牧民不满, 进而激化矿区与当地牧民的关系, 影响矿山正常生产。

2.2 地面塌陷、沉降及地裂缝等地质灾害

格尔珂矿区3530-3490m以下的岩溶裂隙、溶洞中充满了地下水, 并产生一定的静水压力, 当矿区长期疏干排水时, 裂隙、溶洞及破碎带中的地下水将被排空, 充填于裂隙、溶洞中的松散细粒物质也将随水流一起被排出矿区, 此时溶洞内向上的静水压力或支持力减少以至于消失, 洞顶自重压力增大, 局部受力不均衡而产生坍塌、垮塌, 若垮塌范围较大时将波及地表, 使地面出现裂缝, 进而引起地面塌陷。另外, 矿区中脉岩发育, 局部地段脉岩以闪长玢岩为主, 而闪长玢岩遇水易软化, 若长期排水, 软化而成粉状的玢岩将随水流排出矿井或发生位移, 导致矿区内空间面积增大, 局部易引起塌陷等地质灾害。

2.3 改变地下水补径排条件, 引发突发涌水事故

矿区地下水位的大幅下降, 必将改变地下水的补径排条件, 致使补给区面积增大, 径流速度加快, 补给量增大。若补给区扩展至富水带或与地表水体贯通, 可能引发矿坑突水涌水事故。如格尔珂矿区现状地下水由北西西向南东东方向径流, 矿区大降深疏干排水将使东部地下水向北西西向径流补给矿区地下水, 若补给区扩展至大水鱼场一带, 很可能会使鱼场一带的地下水沿断裂破碎带径流至矿区, 而大水泉泉水流量1526 l/s, 届时, 矿区被淹、设备损坏、人员伤亡不可避免。

另外, 地面塌陷、错落也可能使老空积水通过陷落带等进入井巷, 引发矿坑突水的同时, 对矿井设备造成危害。格尔矿区经过近20年的开采, 形成了大量的采空区, 采空区常年累月积水较多, 而积水年代愈久, 酸性愈强, 对矿山设备危害愈大。

3 矿山环境地质问题防治对策

格尔珂矿区因矿山开采已引发矿坑涌水、跨塌等环境地质问题, 随着开拓系统向深部延伸, 矿山开采还可能引起区域地下水位下降、井泉干枯等问题, 对此必须加以治理, 以确保矿区正常生产。经对矿区地形地貌、地质构造、水文地质条件及矿区井巷布局、采掘现状的深入分析研究, 提出以下防治对策:

3.1 矿区排水

3.1.1 贡北矿区排水

贡北金矿赋存于断裂破碎带中, 该破碎带北东转南西向延伸, 破碎带宽30-80m, 现东侧破碎带中的矿体已采掘殆尽, 西侧矿体目前正在向深部探查开采。由于现状采区位于一高约300m的条梁下部, 采掘深部较大, 而井巷道均未设置排水渠道, 加上巷道宽度小, 因此采用巷道排水难度较大。设计在赋矿条梁东西两侧破碎带与沟谷交汇处各施工钻孔1眼, 其中ZK1孔位于条梁东侧沟谷, 即PD1781洞口附近, 孔口标高3705m, 设计孔深350m, 开口口径450mm, 终孔口径450mm, 下入300mm滤水管, 推算孔内静止水位标高3547m, 水位埋深158m, 根据采矿深度的需要可逐步疏干3370-3547m间各中段的地下水;ZK2孔位于条梁西侧沟谷中, 孔口标高3620m, 设计孔深300m, 开口口径450mm, 终孔口径450m, 下入300mm滤水管, 推测孔内静止水位标高3540m, 水位埋深80m, 根据采矿深度的需要可逐步疏干3340-3540m间各中段的地下水。

3.1.2 格尔珂矿区排水

由于格尔珂矿区面积较大, 井巷道延伸长度较远, 且矿体均位于地面300m以下, 加上矿区岩溶发育极不均匀, 在外围施工降水孔很难达到理想的排水效果。因此, 该矿区应以巷道排水为主。据本次计算, 矿区总涌水量每天在6000m3左 (下转145页) (上接75页) 右, 因此应在2号长穿主巷道中修建排水渠, 考虑到局部矿坑突水或长时间排水时渠底会残存一定的淤积量, 进而影响渠道过流能力, 故设计断面应比实际偏大, 本次设计排水渠断面为正方形, 底宽50cm, 高度50cm, 断面过流能力11592m3/d, 排水渠顶部可铺设水泥板, 作为人行通道。对于某一中段或穿脉、延脉平硐而言, 其涌水量可能介于1000-2000m3/d, 或更小, 此时应根据实际情况修建小断面的排水渠或蓄水池。

另外, 矿区矿体富集段如105-103线、70-72线一带拟采面积大、坑道涌水量大, 建议采用大口径坑道工程钻机施工降水孔, 设计降水孔孔深60-130m, 口径300mm, 视单井涌水量大小和影响半径的大小确定降水孔数量。钻孔抽出的水量经排水渠道汇集于主巷道后再利用高扬程、大流量的水泵排出区外。

对区域性导水断裂破碎带及其它预测的强水源或有突水危险地段也应进行超前探水与放水, 以保安全。

3.2 修建蓄水池, 解决人畜饮水困难

矿山长期大流量排水, 将使区域地下水位下降, 部分井泉干枯, 造成当地人畜饮水困难。解决对策主要是修建蓄水池, 通过定期放水解决当地人畜用水问题。

3.3 回填采坑、修建截排水渠等, 减少降水及地表水的入渗量

格尔珂矿区已形成面积较大的露天采空区, 这些采坑已成为雨洪水灌入补给地下水的主要通道之一, 通过回填采坑、修筑边缘截排水渠、沟道衬砌等防排水工程, 可有效拦截外围流来的降水漫流、地表水。矿区内地表水体的处理可采用隔离水体修筑水体防渗层、敷设排水管道、防渗渠等减少沟谷洪流的入渗补给量。

3.4 建立矿坑涌水量预警系统

主要是根据已有最大突水资料, 建立每天水位降幅和日平均降水量之间的回归方程, 计算矿坑涌水量, 进而预报平水年、丰水年以及丰水期和枯水期的矿井最大涌大量。

3.5 构建截流帷幕

截流帷幕的构建主要是在矿坑涌水量过大无法及时疏干, 且已查明补给来源的条件下而实施的截流工程。对格尔珂矿区而言, 若井巷道大降深抽水后, 东侧断裂带涌水量很大无法及时排出, 可在东侧断裂破碎带施工大口径、小间距钻孔, 通过井内注浆形成人工不透水墙, 阻断或减少流入矿井的水量, 达到截流的目。

参考文献

【1】甘肃地质灾害防治工程勘查设计院.甘肃省格尔珂金矿矿区水文地质工程地质普查报告.2008.12.