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[资料] 矿床勘探与探采结合

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发表于 2010-6-8 21:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
一、矿床勘探研究的基本内容与要求
(一)矿床(区)地质和矿体分布 1 矿床(区)地质特征
意义:是研究与查明矿体各参数的变化规律,预测矿体变化性、矿床可能储量、质量、矿体形态及开采条件变化的地质依据,也是指导勘探施工、影响矿山建设和生产的重要因素。
主要研究内容:

    [li]在矿床勘探过程中,对矿区的地层、岩石、构造和岩浆岩等特征; [/li][li]对破坏矿体、划分井区范围及确定开拓井巷有影响的较大断层、破碎带,要用探矿工程实际控制其产状和断距; [/li][li]对较小的断层、破碎带应根据地表实测,结合地下探矿工程的资料,着重研究其分布范围和规律。[/li]
2 矿山建设范围内矿体分布情况的查明
意义:是正确地进行矿区总体设计、划分井区、确定开采境界、开拓范围和井筒位置等的重要依据。
主要研究内容:

    [li]对露天开采的矿床要全面控制矿体四周的边界和未来露天采场底部矿体的边界; [/li][li]对地下开采的矿床要详细控制主要矿体的两端、上下盘的界线和延深情况; [/li][li]对地表氧化与重砂矿体的边界,用槽井探予以圈定; [/li][li]若矿区覆盖层较厚,需要用浅钻或地表物探方法控制基岩面上矿体顶部的界限。[/li]
注意:

    [li]为了防止漏掉矿体,应在综合研究矿床地质规律的基础上,适当加深一部分勘探钻孔以穿透整个含矿带(层)进行控制,同时注意查明具有工业价值的小矿体的总的分布范围和赋存规律。 [/li][li]对浅部先期开采地段主矿体上下盘具有工业价值的小矿体,应在勘探主矿体的同时进行勘探,并根据具体情况适当加密工程,提高勘探和研究程度,以便同时开采。[/li]
(二)矿体外部形态和内部结构 1 矿体的外部形态
概念:矿体外部形态是由矿体在矿床三维空间上的延展情况、赋存位置、构形特征及其形状、厚度、产状变化特点等要素构成的总和。
意义:是影响矿床勘探难易程度的主要因素,也是确定矿山开拓方案和选择开采方法的重要依据。
主要研究内容:

    [li]主矿体总的形态; [/li][li]主矿体总体厚度; [/li][li]主矿体产状变化特点(包括空间位置和三维空间延展)。[/li]
注意:在地质勘探期间,尤应对主矿体总的形态和空间位置进行详细的勘探和研究,并在控矿条件研究的基础上,注意查明矿体外部形态的变化规律。矿体尖灭、转折和构造破坏等处应加密工程,用以指导矿体的正确圈定和连接,为开拓方案设计提供较为准确的地质资料。
2 矿体内部结构
概念:矿体内部结构是指矿体边界范围内矿石的自然类型、工业类型、工业品级和非矿夹石的种类、形态、空间分布特征及其相互关系。
意义:它反映了矿体内部物质成分的宏观组合形式及其变化特点,是评价矿床工业利用价值和采矿方法的重要质量指标,也是正确确定矿山产品方案与矿石选冶工艺流程的主要依据。
主要研究内容:

    [li]矿石类型; [/li][li]矿石品位、品级; [/li][li]非矿夹石。[/li]
注意:在勘探期间,必须根据矿山建设与生产的需要和可能,对它们进行必要的勘探和研究,并分别进行圈定与计算储量。
(三) 综合勘探和综合评价
1 综合勘探
概念:综合勘探是指在勘探和评价主要矿种的同时,相应查明邻近部位的一切具工业价值的共生矿产和矿石中的伴生有益组分,为综合开发和利用矿产资源提供储量和地质资料。意义:综合开发和充分利用矿产资源。
主要研究内容:

    [li]一工程多用。对伴生有益组分和共生矿产进行综合考虑,运用综合指标综合圈定矿体,合理控制矿石的工业类型和品级。 [/li][li]对有综合利用价值的组分,应分别计算其储量。 [/li][li]经济价值较大的共生矿产,应根据具体情况布置勘探工程、单独圈定矿体和计算储量。具体控制程度,视市场需要,或视其品位、选冶性能、经济价值确定。[/li]
2 综合评价:
概念:综合评价即根据地质条件、产出特征、共伴生关系、价值大小、需求程度、开发利用可能性、对环境影响等进行多方位全面评价。
意义:为矿山开发的正确决策服务。
注意:

    [li]对市场适销对路、经济价值较大,并能同时开采的共生矿产,尤其是首采地段或露采境界内的,应加大综合评价力度。 [/li][li]对伴生矿产,据经济价值和经济效益,确定其评价程度。 [/li][li]对矿石中的有益元素也要进行了解和评价。 [/li][li]生产矿山,对“三废”的综合研究评价与综合利用、防治污染研究,具有重要现实意义。[/li]
(四) 矿石物质成分和选冶性能 研究矿石的物质成分、结构构造、矿物嵌布关系和粒度及其变化情况,对于了解和确定矿石选冶性能和综合利用可能性有直接影响。
主要研究内容:

      [li]对选冶性能不同的各类矿石的矿物数量比例、共生关系和变化规律进行研究;如对氧化矿、混合矿、原生矿;氧化物、硫化物、硫酸盐、碳酸盐、硅酸盐;贫矿、富矿等; [/li][li]采取有代表性的样品对主要组分和伴生组分进行实验室规模的选冶试验,对矿石工业利用可能性作出评价; [/li][li]对选冶性能难易程度不同的矿石采用从初步可选性试验、实验室扩大流程试验、半工厂规模试验到实验室冶炼试验等不同试验; [/li][li]对试验过程中各伴生组分的富集产品进行研究,并对其工业利用的可能性进行评价; [/li][li]对有害组分的含量及变化规律应予以查明,并研究其赋存状态和脱除的可能性; [/li][li]非金属矿产的选冶加工技术试验,主要是为获取某些物理的、化学的、或技术工艺性能、或特殊要求; [/li][li]对于某些非金属矿产,要试验研究其物理技术性能。如云母、石棉、粘土矿、宝玉石矿产、光学原料、建筑材料等。[/li]
(五) 矿床开采技术条件
概念:矿床开采技术条件是指决定或影响开采方法和技术措施的各种地质及技术因素。
包括矿床的地质特征(如矿床地质构造、矿体形态、产状、空间位置、覆盖层性质和厚度等)、矿体(层)及其顶底板岩石稳固性、矿石和围岩的物理力学性质、开采时对人体有害的物质成分等。
意义:它是确定矿床开拓工程布置、采矿方法、井巷支护维修和露采边坡角的主要根据,是确保矿山安全、正常生产的重要因素.
主要研究内容:
    [li]查明与研究岩矿石性质及断层、破碎带、节理裂隙、岩溶、风化带、泥化带、流沙层的发育程度和分布规律; [/li][li]测定必要的岩石、矿石物理力学性质和开采时对人体有害的物质成分; [/li][li]阐明矿体及其顶底板近矿围岩的坚固性和露采边坡的稳定性; [/li][li]调查研究老窿的分布范围、充填情况,在可能的情况下圈定老窿界限。 [/li][li]查明严重影响矿山建设的崩塌、滑坡、泥石流、山洪、地震等工程地质条件。[/li]
地震活动区根据可能情况对矿区及其外围地质构造的活动性进行调查
(六) 矿区水文地质条件 意义:矿床水文地质条件是影响矿床开采的一个重要因素,是矿山供水和防排水设计的依据。
主要研究内容:

    [li]矿区充水因素; [/li][li]地下水的补给来源、径流和排泄条件; [/li][li]矿区含水层、隔水层确定的依据; [/li][li]各个含水层的岩性、厚度、产状、分布、埋藏条件、裂隙、岩溶发育程度、渗透系数、水头高度、水质、水温、水量及动态变化; [/li][li]各含水层的水力联系; [/li][li]隔水层的岩性、厚度、 分布、稳定性和隔水性; [/li][li]矿区地表水体的分布及其与地下水的水力联系和对矿床开采的影响; [/li][li]老窿积水情况和对矿床开采的影响等。 [/li][li]为了保证井巷开拓的安全和矿山生产的正常进行,要特别注意对矿体顶底板承压含水层及隔水层的勘探和研究。[/li]
特别需要注意:

    [li]评价构造破碎、断裂带、岩溶发育带(发育程度、规律、充填程度、充填物)及其含水性、导水性对矿床的充水影响。 [/li][li]根据矿床开拓方案,预计矿坑(井)涌水量,对于初期开采地段要求比较准确地预计矿坑涌水量。 [/li][li]当一个地区内有几个相距较近且有水力联系而又需要分别开采的矿区时,应注意加强区域水文地质条件的研究,阐明其水力联系。 [/li][li]搜集评价矿区水文地质条件所需的水文、气象等资料,包括历年降雨量和最高洪水位等。 [/li][li]对矿山的疏干、排水、防水、排供水结合、矿坑水综合利用、防止污染等方面提出建议。 [/li][li]如矿区处于地热异常区或在勘探中发现了热水,要查明热水来源、水温、水质和涌水量,为矿床开采时处理热害及充分利用热水资源提供初步资料。 [/li][li]对缺水地区要指出供水方向。 [/li][li]当矿区水文地质条件复杂,还需要在设计和基建阶段进行坑道放水试验工作。[/li]
(七) 矿区环境地质条件 主要研究内容:

      [li]查明矿区内崩坍、滑坡、泥石流、山洪等自然地质作用的分布、活动性及其对矿床开采的影响;调查矿区的历史地震活动强度及所在地区的地震烈度分级。 [/li][li]调查矿区存在有毒(砷、汞……)、有害(热、瓦斯)及放射性物质的背景值,对矿床开采可能造成的危害进行评价。 [/li][li]预测矿床疏干排水影响范围,对影响区内的生产、居民生活用水可能造成的影响和对生态环境、风景名胜可能构成的危害作出评价,提出防治意见。 [/li][li]结合采矿方案,对矿床开采可能引起的地面变形破坏问题(地面沉降、开裂、塌陷、崩塌、泥石流等),采选矿废水排放对附近水体的污染进行预测和评价,对采矿废石的堆放与处置、利用提出建议。 [/li][li]适于水溶、热熔、酸浸、气化开采的矿床及多年冻土矿床,应针对其勘查的特殊要求开展工作。[/li]
小结:矿床勘探的生产性与科研性 矿床勘探研究的内容与要求反映了矿床勘探的任务,又表现了其具有生产性与科研性的双重性质。
生产性:

    [li]决定于矿床勘探工作是矿产开发的先行步骤与基础性工作;它的最终产品是包括矿产储量及矿产开发所必须的各种地质资料信息的勘探总结报告,将矿产资源转变为具有实际工业开发利用价值的劳动对象,并减少了人们在开发利用矿产资源中的风险性。[/li]
科研性:

    [li]首先决定于矿床自身产出地质特征的不均一且复杂多变的自然属性; [/li][li]其次,矿床勘探的实质是运用地质科学和有关自然科学的理论和方法,对矿床进行深入调查研究的循序渐进、逐步逼近矿床真实的认识过程。采取适当的勘探方法与技术手段,揭示矿床产出与分布的客观规律,完成从感性认识到理性概念的升华,并获得具有一定精度和可靠程度的满足矿床开发设计必须的资料和信息,其间仍存在着一定的风险性。 [/li][li]同时,矿床勘探仍属工程技术应用学科,科技创新始终是其发展的动力;没有科学的研究方法作指导,就不可能获得科技创新的成功。[/li]

二、勘探工作程序
(一) 勘探基地的确定
所以,勘探基地的选择与确定是详查工作阶段的主要成果,也是转入矿床勘探工作的开始,是承前启后的重要环节。
选择与确定为勘探基地的矿床大体应具备以下条件:
(1) 矿种上应是近期国家经济建设与矿产品市场上迫切需要的,并在地理上符合国家工业建设合理布局和要求。
(2) 矿床地质及资源开发技术条件上,经过充分的详查评价与可行性论证,确定其具有较大的工业远景,所取得的矿产储量开发后至少能返还投资并具有较小的地质与技术上的风险性。
注意:经济地理与环境条件优越、储量规模较大、品位较富、埋藏较浅、有成熟采选技术方法可利用的或靠近已有矿山企业和交通条件方便的(即易采、易运、易选、易建矿山企业)的矿床应优先投入勘探。
正确选择与确定了勘探基地,并经申请领取了划定范围的探矿许可证,获得了探矿权、矿区土地使用权,往往也附带取得矿床开采的优先权;通过公开、公平、公正的招标过程,或与某矿业公司(或矿山企业)签订了该矿床的勘探承包合同,则标志着一个成功勘探的开始。
(二) 勘探计划与设计的编制 概念:勘探计划是勘探工作正式开展以前预先拟定的具体内容和步骤。
意义:它是勘查公司(队)胜利完成矿床勘探任务的战略决策,是领导者综合平衡人力、物力、财力与时间的总体安排,是项目设计的基础与原则要求。
编制步骤:
1收集已有资料并批判地接受与继承

    [li]广泛、全面、系统地收集,尤其应重视详查评价报告及其审批意见; [/li][li]以审慎的科学态度对待现存前人资料,去伪存真。[/li]
2 野外初步地质调查,相当于踏勘


    [li]了解矿床地质特征、环境交通与自然地理条件; [/li][li]确定已有资料的可靠程度,解除疑虑; [/li][li]观测验证心中所想。[/li]
3 室内综合分析与研究


    [li]明确具体勘探工作需确定的几个问题:如勘探工作的范围、主要任务与要求、内容与存在问题、勘探程度; [/li][li]对勘探模式有一个初步的设想或假设。[/li]
4 制定具体勘探计划

其计划基本上由两大部分构成:
① 专业技术及进度计划——勘探工程师负责组织制定。

    [li]通常所称的矿床勘探计划主要是指这部分计划,一般包括地质的、工程的、物化探的、测试分析等直接为完成诸项勘探任务负责的工作计划,属于勘探计划的主体,并由相应的组织机构和人员负责。 [/li][li]完成这部分计划的专业人员所具有的非常的知识、经验和能力是关系勘探工作计划质量与成效的关键。[/li]
② 后勤行政管理业务计划——支持与保证系统。


    [li]包括财务的、物资设备供应的、运输的、建筑的、生活的等方面的计划工作。 [/li][li]对勘探专业技术及进度计划的如期完成起着服务、支持、保障和某种程度的监督作用,影响到一线勘探人员的士气和勘探工作的顺利进展。[/li]
5 编制勘探计划任务说明书


    [li]预先假定了一种勘探模型; [/li][li]根据设定勘探模型选择勘探工程技术手段、方法,并规定了其工作顺序、步骤和时间要求,预期达到的工作程度和其对完成勘探任务的贡献,以及可能出现的新情况、新问题与相应对策, [/li][li]是各具体勘探工程项目设计的依据。[/li]
6 编制勘探设计书

勘探设计是指为完成勘探计划任务,在正式工作之前,根据一定的目的要求,预先制定技术方法和施工图件等工作。

    [li]它是完成勘探任务的具体“作战方案”,是组织与管理勘探工程施工和落实勘探计划的具体安排。勘探设计是否正确与合理,是直接衡量勘探设计人员业务素质高低的重要标志,也是关系到能否按计划高质量完成勘探任务的关键。 [/li][li]勘探设计根据其性质、任务与范围的不同,一般可分为矿区勘探的总体设计和局部地段的具体勘探工程项目的单项设计。
      [li]矿区勘探总体设计是指整个矿区勘探的基本方略。虽然大型矿区由于矿床规模大,往往矿体数量多、分布范围较广,或者地质条件较复杂,应当分清主次矿体及地段,采取分期分段分批勘探,分期提交储量,以满足矿山分期建设的需要;但仍应强调整体与系统的观点,用矿区勘探总体设计确定勘探工作的方向和工作顺序,使勘探工作在预定的时间内按计划、有步骤地进行。 [/li][li]矿区勘探总体设计书的内容一般包括:① 区域自然经济与地理概况;② 区域及矿区地质特征;③ 矿区勘探工程的总体布置方式及工程间距;④ 采用的主要勘探手段与工作量;⑤ 预计勘探投资费用;⑥ 预期储量及各级储量的年增长计划;⑦ 提交勘探报告的性质及期限等;⑧ 附有地形地质图、勘查研究程度图、勘探工程总体布置图、主要矿体勘探设计剖面图;⑨ 有关勘探设计工程和施工顺序、成本核算表格等。 [/li][li]局部地段的勘探工程单项设计是指具体的单项勘探技术或工程的地质与技术设计。地质设计是基础,说明施工目的、任务和要求;技术设计是手段与必需的相应措施和步骤。如果不顾总体设计,任何单项工程设计的意义都大打折扣,其施工无疑是“冒险”。单项设计内容包括说明书和图表资料两部分。设计说明书应力求简明扼要、说明问题,其具体内容包括:设计的指导思想,地质目的任务,设计依据,工程布置及工作量,主要技术措施和技术经济指标,所需人力、物力、财力概算及预期成果等。所附图表资料应根据对该地段地质情况、任务要求等具体确定。[/li]
    [/li]
设计编制好后,应按规定上报申批。

