含金硫铁矿采选方案.docx
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含金硫铁矿采选方案
含金硫铁矿采选方案
一、地质资源
1.1矿区及矿床地质概况
1.1.1矿区地质特征
1.1.1.1地层
矿区位于某背斜北东段倾伏部位的南东翼。
区内出露的地层有志留系至三叠系下统各组及第四系，详见表1-1。
表1-1矿区地层表
系
统
组
代号
厚度（m）
岩性
备注
第四系
Q
0-10
浮土夹砾石
三叠系
中统
扁担山组
T2b2
100
白云质灰岩及灰岩
T2b1
600
薄层中层状灰岩
下统
和龙山组
T1l
204
条带状灰岩夹钙质页岩
殷坑组
T2y
118
钙质页岩夹灰岩
二叠系
上统
大隆组
P2d
17-71
硅质页岩
龙潭组
P2l
90
砂质页岩夹砂岩
下统
孤峰组
P1g
26
硅质岩夹含锰页岩
栖霞组
P2q
230
石灰岩含燧石灰岩及沥青灰岩
石炭系
上统
船山组
C3c
14
厚层块状石灰岩
含矿层位
中统
黄龙组
C2h2
30-53
厚层块状石灰岩
主要赋矿层位
C2h1
7-20
厚层块状白云岩
下统
高骊山组
C1g
12-20
粉砂岩及砂质页岩
泥盆系
上统
五通组
C3w
115
石英岩
志留系
上统
茅山组
S3m
150
石英砂岩及砂质页岩
下统
坟头组
S2f
细粒岩砂质页岩
1.1.1.2构造
区内成矿前断裂发育，有北东向逆断层、北西或近东西向正断层和层间断裂。
破坏矿体的构造不发育。
1.1.1.3 岩浆岩
区内岩浆岩主要为燕山期的天鹅抱蛋山闪长岩类杂岩体。
岩性在西部以闪长岩为主，石英闪长岩为次，在东部则相反。
此外，还有闪长斑岩、橄榄辉绿玢岩和细晶岩等脉岩侵入。
1.1.1.4热液蚀变
区内围岩蚀变有热力变质角岩、大理岩，接触交代矽卡岩，与矿化有关的热液蚀变为硅化、白云石化、碳酸盐化、蛇纹石化、绿泥石化等。
1.1.2矿床地质特征
1.1.2.1矿体地质特征
矿床赋存于天鹅抱蛋山岩体东侧石炭系碳酸盐岩地层中，矿体产出主要受大理岩层间断裂控制。
本次设计的矿体为金硫砷复合矿体，局部地段铜、铅锌较富集，构成铜矿体、铅锌矿体。
本次设计开采的低砷（As＜0.5%）金矿体、低砷（As＜0.2%）单硫铁矿体，大多可以单独开采，个别系金矿体、单硫铁矿体的一部分，其界线靠取样化验结果确定。
本次设计对象的低砷金矿体和低砷硫铁矿体，一般规模不大，形态复杂，多呈小透镜状、扁豆状、脉状等，倾向南东，倾角在-200m标高以上为15～40°，在-200m标高以下为65～80°，详见表1-2。
表1-2主要矿体特征一览表
矿体
编号
矿体
类型
范围
规模（m）
产状（°）
形态
备注
勘探线
标高
走向长
垂深
水平厚度
倾向
倾角
似层状
Ⅰ
复合矿体
21-24
-73～-298
440
220
7.10
SE
64
似层状
矿体赋存于栖霞组灰岩与船山组大理岩之间
Ⅰ-5
共生金
21-24
-130～-294
275
164
4.50
SE
64
似层状
Ⅱ
复合矿体
19-24
-120～-605
350
485
7.40
SE
13-54
似层状
矿体赋存于船山组大理岩与黄龙组大理岩之间
Ⅱ-4
共生金
19-24
-120～-450
340
330
4.50
SE
13-54
似层状
Ⅲ
复合矿体
19-24
-137～-430
500
293
6.30
SE
13-54
似层状
矿体赋存于黄龙组大理岩上部
Ⅲ-2
共生金
19-24
-137～-310
300
173
4.10
SE
13-54
似层状
Ⅳ
复合矿体
18-24
-155～-740
255
585
8.50
SE
