山东某金矿尾矿库尾砂回采勘查分析

魏廷忠，王 超，朱 昶，薛良方，郭刘鹏，孔康乐，张彦霞，郭人泰

(山东省鲁南地质工程勘察院(山东省地质矿产勘查开发局第二地质大队)，山东兖州 272100)

近年来，伴随着矿业持续发展，产生的尾砂越来越多，储存这些尾砂，需要投入大量人力及物力，尾矿库占用了大量土地，且破坏了当地的生态环境，对尾矿库下游居民人身财产安全造成威胁[1-3]。过去选矿工艺流程及设备分选落后，造成尾砂中金矿未能回收，这些埋在尾矿库深部的巨量尾砂，是企业的巨大地下“宝藏”。通过二次回采，可充分提高资源的综合利用率，使得现有尾砂资源得到有效利用。资源化开发矿山尾砂，变废为宝，既节约资源，降低能耗，又有利于消除闭坑尾矿库安全隐患，减少尾矿堆积量，保护生态环境和促进矿山的可持续性发展，经济效益、环境效益和社会效益良好，意义重大[2，4]。前人对尾砂回采方案及设计介绍较多，对设计之前回采勘查分析，没有相关文献及论文介绍，本文旨在通过取样等勘查手段结合尾砂测试数据结果进行综合分析。

1 研究区概况

1.1 地理位置与交通

尾矿库位于山东龙口市黄城东南25km处，属龙口市下丁家镇管辖。西南距招远市19km，北至下丁家镇约6.8km，S213省道在尾矿库以东约800m通过，周边有简易公路与主干公路连接，交通及运输条件便利。周边无鱼塘、水利、军事、通信、名胜古迹等设施，植被覆盖，目前属于非农用土地，不在水源地上游。

1.2 区域水文地质条件

本区属低山丘陵区，据岩性组合、地下水赋存特征等因素，区内地下含水岩组划分为松散岩类孔隙含水岩组、基岩裂隙含水岩组。各含水层地下水主要接受大气降水补给。低山丘陵区由于地形坡度较大，大气降水流失快，补给能力较差。山前平原区地势平坦补给稍好。大气降水主要以地表径流形式。地下水之间侧向补给主要受地形控制，位置较高的含水层补给较低的。地下水与地表水流向基本一致，从西北向东南方向迳流。农灌期汲水已成为地下水的排泄途径之一，降低了地下水位，暂时破坏了地下水的自然状态。

1.3 区域地质概况

区内地层主要有胶东岩群及第四系。其中，胶东岩群(Ar3j)呈包体状分布于栖霞超单元和玲珑超单元中，主要岩石类型有黑云变粒岩、磁铁石英岩、斜长角闪岩；第四系(Q)分布广泛，主要为残坡积物，以砂性土为主，含少量粘粒，常含微量砂金。

2 尾矿库概况

2.1 基本情况

该尾矿库工程主要由初期坝、后期堆积坝、库区排洪系统、回水系统及安全管理系统组成，尾矿库面积约14972.5m2，根据库容及坝高划分等级为四级，工程规模为小一型，最大坝高约20m。库区地形总体西高东低，北高南低，微向东南倾斜，属山地地貌。尾矿库最低标高高于当地侵蚀基准面，地形条件有利于地表水自然排泄，尾矿库内无地表水体，自然排水条件通畅。库区岩性简单，总体稳定性好，无不良地质条件。

2.2 钻探揭露情况

根据尾矿库勘探钻孔揭露由上至下：第①层尾砂由于各时期开采的成分不同，致使尾砂分界线较明显，多具水平层理，6m以上一般多为褐黄色，6m以下多为黄褐色，灰褐色等，岩芯多成砂状及粉末状，岩芯手捻易碎，个别夹粉土及粉质粘土。第②层中风化花岗岩，灰绿色，中粒结构，斑状构造，节理、裂隙较发育，裂隙面见铁锈浸染，含石英脉，岩芯呈6cm～35cm短柱状及柱状，岩芯锤击不易碎，岩芯采取率80%～90%，RQD=60%～70%。

