VCR法礦房采場(chǎng)探采對(duì)比與返水取樣法在探采一體化中的應(yīng)用

彭樹(shù)忠

(深圳市中金嶺南凡口鉛鋅礦地質(zhì)科， 廣東 韶關(guān)市 512325)

凡口鉛鋅礦自2008年擴(kuò)產(chǎn)為年產(chǎn)18萬(wàn)t鉛鋅金屬量以來(lái)，中深孔無(wú)底柱后退式采礦方法（簡(jiǎn)稱(chēng)VCR采礦法）在上部間柱中選用采場(chǎng)成功試驗(yàn)后，在深部盤(pán)區(qū)得到進(jìn)一步推廣，該采礦工藝簡(jiǎn)單，比較其它采礦方法更具有回采的安全保障性，并有高效、貧化率礦損可控的特點(diǎn)，大幅度地提高了礦山的生產(chǎn)能力，解決了礦山井下生產(chǎn)中段多，采場(chǎng)個(gè)數(shù)多，生產(chǎn)管理難度大等問(wèn)題，目前 VCR采礦法是最主要的采礦方法，多年來(lái)的實(shí)踐，礦山已成熟應(yīng)用該采礦爆破工藝并總結(jié)出一系列的安全采出措施，每年完成采礦總量約 1/3，目前每年計(jì)劃安排VCR法采場(chǎng)約20個(gè)，以確保持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)階段已結(jié)束的VCR法采場(chǎng)有40多個(gè)，其中礦房VCR法采場(chǎng)有20多個(gè)，VCR法采場(chǎng)對(duì)地質(zhì)資料的準(zhǔn)確性要求比較高，生產(chǎn)探礦的網(wǎng)度控制的礦體能否滿(mǎn)足 VCR法采礦的要求，爆破能否最大限度回采資源，以及如何才能控制貧化是礦山地質(zhì)工作者所探討和密切關(guān)注的問(wèn)題。并且礦房VCR法采場(chǎng)礦體賦存狀況了解的詳細(xì)程度對(duì)以后回采相鄰的間柱采場(chǎng)有密切關(guān)系，因此對(duì)礦房VCR法采場(chǎng)進(jìn)行探采對(duì)比分析研究，對(duì)間柱回采具有重要意義。

1 探采對(duì)比分析

1.1 探采對(duì)比對(duì)象的選擇

主要是針對(duì)礦房采場(chǎng)開(kāi)采后所獲取的地質(zhì)資料與地質(zhì)生產(chǎn)探礦所獲地質(zhì)資料進(jìn)行比較，以礦體的形態(tài)、探采儲(chǔ)量、礦體控制程度3個(gè)方面作為對(duì)比對(duì)象，選擇深部盤(pán)區(qū)礦房 VCR法結(jié)束采場(chǎng)布置的排剖面與之相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)探礦穿脈剖面進(jìn)行對(duì)比，具有較高的代表性。深部盤(pán)區(qū)在-360 m以下，對(duì)比礦體有 Sh6a、Sh32a、Sh214a，Sh209a，是各礦段中主要賦存的礦體。礦體產(chǎn)出形態(tài)、產(chǎn)狀及構(gòu)造大致如下：

Sh6a礦體產(chǎn)于D3tb地層的中上部，規(guī)模最大，依附在礦區(qū)的主要控礦構(gòu)造F3逆斷層的上盤(pán)，走向在 12°～192°之間，傾向東南，傾角為 60°～85°，從各剖面上看形態(tài)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，厚度較大，分支延伸一般不遠(yuǎn)即會(huì)自然尖滅，礦石類(lèi)型除少量黃鐵礦石外其余均為塊狀硫化鉛鋅礦石。Sh32a礦體產(chǎn)于 D3ta和D3tb地層中，在F3下盤(pán)、礦體向上呈狹長(zhǎng)態(tài)尖滅并逐漸遠(yuǎn)離斷層，因D3ta和D3tb地層的交匯處礦體產(chǎn)生分支，在空間形態(tài)上有中間成囊上下分叉體，走向北東或北西，傾向東南或東北，規(guī)模中型偏??；Sh214a礦體產(chǎn)于D3ta中，下盤(pán)圍巖為D2db,是與礦區(qū)Sh209a礦體區(qū)別劃分的地層界線(xiàn)，受F3構(gòu)造斷裂的控制，上盤(pán)為Sh217a礦體，Sh214a礦體規(guī)模中等，沿走向上礦體有分支復(fù)合膨脹等現(xiàn)象，在空間形態(tài)上總的來(lái)說(shuō)較為規(guī)整，礦體產(chǎn)狀較穩(wěn)定，走向北東，傾向東南，礦石類(lèi)型表現(xiàn)為單一黃鐵礦和硫化鉛鋅礦共生。