13-54
扁豆状
矿体赋存于黄龙组大理岩下部
Ⅳ-5
共生金
18-24
-200～-265
50
65
3.00
SE
64
似层状
Ⅴ
复合矿体
17-24
-70～-853
500
783
8.00
SE
64
似层状
矿体赋存于黄龙组上段大理岩与下段白云岩之间
Ⅴ-4
共生金
17-24
-120～-273
470
153
7.50
SE
64
似层状
Ⅵ
复合矿体
17-24
-73～-410
600
337
8.60
SE
64
似层状
矿体赋存于黄龙组白云岩段与高骊山组砂页岩之间
Ⅵ-1
共生金
19-20
-120～-180
90
60
5.80
SE
64
扁豆状
1.1.2.2矿石特征
（1）矿石结构构造
矿石结构为自形～半自形～他形晶粒结构、交代残余结构、压碎结构、填隙结构、固熔体结构、胶状结构等。
矿石构造为块状构造、浸染状构造、条带状构造、角砾状构造等。
（2）物质组份
矿石类型及其矿物组合复杂，主要有金硫砷矿石、金硫矿石、硫矿石等。
主要有用组分为Au、Ag、S、Fe，主要有害组分为As。
主要金属矿物为磁黄铁矿、黄铁矿、毒砂、菱铁矿、胶状黄铁矿等。
主要脉石矿物为方解石、石英、绿泥石、斜长石等。
金矿物以金银为主，其次为含银自然金和自然金。
1.1.2.3矿石类型及矿床成因
矿石的工业类型为金硫多金属矿床。
本矿床属低砷、高硫矿床，矿石有潜在自燃机理。
矿床成因类型为层控高～中温热液矿床。
1.2矿床开采技术条件
1.2.1矿体顶底板围岩及工程地质条件
矿体顶、底板围岩以大理岩为主，断层破碎带不发育。
矿石普氏系数为6～8，岩石普氏系数为8～12，岩矿心较完整，仅局部地段微裂隙较发育。
根据矿山多年的生产实践，坑道掘进大多无需支护。
矿体总体比较稳固。
矿床工程地质条件简单。
1.2.2水文地质条件
1.2.2.1矿区水文地质概况
本矿区位于皖南低山丘陵的北缘，地形为南东高，西北低的低山丘陵垄岗状地貌。
属中亚热带湿润气候，雨量充沛，年均降雨量1536mm，集中在6～8月，年均气温16.1℃，最高气温43.1℃，年均蒸发量1419mm。
矿区最低浸蚀基准面标高为37米，一般海拔标高为50～180m，最高209.99米，矿体赋存标高为-100～-800米。
1.2.2.2含水层
（1）孔隙含水层
全新统冲积层：
岩性为亚粘土、亚砂土、泥质粘土及砂砾土，分布于冲沟及低洼地带，厚2～5m，富水性0.4升/秒。
全新统坡积层：
岩性为亚砂土、砂土夹矿石块，厚度3～6m，富水性0.1～1升/秒。
中更新统冰积层：
砖红色网纹状粘土夹砾石，厚度约5m，富水性0.2升/秒。
（2）溶洞裂隙含水层
三迭系下统和龙山组：
石灰岩，分布矿床东部，厚204m，富水性1～5升/秒，该层与矿床无直接关系。
（3）裂隙溶洞含水层
二迭系下统栖霞组：
石灰岩，厚层，上部纯灰岩，中部遂石灰岩，下部沥青灰岩，溶洞、溶沟、溶槽普遍发育，岩溶率2.82%，泥砂及碎石半充填，流量1.5～4.4升/秒。
石炭系中上统大理岩、白云岩，船山组石灰岩，多蚀变为灰白色厚层状大理岩，顶部夹球状灰岩，底部含石英、泥质同生砾岩。
石炭、二迭系地层之间无相对隔水层，为一个统一含水层，富水性1～10升/秒，为矿床内主要含水层。
1.2.2.3隔水层
（1）上更新统残积层
（2）三迭系殷坑组
（3）二迭系大隆组、龙潭组、孤峰组
（4）石炭系高骊山组为矿床底板
（5）泥盆系五通组
（6）火成岩（闪长岩）
1.2.2.4构造
矿区主要断裂为北东向及北西向横断裂，具导水性。
在垂向上岩溶发育在+50～-50之间，在平面上23～27线比其他部位发育。
1.2.2.5地下水的补给、径流、排泄条件
