勘探方法

2015-12-25

周宏坤


勘探方法组成立于50年代初期。该组实力雄厚,其中留苏生和研究生占3分之一。当时主要学习苏联,各矿种按勘探类型,选择勘探手段(槽、钻,坑探),网度,进行勘探工作;当时我国储委亦是按规范(类型,网度)审查勘探报告。

我们在学习苏联的基础上,深入我国已开采的矿山,有成效的勘探矿区开展研究,注重总结我们自已的找矿勘探经验。选择的矿区有徳兴大型班岩铜矿、封山洞接触带矿、大石河沉积变质铁矿、梅山铁矿、大冶矽卡岩铁矿等数十个铁铜矿。有的地区进行开采资料对比分析矿体变化性的基础上,讨论勘探工程的合理布置;有的就开采后出现的问题,讨论该类矿床勘探时应注意的问题;以及矿床勘探中的经济问题。有关研究成果,仅以研究实例反映我们的看法:

1.勘探过程中对矿体变化性的研究极为重要:

以露采为例,露采境界确定的主要依据的是矿体边界,要求对矿体边界控制较准确不正确的矿体边界会导致不合理的露采境界。露采,因此凡以断层作为矿体边界的地区、必须掌握该断层深部变化,只有这样才能确保露采境界设计的正确性。

如厐家堡,从生产实践看,构造是影响该类矿床矿山生产的主要问题。勘探时,必须在基本控制含矿层矿量、厚度、品位的同时,将一些较大的断层搞清楚。但由于勘探时遗漏或未控制住某些主要断层,却给矿山基建工作带来不同程度的影响。

如大弧山铁矿1965年与1955年两次勘探所求的储量相差达35%,并多发生在深部。经分析,发现影响本类铁矿储量变化的众多原因中(如表3),而以对控制矿体端部的断层控制不够为主要因素。

对于露采矿床要探明影响露采境界确定的各种因素。如大石河铁矿,在该区搞清流经矿床内的河流是否与采矿水有联系?是确定露采境界时必须考虑因素之一。

勘探工程控制的矿体要准确,如石录原勘探已基本控制主矿体边界,勘探时全部钻孔均穿过含矿层,同时主矿体边界为有限外推(即矿体边界均有落空钻孔所控制)。因此为露采境界的确定提供了可靠资料。又如玉泉岭,南部矿体在勘探时对其东南端未控制住(主要为无限外推),而经生勘和开采证明矿体向西增加88米,和向东增加38米,造成露采境界二次扩帮。

必须基本查明矿床内各矿体分布特征。矿体分布特征包括,矿体排列、矿体间距等。如玉泉岭据地勘资料原设计圈定了三个露天采场(即南矿体以北为界分别圈定东、西两个采场,北部矿体为一个采场)。开采时发现矿体在11线并未中断,因而不得不沟通两个采场,将中间所谓“岩柱”剥掉,剥岩量达12.6万立方米。

对矿体深部产状的控制。矿体深部产状亦是影响露采境界确定的因素之一。如玉泉岭,由于矿体深部产状未控制住,开采后发现露采。底界上的矿体水平位移,引起露采境界的变化。

矿体变化性的研究对亦很重要有要求:如铁山的坑采工作,由于矿体底板位移直接影响开拓、采准工程的确定。

2.工业指标制定还应考虑那些因素

工业指标的制定与选矿方法、开采方法和冶炼情况密切相关,勘探时所选用的工业指标最好事先与设计、生产部门研究决定。

如土台矿床从勘探开始,其储量计算的工业指标曾作过多次修改,不同指标的区别在于:可采厚度有的要考虑底板岩性,而有的则不;有的同时划分矿石自然类型和工业品级,而有的则只取其一;夹石剔除厚度不等;对S、P是否要求不一等。但通过生产发现:矿层无法分采,赤铁矿石降低边界品位后不影响选矿;当时川东铁矿资源缺乏,不考虑S、P要求亦可达到冶金工业部规定重钢生铁中含磷<0.85%的要求;矿层底板均有不同厚度的煤或软质岩石等情况。与有关部门商定采用以下工业指标。