注意:
(1) 矿床勘探计划与设计可以看作是矿区勘探项目详细可行性研究的重要组成部分。成功的勘探计划与设计的编制必须:① 符合可预见到的国内外市场与矿山建设的需要,充分发挥地质观察研究的主导和枢纽作用,努力提高地质效果;② 体现国家有关勘探方面的方针与政策;③ 贯彻为矿山生产建设服务及综合勘探、综合研究评价与综合利用原则;④ 坚持从实际出发、实事求是的科学态度;⑤ 遵循合理工作程序,合理选择、综合使用有效的勘探技术手段与方法,协调与优化勘探工作方案;⑥ 尽力采用与推广先进技术;⑦ 要明确规定各项工作和工程的质量要求和保证质量的技术措施,使其达到规范与合同所要求的质量标准;⑧ 严格实行经济核算,在保证勘探程度要求的情况下,力争以较短的勘探周期、较经济的技术手段和较少的工作量,取得较多较好的地质成果和社会经济效益,并以此保证矿床勘探与矿建可行性研究评价的顺利进行。
(2) 随着科学技术的进步,尤其是计算机数据处理与模拟技术的推广应用,应强调勘探计划与设计的科学化,即尽量采用运筹学与计算机相结合的系统工程学方法编制勘探计划与设计。这也是矿床勘探与开发的系统设计与管理的发展方向。
(3) 动态地科学管理。由于矿体埋藏于地下,不确定因素很多,勘探计划与设计的地质依据往往带有预测和推断的性质,所以,勘探设计不同于其他工业的工程(如建筑与机械等)设计,具有很大探索性和风险性,允许有一定的探索工作量。对于勘探计划与设计则既不能被看作不可更动的教条,也不能看作可随意变更的草案。应予以动态地科学管理。在设计工程施工过程中随实际资料信息的积累,在综合研究发现的重要新情况、新问题并产生经济有效的新设想时,应允许及时地修改计划和补充设计,并报上级主管部门批准。
(三) 勘探施工与管理 1 实施项目管理,加强组织和领导,各工种间有机地配合和衔接,并注意工作效率与质量的统一,地质效果与经济效果的统一。
2 日常三边工作(边施工、边观测编录、边整理研究)应当做好,及时发现问题,调整修改设计,报负责部门批准,正确指导下一步的工程施工。
3 勘探施工阶段主要工作内容有:
(1)矿区大比例尺地质测量是对矿区地表地质研究的基本方法。其比例尺一般为1∶10 000~1∶1 000之间。大比例尺地质测量的任务是通过矿床的天然和人工露头观测取样,进一步进行矿床的地表地质研究,查明勘探地段的地质构造特点和矿体分布规律,以便指导对矿床深部勘探工作的进行。
(2)有效的物探、化探工作对可以深认识矿床的各种地质特点和提高勘探成果的质量与效果。施工过程中注意与地质和其他手段密切配合,在分别整理资料的基础上,加强综合研究,以提高对矿区地质问题的研究程度和整个工作的合理性。
(3)探矿工程是取得地下地质构造、矿产情况(取样)的直接手段和可靠依据。在施工中,应加强质量检查与验收工作;要摆正手段与目的关系;要在有地质依据条件下,合理布置工程;在满足地质观察与取样研究要求的前提下,提高效率、降低成本;控矿工程及其质量应按设计及规程要求进行,不得任意变更。
(4)地质编录(包括原始及综合地质编录)是施工过程中一项经常性工作,其好坏将直接影响勘探工作的进展和勘探成果质量。原始编录是搞好勘探工作的基础,综合编录是取得对矿床正确认识的关键。因此,凡在野外进行的地质、测量、物化探、各项工程及一切测试工作所取得的各种原始资料与数据,都应及时进行编录。在原始编录的基础上,对所获得的原始资料及时地进行综合研究,通过编制综合图件资料,深化对矿床规律性的认识,指导各项工程的进一步施工。
取样是研究矿产质量的重要方法,也是评价矿床经济价值、圈定矿体、划分矿石类型的基础工作。为此,在勘探工程施工过程中必须随着各项工程的进展,及时进行采样、化验、鉴定和测试工作。
除上述一些工作之外,在勘探施工过程中,还要进行阶段性的储量计算及有关矿体开采技术条件、矿石加工技术条件和矿床水文地质条件等方面的研究工作。
(5)综合研究以上个手段获取资料,提高对矿床的认识,有效指导矿床勘探工作。
(四) 勘探报告的编写 概念:勘探报告是矿床经过勘探工作之后,对地质矿产情况详细调查研究的总结。它集中体现了勘探工作阶段所取得的全部地质成果。
勘探报告一般应按工作阶段的不同,分别提交。即每一个阶段工作结束后,一般都要提交相应的阶段勘探报告。
意义:地质勘探报告是进行深一步勘探工作、可行性研究、矿区总体规划或矿山建设设计的依据。它的质量好坏和能否按时提交,不仅是考核勘探队完成勘探计划任务的主要指标,而且关系到矿山建设和国家经济计划的安排。为此,必须树立“实事求是、质量第一”的思想,切实把好地质勘探报告质量关,为可行性研究、矿山建设提供可靠的地质、技术经济资料和矿产储量。
注意:

    [li]在编写地质勘探报告前,要作好日常的地质成果资料的检查验收工作。在野外工作结束前,必须对其工作程度和主要工作成果进行全面检查或现场验收,并严格履行质量检查手续。只有经过检查合格的资料,才能作为编写地质勘探报告的基础资料。 [/li][li]编写报告前要根据经过检验质量合格的原始资料,用一般工业指标或结合当时实际经方案对比择优选择的工业指标,圈定矿体,计算矿产储量,确定各类储量和各种矿石类型的空间分布。 [/li][li]勘探报告尽可能做到真实反映地质矿产的客观实际情况和工作阶段的全部地质成果,作出合乎实际的评价。 [/li][li]报告的具体编制按DZ/T0033-200X《固体矿产地质勘查报告编写规范》进行,并应由上一级主管单位检查验收。[/li]
勘探报告,主要由报告的文字报告书和附图及附表两部分组成。

1文字报告书
    文字报告是勘探报告的重要组成部分。其内容一般包括:绪论、区域地质、矿区地质、矿床特征、矿石加工技术性能、水文地质、矿床开采技术条件、环境地质、勘探工作及其质量评述、储量计算和结论等。
2附图、附表及附件
    综合反映勘探成果的各种图件及表格,是勘探报告的组成部分,也是矿山建设设计的主要依据。具体的图件、表格及与报告有关的附件种类很多,此不冗述。
注意:以上勘探的基本程序与内容,只是对勘探的过程与内容提供一个轮廓。实际工作中,既要遵守这个基本工序,又要结合具体情况,合理组织、交叉进行,以提高勘探成效,保证勘探任务的完成。
二 勘探阶段与勘探周期
一、勘探阶段 (一)矿产勘查阶段划分 我国的矿产勘查阶段划分与前苏联的相近,并有过几次变改。随着改革开放形势发展和社会主义市场经济体制的建立,1995年以来,我国加紧研究制定既符合我国国情和新的矿业形势需要,又便于与国际接轨的新的储量/资源分类标准和相当的矿产勘查阶段划分的新规范。根据我国最新颁布的“固体矿产地质勘查规范总则(2002)”我国的矿产勘查工作分为预查、普查、详查及勘探4个阶段。
矿产勘查阶段划分及各阶段目的

矿产勘查

目的

1 预查

预查是通过对区内资料的综合研究、类比及初步野外观测、极少量的工程验证,提出可供普查的矿化潜力较大地区;

2 普查

普查是通过对矿化潜力较大地区进行数量有限的各项野外工作以及可行性评价的概略研究,提出是否有进一步详查的价值,圈出详查范围;

3 详查

详查是采用各种勘查方法手段,对详查区进行系统的工作和取样,并通过预可行性研究,作出是否具有工业价值的评价,圈出勘探区范围;

4 勘探

勘探是对勘探区通过加密各种采样工程,为可行性研究或矿山建设在确定矿山生产规模、产品方案、开采方式、开拓方案、矿石加工选冶工艺、矿山总体布置等方面提供依据。
注:各阶段目的任务不同,但其间并无截然的界限,它们是循序渐进的关系。
矿产勘查各阶段工作程度及工作要求表

工作阶段

预查

普查

详查

勘探

面上勘查工作
重点地段工作

1:5万踏勘;
少量工程验证。

1:2.5万、1:1万填图
有限的取样工程

1:1万—1:2千填图
系统取样工程

加密系统取样工程

地质特征研究:
地质背景
成矿地质条件

综合分析、类比研究

基本查明地层、主要构造、主要岩浆岩的基本特征

详细查明
基本查明

充实、完善认识
详细查明

矿床特征研究:
矿体特征 矿石物质组成
矿石质量

圈出可供普查的矿化潜力较大地区

大致控制,掌握规模 了解物质组成
了解矿石质量

控制总体分布,基本控制矿体特征
基本查明物质组成
基本查明矿石质量

详细控制 详细查明物质组成
详细查明矿石质量

综合勘查

不作要求

了解可供综合利用组份

对共、伴生矿产综合勘查,掌握赋存状态

对共、伴生矿产已详细研究和圈定

开采技术条件:
水文地质
工程地质
环境地质

顺便收集开采技术条件资料

了解开采技术条件,作类比研究。

详细水工环地质调查
估计矿坑涌水量
初步确定主要不良层位
指出环境地质问题

计算出首采区矿坑涌水量
确定不良层位和工程地段
对环境地质问题作出评价

选冶试验:
易选矿石
一般矿石
难选矿石

不作要求

有类比对象者作类比研究,无类比对象者进行可选(冶)性试验。

与同类矿石类比
实验室流程试验
实验室扩大连续试验

实验室流程试验
流程和扩大连续试验
半工业试验

储量计算:
未经可行性研究
经可行性研究

估算资源量(334)?

估算资源量(333)

计算资源量(332)
计算储量(121)、基础储量(2M21b)和资源量(2S21)。

估算资源量(331)
计算储量(111)、不同类型基础储量和资源量(2S11)

矿产地质勘查工作的阶段性——矿床勘查阶段的划分方案对照表(二)勘探阶段概念:一个矿床,从发现并经详查确定其具有工业价值开始,一直到其被开采完毕止,都需要逐步进行不同详细程度的勘探研究工作。将这种不同程度的勘探与研究工作划分为阶段,即简称为勘探阶段。
划分:矿床勘探实际上应进一步划分为:

    [li]为建矿可行性研究和矿山基建设计提供资料依据,或属矿山开发准备时期的矿床地质勘探阶段, [/li][li]直接为矿山建设与生产“保驾护航”而进行的矿床开发勘探阶段。[/li]
矿床地质勘探阶段常被称作矿床勘探,又常简称其为勘探。


    [li]以往的“规范”曾将其划分为初步勘探与详细勘探二个阶段。现行规范中将初步勘探阶段取消,并将其工作任务分付于详查与勘探二阶段完成。 [/li][li]矿床地质勘探具有承前启后的关键性或枢纽作用,一方面是对详查工作的继续深化与发展,并同时检查与验证详查评价结论的正确性和可靠性;另一方面为未来矿山建设设计和投资决策提供所需的矿床储量和资料依据,很大程度上决定着矿山企业的全局和命运。[/li]
矿床开发勘探是直接为矿山建设生产服务的,属矿山地质工作范畴。


    [li]其主要目的和任务是逐步检验与核实地质勘探所获成果,为矿山建设与生产的顺利进行提供更加准确可靠的矿产储量(高级储量与生产矿量)与地质资料;探明尚未发现或遗漏的隐伏矿体,扩大矿产储量,延长矿山寿命等。 [/li][li]按开发勘探的具体任务和顺序,又可将其划分为基建勘探、生产勘探与补充地质勘探。
      [li]基建勘探是在矿山投产前的矿山基建时期,为保证主体基建工程位置的正确选择、确定和顺利施工,为保证首采地段的试生产能够顺利进行而完成的勘探工作。 [/li][li]生产勘探是指在矿山投产后的生产时期,紧密结合矿山采矿生产的阶段开拓、矿块采准、切割与回采作业的程序,直接为采矿生产服务,并具有一定超前期的连续不断的勘探工作。按其具体任务和特点,又可将其顺序细分为开拓勘探、采准勘探和回采(或备采)勘探等更小的阶段。 [/li][li]补充地质勘探,生产矿山的外围、深部、边部的地质找矿与勘探工作。可以将其纳入矿山企业远景发展规划,也可以是为另辟开发基地,扩大资源量或种类等。[/li]
    [/li]
二、勘探周期 1 概念:矿床勘探周期是指完成一个矿床的阶段勘探任务所经历的时间。


    [li]一般说,地质勘探周期包括针对经过详查评价和预可行性论证优选出的勘探基地——具工业开发远景的矿床,编制勘探计划与设计、按设计组织施工与管理、根据所收集整理的资料与信息编写勘探报告,并通过审批验收的整个过程所消耗的时间。 [/li][li]矿床开发勘探周期大体与矿山生产建设的服务年限或矿山生命周期相当 [/li][li]年来,西方工业发达的矿业大国,大型矿床的地质勘探周期最长者为5年;矿山开发周期也短,长者不超过11—14年。 [/li][li]我国则不然,地质勘探周期较长,大型矿床最少需5年,长者达十几年以上;矿山开发周期更长,大型矿床按探明储量设计规定需达25—30年以上。[/li]
2 影响国内勘探周期和造成周期过长的原因:

① 与国家矿业管理体制有关。如矿业管理体制是否理顺、有关部门的审批时速等。
② 矿床勘探程度的要求是影响勘探周期的重要因素。因为矿山设计部门与基建生产往往要求过高,或勘探部门因勘探不足,不能通过验收,而需反复补充勘探,或因过度勘探,均会延长勘探周期,所以,合理勘探程度成为勘探工作研究的重要问题。
③ 矿床地质特征的复杂性也是影响勘探周期的重要因素。一般情况下,对于同等勘探程度要求的相当规模的矿床(体),其地质特征越复杂、变化性越大者,则越难于查明,或需利用较高可信度的勘探工程(如掘进速度慢的坑探),或需较密的工程间距,较多的工程量,故势必消耗较多的时间。对于那些地质条件极复杂的小型矿床,甚至往往因达不到应有的地质勘探程度,而不得不被迫采取“边探边采”的探采结合方式。其实质是将地质勘探与开发勘探被动地“合二而一”。
④ 勘探技术手段与设备的先进性、便捷程度和有效性也是影响矿床勘探周期的重要因素。显然,若勘探范围一定、工程量一定,则技术工艺落后,设备笨重、效率低,或勘查效果不佳,所获取资料可信度低等,则势必需要较长的勘探时间。当然,这与国家科技水平和工业发展水平有关。
⑤ 勘探矿区经济地理环境与交通运输条件等也影响到勘探周期。若自然环境条件恶劣,交通运输条件差,地区环境保护与矿业政策要求严格,以及勘探投资不足或可行性研究程度不够等不利条件,均会影响到矿床勘探工程施工进度,甚至会旷日持久。
⑥ 有关勘探人员的业务素质也是影响矿床勘探周期的重要因素。若地质矿产预测与推断失误,勘探计划方案与设计失误,或组织管理不善,或技术措施不当、勘探工程质量不高等往往延误时日,甚至同一矿床的勘探工作时断时续、“几上几下”延误勘探周期的事例亦屡见不鲜。
⑦ 勘探报告的质量若达不到要求,则不能通过审评验收,需重新编写,甚或需增补勘探工程进行补充勘探后,再编写补充勘探总结报告提交审评验收,势必延长勘探周期。
造成地质勘探报告不予验收通过的原因可能是多方面的:或因其编写得不规范,缺少某些必须的重要部分内容,或因资料不完备,有不允许的重要遗漏与错误;或因勘探工程控制程度不足、不合理;或因储量块段与级别划分、分布与比例不合理;或因储量计算参数失误,应用的工业指针错误;或因所附地质编录图表不合格、有错误以及研究程度不够等不能满足未来矿山建设设计的需要等。
注意:

      [li]应尽可能的缩短地质勘探周期。 [/li][li]地质勘探周期过长(或过早投入勘探)造成勘探资金的过早支出、占用与积压,推迟矿山设计与基建时间;已投入大量勘探工程量与资金,由于种种原因而长期不能转入矿山建设开发的“呆矿”,已给国家造成了极大浪费。 [/li][li]矿山基建勘探与生产勘探周期视矿山基建生产的需要而定。一般情况下,前者若需要,则要求尽可能地短,保证矿山基建顺利进行并尽快投产;若大型矿山采取分段分期基建方式,则有可能使基建勘探周期“拉长”,但这种拉长,一般应该是合理的。生产勘探周期大体与矿山采矿生产周期相一致。 [/li][li]所以,合理的矿山建设规模和服务年限等的确定是在建矿可行性研究与矿山设计阶段应予完成的首要任务之一。[/li]