矿床内地下水水位标高与地形基本吻合，埋藏深度随地形而异。
灰岩、白云岩裸露区直接接受降水渗透补给，以泉及沼泽形式排泄。
矿床地表水和地下水受大气降水因素影响，属季节性变化类型，从矿区地下水位动态观测来看，地下水动态变化与季节变化较密切，雨后水位上升，干旱水位下降。
1.2.2.6矿坑涌水量
（1）矿床充水因素分析
a.第四系粘土夹碎石、砾石层，厚度较小，分布不连续，对矿床不属于充水岩层。
b.二迭系、石炭系岩溶含水层，为统一含水体，是矿床主要含水层，为矿床主要充水因素。
c.矿区断裂构造比较复杂，具有导水性，对矿床充水将有较大影响。
综上所述，矿床水文地质条件中等。
1.3地质勘查工作评述
本矿床通过地质勘查工作，对矿区地层、构造，含矿层位、矿体规模、形态、产状、矿石类型、矿石化学成分、矿体厚度和品位、共伴生矿产均已基本查明。
1.4矿产资源/储量
1.4.1工业指标
金矿 硫矿
边界品位：
1.5g/t 8%
最低工业品位：
3.0g/t 12%
最小可采厚度：
0.8～1m 1m
夹石剔除厚度：
3m 2m
低砷矿石含砷＜0.5%＜0.2%
1.4.2资源/储量估算结果
矿床资源/储量为：
矿石量549.3万吨，Au品位3.5g/t，S品位28.80%，F品位41%，分中段量详见表1-3。
表1-3中段资源储量估算汇总表
中段号（m）
矿石量
（万吨）
金属量
平均品位
其中矿
（万吨）
Au（kg）
Au（g/t）
S（%）
-240
342.55
12023.5
3.51
38.18
-290
112.58
4142.29
3.68
29.92
-340
50.53
1652.33
3.27
-390
43.64
1496.85
3.43
合计
549.3
19314.97
3.5
68.10
二、采矿
2.1矿山现状
**矿业有限责任公司硫铁矿原为青山硫铁矿，组建于1999年7月，是原省属地方顺凤山铁矿的接替矿山，与原某铜矿某山矿段相连。
矿山先后于92年进行坑探工作，在青山岩体西侧的矿体下盘下掘1#斜井井口标高96m。
分别在-27m、-70m布置了两个探矿中段，并进行坑内钻探工程，经探矿后的资料整理，于2004年6月提交“某矿地质报告”并经省储委及市地矿局审查通过。
市冶金局于2004年下发[055]文，同意矿山进行技改方案设计。
委托某**设计研究院进行技改方案设计。
设计规模为12万t/年，服务年限17年。
矿山分为东、西矿段，东矿段为主要生产矿段，共开拓了五个中段，分别为：
+16m、-36m、-130m、-160m、-190m，已采出矿量约4万t。
西矿段由于矿权问题，生产不正常。
2006年12月7日由省人民政府办公厅2006年第34号文，明确了**矿业有限责任公司硫铁矿的开采界线以24#勘探线为界，向南留15m的永久隔离矿柱，矿柱以北为**矿业开采范围，以南为某某山矿段的开采范围，结束了矿界问题的长期纠纷。
**省国土资源厅以皖国土资函[2008]414号“关于马山金（硫）矿区东矿段资源预申请问题的批复”确定东矿段的范围17线～24线，标高-100～-400m。
开采范围内的矿石储量549.3万t，伴生金19.31t，金平均品位3.5g/t，硫平均品位33.29%。
矿山经过多年的建设，形成斜井和竖井混合开拓系统，已经形成的1#、2#斜井与西部的竖井在-130m中段贯通，形成统一的运输系统。
2.2矿床的开采形式
由于上部矿段已经形成了坑下开采的方式，往下延伸的开采方式只能采用坑内开采方式，别无其他方式可以选择，仍维持坑采的方式。
2.3开采范围
（1）矿区范围
矿区采矿权范围由8个坐标点控制，详见表2-1。
表2-1矿区范围坐标点
坐标
控制点
X
Y
说明
1
3422078.0