3.高级储量分布、比例的问题

勘探时提交的各级储量比例、分布,应与后期开采衔接。如白云鄂博其高级储量分布地段是合理的,A2+B级储量均在首采地段。但主矿的A2+B级储量比例达72.8%,是过多了一些。

如符山符山4矿探求的高级储量比例,虽然满足了要求。但其分布不合理,脱离了先期开采地段(矿体西段),而选在矿体形态变化较稳定和易求得高级储量的地段(矿体东段)。

4.网度确定问题

按规范机械地确定网度的做法,我们持不同意见。通过大冶铁矿讨论谈我们的看法。大冶铁矿是新中国建立初期(1951年)勘探的铁矿床,地质勘探工作基本上一次连续完成。分评价、勘探、和补勘三个步骤。大冶铁矿已开采多年,经生产验证,它在勘探程度上还存在一些问题。

(1)矿石类型未研究清楚

对高铜氧化矿石中铜的矿物相未搞清楚,使铜的选别一直没解决。此外,原生铜矿同样研究不足,勘探时已发现菱铁矿-磁铁矿石,但未作应有的研究,而把菱铁矿当做一般碳酸盐类脉石矿物处理。该矿石中的二价铁在磁选过程中大量流失,使磁铁尾矿含铁高达10-20%,有时竟达31%-35%,生产时必需增设焙烧流程才能回收菱铁矿中铁。

对直接入炉冶炼的高炉富矿单项分析缺少硫的化验,生产时出现硫>0.3不合格的矿时,影响高炉矿石的供应。

(2)对矿石的控制问题

本区铁矿石中伴生有铜、钴及其他有益元素,此外,铁的品位虽高,但不能直接入炉,均需进行选矿。因此,在勘探中不须进行高铜、低铜、高硫、低硫等工业品级的划分。但对铁铜矿石的氧化带应进行必要的工程圈定,并查明其控矿因素和形态。对菱铁矿的分布规律和空间的大致位置亦应基本查明,计算其储量。

(3)对影响露采边坡角的矿体上、下盘围岩构造发育情况缺乏研究

该区在勘探时仅测定了岩石硬度系数,而忽略了岩石节理发育情况、构造破碎带和风化带等地质因素的研究。设计时也仅根据岩石系数确定了尖山南帮的边坡角,结果在开采过程中由于边坡角过陡崩塌,而重新修改边坡角。

(4)未注意对矿体深部远景的控制,造成生产被动

大冶铁矿在勘探中只注意了局部,而对矿体总体范围的控制有所忽视。以深部为例,其勘探剖面一般控制较浅(距地表垂深仅200米左右),矿体的深部界线多系(80%以上剖面)无限外推。再加之接触带矿体较复杂,常有深部再现的可能。生产勘探后矿体普遍加大,矿量增加很多,分析其原因有二:(q.)原勘探只注意了上部矿体,未对接触带深部的变化和含矿性作必要的工作;(b)在上部矿体勘探中,对矿体底部界线缺乏必要的工程控制。从增加矿量的多与少(所增加的总投影面积比计算)看,应以第二种原因为主,即矿体下部缺乏工程控制,采用无限外推所造成的矿量增加达90%。这个问题,在勘探阶段加以注意是较易避免的。矿量增加使原设计的露天开采边界发生重大变化,对生产的影响很大。如狮子山采场,因修改露采境界(扩帮),而停产。有的采场虽未作修改但由于矿量增加,使原设计的露采深度和剥采比已不合理,不但提高了成本,而且降低生产效率,造成生产被动。

以上问题说明,不能将“类型-网度-储量级别”机械地相对应。因为有一些设计内容,如确定矿石加工工艺流程、产品方案、资料综合利用、露采边坡角等,所要求的勘探工作,主要是一些综合性的研究工作,应研究矿石物质成分、矿体上、下盘围岩构造等。单纯通过勘探工程的揭露,虽然对其有些帮助,但与网度的关系并不密切。因此,有了网度,并不能代替矿石物质成分和围岩构造等的研究工作。