1.2 探采對(duì)比參數(shù)的確定

探采對(duì)比的參數(shù)為地質(zhì)生產(chǎn)探礦所確定的參數(shù)和礦山開(kāi)采所確定的最終參數(shù)。

1.2.1 礦體的形態(tài)驗(yàn)證

（1）面積誤差。包括絕對(duì)誤差 ΔS=Su-Sc，相對(duì)誤差Sr=(Su-Sc)/Su×100%，式中，Su為開(kāi)采后最終圈定的礦塊面積，Sc為生產(chǎn)探礦資料所確定的礦塊面積。

（2）面積重合率。Dr=Sd/Su×100%，Sd為地質(zhì)生產(chǎn)探礦所圈定的礦塊面積與開(kāi)采后最終圈定的礦塊重合的面積。

（3）形態(tài)歪曲率。Wr=∑(Sn+Sp)/Su×100%，式中，∑(Sn+Sp)為開(kāi)采后所增加的面積Sn=Su-Sd與生產(chǎn)探礦所增加的面積Sp=Sc-Sd之和，也就是歪曲面積W§。

（4）礦塊偏移距離。m=m探-m采，在對(duì)比穿脈地質(zhì)剖面圖上，量取生產(chǎn)探礦所圈定的礦塊與開(kāi)采揭露礦塊的水平或垂直距離表示偏移距離，以開(kāi)采揭露礦塊為標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)探礦所圈定的礦塊向頂板或右偏移為正，向底板或左偏移為負(fù)，分別計(jì)算礦塊平均偏移距離和最大偏移距離。

1.2.2 儲(chǔ)量探采對(duì)比

探采儲(chǔ)量對(duì)比包括礦石量絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差，金屬量絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差，礦石品位絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。

1.2.3 礦體控制程度對(duì)比

礦體控制程度以探礦手段、方法、網(wǎng)度來(lái)對(duì)比說(shuō)明。

2 探采對(duì)比結(jié)果

2.1 礦體形態(tài)驗(yàn)證對(duì)比

選擇已采礦房VCR采場(chǎng)布置的排剖面與之對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)探礦的穿脈剖面進(jìn)行對(duì)比，見(jiàn)表1。

表1 穿脈剖面與排剖面礦體形態(tài)驗(yàn)證對(duì)比

2.2 礦塊偏移對(duì)比

因Sh6a、Sh32a、Sh214a、Sh209a礦體厚度均超過(guò)單一采場(chǎng)的厚度，不能進(jìn)行各礦體的厚度對(duì)比，但對(duì)劃分礦塊的位移可進(jìn)行對(duì)比，反映礦體的局部變化情況。中段選擇-360 m、-400 m、-550 m、-600 m、-650 m。礦塊選擇 Sh6a[1]、Sh32a[1]、sh32a[2]、Sh33a[2]、 Sh214a[1]、 Sh214a[2]、Sh217a[1]、Sh209a[1]，Mx表示水平最大偏移距離，My表示垂直最大偏移距離，結(jié)果見(jiàn)表2。