3 尾矿库尾砂回采勘查分析

3.1 工作量布设

受场地条件限制(尾矿库由26个拐点圈定，西侧大部分区域被积水覆盖)，本次勘查沿尾矿库东侧尾砂堆积的陆域区布设两排勘探孔(图1)，共布设钻探孔23个，钻孔间距约10m，设计孔深10 m～35m(穿透尾砂层至风化花岗岩为终孔依据)。尾砂样品直接从钻孔中采取，样品取样从孔深1m处开始，取样间隔1m；尾砂样品做含水量及含金量等试验。

图1 勘探点平面位置示意图

3.2 尾砂含金量分析

根据厂区实际施工条件，在尾矿库库区东侧实际施工20个钻孔，累计进尺482.2m，钻孔深度以穿透尾矿库底板至风化花岗岩为终孔依据，取样间距1.0m，实际取得测试样品473个，对每个测试样品均进行含金量测试，测试结果可知：含金品位最低0.16ω×10-6，个别最高品位1.49ω×10-6，平均品位0.83ω×10-6，根据实验室测试结果绘制出自地表5m以下含金品位大于0.4ω×10-6及含水量大于30%的等深线(图2、图3)，图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，这个规律也同样从单孔含金量曲线中得到验证(图4～图9)。

图2 剖面含金量大于0.4×10-6及含水量大于30%等深线

图3 剖面含金量大于0.4×10-6及含水量大于30%等深线

图4 Z1 #钻孔尾砂含金量随深度变化曲线

图5 Z7 #钻孔尾砂含金量随深度变化曲线

图6 Z12 #钻孔尾砂含金量随深度变化曲线

图7 Z13#钻孔尾砂含金量随深度变化曲线

图8 Z16#钻孔尾砂含金量随深度变化曲线

图9 Z20#钻孔尾砂含金量随深度变化曲线

3.3 尾砂含水量分析

对尾矿库勘探施工所取的样品进行含水量测试，尾砂样品含水量大于30%的划分为很湿状态，由于尾砂中夹杂了部分粘性土和尾矿库库底(即风化基岩面)起伏变化大，致使部分水位线起伏稍大，靠近库岸南北两侧水位线稍低，靠近尾矿库中心位置水位线埋深稍深(图2、图3)。

3.4 尾砂含金量分析

从选取的典型单孔曲线图4-图9可以看出，随着钻孔深度的增加，金品位有增加的趋势[6-10]。这与金矿分选初期工艺落后，致使尾矿库下部尾砂中金的含量高有关。

4 尾砂回采建议

回采时提前采用排水泵排干库尾积水，然后采用履带式推土机将尾砂推集至路边装载平台，采用挖机或装载机进行装载，自卸汽车运输。履带式推土机进行尾砂推集作业时，要求由库尾向库首平行逐层作业，每层厚度约不大于3m，并保持库面坡角不大于30°。下雨时停止作业，并将采挖设备停至安全地带。作业至库首子坝时，逐层清理子坝，但应保持每一层子坝的清理滞后库面一级，即：进行库面尾砂第三层推集作业时，再清理最顶层子坝，暂保留第二级子坝，以确保足够的调洪库容。每层装载平台在确保必要的作业面积及坡度的情况下，尽量按山坡地形坡度布置，以确保最小的平台整平土方量，并随坝体的下降而调整，采挖期间应保护未采挖坝体的安全[4-5]。

尾砂回采期间，应保持尾矿库截洪、排水、排渗系统的完整、有效、正常运转，大气降水后，应对采挖尾砂晾晒，待尾砂含水率降至20%以下时再进行采挖。

5 结 论

该尾矿库含金品位最低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，随着钻探深度的增加，金的品位有增加的趋势；含水量受地形、库底起伏及尾砂中粘粒含量的影响，尾砂中地下水位起伏稍大。

对闭坑尾矿库通过尾砂回采手段，特别是采用更先进的选矿工艺流程及设备对尾矿库剩余尾砂再次分选回收，有利于提高金矿资源再利用，且消除了尾矿库安全隐患，保护了生态环境，减少尾矿堆积量，增加了库容，节约土地资源，对显著提高经济效益，环境效益和社会效益具有重要意义。