黄金采矿方法选择研究论文

2025-08-14 11:28:46 来源: 作者:xuling
摘要:黄金资源的科学高效开采,对于保障国家资源能源安全、促进经济社会发展具有重要意义。采矿方法的选择是影响黄金资源利用效率与矿山安全的关键因素,基于黄金矿床特征,精准匹配相适宜的开采技术,是实现资源高效利用、保障矿山安全、降低环境影响的重要途径。
摘要:黄金资源的科学高效开采,对于保障国家资源能源安全、促进经济社会发展具有重要意义。采矿方法的选择是影响黄金资源利用效率与矿山安全的关键因素,基于黄金矿床特征,精准匹配相适宜的开采技术,是实现资源高效利用、保障矿山安全、降低环境影响的重要途径。文章系统阐述了选择黄金采矿方法的意义,分析了主要黄金采矿技术类型,并从地质条件精细表征与采矿方法匹配、多因素综合评价决策,以及复杂条件下采矿方法组合优化等方面,提出了黄金采矿方法应用策略,以期为提升黄金资源利用率、保障矿业安全生产提供参考。
关键词:黄金采矿;地质条件;采矿方法;技术选择;矿山安全
黄金是战略性矿产资源,是国民经济和社会发展的重要物质基础,随着国家社会经济的快速发展,中国已成为全球最大的黄金需求国,但黄金供应严重依赖进口,资源形势日益严峻。加强黄金资源的高效开发利用,对推动经济发展、保障资源安全意义重大。矿山开采是黄金资源利用的首要环节,科学合理的采矿方法是提高资源回收率、确保矿山安全生产的关键。采矿方法的选择需要综合考虑矿床埋藏条件、品位、规模、形态等多重地质因素,因地制宜地匹配开采技术,方能实现资源效益、矿山安全与环境效益的有机统一。
1合理选择黄金采矿方法的意义
1.1提高资源回收率与经济效益
黄金矿床在成因、类型、品位、埋藏条件等方面存在显著差异。不同地质条件下,采矿方法的适用性和回收率差别很大,露天开采、地下开采、原地浸出等方法各有其适宜的应用范围。科学评估矿床地质特征,优选与之相匹配的采矿工艺,能最大限度地回收资源、提高矿石利用率;因地制宜选择采矿方法,能使采出矿石品位更高,损失贫化程度更低,从而获得更高的经济效益。基于地质条件精准施策,对实现黄金资源的经济高效开发利用至关重要。
1.2保障矿山安全生产
地质条件的复杂多变性是诱发矿山安全事故的重要因素,不同采矿方法面临的地压、岩爆、涌水、瓦斯等灾害风险差异显著。如高地应力环境更易发生岩爆灾害,而富水围岩易诱发涌水、突水灾害。对矿床地质条件的系统评估,有助于识别潜在灾害风险,所以优选安全系数高的开采技术与支护方案,能够预防和控制安全隐患;而忽视地质因素盲目选择采矿方法,易酿成安全生产事故。基于地质条件因地制宜配置采矿技术,是保障矿山安全生产的必由之路,建立地质条件与采矿方法适用性的关联机制,能有效规避和控制地质灾害风险,为矿山本质安全提供坚实保障。
1.3降低环境影响
黄金开采不可避免地对矿区生态环境产生扰动和影响,但基于地质条件优选采矿方法,能最大限度降低环境负面效应。针对不同矿床地质条件,优选对土地、植被、水体扰动小的开采工艺,减少废石、尾矿排放,加强矿区生态修复,是实现矿山绿色开发的重要举措。例如,对于品位低、埋藏浅的矿体,宜优先考虑对土地、植被破坏较小的原地浸出法;而对于高品位、易污染含水层的矿体,则应优选污染物产生量小的开采方式和严格的环保措施。立足地质条件因矿施策,能在开发利用资源的同时,落实减缓生态环境影响措施,严格执行绿色矿山建设及矿山环境生态修复相关要求,最小化损害生态环境,推动矿业开发与生态环境的协调发展,践行绿色矿山发展理念。
2黄金采矿技术种类
2.1露天开采技术
露天开采是一种常用的黄金开采方式,尤其适用于埋藏较浅、规模较大、品位较高的矿床。其基本工艺是通过大型机械设备剥离表土,直接从矿体表面采出矿石,再运输至选矿厂进行处理,与其他开采方式相比,露天开采具有采矿效率高、单位成本低、劳动条件较好等显著优点。大型露天矿的年产量可达数百万吨,远超地下开采矿山,且露天作业场地开阔,有利于机械化作业,劳动生产率高。但露天开采对矿床的赋存状态也提出了较高要求,一般应用于以下地质条件:①矿体埋藏深度较浅,一般要求小于150m;②矿体连续性好,厚度较大,形态多为厚大层状、似层状;③矿石品位较高,一般要求在0.5g/t以上;④围岩较稳固,采场边坡稳定性好,不易发生滑坡和坍塌,但对于埋藏较深、品位较低、地表条件复杂的矿床,如位于山区、林区,生态环境脆弱,露天开采的适用性则要大打折扣。露天开采前期剥离量大,对环境影响大,还需要考虑到环境保护和治理等因素[1]。