20580000.0
2
3423000.0
20580000.0
3
3423000.0
20578900.0
4
3422816.0
20578900.0
5
3422826.9
20578857.2
6
3422734.5
20578856.6
7
3422731.0
20578900.0
8
3422353.0
20578900.0
矿区面积0.8668km2，开采标高+16m～-400m。
（2）设计开采范围
平面范围由17线～24线，开采标高由-190～-390m之间批准的开采深度。
2.4采矿方法
2.4.1开采技术条件
（1）工程地质
青山硫化物矿床因岩浆活动，将矿床分隔为东、西两部分，岩体以东为东矿段，以金硫铁矿为主，本次设计的主要是东矿段。
东矿段深部矿体赋存条件较好，矿岩稳定。
矿体顶、底板围岩为大理岩，断层裂隙不发育，岩石f=8～12。
开采地段距地表深度大于250m。
17线～21线矿段倾角缓，一般在30°～45°，多为小矿体，走向长50～100m不等，矿体厚度在3～8m，且连续性差。
21线～24线矿体倾角变陡，一般在70°～80°，局部80°以上。
矿段顶、底板围岩为碳酸盐类岩石，硬度较高，属坚硬、较坚硬岩类，虽局部裂隙节理发育，并具有一定蚀变，但其岩石力学强度较高。
从坑内形成的坑道来看，大多无需支护，稳定性好。
这是碳酸盐类岩石的普遍规律。
矿区工程地质条件较好。
（2）水文地质
矿区位于丘陵区，区内地面高程50～240m，山坡地形坡度10°～20°，有利于大气降水的自然排泄，开采范围内地面开阔，不易降水的汇集。
矿山在-130m和-190m设主泵房，采用接力排水方案。
-190m泵房安装80D-30×3水泵一台。
80D-30×4水泵一台、2DA-8×9水泵一台，共三台。
水仓容积200m3。
-130m中段安装80D-30×10水泵三台、100D-45×7水泵一台，装机排水能力220m3/h，装机功率350kW，水仓容积500m3。
经矿山多年运转，排水能力满足要求。
随着开采深度的加大，降水漏斗的范围扩大，地下涌水将会增加，对于民营矿山来说，基建中段只能逐步建设，开拓的每一个中段必须设立排水设施。
经初步估算，-190m以下开拓的-240m中段预计的坑内正常涌水量为3000m3/d，折合125m3/h，最大涌水量9000m3/d，折合375m3/h。
（3）环境地质
开采范围内的地表无居民区和重要建构筑物，主要是一些林地。
开采以后产生的地表位移，对周围没有什么影响。
由于矿石的含硫量较高，地下水偏酸性，pH值在4.5左右。
外排会造成环境污染。
矿山地表建有废水处理装置，通过沉淀和石灰中和达标后排放。
选厂用水取自井下排水。
循环使用，减少外排水量。
2.4.2采矿方法的选择
根据矿体的赋存条件，17线～21线以矿段规模小，倾角缓为代表，设计推荐空场法作为该区域的主要采矿方法，也是矿山采用的方法。
21～24线矿体变陡，设计推荐采用分段空场采矿法。
赋存条件也可以采用浅孔留矿法，由于矿石含硫量高不宜在采场内停留较长时间，分段空场随采随出，不会造成矿石烧结现象。
2.4.3回采工艺以及设备选择
（1）矿块构成要素：
根据矿体的厚度决定采场的布置方式。
对于急倾斜厚度小于10m的矿体，原则上沿走向布置。
矿房长度40～60m，底柱高度5～7m，顶柱3～4m。
间柱宽度8～10m。
采场电耙道单侧漏斗，间距5～6m。
分段高度8～10m。
厚度大于10m以上采用垂直走向布置。
矿房长度12m，宽度等于矿体厚度。
分段高度8～10m，电耙道漏斗双侧交叉布置。
（2）回采工艺：
分段空场的回采工艺，在完成采场的采切工作后，在分段平巷中钻凿中深孔。
