0 引言

浙江省平水铜矿位于绍兴市南侧17km的平水镇。1968年开始地质勘探, 1970年投产, 现已成为实际生产能力600t/d的中型铜矿山。随着矿山生产建设的不断发展和效益问题日渐敏感化, 我们认为在矿区中以1^#主矿体为代表的铜矿床所具有的不规则脉状及品位、厚度等随开采深度呈不均匀变化的特征, 以及初期地质勘探的浅表槽、坑和深孔控制矿床的有限性等, 在一定程度上影响了正常生产的矿块划分与圈定并连琐反映到矿山经济。因此, 在矿山生产的同步中如何正确采用探采结合技术, 对以经济效益为中心的矿山生产中, 颇有现实意义。

我们从实践与理论相结合的角度总结和论述了该矿之探采结合技术特点和经济效益。这不仅对本矿下部中段矿床开采具有指导意义, 亦可供采用分段空场法开采地质条件较复杂的中厚矿体的矿山借鉴。

1 矿山概况 1.1 矿山地质概况

平水铜矿是一个与海底火山喷发-沉积-变质有关的黄铁矿型铜矿床, 产于双溪坞群下部浅变质中酸性火山碎屑熔岩和蚀变花岗岩接触带附近的F₁断裂挤压破碎带中。由19条铜矿体组成, 其中以1^#铜矿体规模为最大, 占总量的92%。矿体呈不规则脉状, 长1 000余m, 厚0.21 ~ 47.95m, 平均厚度8.85m, 走向北东40° ~ 60°, 在-100m以上倾向南东, 倾角80° ~ 85°, 在-100m以下倾向北西, 倾角65° ~ 80°, 沿走向和倾向矿体均有膨胀、收缩、分枝现象。在矿体南西端(8 ~ 10'勘探线之间), 矿体分枝、复合、膨大、缩小, 呈现交织网络特征。矿床属第Ⅲ勘探类型。矿石矿物以黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿为主。矿石工业类型分为铜硫、铜锌、硫锌和单硫四种, 排前两种居主使用地质统计法求取矿体品位变化系数V_e为40.8% ~ 53.9%;厚度变化系数V_m。为64% ~ 81.7%, 明显属品位、厚度变化不均匀型矿床。

1.2 采矿概况

矿床赋存延深在740m以上。现已回采完-35m、-85m两中段; -135m中段为主要生产中段; -185m正在开拓。

根据矿体产状(脉状、中厚、急倾), 围岩稳固和地质构造较为简单等条件, 矿山生产中长期采用如下两种采矿方法.

其一, 在矿体厚度＜5m的区段内, 采用浅孔留矿法, 所占比例为10%左右;

其二, 在矿体厚度＞5m的区段内, 采用中深孔崩矿的阶段矿房法。应用该法时, 存在少量脉幅宽的矿块, 其矿房是垂直走向布置的情况。当矿房沿走向布置时, 矿块长度为50m, 矿房长度40m, 间柱8 ~ 10m, 中段高50m, 分段高8 ~ 10m, 电耙道至中段运输平巷高度6 ~ 8m。

2 探采结合技术的重要性和基本原则 2.1 重要性

一个生产矿山在地质勘探工作全面结束后, 进行勘探补充, 探采结合技术显得特别重要。它对于提高矿床勘探程度, 促使储量升级, 为矿山生产、采矿设计提供决策依据等方面具有现实性。通过这项工作, 可使矿山管理、采掘计划的编制纳入正常运行的轨道。

矿山在前期的地质勘探中, 探明的B级储量仅有工业储量的8.5%, 根本不能满足近期和远期的开采需要。针对这一情况, 在-85m及其以下中段, 重点加强了探采结合工作, 从而满足了生产的要求, 获得了较好的经济效益。

2.2 基本原则

探采结合技术应用的好坏, 直接影响生产, 决定企业效益。因此, 它必须坚持计划性、周密性和统筹性.在具体实施中, 还应及时收集、修改和补充所获地质资料, 并向生产计划部门反馈所得到的信息, 使采矿设计和计划调度切合实际, 让其服务于矿山建设。

2.3 探采中合理勘探的工程位置网度的选定

探采结合的勘探网线总体布局往往受到矿床地质、地质工程、技术经济、生产计划等诸因素的制约。所以在具体选定中, 采用工程类比和地质统计学方法等来帮助抉择。一般认为后种方法较适用于矿山, 它是通过半变异函数计算出克立格估计方差σ_k, 选其值最小的勘探工程位置和网度方案为最优。

克立格估计方差σ_k的计算公式如下:

式中: λ_i——权系数;

γ(U_i, V)——当向量h两端分别独立描述邻域U_i和待估域V时的平均半变异函数值;

γ(V, V)——待估域内所有样品时间的平均半变异函数值;