2.3 礦體控制程度對(duì)比

深部盤(pán)區(qū)的生產(chǎn)探礦以40～50 m劃分中段，在每個(gè)中段布置穿脈巷道以坑鉆為主對(duì) C1級(jí)儲(chǔ)量的礦體加密網(wǎng)度為 25 m×（15～17）m 控制，達(dá)到 B級(jí)儲(chǔ)量精度，VCR采場(chǎng)在采準(zhǔn)后進(jìn)行炮孔設(shè)計(jì)，炮孔參數(shù)以2 m（行距）×2.2 m（列距）布置，對(duì)各個(gè)炮孔的各段見(jiàn)礦情況統(tǒng)計(jì)，對(duì)個(gè)別孔須進(jìn)一步了解孔內(nèi)情況則利用返水物取樣，用元素分析儀器測(cè)定其樣本品位。對(duì)礦體的控制采用的探礦網(wǎng)度、手段、取樣方法如表3所示。

表2 礦塊偏移距離對(duì)比

表3 生產(chǎn)探礦與采場(chǎng)探礦對(duì)比

2.4 生探儲(chǔ)量與備采礦量的對(duì)比分析

生探儲(chǔ)量根據(jù) VCR采場(chǎng)設(shè)計(jì)前利用生產(chǎn)探礦資料所做的兩幫剖面，一般為8 m的采場(chǎng)寬度，高度為上部硐室的底板到下部硐室的頂板，計(jì)算出生探儲(chǔ)量，備采礦石量根據(jù)揭露上下部硐室及炮孔完成后修改完善的地質(zhì)資料，同樣按8 m的采場(chǎng)寬度和上硐底到下硐頂?shù)母叨?，?jì)算備采礦石量，再以采場(chǎng)的礦石品位為計(jì)算參數(shù)（因炮孔探礦只對(duì)生產(chǎn)上有特殊要求的個(gè)別孔進(jìn)行化驗(yàn)分析，一般只做定性分析，所以礦石品位所能利用的數(shù)值有限，這里不作具體的品位誤差對(duì)比），對(duì)比分析其礦石量絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差，金屬量的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差，結(jié)果見(jiàn)表4。

3 誤差分析

凡口礦在《礦山調(diào)查報(bào)告》中所制定的B級(jí)礦量對(duì)比誤差標(biāo)準(zhǔn)為：儲(chǔ)量誤差≤30%，面積重合率≥70%，面積誤差率≤30%，形態(tài)歪曲率≤75%，合格率≥70%。采礦生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程對(duì)VCR采場(chǎng)的貧損指標(biāo)為：貧化率≤15%，損失率≤2.5%。

形態(tài)誤差對(duì)比結(jié)果表明：已采的 VCR法礦房采場(chǎng)的面積重合率為 77%～96.3%，形態(tài)歪曲率為10.6%～49.1%，面積相對(duì)誤差為-20.7%～17.2%，均符合誤差衡量標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)探礦控制的礦體形態(tài)能達(dá)到B級(jí)要求，但生產(chǎn)探礦所圈定的礦體形態(tài)與實(shí)際用炮孔探礦圈定的礦體形態(tài)相比在局部的變化還比較大，通過(guò)炮孔取樣加密了鉆孔間距，而且孔內(nèi)數(shù)據(jù)倍增，使得礦體的勘探程度達(dá)到A級(jí)以上，實(shí)際采礦生產(chǎn)中有些采場(chǎng)因?yàn)橥崆蚀髸?huì)導(dǎo)致礦灰混采帶來(lái)較大的礦石貧化，降低礦石的質(zhì)量。面積相對(duì)誤差大的采場(chǎng)也會(huì)因采不完全導(dǎo)致礦石的損失。所以生探階段的勘探程度只能提供做采準(zhǔn)設(shè)計(jì)，還不能滿(mǎn)足 VCR法采場(chǎng)爆破設(shè)計(jì)對(duì)貧化率≤15%的控制精度要求。