在采幅的中部布置切割天井，根据爆破顺序形成切割槽，采用后退式的爆破顺序进行采场的回采作业，直至采场回采结束。
根据上述结构参数，每一采场的暴露面积最大在500～600m2之间。
根据矿岩条件是允许的。
（3）设备选择
分段空场回采设备采用YGZ-90重型凿岩机凿岩，炮孔直径55～70mm，排距1.2～1.5m，孔底距1.6～1.8m，上向扇形深孔。
采场出矿2DPJ-30电耙出矿，耙斗容积0.15m3，功率30kW。
2.5矿山工作制度、生产能力、服务年限
2.5.1矿山工作制度
设计采用年工作300天，每天三班，每班八小时工作制。
2.5.2生产能力、服务年限
根据甲方的委托，矿山设计生产能力为30万t/a，即1000t/d。
根据矿床资源储量549.3万t计算，按95%的利用率和85%的回采率，10%贫化率计算，矿山服务年限为
年，即17年
平均年下降速度：
V=200m/17=11.8m/a（-190m～-390m）
从平均下降速度来看，属于中等水平，要重视采掘平衡，才能达到设计产量。
矿山必须制订详细的采掘计划，确保掘进先行，采掘并举。
2.6开拓运输系统
设计根据矿山现状，2#斜井设计坡度28°，斜井全长约700m（从地表～190m），井口安装JT1600×1224提升机，每次提升矿车（0.5m3）三辆。
继续利用2#斜井延伸承担矿山生产任务已经不能胜任，设计提出两个方案进行比较（见表2-2）。
表2-2开拓方案比较表
项目
方案一
方案二
方案特点
利用矿区现有井巷工程，在-130m中段施工盲竖井
直接从地面施工竖井
方案的优点
1、可节省投资
2、工程可有效地与矿体变化相结合，灵活性大
3、中段石门短
4、可利用原地表工业场地
1、提升效率高，管理方便，运行成本低
2、生产与井筒施工可平行作业，相互不干扰
3、井巷施工难度较小
4、为-400m以下矿体开采创造条件
方案的缺点
1、分段提升，效率低，管理复杂，运营成本高
2、上部需启用原竖井及斜井两套提升装置，车辆调度难度大
3、井巷施工时对生产影响大
4、井巷施工（包括硐室）难度大
1、基建投资较大
2、地面需新建工业场地
3、中段石门较长
经综合分析，在不影响生产前提下，设计推荐主井按方案二实施。
根据目前地质资料的情况，矿区-290m中段以上的矿体可靠性较高，占资源总量的82.86%，而290m中段以下矿体为单剖面勘探线控制，矿体两端以推断为主，存在一定变数，为规避风险，建议主井采取分期方式建设，首期施工深度至-290m标高。
而后根据生产探矿情况，分段延伸至-390m中段。
2.6.1主井位置选择
主井位置选择应以地下、地上运输费用总和量小（至选厂）为主要原则，并结合企业的主要工业设施情况、占地情况、井巷施工工程地质条件、采矿工业场地布置要求，与周围农村的关系等方面综合确定。
按此原则，**矿业有限责任公司硫铁矿主井较理想位置应选择在矿区西翼，矿体下盘靠近选厂附近，因企业在该区域建设了大量工业设施，和前期开采采空区影响，无合适位置可选；矿区东翼地形条件较好，但位于矿体上盘，加上土地不属于企业所有，地表运输距离远，也无法布井。
经现场调研，并与业主协调，从企业已征土地情况、企业长期发展等因素考虑后，拟将主井口定在矿区北侧中部。
此位置离开采区域较近，基建工程量较小，缺点是为了保护井筒安全，需留一定数量的保安矿柱。
新主井选择在矿区北翼，开采影响范围之外，设计主井中心坐标为：
x22488.000，y79686.000，z+90.0，采用圆型断面，净直径4.5m，净断面15.89m2，采取现浇混凝土支护，支护厚度0.3m。
设计井深490m，基建施工深度至-290m标高。