5.勘探工程质量及储量计算问题

白云鄂博矿区勘探时,由于钻孔弯曲度及方位角测定不准对矿体圈定和储量计算有影响。勘探工程质量是保控制矿体形态的基础。如铁山由于部分钻孔出现方位偏转(最大达41度),和钻孔倾斜(最大歪曲达9.5度)的情况,因此影响了矿体空间位置圈定的正确性。

如石录铁矿地质勘探阶段由于所采用的手段以钻探为主,主要采用垂直断面法计算储量。但矿山开采是按水平中段进行,矿山设计和开采时利用这些资料有一定距离。今后是否应将储量计算块段与设计开采块段统一起来?至少在生产勘探时要这样做。

如何探采对比:大冶通过探、采对比讨论合理勘探网度的工作还待进一步完善:

首先,是各级储量的误差标准问题,虽然在“计算储量分类暂行规范”(总则的附件中已提出参考意见,以及有关单位和个人提出的各种不同标准。但通过实践发现所提误差标准很难保证各级储量的工业用途。此外,有的矿区采用放稀网度法确定勘探网度,它又涉及到另一些误差标准。这些误差之间的关系是否符合误差理论亦须作工作。放稀网度法中的基本网度由一种允许误差确定后,再用另一套误差标准判定与基本网度相比较的储量级别。这些误差之间有怎么关系?

其次,对已出现的储量误差如何作分析?不应将与储量工业用途无影响、和与网度无关的误差(如无限外推部分的误差)作为判别网度是否合理的依据。

以上问题说明,不能将“类型-网度-储量级别”机械地相对应。因为有一些设计内容,如确定矿石加工工艺流程、产品方案、资料综合利用、露采边坡角等,所要求的勘探工作,主要是一些综合性的研究工作,应研究矿石物质成分、矿体上、下盘围岩构造等。单纯通过勘探工程的揭露,虽然对其有些帮助,但与网度的关系并不密切。因此,有了网度,并不能代替矿石物质成分和围岩构造等的研究工作。

6.综合勘探及综合利用问题

梅山铁矿经实践证明可将物探的某些方法(如磁法和重力)用在该区寻找和勘探巨大的盲矿体上,其作用归纳为:

(1)发现矿体和指导勘探工程的摆布。梅山这类巨大的盲矿体,从地表向下埋深达109—543米,利用露头找矿有一定困难。但首先由地面磁测发现异常,当重力异常与磁力异常基本吻合时,可在异常中心设计第一个验证钻孔。钻孔见矿后即根据磁异常曲线特点(因当时对矿体产状还不清楚),选择勘探线方向及钻孔分布范围和方位。这样可保证勘探工程摆布的合理性。

(2)提高矿体圈定的精度。通过对比可以看到几种途径所圈定的矿体界线:a).只根据初勘钻孔圈定的矿体界线;b).利用初勘钻孔结合物探资料圈定的矿体界线;c).详勘时加密钻孔后圈定的矿体界线。相比较之后,若以第c)种界线为准,发现初勘时单凭钻孔所圈矿体界线与此出入较大,但初勘钻孔结合物探资料所圈矿体界线与此却较近似。从满足竖井和厂房建设的要求来看,b)与c)两种界线均可作设计依据。

在总结本类矿床的勘探对策时,有人还提出在物探异常曲线分析的基础上,先布置Ⅰ-Ⅰ’和Ⅱ-Ⅱ’两条互相垂直的勘探线剖面进行勘探,然后根据具体情况适当加密钻孔而不按网度机械布钻,亦能达到较好勘探结果的看法。

又如迁安磁法找寻该类矿床是有效的,在迁安地区1/万磁测图所圈定的磁异常共146个,截至1984年已验证68个,其中51个异常见矿,磁异常见矿率达75%。

采用坑、钻结合,土台矿床矿层延伸较大,随着采矿的进展,将遇到深部(距矿体露头标高垂深达700-900米)勘探问题。矿山通过两种方案(单用钻探与钻探结合坑探)分析对比,提出该矿床深部勘探应采用钻探结合坑探的方案。这种思路合理和作法可行。

有关综合利用的问题,石录前两次地质勘探对综合利用注意不够,虽已发现有铜、钴矿体,但没有进行综合勘探。而1971年再次组队勘探下部铜、钴矿体,造成时间和经费的浪费。