三 矿体变异与勘探类型
一、矿体地质及其变异性研究 (一)矿体地质 概念:矿体地质是指矿体本身固有的地质特点、特性和标志,常概括为矿体外部形态特征与内部质量特征。

    [li]矿体地质特征简称矿体地质。 [/li][li]矿体地质以矿体为研究对象,一般包括矿体的形态、产状、规模、物质成分、内部结构(不同类型、品级矿石及夹石等在矿体中的分布)等方面特点的变化情况,以及控制这些变化的地质要素,如构造、岩性、成矿作用等。[/li]
(二)矿体变异性 概念:矿体变异性,又称矿体变化性,是指矿体地质特征(矿体特性与标志)在矿体的不同空间部位(或各矿体之间)所表现出的差异及变化特点。

1 矿体变化性 概念:由于各种地质条件的影响及成矿过程的复杂性,反映矿体特征的各种标志具有各向异性,如矿体规模、形状、产状、内部结构及矿石质量、矿物组合、结构构造等,在矿体的不同延展方向和不同的空间部位都显示不同的特点,即矿体各标志都是变化的。如,矿石品位分布的不均匀性、矿体形态的不稳定性和不连续性等,就是这种变化性的宏观表现。
意义:矿体绝对的变化性和相对的稳定性或规律性,是勘探方法的理论基础,是划分矿床勘探类型的依据,是决定每个具体矿床勘探难易程度、勘探精确程度和勘探经济效果的基本客观条件。
矿体变化性包括变化性质、变化程度和控制矿体变化的地质因素三个不可分割的基本要素。
(1)变化性质是指矿体各种标志在空间上的变化是随机型变化,还是确定型变化;是有规律变化,还是无规律变化等特征。
① Д.А.晋可夫划分的4种类型矿体变化性质:

    [li]逐渐的、连续的有规则的变化; [/li][li]逐渐的、连续的不规则的变化; [/li][li]跳跃式的、断续的有规则的变化; [/li][li]跳跃式的、断续的不规则变化。[/li]

一般地说,矿体形态标志的变化多属前两类,而质量标志的变化则常属后两类。 П.Л.卡里斯托夫在研究矿石品位性质时,提出了品位的方向性变化的概念。他认为,矿石品位变化虽然有时似乎是不规则的,但往往可以看到沿矿体某一方向在一定范围内品位数值有总体升高或总体下降的现象。这种近于波浪式的“方向性变化”并不是沿整个矿体都存在,有时它只存在于矿体的某一部分,相反,跳跃式的、不连续的随机变化却存在于矿体的全部范围内。
赵鹏大(1964)将品位的方向性变化称为“局部不相依,但总体相依”的情况,即相邻两点观测值虽无数值依赖关系,但在矿体某一定范围或一定方向上,变量数值具有总体升高或总体降低的趋势。
② 地质统计学将几乎所有的地质变量,包括矿体质量标志和形态标志,都看作是区域化变量,即它们都是以空间坐标为自变量的随机场的函数。
半变异函数是研究区域化变量空间变化特征和变化程度的基本工具。所谓半变异函数就是区域化变量增量平方的数学期望之半。在实际应用中计算的是实验半变异函数,其表达式为:
根据取不同的h值,可作出变差图(图4-3-1,上图)。r*(h)随h的增大而增大。当h≥a(a称为变程)时,Z(xi)与Z(xi+h)不存在相关性,即是随机的;当h<a时,Z(xi)与Z(xi+h)具相关性,且h值越小,相关性越强。
③ 矿体标志变化性认识的动态性和相对性
从矿床勘探角度来说,矿体某标志的不同变化性质对于勘探工作的影响是不相同的。
如对于具有偶然变化特征的品位来说,品位数值不能进行简单的线性内插或外推;样品的总体代表性——平均品位的代表性与工程数量有关,而与具体工程的位置无关,即工程可以随机布置,但必须具有一定数量。
对于具有逐渐的、连续的变化的形态标志来说,可以根据不连续的工程,对矿体进行内插或外推;其总体特征除与工程数量有一定关系外,更与工程位置有密切关系。
同理,随着勘探程度的提高、控制工程加密或研究层次深度与范围及研究方法不同等,都会造成对矿体某标志变化性质的不同认识和理解。这就反映出对矿体标志变化性认识的动态性和相对性。
(2)变化程度
概念:变化程度包括至少三个方面的含义,即变化幅度(大小)、变化速度及变化范围。它们是既相互联系而又有区别。
    [li]变化幅度是指矿体某标志观测值偏离其平均值的离散程度。 [/li][li]变化速度是指矿体某标志相邻观测值在一定范围内的变化快慢,即变化梯度大小。 [/li][li]变化范围是指从计算矿体某标志的变化幅度特征的观测值的空间域大小。[/li]
一般情况下,在工程间距或工程数量相等时,变化程度越大,勘探精度越低。为获得相同精度,则变化程度大的矿体比变化小的矿体勘探工程间距要小,数量要多。

(3) 控制矿体变化的地质因素
矿体不同标志具有不同的变化性质,而相同标志却可以具有不同的变化程度。
对某些类型矿床来说,矿体质量标志的变化程度大于形态标志的变化程度,如金、银、钨、锡、钼、铜、铝、锌、金刚石、水晶、云母等矿床;
另一些类型的矿床,矿体形态标志变化程度大于质量标志的变化,如大多数铁、锰、磷、铝等矿床。其中,内生及变质矿床的变化程度往往大于外生矿床;
而内生矿床中,简单的裂隙充填矿床的变化程度又低于交代成因的矿床。
就同一标志来说,不同矿床的变化程度是不相同的,如矿石品位,内生矿床大于沉积矿床。因此,为求得相同储量级别,内生矿床的间距小于沉积矿床;而且采用的手段也不尽相同,变化过大的矿床,因钻探手段的可靠性比坑探差,故宜采用坑探。
在选择合理的勘探方法、评价矿床勘探程度及勘探精确度时,必须注意查明矿体的最大变化标志和变化程度,同时,绝不能忽视对其控制与影响的地质因素。
地质啷http://weibo.com/943569550

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 楼主| 发表于 2010-6-8 21:55 | 显示全部楼层

矿床勘探与探采结合(6)

六、资源量与储量计算方法 储量(包括资源量,下同)计算方法的种类很多,有几何法(包括算术平均法、地质块段法、开采块段法、断面法、等高线法、线储量法、三角形法、最近地区法/多角形法),统计分析法(包括距离加权法、克里格法),以及SD法等等。
(一) 地质块段法 计算步骤:

    [li]首先,在矿体投影图上,把矿体划分为需要计算储量的各种地质块段,如根据勘探控制程度划分的储量类别块段,根据地质特点和开采条件划分的矿石自然(工业)类型或工业品级块段或被构造线、河流、交通线等分割成的块段等; [/li][li]然后,主要用算术平均法求得各块段储量计算基本参数,进而计算各块段的体积和储量; [/li][li]所有的块段储量累加求和即整个矿体(或矿床)的总储量。[/li]
地质块段法储量计算参数表格式如表4-7-7所列。

表4-7-7 地质块段法储量计算表

块段 编号

资源储量级别

块段
面积
(m2)

平均厚度(m)

块段
体积
(m3)

矿石体重(t/m3)

矿石储量(资源量)

平均品位(%)

金属储量(t)

备注

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10




需要指出,块段面积是在投影图上测定。一般来讲,当用块段矿体平均真厚度计算体积时,块段矿体的真实面积S需用其投影面积S′及矿体平均倾斜面与投影面间的夹角α进行校正。


在下述情况下,可采用投影面积参加块段矿体的体积计算:
①急倾斜矿体,储量计算在矿体垂直纵投影图上进行,可用投影面积与块段矿体平均水平(假)厚度的乘积求得块段矿体体积。

图4-7-3 在矿体垂直投影图上划分开采块段
(a)、(b)—垂直平面纵投影图; (c)、(d)—立体图
1—矿体块段投影; 2—矿体断面及取样位置 ②水平或缓倾斜矿体,在水平投影图上测定块段矿体的投影面积后,可用其与块段矿体的平均铅垂(假)厚度的乘积求得块段矿体体积。
优点:适用性强。地质块段法适用于任何产状、形态的矿体,它具有不需另作复杂图件、计算方法简单的优点,并能根据需要划分块段,所以广泛使用。当勘探工程分布不规则,或用断面法不能正确反映剖面间矿体的体积变化时,或厚度、品位变化不大的层状或脉状矿体,一般均可用地质块段法计算资源量和储量。
缺点:误差较大。当工程控制不足,数量少,即对矿体产状、形态、内部构造、矿石质量等控制严重不足时,其地质块段划分的根据较少,计算结果也类同其他方法误差较大。
(二)开采块段法开采块段主要是按探、采坑道工程的分布来划分的,如图4-19所示。可以为坑道四面、三面或两面包围形成矩形、三角形块段;也可为坑道和钻孔联合构成规则或不甚规则块段。同时,划分开采块段时,应与采矿方法规定的矿块构成参数相一致,与储量类别相适应。
该法的储量计算过程和要求与地质块段法基本相同。
适用条件:适用于以坑道工程系统控制的地下开采矿体,尤其是开采脉状、薄层状矿体的生产矿山使用最广。由于其制图容易、计算简单,能按矿体的控制程度和采矿生产准备程度分别圈定矿体,符合矿山生产设计及储量管理的要求,所以生产矿山常采用。但因为开采块段法对工程(主要为坑道)控制要求严格,故常与地质块段法结合使用。一般在开拓水平以上采用开采块段法或断面法,以下(深部)用地质块段法计算储量。
(三) 断面法 定义:矿体被一系列勘探断面分为若干个矿段或称块段,先计算各断面上矿体面积,再计算各个矿段的体积和储量,然后将各个块段储量相加即得矿体的总储量,这种储量计算方法称为断面法或剖面法。
根据断面间的空间位置关系分为水平断面法和垂直断面法,凡是用勘探(线)网法进行勘探的矿床,都可采用垂直断面法;对于按一定间距,以穿脉、沿脉坑道及坑内水平钻孔为主勘探的矿床,一般采用水平断面法计算矿床资源量和储量。根据断面间的关系分为平行断面法和不平行断面法。
1 平行断面法
无论是垂直平行断面法还是水平平行断面法,均是把相邻两平行断面间的矿段,作为基本储量计算单元。首先在两断面图上分别测定矿体面积,然后计算块段的体积和储量。体积(V)的计算有下述几种情况:
1) 设两断面上矿体面积为S1、S2,两断面间距为L(图4-7-4)则:


图4-7-4 平行断面间的矿段


图4-7-5 断面间内插断面(Sm)的三种求法示意图
   2) 矿体边缘矿块只有一个矿体断面控制
那么根据矿体形态及尖灭特点,用下述体积(V)计算公式:

图4-7-6 矿体端部块段形态
(a)锥形体;(b)楔形体

断面法,在平均品位计算时,若需使用加权平均法计算,则单工程内线平均品位可用不同样品长度加权;断面上的面平均品位可用各取样工程长度或工程控制距离加权;块段的体积平均品位可用各断面面积加权;同中段或矿体的平均品位可用块段体积或矿石储量加权求得等。储量计算表格式如表4-7-8所列。
表4-7-8断面法储量计算表

平台编号
勘探线或中段、

矿体号

块段 号

矿石品级类型

储量级别

断面
上矿
体面

(m2)

断面上平均品位
(%)

面积×品位

块段平均
品位(%)

断面间
距(m)

块段
体积
(m3)

矿石 体重(t/m3)

矿石储量
(t)

金属储量
(t)

备注

























1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23















































2 不平行断面法
当相邻两断面(往往是改变方向处的两勘探线剖面)不平行时,块段体积的计算比较复杂,常采用辅助线(中线)法(图4-7-7),其公式为:


图4-7-7 不平行断面间矿块(a)锥形体;(b)楔形体其他参数和块段矿石储量与金属储量计算同于平行断面法。
适用条件:断面法在地质勘探和矿山地质工作中应用极为广泛。它原则上适用于各种形状、产状的矿体。
优点是能保持矿体断面的真实形状和地质构造特点,反映矿体在三维地质空间沿走向及倾向的变化规律;能在断面上划分矿石工业品级、类型和储量类别块段;不需另作图件,计算过程也不算复杂;计算结果具有足够的准确性。
缺点是,当工程未形成一定的剖面系统时或矿体太薄、地质构造变化太复杂时,编制可靠的断面图较困难,品位的“外延”也会造成一定误差。
(四)克里格法
克里格法也称克里金法(Kriging),它是一种无偏的、误差最小的、最优化的现代矿产资源/储量估算方法,在矿产资源/储量估算中,它把矿床地质参数(如品位)看成区域化变量,以较严谨的数学方法——变异函数为工具来处理地质参数的空间结构关系,在充分考虑样品形状、大小及与待估块段相互集团和品位变量空间结构基础上,根据一个块段内外若干样品数据,给每个样品赋予一定的权,利用加权平均来对该块段品位作出最优估计,并且可得到一个相应的估计误差。
克里格法的特点及应用条件
克里格法与传统方法相比具有明显的优点。它能最科学、最大限度地利用勘查工程所提供的一切信息,使所估算的矿石品位和矿石储量精确得多;它可分别估算矿床中所有最小开采块段的品位和储量,从而更好地满足矿山设计要求;在估算的同时还给出了估计精度,而且是无偏的,估计方差最小(最优)估计,为储量的评价和利用提供了依据。我们强调克里格法的优点,并不完全否定传统法,传统法仍有自己的应用领域。
与其他方法一样,克里格法的应用也是有条件的。地质变量的二重性是克里格法估算储量的最重要的条件,如果矿床参数是纯随机的或非常规则的,就不宜或不必用克里格法。克里格法。克里格法的计算量十分庞大,故它还以计算机的应用为前提。克里格法虽可最大限度地利用勘查工程所提供的信息,但在勘查资料不理想的情况下,如工程数或取样点过少,运用此法信息量就不足,很难得到可靠的估计。
(五)SD法 SD储量估算法,简称SD法,我国科技人员于20世纪80年代博采国内外资源/储量估算方法之众长,在继承和改造传统法基础上,创立了独具中国特色的系列矿产资源/储量估算方法。
SD法全称是最佳结构曲线断面积分储量估算及储量审定计算法。它是以方法的简便灵活为准则,以资源/储量估算精确可靠为目的,以最佳结构地质变量为基础,以断面构形为核心,以样条函数及分维几何学为数学工具的资源/储量估算方法。
SD法的主要内容包括结构地质变量、断面构形理论、资源/储量估算及SD精度法等4部分。
SD具有原理、方法、功能几方面含义,SD储量计算法也由此得名:

    [li]最佳结构曲线是由Spline函数(三次样条函数)拟合的,取Spline的第一个字母S,取断面积分一词的汉语拼音的第一个字母D,亦即“SD”; [/li][li]SD法计算过程主要采用搜索递进法,分别取“搜索”和“递进” 一词汉语拼音第一个字母S和D,亦即“SD”; [/li][li]SD法具有从一定角度审定储量功能,取“审定”一词汉语拼音声母的第一个字母,亦即“SD”。[/li]
SD法立足于传统储量估算法,吸取了地质统计学中关于地质变量具有随机性和规律性的双重性思想,距离加权法在考虑变量空间相关权时,权数与距离成反比的思想及“一条龙法”中提出的由直线改曲线的思想,用稳健样条函数及分维几何学作为数学工具,对传统断面法进行了深入系统地改造。克服其计算粗略、不准确、可靠性差以及由于缺乏自检功能而给地质工作带来的盲目性等种种弊端和不足,使断面法更加科学化。

1 SD法的基本理论(1)结构地质变量
目前一些新的资源/储量估算方法普遍注意到矿床地质变量(如厚度、品位等)都具有双重性质的问题。为了克服表现矿体复杂的地质变量随机因素的干扰,SD法引出了结构地质变量的概念。
结构地质变量是指仅反映出某种地质特征的空间结构及其规律性变化的地质变量,简称结构量。它既与所在的空间位置有关,亦与它周围的地质变量大小和距离有关,它们在一定空间范围相互影响。结构地质变量是SD法估算矿产储量及其精度的基础变量。
对地质变量进行具体统计分析时,SD法不是寻求统计规律,而是用数据稳健处理方法(权尺化)将原始数据处理成有规律数据,将离散型变量转换成连续型变量。可见,SD法不是建立原始数据模型,而是建立权尺化处理后的数据模型。从这个意义上说,结构地质变量又是经过权尺化处理的地质变量。其数据模型即是结构量结构空间的表征,这样便有可能对地质变量进行统计分析。
结构地质变量的求得,仅仅为资源/储量估算提供了可靠基础数据,SD法储量估算还需要通过结构变量曲线来实现。
所谓结构变量曲线就是在工程坐标或断面坐标上过已知的以结构地质变量为点列所作的光滑曲线,简称结构量曲线。它们的形态反映了地质变量在空间的变化规律。构造出结构地质变量曲线,是SD法资源/储量估算中第二个重要课题。求过程结构地质变量的点列的曲线,是数学似合问题。既然地质变量是自然光滑曲线,我们就可以采用三次样条函数学(Spline)拟合。
(2)断面构形理论
众所周知地质体的空间构形均可用断面来表示,地质变量的空间结构也可用断面来表示。这种以断面构形代替空间构形的思想是SD法立足于传统法的核心思想,故SD法也是一种断面法资源/储量估算法。
矿体圈定时:

    [li]SD法一般不考虑矿样品中是否有达到最低工业品位的样品,而笼统地只用边界品位、夹石剔除厚度和可采厚度为指标在断面上圈定矿体。 [/li][li]另外考虑到矿体的连续性完整性和计算的准确性,SD法对那些不同于零值(无矿化)工程,而低于边界品位又高于背景值的工程圈出了矿化体(零值工程、矿化工程和矿体工程在储量估算中起着同等信息作用)。 [/li][li]然后根据工程取样提供的数据信息经过处理,直接用数学模型计算储量,而不是根据图上绘成的矿体面积计算储量,即不是直接用它的形态,而是用几何变形后的形态(图6-7-8)。   

    图6-7-8矿体形态的几何变形过程
    a,矿体原始形态;b,边界圆滑后的形态;c,几何变形后的形态
    [/li]
研究者认为对矿体的不同认识可有不同的矿体连接,即出现不同的矿体形态,不同矿体形态只反映作图人对矿体这一客观实体的认识深度,并不是矿体的真实形态。矿体矿化空间具有连续性,那么它的地质变量(厚度、品位)的变化就应满足一定的曲线关系。这样便可绘制适合SD法计算的矿体厚度坐标曲线图(施行几何形变后的形态)。

SD法确定矿体形态时不是从边界品位开始,而是从矿化就已经开始了,边界品位是人为确定的界限,而矿化是自然现象。矿化与矿体之间是连续的,它们之间的界线是由品位工业指标来确定的。
2 储量计算SD法在对传统断面法改造时,仍沿用基本公式,必须求取体积、体积、质量(体重)和品位这三个参数(变量),不过SD法的求取方式与传统法不同。对于矿体诸地质变量都可以转化为点、线、面体结构量,对于点、线量,可沿用传统法的加权法求得,再将求得的结果处理成点、结结构变量,对结构变量及结构变量曲线积分可得到面、体结构量,一次积分得到面结构量,二次积分得到体结构量。对矿体施行几何形变,即将矿体地质变量进行空间积分的直观表示,只是为了数学运算的需要和便于理解。参数积分表达式,除矿体厚度积分的面积、体积具有物理意义外,其他则无。
(1)参数积分表达式
如图6-7-9,将矿体置于直角坐标系中分析,设垂直矿体厚度的投影面(LOI)上矿体面积为S,此投影面上有m条断面线,每条线上n个工程。L为矿体长度方向,l为矿体宽度方向,其矿体宽度函数为fL),厚度函数为fLl), F ( L , l )表示厚度和品位乘积的函数,D表示矿石体重。则矿体几何空间、矿石量、金属量、品位等参数的求取过程可用下列积分式表达。

图6-7-9 参数积分关系图

由于勘查过程一般只采用取少量体重样,加之同矿体同类型矿石体重较稳定,因此体重参数用算术平均或数理统计的方法即可求取。
分段连续的样条函数能恰当地给出结构地质变量曲线的函数表达式,故上述积分公式中函数完全可用三次样条函数代入进行积分。
(2)具体的SD资源/储量估算方法
以样条函数为主要数学工具对断面数值积分是SD资源/储量估算法的基础,由此进行总体、分块、分级、台阶等多种形式的储量计算。具体的SD资源/储量估算法有普通SD法、SD搜索法和SD递进法等三种。

    [li]普通SD法,亦称样条函数储量计算法。它主要适用于形态简单,矿化连性较好的矿体的总体资源/储量估算; [/li][li]SD搜索法适用于矿化和矿体形态变化较大的不同网度的总体资源/储量估算,它能满足几个工业指标条件灵活计算,能将其中满足工业指标的属于矿体部分的资源/储量估算出来,而舍去非矿部分; [/li][li]SD递进法是随着观测点数递增利用依次提供的信息进行相应的资源/储量估算,用众多的有序计算值做出科学估计,以便达到比较接近真量,它适用于台阶储量和多品级动态储量以及为制定合理工业指标提供基础数据的计算[/li]
SD精度法,SD法在解决计量精度这个问题时,引入了分数维的概念,对估算储量能做出成功的精度预测,定量表征了估算储量的精确程度和控制程度,为储量级别的勘查程度的定量确定提供了可靠依据。

3 SD法特点及应用条件优越性:

    [li]SD法具有动态审定一体化计算储量之功能,不仅灵活多用,而且计算结果精确可靠; [/li][li]所估算储量的实际精度要比其他一些方法高,且能做出成功的精度预测,在技术上有突破; [/li][li]只需勘探范围内取样的原始数据,便可准确计算任意形态、大小的块段储量; [/li][li]可同时在多种不同工业指标条件下,自动圈定矿体、计算各类资源/储量; [/li][li]具有一套适用的SD法软件系统,使计算过程全部实现计算机化,从而实现了矿产储量计算的科学化和自动化。[/li]
适用条件:


    [li]SD法适用性广,主要适用于内生、外生金属矿和一般非金属矿, [/li][li]不适于某些特殊非金属矿(如石棉、云母、冰洲石等); [/li][li]适于以勘探线为主的矿区,勘探线平行与否均可,断面是垂直、是水平不限,但要求最少有两条勘探线,每条线上至少有两个工程,预测精度时则要加倍; [/li][li]从详查到生产勘探以至矿山开采各个阶段,SD法均适用。[/li]
与克里格法相比SD法对工程数并不苛求,一般只要有数十个至百余个钻孔就能取得较好效果,当工程数较多时,其效果更好,而且计算量不会增加很多,这一条件显然要比克里格法优越。

七、探采资料对比评价 关于勘探质量问题,只有勘探结果与开采结果比较后才能得出最终的判断。在已投入开采或已开采完毕的矿山,选择有代表性的部分地段取得这些探采资料,并进行对比评价研究是十分重要的评价方法。它属于对矿床的技术经济论证与综合评价的范畴。
(一)对比地段的选择 对比地段的选择要注意其有代表性、资料的可靠性和足够的数量。
代表性是指该地段的地质结构应与该矿床其他大部分地段一样,便于对比结果的利用;同时要有足够大的体积,若在矿床开采结束时,应占总储量的15%~20%以上,从统计的角度看,至少需2~3个开采中段,要包含着足够数量的对比块段。
勘探资料与开采资料首先应全面详细收集并进行可靠性评价。由于矿山开采资料的可靠性较难保证,所以常常利用矿山生产勘探资料和采准或回采坑道、炮孔取样结果代替开采资料作为对比评价的依据。
一般情况下,应分别按块段、矿体和整个对比地段,并按地质勘探中的划分储量类别标准进行储量对比,也可考虑到批准边界外开发勘探新发现的储量。若是地质勘探划分出的几个小矿体在开采阶段合并成一个形态复杂的大矿体(层),或者相反,则需将这些矿体归并,并仍按地质勘探中采用的储量类别进行总体资料对比。
(二)资料的可靠性评价 这是确定探采资料能否利用的基础性检查工作,先检查地质勘探与开采资料的误差来源、性质与大小,然后决定是否处理与利用。
地质勘探资料的误差可能有两类:矿体地质特征的定量标志如平均厚度、平均品位、平均体重等所决定的储量误差,以及与矿体形态、内部构造和埋藏条件等有关的误差。前者又分为偶然误差与系统误差。
矿体形态和埋藏条件的误差,往往是因对矿床地质构造特征认识不正确,或勘探网度不够密,或没有必要数量的探矿沿脉、穿脉等巷道追踪揭露矿体,致使将复杂形态矿体过于简单化,对矿体、矿化带内部构造的间断性估计不足,往往造成储量减少,损失率、贫化率增加,平均品位降低;或给开采设计造成误导带来严重的储量减少与矿山经济效益指标大幅度降低。
开采资料的误差往往是矿山企业在生产经营管理方面的错误造成,如矿山地质工作组织不好,检查指导与监督管理不严,工业指标不同,取样代表性和数量不够,生产勘探网度不够、不均匀,回采率低,违反开采顺序与设计,或违反选矿技术规定等都会造成不可小视的错误。甚至于因开采资料可信度太差而失去利用价值,既无法纠正勘探错误,也不利于改进采矿技术方法和选矿工艺流程。
总之,只有在对矿山情况详细调查和对矿床地质勘探与矿床开采(生产勘探)资料全面系统收集整理、研究分析保证其可靠性及客观真实性的基础上,才能在按选定的有代表性的一定数量的地段由地质勘探与开采部门共同进行卓有成效的探采资料对比。时常也根据具体情况将地质勘探、开发勘探与实际开采资料分别组合对比评价,探讨更合理的勘探方法、勘探程度和勘探工程间距等。
(三)探采资料具体内容的对比与要求 探采资料对比的全面内容包括:

    [li]① 有关矿床(体)地质结构特征及其概念的对比; [/li][li]② 各储量计算参数(厚度、面积、品位、体重)及计算结果(矿石与金属储量)的对比; [/li][li]③ 有关矿石工艺性质的对比; [/li][li]④ 关于矿床开采的水文地质与开采技术条件的对比。[/li]
①、②资料的对比既密切相关,又往往成为主要的对比内容,主要是在一整套相关的地质编录图、表资料的对比中完成。其中,勘探剖面精度分析法就是在勘探过程中综合分析勘探剖面所反映的成果资料的精确程度,确定与检查原有网度是否合理的有效办法,也常和稀空法联合使用。

1 有关矿床(体)地质结构特征及其概念的对比首先决定于对比地段地质构造因素与矿体形态特征的复杂程度和变化性;其次要在采用统一的矿床工业指标圈定矿体的基础上,对比矿体产状和尖灭性质、矿体规模(沿走向与倾向长度、厚度),矿体形态类型及其复杂性(矿体内无矿夹层或“天窗”分布特点、含矿系数),矿体形状复杂程度(如边界模数、复杂性系数),在估算矿体厚度与品位变化系数的基础上确定其变化性,以及面积吻合程度等。
例如,图4-7-10为一稀有金属-磷矿床,地质勘探(钻探)结论为共生-沉积矿床,矿体为与地层整合的层状;后经开发井巷工程揭露发现,仅有一层状矿体(层间断层F控制)符合勘探结论;其余所有矿体均为缓倾斜脉状,该矿床应属脉状-热液型成因,总储量减少了40%。

图4-7-10 根据勘探和开采资料对比剖面上矿脉示意图
1—松散沉积层; 2—石灰岩; 3—安山玄武岩;4、5—根据资料确定的矿脉;
4—勘探资料; 5—开采资料; 6—勘探钻孔
又如,图4-7-11所示,该矿床的矿体实际(开采资料)地质构造特征十分复杂。以同样的钻探工程网度资料,可用不同的矿体连接方案得到几个截然不同的勘探剖面,则勘探剖面精底低,探采资料对比误差大。这也是对那些矿体没有明显边界,只能依靠探矿工程化学取样资料圈定矿体的热液浸染-脉状交代蚀变型矿化带的勘探中常见的现象。这主要是对地质构造规律研究不够和工程控制不足所造成的。

图4-7-11 按照不同方案连接矿体的同一剖面
1—实际矿体; 2—勘探联接的矿体; 3—破碎带还需要指出:
工业指标常常影响矿体形态的复杂性与连续性评价。以不同品位指标会圈定出该勘探剖面上边界形态迥异的工业矿体。所以,探采资料对比前,须采用合理统一的矿床工业指标分别圈定矿体,然后,再进行具体内容的对比。
2 储量计算参数及储量的对比根据勘探与开采(或生产勘探)资料,对矿体的面积、厚度、品位、体重和储量的对比是依其储量计算方法不同在相应的成套剖面图、平面图与投影图上进行;尽量按各采矿单元块段、分别按储量类别的相应矿体边界内进行;按不同的控制工程网度计算。当然,这些是在前述资料可靠性分析与论证的基础上,利用所有原始资料,有时要针对各参数误差性质与大小,进行必要的修正(如引入校正系数)后再次进行计算与对比。
1) 矿体面积对比
在主要中段地质平面图、勘探线剖面图和纵投影图上进行。主要指标有地质勘探圈定矿体面积与开采揭露(或生产勘探圈定)矿体面积的绝对误差和相对误差,矿体面积重合率,矿体形态歪曲率等。
2) 矿体下盘倾角变化
一般可以在勘探线剖面图上用作图法量取求得,也可以用计算求取。一般要求矿体下盘倾角变化应小于10°~15°。
3) 矿体底板边界位移
因矿体底板位置在设计采掘工程时意义重大,故极应重视。有2种测算方法:
① 按规定的勘探线间距,或沿矿体走向一定距离(如20~25m)量取勘探与开采矿体底板边界偏移距离,向顶板位移取正,向底板位移取负,分别计算平均位移距离和最大位移值。
② 用勘探与开采矿体底板线所构成的误差面积,除以底板界线平均长度求得平均位移距离;并在图上测算出最大位移值。
4) 矿石体重的对比
若按矿石类型在开采时改变了测定方法,例如用全巷法又在工业试验中测定过,则以后者校正后的结果与原测定值对比计算其误差值。
5) 其他参数和储量误差处理
对于矿体厚度、品位、含矿系数、矿石储量、金属储量均可按块段、矿体与整个对比块段分别计算出相应的绝对误差与相对误差。其计算同于面积误差计算公式。

    [li]“正值”意味着勘探减少或降低了这些参数和储量; [/li][li]“负值”则证明着勘探增加或提高了这些参数和储量。[/li]
若误差过大,除了尽量查明其原因与性质外,应评价其对矿山技术经济指标的影响。

若查明了勘探与开采资料间为系统误差,其大小与显著性已用统计方法计算出来,又查明了产生误差的原因。
若产生误差原因不能消除,或为消除误差所做补充工作经济上不合理,且开采资料是可靠的,则可引入校正系数以修正勘探所得资料。其实,各类储量和储量计算参数都应计算其校正系数。在各自差别不大时可借用一样的校正系数。校正系数( γ )计算公式如下:
             γ=Qc/Qk
式中: Qc、Qk——据开采与勘探资料计算的矿产储量计算参数或储量。
3 矿石工艺指标的对比如果根据勘探资料设计(计划)的矿石加工技术与工艺流程和矿山现行的不一致,则应对比如下工艺指标:矿石类型与品级、相应的划分标准,所采用的加工技术流程,回收率、精矿产率,原矿石、精矿和尾矿中金属平均含量等。必要时,要重新采集相应有代表性样品,在工业或半工业条件下,按标准加工方法进行试验,并按技术规程规定的参数进行分析,以证实勘探资料的可靠性。造成不一致的原因可能很多,应注重分析:
是否严格遵守采样方法设计的参数,贫化率是否过高(混入围岩废石过多);是否遵守设计的矿石加工准备工艺流程(混匀、破碎、分级、装料、配料作业);是否违反测定矿石化学成分、粒度、含水量的标准方法等。由于需选矿加工的矿石的开采与选矿是一个相对连续(分阶段)的作业过程,其目的是检查不同类型与品级矿石的可选程度和最佳(合理)工艺技术指标,以及成本-效益评价,决定是采用分采、还是混采的采矿方法。
4 对比矿床水文地质条件根据勘探(计算的)和开采(实际的)资料进行对比:含水区位置,含水岩石(岩层)成分,厚度及其与地表水的关系,地下水(潜水面位置)的水动力特征,即注重于对矿床水文地质条件的总体评价。对岩石含水量偏高地段的位置,坑道涌水量,地下水的质量等参数作对比。一般情况下作定性评价即可。
对于水文地质条件复杂的矿床,主要对比对象是主开采中段含水量偏高地段。这些地段往往是勘探钻孔的水文地质编录中漏水、岩心采取率过低、岩石物性差的岩层或断裂破碎带。对比方法是将主采中段计算的与实际的年平均涌水量、最小与最大涌水量进行对比。对比水质是指:水的化学成分、有益有害组分含量、总硬度、pH值等,并查明排放和利用的可能性。
5 矿床开采技术条件的对比将矿床勘探与开采有关对比地段得出的复杂程度结论与实际情况进行定性的对比,如工程地质条件属简单、中等、复杂的;矿石与围岩的物理机械性质及稳定性、位移变形、地压现象、崩塌、顶板陷落工程地质事故等。若探采资料不一致,应评价其对采矿技术经济指标的影响。
(四)探采资料对比结果评价 探采资料对比的目的在于通过对具代表性地段探采资料的系统对比,提出勘探评价建议,把这些建议用在所研究的矿床和类似矿床上;用于研究制定合适的勘探规范;用于提高勘探资料(地质编录与取样成果等)的可靠性;改进矿床勘探方法和储量计算方法;完善圈定矿体的原则;完善矿山采选生产工艺和充分合理利用矿产资源等。也是对可行性研究成果的检验。
探采资料对比结果应以文、图、表的正规报告形式表示。文字应简洁,资料(包括原始、中间、验证资料)应齐全,格式应统一,文图表应一致,既便于审查,又使专题论证结论具有强的说服力。
对探采资料对比结果的评价,虽然目前尚未规定对其误差的统一衡量标准,但最终都应以勘探资料误差对矿床开采设计和实际开采实践所产生影响的性质(尤其是负面影响)与大小为标准。对其中一些对比结果可作出定性的评价,对另一些有关储量计算参数与储量误差,人们习惯上给出了一定的允许误差范围指标,凡未超出范围者即为合格或可靠。
允许误差范围的确定决定于许多因素。就矿体形位误差讲,除工业指标、地质构造及其研究程度外,主要决定于工程控制程度和实际需要,表现在:① 勘探阶段:开发勘探较地质勘探要求为高;② 储量类别:高类别比较低类别的允许误差要小,在开发勘探中更常常提高;③ 矿体边界位移:垂直位移较水平位移要求为高,一般底盘位移较顶盘位移要求为高;④ 矿体倾角:缓倾斜矿体较陡倾斜矿体要求为高,当矿体倾角接近自然安息角时,要求更严格些;⑤ 开采方式:地下开采较露天开采要求为高;⑥ 矿床开拓方案、采矿方法:当采用易于直接实施探采结合的脉内沿脉开拓,或易于生产管理,对矿体边界适应性较好、依赖性较小,并不会造成过大采矿损失与贫化者,其误差要求可低些;⑦ 露天开采的基建方式:分期扩建较一次基建到最终境界线和边坡者,对矿体边界位移的要求要低些。一般对于矿体边界位移允许误差的参考性指标如表4-7-9所示。
表4-7-9矿体边界位移允许误差参考指标表