μ——拉格朗日乘子。

3 探采结合技术的实施特点 3.1 探矿与采掘工程的相互利用和紧密结合

通过矿床在开拓、采准等不同阶段的工程布局和勘探网度选定来分别达到互相利用和紧密结合的目的。

a.  开拓阶段的探采结合  平水铜矿属单翼竖井开拓, 中段高50m, 上、下中段间用天井连通。在进行中段的开拓设计前, 由采矿和地质技术人员根据中段预测地质平面图, 共同就中段的开拓设计方案进行初步商定。然后, 由采矿技术人员负责布设开拓工程, 地质技术人员提出探矿要求, 并使开拓设计中的勘探工程能为采矿作业所用, 承担具体的生产任务。如图 1所示, 规定穿脉巷道间距为50m。这既照顾了探矿工程网度的要求, 又起到采矿运输道的作用, 具有探采结合的明显效果。在勘探线剖面图上布置两中段间的探矿穿脉时, 穿脉标高的控制是在满足探矿效果的基础上, 还要成为以后矿块采准联络道的位置; 探矿天井在采矿作业开始后成为正规的人行天井。见图 2所示。

上、下中段问探矿穿脉的增补, 使剖面上工程间距离缩小到原来的一半, 这是因为北向穿脉能为采矿所利用。这样就可在不增加探矿投资的情况下, 比原来上、下穿脉为50m间距时, 还能更准确地控制矿体的产状、形态、空间分布规律和矿石质量。从而为矿山生产、采掘计划编制和采矿设计提供更为准确可靠的地质资料。

b.    采准阶段的探采结合依据阶段矿房法的回采工艺和构成要素情况, 在采准工程施工中充分利用采准巷道进行生产探矿, 体现探采结合的紧密性。如图 3所示, 在剖面上利用并穿透矿体的多层联络道, 在平面上利用各层凿岩巷道沿走向追踪矿体, 同时在穿脉之间增补穿透矿体顶底板的小断面穿脉, 使矿块的探矿网度增加到(10 ~ 25)m × 25m, 见图 3A-A', 剖面图和B-B'平面图。探采结合工程的应用, 大大缩小了矿块的探矿网度, 经过矿体的二次乃至三次圈定后, 对矿体的分布状态、矿体质量变化等问题就有了全面的认识, 就能为矿体变化提供较准确的边界, 使中深孔落矿的爆破设计更加切合实际, 保证回不顺刊。明显提高经济效益。

3.2 采用针对措施实现特殊矿块的探采结合

该矿床的主要断裂构造为F₃₃和F₃₄, 局部地段还有其它断层的穿插, 使矿体受到不同程度的破坏。-135m中段的301矿块位于构造发育区, 其工程网度若按50m × 25m布设.则难于达到控制矿体分布形态的目的。如再布置专门的探矿工程, 势必增大探矿成本, 延长回采周期, 影响三级矿量的平衡。鉴于此, 采用集体技术会审的办法.收到了预期的效果。如图 4就是由采矿、地质技术人员共同进行探采工程设计的合理布局图。它使探矿巷道和采准工程融为一体, 图 4(a) 、(b)中所标明的切割天井和不同标高的凿岩平巷位置一目了然。因为各切割横卷和凿岩巷道、联络道等都可作为探矿之用.使探采结合洽到好处。

在施工顺序上, 遵循先探矿后采准的原则, 把切割天井施工放在第一位, 待回风系统形成后再完成-107.2m水平工程, 使控制矿体形变的工程网度达到(20 ~ 25)m × 25m的最优指标。矿山的生产计划以此为据, 指导其余分层采准巷道的布置, 使探矿与采准同步进行, 确保了采切工程按计划顺利地进行。

3.3 增补坑内钻探拓宽探采结合之路

坑探是探采结合技术中的一项重要手段, 具有可靠性高、结合紧密的显著优点。实践证明, 同时增补坑内钻探, 能使探采结合的路子更宽, 工作更主动。坑内岩芯钻探具有以钻代坑、经济及作业条件好; 能实现超前探矿和探及零星不规则矿体; 机动灵活的优越性。该矿每年运用此手段完成约600m的进尺, 取得了丰富的升级储量资料。

4 探采结合技术的经济效益

由于矿山从实际出发, 长期坚持应用探采结合技术, 不仅为矿山生产建设提供了大量宝贵的资料, 促进了生产的全面发展, 而且从中获得了较好的经济效益。

在探采结合技术应用的方案比较中, 我们与某设计研究院的初步设计(设计生产能力为500t/d)的探矿方案进行了比较。结果表明, 现行的探采结合技术方案可节约探矿工程的平均量为25.93m/万t (初步设计为40m/万t, 现行方案为14.07m/万t)。两方案的年度经济效益比较情况, 见附表所列。

由附表可知, 采用探采结合技术后, 1990 ~ l993年1 ~ 6月份, 比初步设计方案节约探矿工程费用为57.71万元, 经济效益显著。

实践证明。强化探采结合。施行合理的工程布局, 是降低矿山生产成本, 缩短矿块生产周期, 提高企业经济效益的一条有效途径。今后, 随着生产规模的不断扩大, 采掘工程量的增加, 应用探采结合技术所节省的探矿工程费用将更加可观。