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金矿勘查技术在深部矿山开采中的应用探讨论文

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2026-01-08 14:56:34    来源:    作者:xuling

摘要:市场经济的持续发展对金矿资源的需求量逐年增加,金价不断上涨,矿山企业不得不加大开采规模,导致浅部金矿资源日益枯竭,越来越多的矿山面临可采储量不足的困境,亟须拓展深部资源。

  摘要:市场经济的持续发展对金矿资源的需求量逐年增加,金价不断上涨,矿山企业不得不加大开采规模,导致浅部金矿资源日益枯竭,越来越多的矿山面临可采储量不足的困境,亟须拓展深部资源。但深部金矿资源勘查难度较大,仅依靠传统勘查技术无法取得较好的找矿效果,这就需要加强金矿勘查技术的综合运用,才能提升深部见矿率。基于此,文章阐述了金矿勘查技术,并以某金矿为研究对象,分析了金矿勘查技术在深部矿山开采中的应用,旨在为深部矿山开采提供参考。

  关键词:金矿;地质建模技术;遥感地质测量;探矿工程

  随着浅层金矿资源持续枯竭,深度开采成为矿山行业发展的趋势[1]。但深部金矿开采面临高地应力、高温环境、复杂成矿构造等诸多挑战,导致传统地质勘查技术的精度与适应性达不到使用需求[2]。基于此,地质建模技术、遥感地质测量及探矿工程方法等,开始通过揭示深部矿体空间分布规律与成矿流体运移特征,为深部矿山资源开采提供技术支撑[3]。因此,在深部矿山开采中,相关企业应高度重视金矿勘查技术的应用,结合深部地质条件,选择科学合理的勘查技术,才能提升深部资源开采效率,以此推动金矿行业的可持续发展。

  1金矿勘查技术概述

  金矿勘查技术主要包括地质建模技术、遥感地质测量、探矿工程方法、智能钻探技术等,通过数字化、智能化的创新应用,为矿山资源评估、开采方案优化及安全生产提供了全流程的技术支撑。

  地质建模技术是矿产勘查的数字化基础,通过整合地球物理数据(如重力、磁法、电法勘探结果)、钻孔岩芯记录(包括岩性描述、矿化特征、品位分析)与地表地质调查信息(构造展布、蚀变带分布等),运用Leapfrog、Surpac等专业软件构建动态更新的三维矿体模型[4]。例如,在澳大利亚Super Pit金矿的应用中,通过每周导入新的钻探数据,模型可自动修正矿体边界误差,实现矿脉空间形态的毫米级精度重构[5]。这种可视化建模不仅支持资源量动态估算,还能预测隐伏矿体位置,显著降低勘探风险。

  遥感地质测量技术已从传统的航拍解译发展为高光谱定量分析。现代成像光谱仪可以捕捉400~2500nm波段内数百个连续通道的光谱数据,通过ENVI软件进行混合像元分解,能精准识别与金矿化相关的蚀变矿物组合[6]。例如,绢云母在2200nm处的Al-OH吸收谷、褐铁矿在900nm处的铁离子特征峰,均可以作为找矿标志[7]。在某金矿项目中,该技术成功圈定出3处被草原覆盖的蚀变中心,经钻探验证发现平均品位达5.6g/t的隐伏矿体。

  探矿工程方法的革新体现在实时化与自动化两个维度。随钻测井系统通过伽马能谱、X射线荧光等传感器,可以实时传输岩屑中的金、砷、锑等成矿元素含量,结合地质导向软件动态调整钻进轨迹,显著提升见矿率;数字岩芯扫描仪则采用高分辨率光谱成像,每小时可完成200m岩芯的矿物分布热力图生成,其识别黄铁矿、毒砂等载金矿物的准确率达92%,完全替代传统人工编录的耗时操作[8]。

  智能钻探技术正推动勘探作业进入5G时代,搭载边缘计算模块的智能钻机,能根据岩层硬度实时调节转速/钻压参数,并通过5G网络将三维激光扫描的孔壁点云数据同步至云端。

  在金矿勘查工作中,勘查人员充分发挥这些勘查技术的作用,既可以提升金矿找矿效率,也可以为金矿资源开采方案设计提供详细完整的地质资料,以此实现资源的高效安全开采。

  2矿山概况

  研究区位于华北克拉通东南缘的胶东半岛西部,大地构造位置处于郯庐断裂带东侧约15km处,隶属胶西北金矿集区的核心成矿带。区域构造以NNE向断裂系统为主导,发育焦家、招平两条主干控矿断裂,构成典型的“入”字形构造格架。区内岩浆活动强烈,燕山早期(120~130Ma)的郭家岭序列花岗闪长岩广泛出露,岩体侵位过程中产生的热液系统为金成矿提供了关键的物质来源和能量驱动。主矿体严格受焦家断裂次级构造控制,呈舒缓波状脉体产于断裂下盘,走向N30。E,倾向SE(125。~140。),倾角35。~45。。矿体垂向延伸稳定,控制标高+200~-1000m,已证实连续延伸达1200m。