礦塊偏移距離對(duì)比及礦體控制程度對(duì)比結(jié)果表明：生產(chǎn)探礦控制的礦塊水平偏移的最大距離為-8.48～7.5 m，垂直偏移距離為-6.62～8.61 m，在鉆孔孔距為15～17 m的網(wǎng)度下失控率為6.6%～57.4%。產(chǎn)生偏差的原因一是礦塊局部連續(xù)性較差；二是鉆孔在穿過(guò)斷層面時(shí)容易發(fā)生偏移，影響取樣結(jié)果；三是部分穿脈對(duì)礦體的邊部及外延部分控制不夠；四是地質(zhì)平面連圖時(shí)對(duì)礦體的特征和變化規(guī)律研究不夠，空間位置的偏移變化較大；五是礦塊本身內(nèi)部或夾石在礦體中存在分支、復(fù)合、膨大現(xiàn)象，把握難度增大。

由表 4可以看出：礦石資源儲(chǔ)量誤差為-5.08%～20.66%，金屬量誤差為-5.06%～20.65%，礦石量總誤差為8.0%，金屬量總誤差為7.3%，與VCR采場(chǎng)的損失控制指標(biāo) 2.5%相差較大，如果僅以生產(chǎn)探礦獲得的B級(jí)儲(chǔ)量來(lái)指導(dǎo)采礦，對(duì)分支邊角盲礦或因局部的膨大收縮而引起的礦體變化摸清程度不夠會(huì)造成較大的礦石與金屬量損失。另外，生產(chǎn)探礦很多情況下是單孔見(jiàn)單一黃鐵礦，對(duì)單一黃鐵礦的圈定存在不確定因素，在采礦實(shí)際生產(chǎn)中不能很好地做到對(duì)礦石的分類(lèi)分出。

表4 生探儲(chǔ)量與備采礦量的對(duì)比

4 返水取樣法在探采一體中的合理應(yīng)用

4.1 探采結(jié)合一體的意義

實(shí)行探采結(jié)合是實(shí)際生產(chǎn)中地質(zhì)采礦技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它不僅可將生產(chǎn)探礦與開(kāi)拓、采準(zhǔn)及回采密切結(jié)合起來(lái)，減少探礦的巷道掘進(jìn)量，而且節(jié)省了大量的人力物力和投入成本，又可使礦山的坑道系統(tǒng)和采掘計(jì)劃布置更為優(yōu)化，采切工程得以合理利用。

4.2 探采結(jié)合主要方法

目前 VCR法采場(chǎng)探采結(jié)合的主要方法是利用VCR法采場(chǎng)布置的炮孔返水礦巖粒狀物作為地質(zhì)觀測(cè)及取樣對(duì)象，根據(jù)各孔觀測(cè)和取樣鑒定的結(jié)果對(duì)礦體進(jìn)行二次圈定，其最終目的是可以通過(guò)觀測(cè)炮孔及樣品采集的數(shù)據(jù)積累，修正礦灰界線(xiàn)，取樣可以抓重點(diǎn)部位，比如礦灰變化復(fù)雜部位，或是前期探礦工程未及時(shí)加密部位，不需要全面鋪開(kāi)，而且所取樣用元素分析儀器檢測(cè)，根據(jù)實(shí)際有針對(duì)性的對(duì)樣品做定性或定量的分析，大大縮短了樣品化驗(yàn)時(shí)間，這種方法是凡口礦在生產(chǎn)實(shí)際中摸索出來(lái)的炮孔返水取樣法。炮孔取樣與生產(chǎn)探礦的巖心取樣對(duì)比，炮孔取樣更加接近實(shí)際，在一定意義上是針對(duì)生產(chǎn)中的具體問(wèn)題的對(duì)比，也方便地質(zhì)日常管理，有利于地質(zhì)人員對(duì)實(shí)際情況更好地加以分析和對(duì)數(shù)據(jù)的利用。