储量类


矿体倾角

地下开采(m)

露天开采(m)

开拓
方式

薄矿体
(采场沿走向布置)

厚矿体
(采场垂直走向布置)

开拓方式

一次基建

多期扩建



急倾斜
自然安息角

脉外
脉内


10


15

地表
溜井、平窿

10~15
5~10

15~20
10~15

中等倾斜
<自然安息角

脉外
脉内

4(2)
8(4)

6(3)
10(8)

地表
溜井、平窿

5~10
4~6

10~15
5~10

缓倾斜<30。

脉外
脉内

2(1)
3(2)




地表
溜井、平窿









急倾斜
>自然安息角

脉外
脉内


15


20

地表
溜井、平窿

15~20
10~5

20~25
15~20

急倾斜
>自然安息角

脉外
脉内

6(3)
10(5)

8(4)
15(10)

地表
溜井、平窿

10~15
8~10

15~20
10~12

缓倾斜<30。

脉外
脉内

4(2)
5(3)




地表
溜井、平窿







注:括号外示水平位移,括号内示垂直位移。
探采资料对比中提出用面积重叠率、形态歪曲率、面积总体误差衡量勘探对矿体形位的控制程度。一般来讲,除与储量类别有关外,面积重叠率高,似乎形态歪曲率会低,边界位移会不大,但这还与矿体厚度和边界复杂程度有关,尤其是前者,例如薄脉状矿体面积重叠率不高,而矿体位移不一定大,所以难于制定绝对统一的误差衡量标准。 一般参考性指标如表4-7-10所列。
表4-7-10矿体面积参数的误差参考标准表  

参数

面积重叠率(%)形态歪曲率(%)面积总体误差

储量类别
采准储量(A)探明的(B)控制的(C)采准储量(A)
探明的(B)
控制的(C)采准储量(A)探明的(B)控制的(C)
厚矿体

≥90

≥75

≥50

≤30


≤60

≤90

≤15

≤30

≤45


中厚矿体

≥85

≥70

≥50

≤30

≤50

≤70

≤15

≤25

≤40

薄矿体

≥80

≥70

≥50

≤30

≤40

≤60

≤15

≤25

≤40

探采资料对比常以各类储量块段的矿块为对比单元,矿块储量与面积等的合格率(R)计算为:

F>1示正误差,即用地质勘探资料比用开采资料计算者高;F<1示负误差;F近于1示误差小。
衡量合格率与可靠程度也无统一标准,某些单位采用的若干数据如表4-7-11所列。
表4-7-11某些单位采用的合格率及可靠程度指标

面积合格率(%)
储量合格率 品位可靠程度 储量可靠程度
矿块 采准储量(A)探明的(B)控制的(C)采准储量(A)探明的(B)控制的(C)探明的(B)控制的(C)探明的(B)控制的(C)
大矿块

≥85

≥80

≥65

≥90≥80≥700.85~1.20.8~1.20.8~1.20.7~1.5
(1.6)
小矿块≥80≥75≥55

注:表中面积合格率引自GCL铁矿;储量合格率引自湖南省储委;两项可靠程度指标引自昆明冶金设计院,其中储量一项包括矿石量及金属量(有差别数在括号内)。
八 可行论证与矿山设计
一、可行性研究 概念:可行性研究是对矿床开发经济意义的详细评价,即对拟议中的矿山建设项目进行全面的地质、技术、经济调查研究和综合论证与评价。
目的:具体到不仅要给出判断:“行”或“不行”,在“行”时探讨各种具有实际意义的可能方案,而且要寻求最佳方案,推荐给决策主管部门和投资者,作为矿山设计和投资决策的依据。
机构:矿山建设可行性研究的机构应由设计、地质、采矿、选矿(冶炼)、基建成本预算、财务分析、计算等各部门的专家或工程师共同组成。可行性研究质量或研究程度既取决于研究者知识、资质、经验水平和基础资料、情报信息的质量和多寡,又受控于不同的研究阶段。


图4-8-1 可行性研究内容框图
内容:可行性研究的内容包括三个范畴:① 资源条件和市场需求;② 生产设备和工艺技术;③ 财务和经济评价。其中市场需要和资源条件是前提,矿山生产设备和工艺技术是手段,财务和经济评价是核心。
与矿产勘查阶段的对应关系:

    [li]矿产普查阶段——概略研究 [/li][li]矿产详查阶段——预可行性研究 [/li][li]矿床地质勘探——可行性研究[/li]
在地质勘探报告中,可行性评价部分的主要内容:

(1)可行性研究编制依据和原则
论述开展可行性研究工作的依据、委托人或上级部位对研究工作的具体要求和设计中所依据的原则。
(2)项目建设条件
说明建设项目所依据的勘查地质报告、选冶试验报告、地形测量、水源勘察、工程地质基础资料的主要概况;阐述水电供应、交通运输、原料及燃料供应、建筑材料来源及其他外部协作配合条件的概况。
(3)项目研究概况
1) 矿区交通位置及区域经济概况
简要说明矿区所处的地理位置、行政区划、离主要城市(镇)的交通状况及距离;矿区所处区域的工业、农业、牧业等经济状况。
2) 工程范围和内容
说明按设计委托书的要求所确定的矿山工程所包括的范围和内容,采选生产工程和供电、供水等辅助生产工程所包括的内容。
3) 建设方案和工程概要
①简要说明可行性研究所推荐的建设规模及产品方案;
②简要说明可行性研究所推荐的工程布局及厂址方案;
③简要说明可行性研究所推荐的主要工艺方案、公用辅助设施方案、主要设备及建设工程量;
④设计建设工程进度,主要包括基建期、投产年限、达产年限、矿山基建工程量、投产规模、达产规模等内容。
4) 项目建设经济效果
①简要说明建设项目估算的总投资、建设投资、基建期利息、流动资金、资金来源及偿还方式;
② 简要说明建设项目的企业经济效益和社会效益;
③对建设项目进行评价,说明建设项目的可行性、合理性;
④附表——综合技术经济指标表。
综合技术经济指标应反映设计企业在技术上在经济上的特点与水平。 其内容一般包括: 地质储量、 设计储量、 生产规模、 产品品种、 产量、 基建时间、 服务年限、 采选冶工艺主要技术指标、 主要设备数量及效率、 主要原材料及燃料年消耗量、 用水量、 综合能耗、 设备安装容量、 计算负荷、 用电量、 占地面积、 外部运输量、 基建三材用量、 年工作天数、 劳动定员、 劳动生产率、 基建投资、 流动资金、 销售收入、 产品成本、 税金、 利润、 贷款偿还年限、 投资回收期、 净现值、 投资收益率。
(4)存在问题和建议
指出可行性研究中存在的问题并提出建议。
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矿床勘探与探采结合(2)

2 矿体变化的规律性由于矿体各标志的变化与一定地质因素有关,因此,它们的变化必然因受有关地质因素变化规律的制约而呈现出一定的变化趋势。

如矿石品位变化的方向性特征,矿体形状、厚度的方向性变化。
    [li]趋势变化或方向性变化是矿体的又一重要特征。 [/li]
意义:查明趋势特征是我们合理确定工程间距、正确布置勘探工程的重要依据。我们在研究不同标志的变化规律性时,除应查明矿体各标志沿走向、倾斜和厚度的趋势变化外,尤其应注意查明矿体最大变化标志的最大变化方向,
    [li]勘探工程常沿矿体的最大变化方向布置,这是勘探工程布置的一条重要原则。 [/li][li]大多数矿床通常是由在两度空间延长。一个方向短的层状、似层状、透镜状、脉状等形态的矿体组成。这类矿体一般情况下,矿石品位和形态等的变化最大方向是厚度方向。因此,大多数矿床勘探工程均垂直矿体走向布置,沿厚度方向穿过矿体。 [/li][li]成群成带、丛集等距出现的矿,其体分布大都具有一定的规律。在这种情况下,即在由若干矿体组成的同一矿床内,不同矿体、乃至同一矿体的不同部位变化程度也不尽相同。这时,应以影响全局的规模最大的矿体作为主要勘探对象,将其标志特征作为布署整个勘探工作的主要依据,并兼顾查明其他矿体。但对于矿体上下盘,尤其是上盘小矿体应予探明。[/li]
3 矿产的共生性在同一矿床内,矿石物质组成通常不是单一的,而是由多种元素和多种矿物共生或伴生;有时也不仅一种元素,而可能是多种元素均达到工业要求,可以分矿种进行圈定矿体。对于该类矿床无疑必须进行综合勘探和综合评价

勘探工作中应注意:
    [li]查明矿体内部的结构:由于不同元素在矿体内的不均匀分布及地质条件的影响而导致不同元素品位贫富差别和元素、矿物组合的不同,使在统一的矿体内部呈现出一幅矿石贫富相间、类型成带或交错、并与夹石共存的复杂图像,这就是所谓的矿体内部结构。查明矿体内部的结构是开采对于勘探工作提出的一项重要要求和任务。它直接影响勘探与开采工作的正常进行。 [/li][li]查明有益、有害组分:对于同一矿床内那些不够工业要求的元素,其中有些是有益的组分,有些元素是有害的杂质,它们直接影响着矿床的评价和利用的可能性。查明它们的赋存形式、含量及其变化是勘探工作的一项重要内容。 [/li][li]查明主成矿元素赋存形式:就主要成矿元素而言,其赋存形式是应予以充分注意的,呈矿物形式存在的元素则便于利用,呈分散状态存在的元素则将对选矿和冶炼工艺及其矿产品带来严重影响,在勘探工作中必须给予高度重视。[/li]
小结:矿体的特性包括矿体变化性(不均一性或非均质性)、矿体变化的规律性(相对稳定性)与矿产的共生性,以及其影响因素。其研究的基本方法是通过对大量系统工程控制所获资料信息的深入对比与统计分析研究等完成的。反过来,合理的勘探方法选择和加密的系统工程布置又是以对矿体主要标志变异的阶段认识为根据的。
二、矿床勘探类型 概念:根据矿床地质特点,尤其按矿体主要地质特征及其变化的复杂程度对勘探工作难易程度的影响,将相似特点的矿床加以归并而划分的类型,称为矿床勘探类型
矿床勘探类型是在大量探采资料对比基础上,对已勘探矿床勘探经验的总结。
意义:矿床勘探类型的划分为勘探人员提供了类比、借鉴、参考应用类似矿床勘探经验的基础和可能,是为了正确选择勘探方法和手段,合理确定工程间距,对矿体进行有效控制的重要步骤。
注意:灵活运用和借鉴同类型矿床勘探的经验,切忌生搬硬套。在新矿床勘探初期可运用类比推理的方法,按其所归属的勘探类型,初步确定应采用的勘探方法,随着勘探工作的深入开展和新的资料信息的不断积累,重新深化认识和修正其原来所属勘探类型,避免因原来类比推断的不正确而造成勘探不足(原勘探类别过低时)或勘探过头(原勘探类型过高时)的错误,给勘探工作带来不应有的损失。
(一)矿床勘探类型划分的依据 原则:在划分勘探类型和确定工程间距时,遵循以最少的投入获得最大效益,从实际出发,突出重点抓主要矛盾,以主矿体为主的原则。
五大依据:依据矿体规模、主要矿体形态及内部结构、矿床构造影响程度、主矿体厚度稳定程度和有用组分分布均匀程度等五个主要地质因素来确定。
确定方法:为了量化这些因素的影响大小,提出了类型系数的概念。即对每个因素都赋予一定的值,用每个矿床相对应的五个地质因素类型系数之和就可以确定是何种勘探类型。在影响勘探类型的五个因素中,主矿体的规模大小比较重要,所赋予的类型系数要大些,约占30%;构造对矿体形状有影响,与矿体规模间有联系,所赋予的值要小些,约占10%;其他三个因素各占20%。
矿床勘探类型的划分一般依据以下5个方面的地质因素:
1 矿体规模
矿体规模分为大、中、小三类,其具体划分如表4-3-1所列:

4-3-1矿体规模
矿体规模
类型系数
矿产种类
矿体长度(m)
延深或宽(m)
0.9
Cu Mo
>1 000
>500
Pb Zn
>800
>500
Ag
>300
Ni
>400
0.6
(0.3~0.6)
Cu Mo
300~1 000
300~500
Pb Zn
300~800
200~500
Ag
150~300
Ni
200~400
0.3
(0.1~0.3)
Cu Mo
<300
<300
Pb Zn
<200
Ag
<150
Ni
<200

注:小型矿体长度<150m赋值01,150~200m赋值02,>200m赋值03;中型矿体300~500m赋值03~04,500~700m赋值05,>700m赋值06。
2 主要矿体形态及内部结构
(1) 简单 矿体形态复杂程度分为三类类型系数0.6。矿体形态为层状、似层状、大透镜状、大脉状、长柱状及筒状,内部无夹石或很少夹石,基本无分枝复合或分枝复合有规律。

(2) 较简单 复杂程度为中等,类型系数0.4。矿体形态为似层状、透镜体、脉状、柱状,内部有夹石,有分枝复合。

(3) 复杂 类型系数0.2。矿体形态主要为不规整的脉状、复脉状、小透镜状、扁豆状、豆荚状、囊状、鞍状、钩状、小圆柱状,内部夹石多,分枝复合多且无规律。
3 矿床构造影响程度

(1) 小 构造影响程度分为三种类型系数0.3。矿体基本无断层破坏或岩脉穿插,构造对矿体形状影响很小。

(2) 中 类型系数0.2。有断层破坏或岩脉穿插,构造对矿体形状影响明显。

(3) 大 类型系数0.1。有多条断层破坏或岩脉穿插,对矿体错动距离大,严重影响矿体形态。
4 主矿体厚度稳定程度

矿体厚度稳定程度大致分为稳定、较稳定和不稳定三种。其各矿种不同稳定程度的厚度变化系数及类型系数如表4-3-2所列。

4-3-2矿体厚度稳定程度
矿产种类
稳定程度
厚度变化系数(%)
类型系数
稳定
<60
0.6
较稳定
60~130
0.4
不稳定
>130
0.2
铅锌
稳定
<50
0.6
较稳定
80~130
0.4
不稳定
>130
0.2
稳定
<80
0.6
较稳定
80~130
0.4
不稳定
>130
0.2
稳定
<60
0.6
较稳定
60~100
0.4
不稳定
>100
0.2
5 有用组分分布均匀程度

可根据主元素品位变化系数划分为均匀、较均匀、不均匀三种。其各矿种有用组分均匀程度具体划分及相应的类型系数值如表4-3-3所列。
4-3-3有用组分分布均匀程度
矿产种类
均匀程度
厚度变化系数(%)
类型系数
均匀
<60
0.6
较均匀
60~150
0.4
不均匀
>150
0.2
铅锌
均匀
<80
0.6
较均匀
80~180
0.4
不均匀
>180
0.2