  值得注意的是,矿体呈现明显的垂向分带性:浅部(-500m以上)平均厚度2.5m,向深部逐渐增厚至6.8m(-850m中段),厚度变化率约0.5m/100m。蚀变分带具有典型的热液中心式特征,自矿体向外依次发育强硅化核部带(宽度0.5~2m)、绢云母化-钾化过渡带(宽度3~8m)、青磐岩化边缘带。其中,黄铁绢英岩化强度与金品位呈显著正相关性(Pearson系数R2=0.73,p<0.01),可以作为有效的找矿标志。基于矿山资源接续的紧迫性(按当前开采强度,保有储量仅可维持8.3年),深部找矿研究需重点解决1000m以下第二富集带的构造控矿模型建立;高应力区钻探轨迹精确控制技术(目前孔斜偏差达3。/100m);多参量地球物理异常解译方法优化等关键科学问题。这些研究对实现深部资源接替和矿山可持续发展具有重要战略意义。

  3金矿勘查技术的应用分析

  3.1地质建模技术

  研究区域金矿是黄金生产基地,其核心成矿带深部资源潜力较大。随着矿山浅部资源开采殆尽,深部矿体精度定位成为勘查工作的核心内容。基于这种情况下,在该矿区勘查中,充分发挥地质建模技术的作用,结合其中存在的蚀变岩型金矿开展深部预测,这为矿山阶梯资源勘查提供了技术保障。在具体实施中,利用距离幂次反比法,构建三维地质模型,整合研究矿区160个钻孔,总进尺43788m,也获取了24条坑道数据,建立5m×5m×5m分辨率块体模型,重点约束断裂带下方次级构造空间展布。

  针对当前掌握的数据资料,需要对其预处理,利用拓扑检查,校正钻孔偏斜,统一坐标系至CGC2000;依托变异函数分析确定结构各向异性,建立断裂系统三维网络;结合Y能谱测量数据,划分钾化-硅化-黄铁矿化蚀变带;分矿化区域设置搜索椭球体参数,主轴方位角125。,倾角45。。基于这一深部矿体模块的使用,在-950m中段预测区域识别出断裂派生构造,其应力场模拟显示最大应力方向与矿体走向相同。按照该区域布设的ZK5606钻孔揭露6.6m蚀变岩型矿体,平均品位5.2g/t(Au),验证误差非常少,这说明矿山深部区域存在阶梯式成矿,指导后续在-1100m中段新增推断金矿资源量11.5t。

  3.2遥感地质测量

  研究区域金矿是某地区最为主要的金成矿带,其深部找矿潜力较大,但是勘查难度高。在研究过程中,充分发挥遥感地质测量技术的作用,建立针对隐伏斑岩岩体的高效识别方法,这为深部金矿勘查提供了技术支撑。在实际勘查工作中,主要运用高分五号五星多光谱遥感技术、高精度航空磁测技术等,可以显著提升勘查工作效率。基于斑岩型金矿蚀变带分带特征,使用近红外波段、红波段比值法精确圈定矿区的热液蚀变异常区,这种技术对绢云母化、硅化等蚀变矿物组合有着较好的识别效果,可以对整个矿区的蚀变信息进行高效提取。

  针对花岗岩斑岩与围岩的磁性差异,使用航磁梯度反演技术,结合地面磁测进行验证,实现了矿区岩体三维形态的精确刻画,尤其是焦家-新城断裂带南部区域,磁异常特征明确反映了岩体与断裂存在的交切关系。在焦家-新城断裂带南部核心区域,航测△T等值线呈现典型的“双级负异常”特征,最小值-87nT,经过反演证实了沿断裂侵入的岩枝状斑岩体,走向NEE,倾角55。,其磁异常边界与已知金矿体的空间融合度达到80。,这种技术体系使用后,已成功在三角岛-仓上成矿带深部找矿,新发现3处隐伏矿体,累计探明金矿资源量40t。在矿区断裂带北段实施工程验证,成功发现埋深1100m的隐伏花岗斑岩体,如图1所示。在矿山区域中,岩体与NE向主要断裂交切部位发育的“岩浆-热液通道”构造,形成了成矿特征是黄铁娟英岩化带宽度100±20m,发育网脉状硫化物矿化;石英脉体存在可见的明金颗粒;流体包裹体均一温度显示中高温成矿环境。另外,经过金矿资源储量估算,整个靶区新增预测资源20t,平均品位3.2g/t,其中深部1000±200m范围内占总量的70%,证实了该区域存在第二赋矿空间。