4.3 返水取樣法在探采結(jié)合中的應(yīng)用

因采礦工藝的改進(jìn)，VCR法采場(chǎng)與分層采礦法采場(chǎng)不同，分層采礦法采場(chǎng)壓頂高度一般控制在5.5 m，對(duì)空?qǐng)黾翱請(qǐng)龀涮詈蟮恼疫吳胁删茏鲈敿?xì)的地質(zhì)編錄，而 VCR法采場(chǎng)采礦高度一般為 20～50 m，只布置了上部硐室和下部的出礦硐室，除上部硐室及下部的出礦硐室能獲得準(zhǔn)確的地質(zhì)編錄資料外，對(duì)采場(chǎng)內(nèi)部無(wú)法采用編錄手段。VCR法采場(chǎng)要求準(zhǔn)確、有效地控制每一次爆破的貧化損失率。所以在前期的工作中就有必要做好探礦工作，為后續(xù)的爆破作準(zhǔn)備。在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐中，合理利用炮孔返水取樣法進(jìn)行探礦在這里起到關(guān)鍵性的作用，它不僅解決了爆破空?qǐng)霾荒芫庝浀膯?wèn)題，而且使礦體的摸清程度得到大幅度的提高，可以邊補(bǔ)探邊采，并指導(dǎo)分次爆破所要控制的貧損指標(biāo)，與實(shí)際生產(chǎn)緊密結(jié)合，提高了對(duì)生產(chǎn)指標(biāo)的控制能力。

4.4 返水取樣法樣品誤差分析

返水取樣法對(duì)采場(chǎng)布置的每一個(gè)炮孔返水物進(jìn)行觀測(cè)或取樣分析，返水物返出孔口一般以每米進(jìn)尺用紗布包裹取樣，用元素分析儀進(jìn)行樣品分析，可以準(zhǔn)確地劃分出礦巖的分界面。炮孔返水物從孔底返上孔口所需要的時(shí)間與鉆桿從孔底的進(jìn)尺所花費(fèi)的時(shí)間相同，按目前凡口礦機(jī)臺(tái)的鉆探進(jìn)度， 以每個(gè)班打30 m的進(jìn)尺需5 h計(jì)算，再進(jìn)尺的速度大致等于 1.67 mm/s，炮孔返水物從孔底返上孔口所需要的時(shí)間跟水壓和鉆桿所處深度有關(guān)系，按水速10 m/s計(jì)算，孔深30 m，返水物從孔底上升到孔口所需時(shí)間等于3 s，所以按30 m的進(jìn)尺，編錄時(shí)的讀數(shù)偏差最多為1.67 mm/s×3 s=5 mm，相對(duì)誤差僅0.0167%。其次是鉆探工人對(duì)出現(xiàn)礦巖變化點(diǎn)的人為讀數(shù)誤差，也是影響準(zhǔn)確度方面的因素，但這是不可避免的?？梢酝ㄟ^(guò)提升操作工的業(yè)務(wù)素質(zhì)或安排較有經(jīng)驗(yàn)人員來(lái)減小這種人為誤差。在控制礦體邊部、采場(chǎng)兩頭及礦灰變化復(fù)雜處加密取樣探礦孔，炮孔所覆蓋的面基本上達(dá)到對(duì)采場(chǎng)礦體的有效控制99%以上，所獲得的一手資料整理編輯后，形成炮孔探礦后的完整修正資料，直接提供做爆破設(shè)計(jì)使用。

5 結(jié) 論

通過(guò) VCR法礦房采場(chǎng)的探采對(duì)比，從礦體形態(tài)、礦塊偏移、儲(chǔ)量、礦體控制程度對(duì)產(chǎn)生的誤差進(jìn)行對(duì)比分析，說(shuō)明生產(chǎn)探礦所得到的地質(zhì)資料還無(wú)法達(dá)到 VCR采場(chǎng)所要求的精準(zhǔn)度；論述了返水取樣法在生產(chǎn)實(shí)踐中的靈活應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了探采一體質(zhì)的飛躍，不僅解決了生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，節(jié)約了探礦成本，減少了礦體圈定時(shí)間，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)，大大提高了工效，同時(shí)間接降低了生產(chǎn)成本，并且為以后回采相鄰的間柱采場(chǎng)提供了可靠和準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，對(duì)采礦計(jì)劃安排和應(yīng)用合理的采礦工藝開(kāi)采間柱采場(chǎng)有很好的幫助作用。