2.2地下开采技术
当黄金矿体埋藏较深或高品位小矿体,剥采比大于8:1时,通常难以采用露天开采,而需转为地下开采。地下开采是在地表以下一定范围内,沿矿体走向和倾斜方向布置巷道,通过一定的采矿方法取出矿石的开采方式,根据矿体的形态、赋存状态、品位、围岩条件等因素,地下开采方法可分为多种类型:
2.2.1充填采矿法
充填采矿法是一种采用掘进废石或尾矿砂对采空区进行填充的采矿方法,适用于中厚至厚大陡倾斜矿体,围岩稳定性较差,需要回填采空区以控制地压的矿床。常见的充填开采工艺有分段充填法、全面充填法、上向水平分层充填法、下向分层胶结充填法等,充填法可有效管理采场地压,减少矿柱损失,但成本较高。
2.2.2空场采矿法
空场采矿法是在开采过程中不对采空区进行填充,而是利用矿体和围岩的自稳能力采出矿石,适用于围岩稳定性较好,矿体厚度较薄至中厚,倾角较缓的矿床;常见的有浅孔留矿法、深孔阶段崩落法等,空场法开采简单,成本低,但采场易发生冒顶片帮等事故。
2.2.3崩落法
崩落法是通过井下爆破使矿体崩落,然后用铲运机械将崩落的矿石运出采场,该法适用于厚度大、倾角陡、品位较低的矿体,崩落法采矿效率高,但容易造成矿石损失和贫化,采出矿石品位往往达不到要求。因此,选择地下开采方法时,要紧密结合矿体的赋存特征,对比权衡各种方法的技术经济指标,优选与矿床条件相匹配、安全高效的开采技术[2]。
2.3原地浸出技术
原地浸出法是近年来黄金开采的一种新兴技术,是利用化学溶液通过钻孔或其他方式注入矿体,使矿石中的金溶解在溶液中被回收,从而无需开采和运输矿石,直接从地下将金取出的一种化学采矿法。该法的最大特点是对矿石的破碎和运输要求低,适用于低品位、难开采的矿体,如蚀变破碎、散粒状深部矿体等;同时,由于该法投资少、见效快、占地小、对环境影响较小,因而近年来发展较快,但原地浸出法受矿床地质条件的制约很大,适用的条件较为苛刻,主要包括:①矿床埋藏深度较浅,一般要求小于100m,过深则成本急剧增加。②矿体的透水性要好,渗透率要大于0.5m/d,否则难以保证浸出液在矿体中的扩散和对矿石的浸润。③矿石的可氰化率要高,即矿石对氰化溶液的敏感性要强,溶金率要高。④围岩要稳定,导水裂隙要少,以免浸出液沿裂隙流失,污染周围环境。原地浸出技术虽然具有独特优势,但对矿床地质条件的要求非常特殊,因此在选择时需要通过详细的地质调查和评价,慎重考虑其适用性,避免盲目上项目[3]。
基于上述不同黄金采矿技术的适用地质条件分析,可以构建一个系统化的采矿方法选择流程框架,以辅助矿山技术人员根据具体矿床条件进行科学决策。基于地质条件的黄金采矿方法选择流程图,如图1所示。
图1从矿体埋藏深度这一首要指标入手,结合矿体规模、品位和围岩稳定性等关键地质因素,系统指导采矿方法的初步筛选,同时,流程中还纳入了特殊地质条件的考量环节,如水文地质条件、构造条件、矿石可浸出性等,最终通过多因素综合评价和优化组合,形成科学合理的采矿方案。
3黄金采矿应用策略
3.1采矿方法匹配策略
科学合理地选择黄金采矿方法,应以精细表征矿床地质条件为前提,首先要构建全面系统的地质条件特征指标体系,涵盖矿体埋藏深度、厚度、倾角、品位、规模、连续性、围岩稳定性等关键要素;要充分利用地质统计、地质建模等手段,定量刻画矿床的空间展布规律。例如,应用三维地质建模技术,在海量地质钻探数据的基础上,建立矿体的三维空间模型,直观展示矿体的形态、产状、规模等特征,并综合应用物探、测井等方法,开展矿区构造、岩性、水文地质条件的精细调查,查明矿体围岩的岩性组合、风化程度、裂隙发育情况、含水层分布等。只有深入揭示矿床地质条件的精细特征,并建立地质参数与采矿技术指标的定量关系,才能准确识别各种采矿方法的适用边界,在此基础上,可建立一套地质条件与采矿方法适应性评判矩阵,系统阐明不同采矿方法的地质适用条件。如厚大的缓倾斜矿体,围岩稳定性好,则优选空场法、崩落法;而对于埋藏浅、透水性好的低品位矿体,则宜优先考虑原地浸出法。通过地质条件与采矿方法的精准匹配,因矿制宜,必将形成安全、高效、经济的矿山开采方案[4]。
