新城金矿I号矿体残矿赋存特征和可采矿量分析

付秋波 苗文学 付殿武 张 庆 刘晓光 闫苓鹏3

（1.山东黄金矿业股份有限公司新城金矿；2.东北大学）

新城金矿具有40多年的开采历史，在以往的开采过程中，由于采矿技术限制，矿山浅部充填体（典型的软破介质）内散布多个矿石残柱，残柱品位高，储量多。上盘靠近主断层区段亦存留大量高品位矿体。据地测资料显示，-530 m中段以上残留矿石量为34万t左右，平均品位在10.0 g/t以上，折合金金属量达3 500 kg，潜在经济价值达8.8亿元以上。

残矿往往存在矿量较少、规模形态变化较大、赋存情况复杂、回采采切比高、出矿效益低等劣势，导致残矿的回收成本高，回采安全性差［1-2］。然而，由于我国的经济发展带动了对矿产资源的需求，这就使得残矿的回收有了经济价值。任凤玉等［3］采用崩落与诱导冒落相结合的采矿方法，设计了某铁矿矿柱的残采方案，使得矿柱顺利回采，为相似条件下的矿柱回采提供参考；刘慧等［4］对小厂坝矿区残矿赋存条件进行分析，提出了下盘脉外深孔凿岩分层爆破的回采方案，并评判其安全性，认为进行残矿回收是安全可靠的，经济效益良好；蔡汉玉等［5］根据矿体赋存特征，采用3GSM结构面测量软件进行了岩体质量分级，确定了采用上向进路充填法的残矿回收方案，并给出了采矿方法指标设计和回收过程的安全措施；邱海涛等［6］基于拱形冒落的原理，分析了顶板围岩的受力状态，采用灵活的诱导冒落法两步骤回采方案，既节省了成本，又能保证安全高效地回收矿石；刘志义等［7］为保证三山岛金残矿在软破介质中的安全回采，建立力学理论模型，运用ANSYS对散体下顶柱和底柱的回采过程进行数值模拟，计算出了回采进路的安全经济采高和预留原岩的最小安全厚度，为实际施工提供了科学指导。

了解残矿的赋存形式与可采量是矿山进行残矿回收的先决条件。本研究在对新城金矿已有探矿资料整理分析和现场调研的基础上，采用SURPAC软件对矿体进行精确圈定与资源动态评估，摸清残矿的赋存状况与可采矿量，为新城金矿残矿的有序回收提供技术保障。

1 工程地质概况

新城金矿床主要由Ⅰ#、Ⅴ#矿体组成，矿体位于147～191线，标高为26～-600 m，受-10～-580 m等17层坑道工程控制，赋存于黄铁绢英岩化碎裂岩中。矿体地表出露长120 m（177～185线），最宽处为25 m。平均走向37°，倾向北西，倾角为26°～30°，局部大于35°，平均29°。矿体总体呈层状或似层状，局部有膨胀、狭缩、分支复合等现象，控制走向长295 m，最大控制斜深为1 120 m。

从宏观上看，矿体形态单一，连续性好，大致呈似层状向SW方向呈45°的倾角侧伏。从矿化强度看，地表及深部矿化强度较弱，品位相对较低，而矿体中部矿化强度高、厚度大。从中段平面上看，矿体沿走向长度、厚度变化较大，分支复合现象明显，在191线矿体已封闭，在147线未封闭。部分矿体紧靠主断裂面产出，部分矿体则离开主断裂面一段距离，受焦家断裂次级构造控制，但均未受构造破坏。

2 三维建模及矿体赋存特征

2.1 三维建模

根据基础地质数据、钻孔数据等资料，建立三维地质模型，对矿体进行全方位的研究，同时可实现矿量计算、剖面查看、三维设计、采场优化及排产等功能。目前国外很多先进矿山都通过应用各类三维建模软件，实现了矿山企业生产经营的动态管理，提高了设计精度和进度管控，降低了企业生产成本，有效地提高了企业营业利润。本研究利用达索公司旗下的三维建模软件——SURPAC，建立该金矿的三维矿体模型，并对矿体进行了精确圈定，对矿区范围内的资源进行统计。建模效果及矿石品位空间分布如图1、图2所示。