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  3.3探矿工程方法

  在研究区域中,针对深部矿山资源开发的难度,使用了“地表槽探-深部坑道钻”组合勘查技术体系。矿区成矿是受到基底拆离断层系统的作用,以往在-800m以内浅层已经建立完善的勘查模型,但是深部矿化延伸规律不够明显。在工程部署过程中,地表区域使用了高精度土壤地球化学测量圈定异常靶区,依托施工PD-18穿脉坑道揭露了太古宙变质基底,发现糜棱岩化带延伸特征,并且采用NQ口径定向钻探技术,配合岩心定向仪实现深部构造精确定位。

  这种技术组合往往有着显著的优势,主要体现在槽探-坑道-钻探的立体验证网络可以提高见矿率;定向钻探能够有效追踪高角度矿化带。通过这种技术组合使用后,在-1300m深度首次发现1.5m的含金石英脉,Au品位5.6g/t,银伴生13g/t,电子探针分析显示自然金呈现裂隙金形式赋存;借助构造解析证实基底拆离断层具有“上陡下缓”的铲式特征,控矿深部突破以往的-1000m限制;建立“陡倾断裂导通-缓倾断层富集”的深部成矿模型,经过ZK2806钻孔验证,见矿厚度4.0m,Au品位4.5g/t,新增推断金矿资源量30t。这种发现从理论层面上健全了胶东型金矿“三层楼”成矿模式,证实基底变质岩系可以作为新的找矿导向;实践层面上研发的“地质建模-构造解析-定向验证”的技术组合,为相同矿区深部找矿提供了经验参考。

  3.4智能钻探技术

  研究区域金矿的深部资源受到复杂地质构造控制,如果使用传统钻探技术,往往会产生靶区定位偏差大、见矿率不高等问题,直接影响深部矿山资源的开采。针对该区域深部蚀变岩型金矿特征,需要充分发挥智能钻探技术的作用,如随钻伽马测井系统、高精度导向系统等。在随钻伽马测井系统使用中,因其配置了高灵敏度闪烁晶体探测器,能量分辨率≤7%,可以实时监测地层伽马射线强度,精确反馈铀钍矿化强度;集成支持向量机与随机森林的混合机器学习算法,建立了矿化强度与金品位的非线性映射关系模型。

  依托钻孔轨迹三维可视化技术,能够实现矿脉走向的亚米级精度实时判断,可以显著提高见矿率。在高精度导航系统使用中,融合了干涉型光纤陀螺仪,零偏稳定性0.001。/h,温度补偿精度±0.0005。/℃,并且与自适应卡尔曼滤波动态纠偏算法相结合,整个作业过程可以实时对比设计轨迹与实测数据,系统自动生成纠偏指令,将钻孔偏斜角严格控制在0.8。以内。在该矿区中,深部3号脉的8个靶区开展对比验证工作,其中3个钻孔井预测深部±5m范围内发现了主要矿体,厚度5.5±1.3m,Au平均品位4.0g/t。虽然智能钻探技术每个单孔成本增加了15万元,但因见矿率提高,整个勘探线距可显著扩大150m,从而降低了整体勘探成本。另外,在该矿区深部新发现2条隐伏矿体,累计金矿资源量9t,证实了这种技术对陡倾斜破碎带型矿体的适用性。

  4结语

  随着金矿资源需求的持续增长和浅部金矿资源的日益枯竭,深部金矿勘查与开采成为金矿行业可持续发展的必然趋势。文章系统探讨了地质建模技术、遥感地质测量、探矿工程方法、智能钻探技术等现代勘查技术在深部金矿开采中的应用,分析了各种技术的优势和应用流程。从现有研究表明,综合使用多种金矿勘查技术可以显著提高深部矿体的定位精度,也可以降低开采风险,也为矿山设计提供了数据依据。在未来研究中,因人工智能、大数据分析、物联网等技术的深度融合,金矿勘查技术也会向智能化、精准化等方向发展,需要加强技术集成创新,优化深部找矿技术体系,并突出勘查与开采环节的协同优势,可以显著提升金矿资源利用率。另外,绿色勘查理念的贯彻与环境保护技术的使用,也为深部矿山可持续发展提供了重要保障。因此,在金矿深部开采中,依托勘查技术创新与管理优化,可以实现经济效益与环境效益的双赢。

参考文献

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