3.2综合评价决策模型
由于黄金矿床的复杂多变性,采矿方法的选择往往需要从矿体特征、品位、围岩条件、埋藏深度等多个方面进行综合评判和权衡。为实现采矿技术方案的科学决策,需要构建多指标的综合评价模型,首先要通过地质统计分析,筛选对采矿方法选择影响显著的地质要素,并对各要素进行量化,建立涵盖矿体厚度、埋藏深度、连续性、品位、围岩稳定性等多个指标的评价指标体系,在此基础上采用层次分析法、模糊数学等方法,计算各评价指标的权重系数,建立起多指标综合评判模型。运用该模型,对拟选采矿方法的适用性进行定量评估和比选,例如,在某金矿的开采方案优选中,通过构建包括矿体厚度、品位、倾角、围岩稳定性等10余项指标的综合评判模型,对露天开采、充填采矿法、空场采矿法、原地浸出法等多个备选方案进行综合打分排序,最终建议该矿床地表近露部分采用露天开采,浅部矿体采用浅孔留矿法,深部矿体采用充填开采,从而在保证开采安全的基础上,实现了资源利用与环境保护的平衡。基于多指标、多层次的综合评判,能更全面地考量矿床地质条件的综合影响,进而优选出兼顾安全、效益、环保的最佳采矿技术方案[5]。
3.3采矿方法组合优化
现实中的黄金矿床大多地质条件复杂,采矿过程往往面临着地质环境多变的局面。对于这类复杂矿床,单一的采矿方法难以完全适应,需要因地制宜地实施多种开采技术的优化组合。如某金矿上部为矿体厚度为中厚以下、品位较高、矿岩条件相对稳定的急倾斜矿体,适宜采用浅孔留矿法进行开采,而中深部为原生矿体,品位较高,矿体厚度50~100m,围岩稳定性较好,适宜采用分段空场嗣后充填采矿法,对于两种采矿方法在竖向和平面上的接续,要统筹兼顾,优化采切顺序和采场布置,如在氧化矿开采后及时形成隔离矿柱,防止采空区垮塌影响深部开采。这种“因岩适法、组合利用”的策略,能够针对不同采场实施个性化的采矿方案,实现矿床资源的充分合理利用;对于地质条件复杂多变的矿床,在开采过程中还应当加强动态监测,采用物探、岩移监测、水量与水质监测等技术手段,及时掌控采场围岩稳定性、涌水量等地质环境要素的动态变化,及时优化调整采矿工艺参数,如根据监测到的围岩变形情况,及时调整采场支护方式和支护强度。采矿技术方案的优化,还要注重与选矿、冶炼工艺的匹配和衔接,如对于氧化矿,其氰化率高,矿物嵌布粒度细,则应优先选用氰化提金工艺;而对于原生硫化矿,则应优先采用浮选工艺流程,采矿方案与选冶工艺的一体化统筹优化,才能真正实现金矿资源开发的减损增效。
4结语
黄金资源的合理高效开发利用是保障国家资源能源安全、推动经济高质量发展的重要基石,科学评估矿床地质条件、优选与之相适应的采矿方法,是提升黄金资源利用效率、保障矿山安全生产的关键所在。文章在分析选择黄金采矿技术意义的基础上,阐述了主要黄金开采方法的适用范围,并就地质条件精细表征与采矿方法匹配、多因素评价决策,以及复杂条件下的采矿方法组合优化等方面提出了应用策略。在黄金产业绿色发展、高质量发展的新形势下,推进地质条件与采矿技术的精准匹配与融合创新,对于提升黄金资源利用率、保障矿业安全发展具有重要意义,应进一步加强对不同矿床地质条件的系统性分析,构建采矿技术选择的多指标综合评判体系,并注重采矿方案的动态优化调整,推进黄金开采技术与数字化、智能化的深度融合,不断提升资源开发的科学化水平,为建设资源节约型、环境友好型矿业贡献科技力量。
参考文献
[1]赵兴东.黄金矿山深井开采研究进展与发展趋势[J].黄金,2024,45(8):1-18.
[2]张海栋.金矿地下采矿方法及技术选择[J].世界有色金属,2024(16):103-105.
[3]李泽昆.金属地下矿山缓倾斜中厚矿体采矿方法优化选择及应用[J].中国金属通报,2024(1):26-28.
[4]李夕兵,周健,黄麟淇,等.中国黄金矿山开采技术回顾与展望[J].黄金,2020,41(9):41-50.
[5]刘玉.黄金矿山采矿方法发展趋势的探讨[J].中国金属通报,2019(3):24-25.