均匀
<100
0.6
较均匀
100~160
0.4
不均匀
>160
0.2

均匀
<80
0.6
较均匀
80~150
0.4
不均匀
>150
0.2
(二) 勘探类型划分 1 我国勘探类型划分的历史:

    [li]建国初期,主要是采用前苏联50年代对有关矿床的勘探分类。 [/li][li]1959年全国矿产储量委员会制定了铁、有色金属矿床、铝土矿等矿种的勘探规范。在规范中分别对有色金属、铝土矿、铁等矿床勘探类型作了划分,其中,将有色金属(铜、铅锌、钨、锡、钼)分为4类,铝土矿分为4类,铁矿床分为5类等。 [/li][li]1962年全国矿产储量委员会又制定了我国铜及磷块岩矿床的勘探规范,相应对其勘探类型作了明确规定。 [/li][li]1978年至今,在大量探采资料对比分析的基础上,相继着手对不少矿种重新制定适合我国国情的新的勘探规范,如铁铜、硫铁矿、磷矿床……等已先后予以公布试行。 [/li][li]自1999年12月1日起开始实施国家标准《固体矿产资源/储量分类》(GB/T17766—1999),为配合新的分类标准,国家有关部门抓紧组织对现行的45种有关固体矿产勘查的技术规范、规定进行全面修订。[/li]
2 划分方法:

    [li]3个类型:简单(Ⅰ类型)、中等(Ⅱ类型)、复杂(Ⅲ类型)。 [/li][li]由于地质因素的复杂性,允许有过渡类型存在。 [/li][li]原划分的4~5类,出现工程间距严重交叉、类型重叠、难以区分。[/li]
如铜、铅、锌、银、镍、钼的矿床勘查类型划分主要根据上述五个地质因素及其类型系数来确定,具体划分为三种勘查类型(表4-3-4)。
表4-3-4矿床勘查类型实例一览表

矿种

勘查类型

矿床实例

铜矿

第Ⅰ勘查类型
江西德兴、永平,西藏玉龙,云南易门三家厂


第Ⅱ勘查类型
江西银山九区,安徽安庆、花树坡


第Ⅲ勘查类型
安徵狮子山,辽宁华铜


铅锌矿

第Ⅰ勘查类型
云南金顶,湖南桃林


第Ⅱ勘查类型
甘肃小铁山,云南老厂,江西银山


第Ⅲ勘查类型
湖南水口山,辽宁关门山


银矿

第Ⅰ勘查类型
吉林山门,四川呷村,内蒙甲乌拉,陕西银洞子


第Ⅱ勘查类型
浙江大岭口,江西银露岭,湖北银洞沟


第Ⅲ勘查类型
浙江后岸,山东十里堡


钼矿

第Ⅰ勘查类型
陕西金堆城,河南上房沟


第Ⅱ勘查类型
辽宁杨家杖子,黑龙江五道岭


第Ⅲ勘查类型
吉林石人沟,北京东三岔

3 具体划分依据
①第Ⅰ勘查类型
该类型为简单型,五个地质因素类型系数之和为25~30。主矿体规模大—巨大,形态简单—较简单,厚度稳定—较稳定,主要有用组分分布均匀—较均匀,构造对矿体影响小或明显。
②第Ⅱ勘查类型
该类型为中等型,五个地质因素类型系数之和为17~24。主矿体规模中等—大,形态复杂—较复杂,厚度不稳定,主要有用组分分布较均匀—不均匀,构造对矿体形态有明显影响、小或无影响。
③第Ⅲ勘查类型
该类型为复杂型,五个地质因素类型系数之和为10~16。主矿体规模小—中等,形态复杂,厚度不稳定,主要有用组分较均匀—不均匀,构造对矿体影响严重、明显或影响很小。
(三) 对勘探类型划分的讨论(1) 抓住主要因素的原则。在确定矿床勘探类型时,应在全面综合研究各种因素的基础上抓住主要因素。对某一矿床来说,并不是所有因素在确定矿床勘探类型时都有同等作用,往往只是某一种或几种因素起主要作用。但是,这只有在全面分析上述诸因素,才能加以判定。一般来说,在确定矿床勘探类型中,高品位矿种如铁、铝土矿、磷块岩等,形态、规模比品位变化更重要;而低品位矿种如金、钨、锡等矿种往往品位变化更为重要。
(2) 以占储量最多(70%)的主矿体为准的原则。勘探类型的划分一般是指矿床而言,而作为划分主要依据是主要矿体有关标志的变化程度。我们知道一个矿床很少只有一个矿体,更常见的是一个矿床是由若干大小不等、变化各异的矿体所组成,而且可能是多种有用元素相伴产出。这时,应以占储量最多(70%)的主矿体为准,以矿体中主要组分为准,次要矿体、次要组分可在勘探过程中附带解决;在可以分段勘探的情况下,也可区别对待。在勘查进程中,或随勘探程度和开采深度的改变,应对已确定的矿床勘查类型进行验证,应注意主次矿体与矿体标志的变异;当发现变化较大,有较大偏差时,应及时修正勘探类型。也即某种程度上,应以动态的观点对待勘探类型的划分。
(3) “工业指标”对勘探类型的确定也有相当大的影响。众所周知,“工业指标”是圈定矿体的依据,它的任何改变都将对矿体的规模、形状、有用组分分布的均匀程度和矿化连续性等产生影响,尤其是当矿体与围岩的界限不清时更是如此。
(4) 探索划分的合理数值指标体系。探索能够反映矿体标志综合特征的合理数值指标体系用于划分矿床勘探类型,是一个值得注意的动向。在这方面,关于地质体数学特征概念的提出和论述,无疑是这种努力的一种尝试。如上述勘探类型系数的提出与应用,又是一种向定量化的进步。但也不能生搬硬套,必须和地质观察研究相结合,否则容易得出错误的结论。
(5) 综合考虑原则。目前,矿床勘探类型具体的划分应以主矿体的自身特征为依据,但往往忽视了对矿床产出自身规律的研究和专家主观能动性的发挥,也往往忽视了矿床开拓、开采方法对矿床开采技术条件(包括水文地质、工程地质、环境地质)的基本特征和复杂程度亦应查明的要求。若结合可能的采矿方式、方法,还考虑将矿床工业类型与勘探类型结合起来,加上应合理选择的快速而有定量效果的勘探方法和手段,以及适宜的工程间距等,综合考虑以上诸因素,并将大量类似矿床的勘探开采资料进行系统全面详细的对比、分析、归纳分类,这样划分的矿床综合勘探类型才能真正实现以最适宜的投入,获取最大经济效益的结果,也理应成为正确选择与确定矿床勘探方法的指南。
四 勘探精度与勘探程度
一、勘探精度 (一) 基本概念 概念:勘探精度是指通过矿床勘探工作所获得的资料(如矿床地质构造,矿体形态、产状、厚度、品位、储量等)与实际(真实)情况相比的差异程度。
意义:取得足够精度和数量的勘探资料是正确评价矿床勘探质量、提交勘探成果和矿山合理开发设计的必备资料和基础依据。
严格地讲,对于矿床真实情况完全准确地把握是做不到的,这在众多矿床的探采资料中可以得到证实。主要是因为:
① 矿床(体)地质构造变化的复杂性与勘探工作的局限性(抽样性)是不可能完全解决的矛盾;
② 在矿床开采过程中,若有意在矿体的局部地段取得相当准确的资料或许是可以做到的,但在技术与经济上未必允许;
③ 对低于矿床工业指标的矿体、某些边部、端部和小分支、盲矿体等则实际上未予开采(避免得不偿失),诸如此类原因,造成甚至到矿山闭坑,都不可能在严格意义上获得矿床和矿体全部真实而完备的情况;
④ 只可能获得在相对意义上实际可靠和充分必要的抽样控制资料和信息。
从整体上讲,勘探精度只是个相对概念,勘探资料与真实情况间的误差是绝对的,并始终存在着,只是因误差的种类、性质与大小不同,其对矿床勘查评价与开发利用的影响大小也不同。
一般情况下,不同勘探类型的矿床最终的地质勘探精度应不同;同一矿床的勘探精度随勘探阶段的进展和勘探程度的提高而提高:开发勘探较地质勘探的精度高,勘探程度也高。所以,在某种意义上,勘探精度属于勘探程度研究范畴。
人们往往将矿体某些主要标志的勘探成果界定出一些“允许误差”范围,作为合理勘探精度评价的定量指标,也作为衡量勘探程度高低的重要研究内容。
(二)影响勘探精度的因素 影响勘探精度的因素很多,概括起来,可以归纳为两个大的方面:
(1)自然的客观因素
即矿床地质构造及其变化的复杂程度,尤其是矿体各种地质特征变化的复杂程度是具体划分矿床勘探类型的根据,也在某种程度上决定着其勘探精度。
例如,对于属Ⅰ类的大型、特大型矿床,往往其地质构造相对简单,矿体规模大,各种特征标志相对较稳定,或说其变化相对较缓慢,变化幅度与范围较小,变化规律较易掌握,即使用较稀,较少的工程控制,以较简单的内插、外推方法,也较易获得误差较小、精度较高的资料与信息提供矿山建设与开发设计用。
而对于Ⅲ类地质构造极复杂的小型矿床,则往往与前者相反,甚至看来十分密集的系统工程也不可能获得提供满足矿山建设与生产设计需要的充分且可靠的勘探资料依据,用以减少因误差过大而造成的风险损失,不得不采取边探边采、探采结合的方式也可能是唯一正确合理的决定。
(2)人为的因素
人为因素是人与技术方法因素的综合。它是贯穿于勘探工作始终全过程中影响勘探精度的最积极主动的因素。
换句话说,即勘探精度又取决于勘探方法是否正确,所选择的勘探工程技术手段及其数量、间距和分布是否合理,探矿工程施工质量及矿产取样、地质编录、储量计算等各项工作的质量是否符合要求;经济条件是否允许;对所获得资料进行综合分析的理论和经验水平等等。
同时,根据最高精度要求与最大可靠程度的统一,最优地质效果与经济效果统一的原则要求,针对矿床的具体地质条件和勘探技术与经济条件,预先正确确定勘探类型和可能达到的合理地质勘探程度,并分清地质勘探与开发勘探资料所分别要求达到的误差范围,使之既不应过高,也不能过低。这理应成为衡量矿床勘探专家业务水平与评价合理勘探方法、勘探程度和勘探成果质量的重要标志。然而,由于种种因素的限制,这便成为人们历来关注,而又未能完全解决、取得统一认识的研究课题。
(三)勘探误差的分类 勘探误差是勘探精度的一种具体表征和度量。可以概略分类如下:
1按勘探误差的归属分类
(1) 矿床地质构造的勘探误差类 包括对矿区地层、岩性、岩相、控矿断裂、褶皱构造、围岩蚀变、矿化强度等的控制与研究方面的误差。这些误差影响到对矿床成因、工业类型、成矿潜力、开发前景与可行性的总体评价,也影响到对矿床勘探方法选择合理性的评价。
(2) 矿体形位的勘探误差类 包括对矿体形态、产状、埋深、厚度、面积、体积内部结构与储量等的工程控制、测定与统计计算方面的误差。这些误差严重影响着矿山开发总体规划及矿床开采工程设计,乃至矿山长远效益。
(3) 矿石质量的勘探误差类 包括对矿石成分、品位、杂质含量及其赋存状态,矿石结构构造、品级、类型分布、物化性质及选冶加工工艺指标等的取样测试、分析、鉴定试验及统计计算误差。这些是直接关系到矿山采、选、冶加工利用途径、方法的可行性研究评价及其工艺技术流程的合理性评价。
(4) 矿床开采技术条件勘探误差类 包括矿石与围岩机械物理(力学)性质、破坏矿体的断裂破碎带、工程与水文地质情况等的控制与测算误差。这些误差将影响到矿床开采技术可行性,设备材料的选型与供应,以及保证生产安全等问题的正确解决。环境地质调查资料的误差也属其列。
2按勘探误差的来源或产生原因分类
如储量误差有:
(1) 地质误差或称类比误差 如由于勘探工程控制不足(质量不高或数量不够),地质研究程度不高,或类比确定的工业指标不当,利用某些资料的不正确内插和外推方法圈定矿体以及错误的地质构造推断造成的误差。这类误差往往较大,影响也大。
(2) 技术误差 又称测定误差, 如由于勘探与取样技术选择不当, 测试设备与条件不完善, 管理与检查不严格等造成的误差。 这类误差也往往成为勘探储量不能通过审查的主要原因。
(3)方法误差 如由于勘探与取样工程布置的方式方法、地质编录方法、储量计算方法(包括计算参数的计算方法)等不当而造成的误差。这类误差,只要按经论证的原则要求进行,除了其中由地质误差因素影响者外,一般能保证精度要求。
3按勘探误差的性质和特点分类
(1) 依误差变化性可分为:随机性的或偶然误差;方向性(坐标性)或趋势性的系统误差。后者往往因会造成较严重的负面消极影响,故倍受重视。
(2) 依误差的可度量性分为:定性的与定量的误差。前者往往属总体性笼统地,也可以是否能引起严重问题的误差性质范围归类;后者往往属局部性的可用较准确数值表示,如品位、厚度指标值等。
(3) 依误差值表示方式不同可分为:绝对误差与相对误差。前者往往为与实际定量、定位的差值,如矿体边界位移,具体品位、厚度测定误差值等;后者则往往以百分数表示某标志的对比误差等。
(4) 依误差的影响范围又可分为:可靠性误差与代表性误差。前者属样品的实际技术误差,后者属取样资料外推影响范围造成的类比误差,类似于数理统计中的抽样统计误差。
4按勘探误差发生的时间序列和特点分类
(1)事前误差,勘探工作计划或设计预测中蕴含的误差;
(2)事中误差,勘探工作中实际发生(施工、观测、测定等)的误差;
(3)事后误差,编录、统计计算的误差与检查处理(否)的勘探误差。
注意:

    [li]一般情况下,矿山设计与基建生产部门较多注重那些可能会给其带来严重负面不利影响的实际的超出允许误差的部分。 [/li][li]勘探工作者既要尽量查明勘探误差的种类与大小,还要重视研究产生误差的原因、性质及误差变化的规律性,同时要设法避免和消减产生较大勘探误差,从而研究探讨科学的勘探工作方法、合理的勘探精度与勘探程度,规范矿床勘探工作。[/li]
(四)勘探精度的研究方法 (1)控制勘探精度的总体措施

勘探精度最根本、最确切的检查评价方法也应该是具回顾性的探采资料对比评价方法(见本章第六节)。

    [li]实行勘探项目全过程的全面质量管理与控制,就成为研究与保证勘探精度的实际而有效的措施。 [/li][li]以预防为主,及时对勘探工程和工作质量进行监督指导与检查评价。针对影响勘探精度的因素,系统分析产生勘探误差的原因,查明勘探误差的性质、大小与影响程度,对勘探误差进行校正和适当处理。条件允许时,配合运用计算机的某些数理统计方法、现代地质统计学方法等,以适当程序达到预防、计算、控制与减少勘探误差的目的。 [/li][li]建立与健全勘探工作质量标准和质量保证体系,是矿床勘探与评价走向现代化、科学化、系统化与规范化的基本措施。[/li]
(2)不同阶段的控制措施


    [li]矿床地质勘探工作计划与设计编制阶段,一般应在勘探项目审批阶段,采用专家检查评价的方法,对勘探计划与设计的地质依据、技术经济条件和设计方案等进行综合的定性或定量研究(可行性评价),提出肯定或应修改的意见与建议。这或许是减少勘探误差、保证勘探精度的首要预防措施。 [/li][li]在矿床勘探工作进行过程中,要严格按照相关规定和要求,保证勘探工程施工质量与取样、编录等工作质量;按规定适时进行专门的质量检查工作。例如:钻探工程的测斜、测深,以坑探检查钻探;取样的内检、外检;相邻勘探工程及相邻剖面的对比分析;阶段储量计算参数与计算方法的误差对比分析等。由于勘探精度还与工程间距、数量关系密切,一般情况下,在取得一定工程控制的原始数据后,便可以运用一些数理统计(或地质统计学)研究抽样误差的方法,对某些地质特征标志(如矿体品位、厚度等)值的误差性质、大小等进行统计分析,作为查明其产生勘探误差规律性的手段。同时,加强矿床(体)地质特征的综合研究,根据具体情况,补充与修正原勘探设计,使之更趋切实可行、经济合理并满足勘探精度要求的事例也不少见。 [/li][li]在矿床地质勘探结束及开发勘探过程中,利用探采资料对比方法,结合稀空法与某些数理统计方法研究与评价勘探精度,获得符合规定勘探精度要求的勘探(包括储量)报告与相关附图、附表资料。生产勘探与采矿过程中,系统而密集的探采工程为提高勘探精度与勘探程度创造了极为有利的条件,为查明实际的矿体形态、结构和矿石质量均衡控制与管理提供了资料依据[/li]