井筒内设置梯子间，提升间，采用3#单层双罐笼提升，除提升矿石、人员、材料、设备外，还兼做进风井。
矿山现有2#斜井经加固改造后，作为东矿段深部矿体开采时的总回风井。
使用前应进行检查，修复人行踏步，加扶手，具备较好的照明条件。
该井除作为出风井外，还作为第二安全出口。
2#斜井实际深度为-190m，按**省人民政府专题会议纪要精神，斜井-130m中段以下越界范围，本次设计不考虑利用。
-190m以下各中段通风及安全出口采取斜井与中段风井相结合的布置方案，设计中段风井净直径2.5m，采用喷浆支护，风井内架设人行梯，并通过各中段联络平巷与2#斜井-130m中段相连。
2.6.2主井提升
（1）设计条件
设计中段延深采取竖井开拓，分中段延深，单中段开采，中段高度50m，井口标高+90m。
-240m中段、-290m中段年产量各为15万t，矿石松散比重2.58t/m3，废石量约10%。
本提升装置兼顾主、副提升用，工作制度为年工作300天，三班制，拟采用双罐笼提升。
（2）提升容器选择
a.小时提升量
t/时
式中：
C—矿石提升不均匀系数，取1.2
A1—年提升量30万t
t1—年工作天数300天
t2—每日工作小时数16.5小时
b.提升速度
提升速度
选取，式中加权平均提升高度
取388m，v=6.9m/s。
c.提升一次循环时间
T=H/V+θ=86.2s
d.小时提升量：
3600/86.2=41.7次，取41次，折合66.4t/h。
选用2#单层轻型罐笼，其主要技术特征：
最大载重量1900kg，自重1140kg，底板尺寸：
1800×1080mm，总高4760mm，木罐道150×180mm。
（3）钢丝绳选择
a.钢丝绳单位长度重量
式中：
Q—钢丝绳终端悬挂重量
Q=Q罐+Q车+Q效
其中：
Q罐—罐笼自重1140kg
Q车—矿车自重590kg
Q效—矿车有效载重620kg
H0—钢丝绳最大悬重长度，井架高度按20m，终了中段H0=500m
σ—钢丝绳抗拉强度15500kg/cm2
m—钢丝绳安全系数7.5
选用6Δ（34）+1-22-15S型三角股钢丝绳，其主要技术规格：
P绳=2.055kg/m，d=22mm，d丝=1.6m，Q断=32800kg，σ=15500kg/cm2。
b.钢丝绳实际安全系数
＞8.0符合要求
（4）天轮选择
按天轮直径不小于80倍钢丝绳直径选用φ2007mm整体自行车轮式天轮。
（5）卷扬机选择
选用2JK-2×1.25/11.5A型双筒提升机，Dg=2.0m，B=1.25m，钢丝绳最大静张力6000kg，钢丝绳最大静张力差4000kg，减速比i=11.5最大绳速=6.7m/s，配用8级电机。
a.滚筒的缠绕宽度，按缠绕两层计
式中：
H—最大提升高度-390m中段为480m
L—试验长度30m
n’—缠绕层数2层
D1—多层缠绕时平均直径为2.022m
ε—钢丝绳两圈间的间隙取2.5mm
1068.8mm＜1250mm，可见滚筒缠绕两层能满足最大提升高度要求。
b.钢丝绳最大静张力和最大静张力差
钢丝绳最大静张力
F最大=Q罐+Q车+Q效+P绳·H0=3918kg
钢丝绳最大静张力差
F差=Q车+Q效+P绳·H=2737kg
钢丝绳最大静张力和最静张力差均小于所选卷扬机技术参数，所选卷扬机能满足使用要求。
（6）预选电动机
式中：
K—井筒阻力系数，罐笼提升取1.2
η—传动效率，二级传动取0.85
α—速度系数，罐笼提升取1.2
V—最大提升速度6.7m/s
ρ—动力系数，罐笼提升取1.4
选用JRQ157-8型绕线式电动机，电机功率320kW，转速750r/min
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