本次研究的残矿体赋存在I号矿体内，利用三维软件SURPAC对I号矿体的资源量进行统计，结果见表1。

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从表1中可以看出，I号矿体资源总量为545.47万t，平均品位为1.81 g/t，金属量为9 864 kg。其中-480 m以上中段资源储量占总储量的63.83%，平均品位2.05 g/t，金属量7 863.2 kg，占总储量的79.86%。总体来看，I号矿体资源主要位于-480 m中段以上，矿体品位相对下部较高。按照目前开采技术条件及黄金市场行情，具有很好的开发利用价值。

2.2 矿体赋存特征

新城金矿I号矿体采矿方法曾经以机械化盘区上向水平分层充填法为主，少量矿岩破碎地段采用上向水平分层进路充填法。之后，改为盘区上向高分层连续回采充填采矿法，一步骤充填采场采用高灰砂比胶结充填，二步骤充填采用分级尾砂充填。其中采场充填骨料为含泥量（粒径小于0.037 mm）少于15%的分级尾砂，胶结材料为325#普通硅酸盐散装水泥，充填料灰砂比为1∶10，一、二步采场的浇面层灰砂比均为l∶4。上下阶段间砌筑钢筋混凝土人工假底，钢筋混凝土假底厚0.5 m以上，混凝土标号为C15或C20。设一层钢筋，主筋采用直径14～16 mm的A型圆钢，垂直采场布置，主筋间距l m。副筋采用直径10～12 mm的A型圆钢，沿采场长度方向铺设，同时在2根主筋之间铺设2根副筋，形成0.33 m×0.33 m的钢筋网度。

矿柱赋存在已开采完的I号矿体中，主要分布在-10～-120 m中段、长380 m范围内，矿石平均品位为7.0g/t以上。根据矿山所采用的采矿方法可知，残矿其周围充满充填料，其中一部分为胶结充填料，强度为1～3 MPa，对开采矿柱有一定的支护作用。一部 分为尾砂充填，几乎不存在强度，在矿柱开采中需要 进行支护，以保持其稳定；而水平矿柱其上部存在着 人工假顶，强度大，可以提供一个相对稳定的开采顶 板。

3 残矿体可采矿量分析

基于三维模型，对回采后留下的矿量进行统计，结果见表2，残矿体形态特征和位置分布见图3～图7（深色区域）。

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从表2对残矿的统计可得，在矿房中的点柱以及未能开采的矿石占了52.4%，而顶底柱则占了总量的47.6%。从图3～图7可以发现，残矿在同一平面形态和尺寸差异很大，而且多为不规则，残矿分布的位置不存在规律。对矿柱的矿量进行统计，得出间柱和上下盘矿柱矿量占总残矿矿量的比例，见表3。

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综上对残矿体的分析，该金矿残矿形成原因主要分为以下3种情况：①由于以往开采技术限制，矿山浅部充填体（典型的软破介质）内散布多个矿石残柱，上盘靠近主断层区段亦存留大量高品位矿体；②矿山主要采用上向水平胶结充填采矿法，开采完毕后遗留一些高品位顶底柱极破碎难采矿体；③充填体下盘存在大量矿体。

随着黄金销售价格高涨，残矿回收具有诱人的经济价值和广阔的二次开采前景。由此，矿柱和上下盘矿体中的残矿是本次的主要回采对象。

4 结 论

（1）矿房中的点柱以及未能开采的矿石占了52.4%，而顶底柱则占了总量的47.6%。

（2）矿山浅部充填体内散布多个矿石残柱，上盘靠近主断层区段存留大量高品位矿体。

（3）后续残矿的主要回采对象为矿柱和上下盘矿体。