铜官山矿山生产前期,由于资源条件优越(上部矿体大,品位富),对综合评价重视不够。矿山生产进入晚期,出现资源危机后,才在生产探矿中对样品的基本分析由单项分析铜改为分析铜、硫、铁三项。1976年后,综合勘探铜矿体周围的铁、硫、钼矿体,1985-1986年又系统查定金、银,以组合样分析金、银,并计算储量

建议铜官山应尽快开展尾矿可行性研究工作,我们曾在矿山第一尾矿库采两个样分析,TiO2分别为0.873%-0.798%,主要为金红石,只是粒度较细(多在0.01-0.05毫米)。另外,尾矿中SiO2含量为68%左右,可形成石英产品.在选矿中损失的Au.Ag,大部分落入尾矿中。尾矿综合利用已提到日程上,应尽快解决此问题,可获得很好的经济效益。

7.经济效果分析

如迁安,该矿床经历了50年代露头找矿、60年代磁异常找矿、及70年代据成矿规律找矿几个阶段。特别是70年代以后,由于对控矿构造的新认识,由矿体受单斜构造控制变为矿体产于向斜内。为此进行补勘,使该区矿量成倍增加,在1971-1980年十年间,铁矿储量翻一翻。而花费的地质事业费并不多。

对该矿床地质勘查的经济效果我们进行了分析,采用六个指标:(1)矿床单位(万元)地勘投资获得的潜在价值;(2)矿床单位(万元)地勘投资的提取价值;(3)矿床单位(万元)地勘投资期望毛利;(4)探明储量利用率;(5)矿床单位(吨)储量的勘探成本;(6)矿床单位(万吨)储量钻探米数(如表1)。经计算其结果,从不同方面反映了迁安水厂铁矿地质勘查的经济效果,说明该矿床的地质勘查经济效果是好的。其探明每吨铁矿石的成本在当时比其他系统低。(如表2)

三结合:继红透山铜矿之后,丰山铜矿是冶金系统有领导、有组织进行的地质、设计、基建、三结合试点。它与截然将地质勘探-设计-基建分为三段式的矿山建设程序相区别。在“三结合”中三个单位一起调查研究,共同确定“三结合”勘探方案和建厂设计方案,并以此统一行动进行矿山建设。过去的三段式作法,是由勘探队、设计院、基建部门分段进行工作,它们之间仅依靠“规范”来协调关系,较易产生各自为政和彼此脱节的现象。

表1水厂铁矿创六指标计算结果

指标

矿床单位(万元)地勘投资获得的潜在价值元(单位:万元/万元)

矿床单位(万元)地勘投资的提取价值(单位:万元/万元)

矿床单位(万元)地勘投资期望毛利(单位:万元/万元)

探明储量利用率(%)

矿床单位(吨)储量的勘探成本(元/吨)

矿床单位(万吨)储量钻探米数(米/万吨)

计算结果

1435.5

981.5

441.6

71.34

0.016

1.77

表2水厂铁矿每吨储量的勘探成本与其他系统比较

单位

勘探工作时间(年)

储量单位成本(元/吨)

相对比例

水厂铁矿

19561982

0.016

1

冶金系统

19711980

0.0865

5.4

地质部系统

19521980

0.082

5.12



丰山铜矿“三结合”试点,则是通过一定组织形式将勘探、设计、基建三者的关系协调起来,“三结合”在改善各方面关系的同时,亦能充分调动各单位的积极性。

丰山铜矿的实践证明了“三结合”的优越性,它不仅密切了勘探、设计、基建的关系,使选厂规模确定合理、开拓方案可行、总平面布置合理,并获得明显的经济效益。又如邯郸冶金矿山公司在该矿床地质资料尚未正式提交之前,已组织“三结合”班子编制初步设计,并于1969年5月提出初步设计后立即开始矿山建设。

为确保矿山初期正常投产,邯郸冶金矿山公司地质队在设计和基建的同时,开展“三结合”的地质勘探工作。其任务为进一步查清矿床地质条件、矿体规模、形态、产状、矿石质量变化,以及提高储量级别等。






本网站由阿里云提供云计算及安全服务