二、勘探程度 (一) 概述 概念:勘探程度通常是矿床地质勘探程度的简称,是指矿山设计与建设前,对整个矿床的地质和开采技术条件控制研究的详细程度,实质上是包括勘探工程控制程度与地质研究程度的综合概念。
勘探不足或过度勘探都是不合理的。
衡量勘探程度高低应综合考查与评价如下因素:
(1) 对矿床地质构造、矿体分布规律和对矿山建设设计具有决定意义的主要矿体的外部形态特征及内部结构特征的研究与控制程度;
(2) 对矿石的物质成分、结构构造等质量特征和各类型、品级矿石选冶加工的技术性能,以及各种可供综合开发利用的共生矿产和伴生有用组分的研究与查明程度;
(3) 对水文地质条件与开采技术条件的研究控制程度;
(4) 已探明的矿产储量总量,及其中不同类别储量的比例和空间分布情况(包括勘探深度)
对固体矿产的矿床勘探程度基本要求的规定,请查阅新颁布的《固体矿产地质勘查规范总则》及具体矿种的地质勘查规范。
注意:矿床开发勘探,尤其是矿山生产勘探同样具有勘探程度问题,根据采矿生产的要求,生产勘探程度要比地质勘探程度高得多。但其基本要求是在规定的有限范围内,实行探采结合和探矿适当超前的原则,为保证矿山生产阶段的正常衔接,提供采矿生产设计所需的地质构造与储量资料。合理勘探程度始终是矿床勘探研究的重要问题。
(二)合理勘探程度的确定合理勘探程度——矿床勘探研究的核心问题。它直接反映在矿床勘探与矿山基建生产的正常衔接问题上。
概念:一方面,矿山建设与生产设计要求勘探提供的资料尽可能充足、全面与准确可靠,使设计有把握而风险最小;另一方面,勘探工作则要求用最少的工程量和最少的时间消耗查明矿床与矿体特征的变化性与规律性。将两者间的关系辩证地恰如其分地处理好,取得最好的地质和经济效果,既要满足矿山设计对地质资料信息和矿产储量的需要,又不能把矿山建设和生产过程中要做的开发勘探与研究工作提早到地质勘探阶段进行,这时的勘探程度被称为合理的勘探程度。
1 矿床合理勘探程度的确定决定于国家与市场对该类矿产的需求程度。

    [li]国家与国内外市场急需的紧缺矿产种类,往往意义较大,价格攀升。勘探程度可略低些,即不必全面展开勘探工程,可在首采地段满足一定储量规模和地质技术资料需要的前提下,经可行性研究证明矿山开发技术上可行,经济上合理,所冒风险不太大,即可筹资转入设计和基建;甚或采取边探边采、探采结合的形式,目的是尽快投产。 [/li][li]如此方式的优点是勘探周期短,资金流动快,勘探效果较好;其缺点是其基建生产设计与投资所冒风险较大,往往会因勘探程度不足造成后期基建生产的被动等。 [/li][li]实质上,这种方式也是西方诸国比较强调的,值得借鉴。[/li]

2 根据矿山建设设计的需要结合矿床地质条件的实际,综合加以确定。具体地说,即是:

    [li]以最少的投入,获取最大效益的原则 [/li][li]从实际出发的原则 [/li][li]以主矿体为主的原则[/li]

3 不同级别储量比例及分布在新的储量规范中,取消了勘探储量比例要求。投资者(业主)根据各自对矿床的认识,提出勘探程度的要求。
确定勘探储量比例的原则是:
保证首期
储备后期
以矿养矿
不同级别储量在矿床中的分布:
    [li]高级储量应分布在矿床先期开采地段。通常分布在矿床浅部的主矿体或主矿段上。 [/li][li]围绕高级储量分布地段,储量级别依次向外逐级降低。[/li]

注意:一个矿床合理的勘探程度,一般应按国家规定,由投资者与地质勘探、矿山设计及基建生产部门共同研究、妥善协商决定。如对矿产储量则应以保证首期(探明的可采储量的数量应满足矿山返本付息的需求),储备后期(控制的矿产资源/储量应达到矿山最低服务年限的要求,如有色金属与贵金属大型矿山30年,中型矿山为20年,小型为10~15年;推断的资源量可作为矿山远景规划的依据),以矿养矿,持续滚动发展的原则为适用。若矿床规模很大,考虑分期分段建设矿山时,应在获得矿床全貌信息的基础上,以相应的分段分期勘探为合理。
4 矿床(区)的自然经济地理条件和勘探深度等。
要求因矿区施工的实际自然经济条件与具有的技术设备条件进行综合优化,争取采用自然经济条件下允许使用的最有效的技术手段组合,以最短的时间、最少的成本费用,完成勘探任务,达到勘探程度的要求。
勘探深度是指经过矿床勘探所查明的矿产储量分布的最大深度。主要是提供矿山建设设计作依据的资源储量的分布深度。这是衡量勘探程度的因素之一。
合理的勘探深度,还决定于工业部门对这类矿产的需要情况,当前开采的技术与经济水平,即技术可行性与经济合理性,未来矿山的生产规模、服务年限和逐年采矿的下降深度(采矿强度),以及矿床的地质与技术特点等。

    [li]一般对矿体延深不大的矿床,最好一次勘探完毕。 [/li][li]对矿体延深很大的矿床,勘探深度应与未来矿山的首期工业开采深度一致或相当为合理。 [/li][li]我国规定矿床勘查深度一般在300~500m。在此深度以下,可由有限深孔取样资料并根据地质成矿规律等推断矿产资源量,为矿山远景规划提供资料;对其详细查明留待矿山企业在一定时期后的补充地质勘探工作来完成。[/li]

注意:新的《固体矿产地质勘查规范总则》中,在矿床勘探程度方面,强调了为可行性研究或矿山建设设计提供依据的目的任务,故对工程控制程度和各项勘探工作内容及其质量都提出了原则性明确的技术要求,较以前有所调整,某些方面有所提高。例如,对勘探工程控制,首先应系统控制勘查范围内矿体的总体分布范围、相互关系;对出露地表的矿体边界应用加密工程控制,其工程间距应比深部工程加密一倍或更多;对基底起伏较大的矿体、无矿带、破碎矿体,影响开采的构造、岩脉、岩溶、盐溶、泥垄、泥柱应控制其产状和规模等;对主矿体及能同时开采的周围小矿体应适当加密控制。对拟地下开采的矿床,要注重详细控制主要矿体的两端、上下的界线和延伸情况;对拟露天开采的矿床要注重系统控制矿体四周的边界和采场底部矿体的边界。
零星分散小矿的勘查控制程度应视规模及预期的经济效益而定,可适当放宽。
五 矿体取样与质量评定
一、矿体取样的概念与分类 1 概念:矿体取样是指从矿体或近矿围岩采集一部分有代表性的样品,经过加工处理,用以进行各种分析、测试、鉴定与试验,研究确定矿产质量、物化性质及开采加工技术条件的专门性工作。严格地讲,此为材料(样品)取样。
非材料取样:即不必采集样品而在现场测定矿石质量的取样方法。由于用于确定矿石中化学组分含量的地球物理测量方法的出现和应用,部分机械取样由自然状态直接测定所代替。非材料取样中,以地球物理取样最重要。
2 取样的目的:是查明矿石和围岩的质量、矿物成分、化学成分、分带性和内部结构、技术和工艺性质的唯一有科学依据的方法。
3 材料取样分类

    [li]根据具体采样位置不同可分为自然露头、钻探工程、坑探工程及矿石堆、矿车取样等; [/li][li]根据矿种不同、用处不同,则各类样品的采集和加工方法等也往往不同; [/li][li]根据取样目的任务不同可分为化学取样、岩矿鉴定取样、加工技术取样、开采技术取样和地球物理取样等。[/li]
4 取样的一般程序是:样品的采集→加工处理→化学分析、测试鉴定、试验等→结果的检查与评定。

5 影响取样的有关因素
1) 原地取样和异地取样的不同影响
异地取样,即从已采出的矿石中采取样品。
异地取样矿体的原始结构已遭到破坏,所以被取样体积可以看作是一些互不相关的单元体积的总体。品位变化性的估值只与体积大小有关,将样品的体积增加n倍,会使样品的品位的方差相应缩小n倍。
原地取样由于相邻样品存在相关性,并且大部分样品结构具各向异性。因此样品的形状、规格及方向都对品位变化性估值产生影响。在整个取样范围内,等距离采集大量小体积样品比采集少量大体积样品更为有利。
2)样品数量与间距的影响
样品的数量越多,其取样代表性越好。
取样间距小,能反映出小尺度的内部结构,随着间距的增大,所反映的变化性的尺度水平也随之加大(图4-5-1)。
图4-5-1 不同取样间距对样品代表性的影响
3) 样品体积的影响
样品体积对有用组分变化性估值的影响极大。
如金刚石只占金伯利岩体体积的千万分之一,为了保证样品中平均能有1个金刚石晶体,样品体积应大于晶体体积的1千万倍。考虑到晶体的大小不一和晶体空间分布的不均匀性,其体积应数倍于此数。
样品的临界体积q与一个矿物晶体的平均质量d(单位毫克)和在矿石中有用矿物的平均含量c(单位毫克/立方米)有关
          q=k×(d/c)
    式中: k为可靠性系数,一般取1.5—2。
4) 样品形状和规格的影响
在原地取样时,不同形状的同体积样品计算的品位值的方差相差可以很大。如图4-5-2,线型的样品比立方体样品的方差小。

图4-5-2 不同样品形状对样品代表性的影响
5) 样品方向的影响
样品的方向与矿脉走向近于垂直时,最有效地反映出矿体的变化性;否则,若与矿脉走向平行,则往往不能有效地反映矿体的质量及其变化性(图4-5-3)。

图4-5-3 不同样品方向对样品代表性的影响
6) 矿产自然特性的影响
    [li]
    矿体各标志变化的方向性;
    [/li][li]
    矿体的内部结构特点;
    [/li][li]
    有用组分品位分布的方差(均方差、变化系数)。
    [/li]
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 楼主| 发表于 2010-6-8 21:51 | 显示全部楼层

矿床勘探与探采结合(3)

二、化学取样 概念:化学取样是指通过对采集来的有代表性样品的化学分析,测定矿石与近矿围岩中的化学成分及其含量的工作。
意义:其结果用于圈定矿体边界和计算储量,确定矿石中主要有用组分、伴生有益组分、有害杂质的种类、含量、分布状态与变化规律,为解决地质、采矿与选矿加工等方面问题提供资料依据。
化学取样是最基本最经常进行的取样种类,所以,也常被人们称为“普通取样”。
矿山开发勘探中的化学取样还具有间距更密、数量更多、更及时、快速的特点,起着更准确圈定矿体与矿块,计算储量与生产矿量,指导矿山采掘生产作业与控制管理矿石质量等作用,所以属矿山经常性基本地质工作范畴。
分类:化学取样据其取样对象可分为钻探取样和自然露头及坑探工程取样。
(一) 样品的采集 对采样的基本要求是要保证样品的可靠性,否则,因“先天不足”,而丧失了取样代表性和取样工作的全部意义。
1 勘探工程的矿体取样应遵循以下原则:
① 总体上,取样的方式方法首先应根据矿床(矿体)地质特点,并通过试验证实其有足够可靠性的前提下,作出正确选择与确定;其次,兼顾其取样效率与经济效益,严禁选择性采样。
② 取样间距应保持相对均匀一致的原则,便于取样结果的利用和正确评价。
③ 取样应该遵循矿体研究的完整性原则,样品必须沿矿化变化性最大的方向采取,即在矿体厚度方向上连续布样,而且应向围岩中延伸一定距离,尤其对于没有明显边界线的矿体,要在穿过矿化带的整个勘探工程上取样。
④ 对于不同类型、品级的矿石与夹石,应视其厚度与工业指标,系统地连续分段采样,以满足选别开采的需要;若有必要或混采时可按比例进行适当的样品组合。
2 钻探取样(钻探工程质量符合要求的前提下)
岩心钻孔的岩(矿)心取样方法:

    [li]较大口径者常采用劈半法,即沿岩(矿)心轴面用手工劈开或用机械劈(锯)开成同样的两部分,一半作为样品,一半留存或作它用; [/li][li]对小口径(45或59mm)钻孔,尤其是坑内小口经金刚石钻孔,则需将整个岩(矿)心作为样品,以保证有足够的可靠质量。[/li]
注意:

(1) 岩(矿)心采取率应达到规定要求。

    [li]矿体及其顶底板3~5m内的岩矿心采取率不低于80%,当厚矿体矿心采取率连续5m低于要求时,要查明原因,并采取补救措施; [/li][li]围岩岩心的分层采取率一般不得低于65%; [/li][li]分层采取率低于65%的,应将该取样孔段(回次)的全部岩(矿)粉、泥补充收集起来,与岩心归并后进行加权计算取样。[/li]
(2)确定矿化有无选择性磨损现象。


    [li]选择性磨损常见于含脆性或软弱矿物的钼、锑、汞、钨矿床,在钻进过程中,此类矿石矿物磨损,则品位会系统偏低; [/li][li]脉石矿物磨损,品位会系统偏高,都将会造成对矿床(矿石质量)的错误评价; [/li][li]若经检验(同位置的坑道取样,岩心、岩粉分别取样,或用经证实可靠的地球物理取样资料对比分析等)证实有选择性磨损存在,则即使岩心采取率远大于规定要求,也往往会产生极大的取样误差,故应采取补救措施,如同时采集同段(无混进其他段)的岩心与岩粉(泥)合并作为样品。[/li]
(3) 分回次采样。


    [li]当矿体很厚,矿化均匀,岩心采取率差别不大时,可将相邻回次样品合并为一个样品,但不超过样品最大允许长度;采取率相差悬殊的两个回次的岩心不能采作一个样品; [/li][li]若矿体内部结构复杂时,应连续分段采样。[/li]
(4) 样品长度


    [li]随矿化均匀程度而不同,同时兼顾规定的工业指标(夹石剔除厚度和可采厚度),一般1~3m,有色金属矿床一般1~2m,黑色金属矿床一般2~3m,以不大于可采厚度为宜; [/li][li]注意岩(矿)心样品实际长度与所代表的厚度换算。[/li]
(5)冲击钻勘探砂矿时,要按回次将全部掏出来的物质收集起来作为一个样品。


    [li]为保证样品的可靠性,一是要将该回次物质收集完全(减少损失),二是防止孔壁塌落混入其他物质“污染”,故要加套管加固孔壁,严禁超管采样; [/li][li]样品长度要根据矿层厚度和预计的采矿方法确定。[/li]
(6)在无岩心钻进的钻孔中,要对岩屑和粉尘取样,用专门的岩粉采集器收集。

3自然露头与坑探工程中取样
(1)刻槽法
概念: 沿矿体厚度方向(或沿矿石质量变化最大的方向)按一定断面规格和长度刻凿一条长槽,把从槽中凿下的全部矿石块作为样品的采样方法。
适用条件:对大多数矿床,刻槽样品具有较好的可靠性和代表性,应用广泛。
样槽布置位置:

    [li]探槽中,多在槽底垂直矿体走向取样,也可在槽壁取样。 [/li][li]探矿浅井、天井中,矿化均匀者一壁取样;矿化不均匀或变化甚大者,应两壁取样,将对应位置的样品合并为一,保证其可靠性。 [/li][li]水平坑道中,对穿脉或石门工程,多在腰切平面位置(距坑道底10~14m高处)沿矿体厚度方向一壁或两壁连续分段取样。对沿矿体走向掘进的探矿沿脉工程,多在一定间距的掌子面或顶板沿矿体厚度方向取样。 [/li][li]陡倾斜矿体常用水平刻槽,缓倾斜矿体常用垂直刻槽。[/li]

样槽布置原则
    [li]样槽应沿矿石质量变化最大方向布置,通常是沿矿体厚度方向。 [/li][li]含矿围岩和矿石应分段取样。 [/li][li]不同类型矿石与夹石应分段取样。 [/li][li]样槽应通过矿体的全部厚度,不漏采,也不重采。 [/li][li]当矿石质量变化(矿化均匀性差)较大时应合并取样,以保证其取样的可靠性。如浅井,可将两对壁采取的样品合并,也可四壁合并。[/li]
优缺点:


    [li]优点—样品具有较好的可靠性和代表性。 [/li][li]缺点:效率低;粉尘对人体有害,急须采用结构简单、操作简便的切割式采样机代替手工采样。[/li]
刻取方法:


    [li]由于目前多靠锤子与凿子手工操作,预先需仔细整平,在露出的新鲜面上取样; [/li][li]注意不崩散矿石,不混入杂土,保证可靠性;[/li]
样槽断面形状:有矩形、三角形等,常用前者。

矩形样槽断面规格:用宽×深(cm2)表示。
确定样槽断面规格大小的影响因素:

    [li]样品的可靠性。包括考虑矿化的均匀程度、矿体厚度大小、矿石硬度等; [/li][li]取样效率。在保证样品可靠性的前提下,选取断面规格小,取样效率高者为合理。[/li]
确定样槽断面规格大小方法:经验类比法与试验法。

① 经验类比法是参考应用同类型矿体取样的断面规格数据(表4-5-1),一般为5×2~10×5(cm2),极少数(如脉金、铍、铌、钽矿体取样)扩大到15×3~20×5(cm2);确定风化矿含矿率,断面规格一般不小于20×15(cm2)。
表4-5-1金属矿床样槽断面规格参考表

矿化均匀程度

矿体厚度(m)

2.5~2

2~0.8

0.8~0.5

矿化均匀
矿化不均匀
矿化极不均匀

5×2
8×2.5
10×3

6×2
10×2.5
12×3

10×2
12×2.5
15×3

② 试验法是在同一取样点用不同的规格分别采样,对比其取样结果,在保证可靠性的前提下,选择最小的断面规格。
试验方法是重叠刻取,如图4-5-4所示,先分别刻取①、②、③、④部分矿石,然后分别按面积比将副样合并。以最大规模(15×5cm2)样品化验结果为对比标准。
图4-5-4 试验法样槽剖面示意动画样槽长度是指单个样品沿取样线的长度。
样长过短会增加样品数量,增加大量化验、测试工作量和费用;过长可能会影响对矿石类型与品级的正确圈定及分采工作。
一般样长为0.5~3m,常用1~2m,最长者可达4~5m。
对于矿体边界清楚,矿体厚度大,矿化均匀,矿石类型简单者,样槽可长些,反之则应短些。据我国地质勘探矿体取样实践经验,一般采用的样槽长度如表4-5-2。
取样间距是指沿矿体走向和倾斜方向上样品间的距离。它受探矿工程和矿化均匀程度控制。
一般常以类比法或稀空法的实验资料对比确定,较少应用数学分析的方法。
合理取样间距是在类比的基础上结合实验资料的对比论证,选择在允许误差范围内的较稀取样间距。
表4-5-2各主要矿种一般样品长度

矿 种

取样长度(m)

矿 种

取样长度(m)

铁、锰


1~2




0.5~2


铬、铜、铅、锌、钨、钼、锡、镍

1~2




1~2

铜、钼细脉浸染型大型矿床


4

硼、石墨、滑石

0.5~1

铝土矿

0.5~2

粘土

0.5~1

锑、汞

小于0.5

萤石


0.25~1

脉金


小于2

石膏

0.5~2


铌、钽

1~2

盐类矿床

0.5~2



0.5~2

石灰岩

2~5

脉内沿脉、天井、上山工程中,一般为5~10m。如果矿化很不均匀、变化性很大时,取样间距不得超过2~4m。取样间距参考数据如表4-5-3所列。
表4-5-3取样间距参考表

原矿床类型

有用组分分布的均匀程度

取样间距(m)

矿 床 举 例

特 征

品位变化系 数



极均匀

20

50~15

最稳定的铁、锰沉积、沉积变质矿床,岩浆型钛磁铁矿、铬铁矿矿床



均匀

20~40

15~4

铁、锰沉积变质矿床,风化铁矿床,铝土矿床,某些硅酸盐及硫化镍矿床



不均匀

40~100

425

矽卡岩型矿床,热液脉状矿床,硅酸盐及硫化镍矿床,金、砷、锡、钨、钼、铜的热液矿床



很不均匀

100~150

25~15

不稳定的多金属、金、锡、钨、钼等矿床



极不均匀

>150

15~10

某些稀有金属矿床,铂原生矿床

(2)剥层法
概念:剥层法是在矿体上连续或间隔地均匀剥下一薄层矿石作为样品的采样方法(图4-5-5)。剥层深度一般5~15cm。
适用条件:
图4-5-5 剥层法取样示意图
① 矿化极不均匀,有用矿物颗粒粗大,用其他采样方法(如刻槽法)不能获得可靠结果的矿床;
② 其他采样方法不能得到足够质量样品的薄矿体;
③ 检查其他采样方法的可靠程度。
                                                                                                                                                                                                                                                                                                       

图4-5-6 方格法取样示意图

图4-5-7 拣块法取样示意图

(3)方格法
概念:是在矿体出露部分划分一定网格(或铺以绳网),然后在网格各交点上均匀地凿取一定数量和大小一致的矿石块,将其合并成一个样品的采样方法(图4-5-6)。每个样品由15~20个点样组成,总质量约2~3kg。
适用条件:该法通常只用于矿化比较均匀、矿体厚度较大的矿体取样。
(4)拣块法
概念:又称攫取法,是将绳网铺在矿石(或废石)堆上,从每个网格中随机拣取块度大致相等的小块矿石(岩石)碎块,合并成一个样品的采样方法(图4-5-7)。样品总质量一般不少于几公斤,由矿化均匀程度而定(表4-5-4)。
适用条件:极常用在矿车、矿石堆或废石堆、皮带运输机上取样。在矿山还常用于检查矿石质量、计算采矿贫化率和矿石质量管理的生产取样。
在大型矿石堆、废石堆上往往在其坡面上布置较大间距(如10m)的取样线,在线上设小间距(如1m)的取样点,用拣块法在点上取样,按线合并作为一个样品,用于检查其质量。
优缺点:方法简单,工效高,只要是坑道在矿体中掘进,并且不是人为有意偏富或偏贫地采集,则该法有相当高的可靠性和代表性,
表4-5-4拣块法取样规格

矿化性质

坑道中每放一次炮,矿堆上小块份样的个数

每个小块份样的质量(kg)

样品的总质量(kg)

极均匀和均匀


12~16


0.05


0.6~0.8


不均匀

20~25

0.10

2~2.5

极不均匀

36~50

0.20

7.2~10

(5)打眼法
概念:又称炮眼法,是在坑道掘进过程中,用一定设备收集钻凿炮眼所产生的岩矿粉、泥作为样品的采样方法。
适用条件:一般多用于厚度较大、矿化均匀的矿体取样,不常用。
优缺点:优点是取样与掘进同时进行,对矿体未被坑道揭露的部分取样,不另费工时,样品颗粒细。缺点是往往不能按厚度方向取样,仅能凭矿粉(泥)颜色分辨矿石与围岩,对于矿石类型复杂者或薄矿层不能分段取样等。
(6)全巷法
概念:是坑道在矿体内掘进时,随即将一定长度内采出的全部矿石(或就地缩减后的一部分)作为样品的取样方法。
采样长度一般为1~2m,可连续或间隔取样。
优缺点:取样可靠性最大,样品质量大(数吨至数十吨),运输与加工费用高,不常用。
适用条件:
(1) 研究与测试矿产选、冶或其他加工技术性能时所需要的大质量试验样品;
(2) 检查其他取样方法的可靠程度;
(3) 用别的取样方法不能确定矿产性质的某些物理取样,或为确定其有用组分含量、品级的特殊矿床,如云母、石棉、水晶、宝石、光学原料、金刚石和部分金、铂等矿床的矿体取样。
小结:各种取样方法的比较
方法优劣的标准:方法的可靠性和取样的费用。
从方法可靠性出发的比较:
全巷法最可靠,其次是剥层法。对刻槽法、拣块法、方格法及打眼法的评价不一,有人认为刻槽法可靠程度较高。在矿化均匀的情况下,拣块法和方格有较高的可靠程度。对于薄层的脉状矿体,用全巷法采样,其效果不一定好。
从方法取样费用出发的比较:
拣块成本最低,打眼法也比较经济,最费工费时的是剥层法和全巷法。
(二) 样品加工 1 样品加工的基本目的:使每个样品均匀地磨细并缩减到送化验分析必须的粒度(颗粒直径0.097mm/160目~0.074mm/200目)与质量(一般50~200g)。

2 最小可靠质量
是指将样品破碎到一定粒级时,在不超过允许误差的条件下所必需的最小质量,即经缩减后的质量。
最小可靠质量Q是样品最大颗粒直径d的函数。
魏津公式 : Q = Kd3 (1)
里恰尔茨-切乔特公式: Q = Kd2 (2)
杰蒙德和哈尔费尔达尔公式: Q = Kdα (3)
式中:α<3,变化于1.5-2.7。
(1)式和(2)式可以看作是(3)式的特例。这3个公式中,以(2)式应用最广。在应用公式时,K值的选择很重要。K值决定于矿石性质及其中有用组份的均匀程度。品位变化大,K值应取大一些,反之小一些。有表格可供选择时参考(表4-5-5)。具体矿石样品加工的经验K值:
    [li]铁、锰矿为0.1~0.2;铬矿一般为0.25~0.3; [/li][li]铜、铅、锌矿为0.1~0.2,若伴生有贵金属时取0.3~0.5; [/li][li]银矿石0.2~0.8; [/li][li]钼矿石0.1~0.5,多用0.2; [/li][li]对新类型矿床的矿石,或认为必要时,应进行K值确定试验。[/li]
该公式说明,样品的可靠质量与其中最大颗粒直径的平方成正比。矿化越不均匀,样品的颗粒越粗,则要求的可靠质量越大,所以,该式的计算及应用简便,并能保证样品加工所必要的精度,故被广泛采用。


4-5-5 K值的经验数据表

矿 石 类 型 简 述
K
均匀的
不均匀的(各种不同的矿物原料)
极不均匀的
特别不均匀的
具有粗粒(>0.6mm)金的特别不均匀的金矿石
0.05~0.8
0.10
0.20~0.30
0.40~0.50
0.80~1.0

[据HB巴雷舍夫(1996),BM克列特尔(1990)作了修改]
3影响样品加工的主要因素(金属矿物)

    [li]分布均匀程度; [/li][li]颗粒最大直径; [/li][li]样品中颗粒数; [/li][li]破碎后粒度。[/li]
为此,首先应将样品破碎研磨到较小的粒度,因为大块样品的均匀化简直是不可能的,任何缩减都会带来缩减误差。只有将样品粉碎到任一有用矿物(组分)完全被解离的粒度,即样品颗粒直径小于或等于有用矿物直径时,才可能期望通过搅拌使有用矿物在样品中分布完全均匀;再通过缩减,使送去化验的少量样品保证具有充分的代表性,不影响分析结果的精度。
4 样品加工方法:样品加工全过程总损失率≤5%,样品的缩分误差≤3%。

    [li]机械联动线加工:经过一次破碎、缩分,直接达到要求的粒度与质量。但一般实验室则无此条件和能力,尤其原始样品规模巨大时,按规定加工流程破碎,分段缩减更为经济合理; [/li][li]分步缩分加工法:为正确进行样品加工工作,保证各加工阶段工效和缩减后样品都能保持原始样品的代表性,而按照实际条件和加工公式所设计的程序和技术要求,将碾碎、过筛、拌匀、缩减四个步骤称之为一个阶段,分阶段循环缩分加工,直至样品达到规定要求。[/li]
碾碎是为了减小样品颗粒的直径,增加金属矿物的颗粒数,以便达到减少最小可靠质量,缩减样品的目的。碾碎方法一般是机械破碎。机械破碎可分为粗碎(一般用颚式碎矿机)、中碎(一般用轧辊机)及细碎(一般用盘式细碎机)。
过筛是为了保证破碎后的颗粒直径能完全符合各阶段预定的要求,是碾碎的辅助性检查步骤。
拌匀是为了在缩分前使金属矿物颗粒在样品中尽可能地均匀分布,使样品缩减时减少缩减误差,可以说拌匀是改变样品均匀程度的一个步骤。拌匀的方法有铲翻法及帆布滚动法。
缩减是将拌匀样品逐步缩减到最小可靠质量。常用的缩减方法为圆锥状4分法、庄氏分样法。每次缩减1/2。
缩减前后的样品重量分别为Q1和Q2缩减的次数n可用下式计算:
          Q1≥2n×Q2
          n≤(logQ1-logQ2)/log2
5 样品的组合
样品在送化验室前将若干个样组成一个样,组合后的样品常称之为组合样品。
组合样应用于下列情况:

    [li]分析矿石中的伴生有益组份及其他杂质元素; [/li][li]矿石质量已详细研究,为减少测试、分析工作量; [/li][li]多矿物样或技术加工样等专门试验。[/li]
样品组合原则:

    [li]必须按样品的原始重量成比例地组合; [/li][li]矿石类型、品级相同才能组合; [/li][li]原始样品的采样方法相同才能组合。[/li]
(三) 化学分析 化学分析是研究矿石质量最基本的方法,分析结果可用于圈定矿体、计算矿石储量、评价矿石质量等。

化学分析又可分为全分析、普通分析、组合分析及物相分析
1 全分析目的:全面了解矿石各类型中所含的全部化学成分与含量。

要求:分析结果之总和应接近100%。

分析项目:全分析之前,一般先作光谱全分析,除痕迹元素外,其他元素都应作为全分析的项目。

分析样品:全分析的样品必须是有代表性的样品,也可用组合样品。

分析数量:每种矿石类型或品级作1~2个。一个矿区其总量一般不超过20个

全分析最好在勘探的初期进行,以便于全面了解矿石的物质成分及含量,指导勘探工作。
2 普通分析

普通分析,又叫基本分析、单项分析、主元素分析。
目的:查明矿石中主要有用组分的含量及其变化情况,作为圈定矿体,计算储量之用。
分析项目:主要有用组分,达到工业要求的其他有用组分。
分析样品及数量:分析全部化学分析样品,分析工作系统进行。
3 组合分析目的:系统了解矿石中伴生有益组分及有害杂质的含量及其分布状况,计算伴生有益组分的储量及了解有害杂质对矿石质量的影响。

分析项目:根据全分析或多元素分析的结果确定。

分析样品:由普通分析的副样提取,一般由同一探矿工中连续5~10个普通分析样品组合成一个,样重100~200g。当有益及有害元素分布规律比较清楚后可用20-30个,甚至50个付样合并成。

样品组合原则:
    (1) 必须按各样品的原始质量或取样长度成比例地组合;
    (2) 必须是矿石类型、矿石品级相同时才能组合;
    (3) 原始样品的取样方法应相同。
4 物相分析物相分析又叫合理分析,

目的:查明有用组分在矿床自然分带矿石中的赋存状态和矿物相,以区分不同的矿石类型。

如表4-11所列某铜矿,Cu元素以氧化铜及硫化铜的形式赋存于矿石中,根据它们的不同比例便可以确定不同的矿石类型及其分带。

分析项目:根据不同物相的矿石的化学成分特点确定。例如铜矿,分析CuO和CuS。铁矿则分析FeO和Fe2O3。

分析样品:在两类矿石的分界处附近采取,样品数量可根据需要确定,一般为5-20个。也可用基本分析样品的付样或组合样进行分析。

采样与分析必须及时进行,以免样品氧化影响分析质量。

4-5-6铜矿石自然类型划分表
矿石类型
氧化铜比例(%)
硫化铜比例(%)
氧化矿(带)
混合矿(带)
原生矿(带)
30~100
10~30
<10
70~0
90~70
>90

(四) 取样检查与质量评定 概念:化学取样检查是为了评定取样结果的可靠程度,而对取样工作的三个基本环节,即采样、样品加工及分析所进行的检查工作。
目的:发现误差,查明误差的性质和产生误差的原因,及时补救。
种类:随机的偶然性误差、系统误差
取样精度(或误差)是勘探精度(或误差)的重要组成部分。
1 取样技术误差的检查——取样可靠性评价 概念:取样可靠性主要是指单个样品取样结果的准确性。其数量表示就是取样的技术误差(或测定误差),即单个样品测定值与该样品实际值之差,分为绝对误差与相对误差。这种误差越小,取样的可靠性或可靠程度越高。
误差产生:在采样、加工、分析的各个环节都会产生。

    [li]在采样时,可能有杂质的混入,脆性有用矿物的崩散,采样方法可能选择不当,如用全巷法在薄层矿脉中采样等。 [/li][li]在加工时,有用组分可能在破碎过程中散失,缩分前样品可能拌得不匀,加工程序不合理等。 [/li][li]在分析过程中,可能方法不完善,仪器设备和试剂不理想,操作技术与工作态度不正确等。[/li]
查明方法:

主要是用检查测量:同矿体截面同位置用同方法重复取样,或用可靠性与代表性更高的方法取样资料对比验证法。

    [li]用坑道及钻孔的共轭样品来检查岩心取样的精度; [/li][li]用全巷法或剥层法取样来检查坑道中其他取样方法的精度; [/li][li]用大规格的样品来检查小规格样品的取样精度; [/li][li]用加工时的残余样品来检查加工过程的精度; [/li][li]用副样的检查分析来检查基本分析的精度。[/li]
化验分析结果的检查分为内部质量检查及外部质量检查分析:


      [li]内部检查分析是从基本分析样品中抽取一部分样品的副样,密码编号,和基本分析样品一样送往同一化验室分析;或将基本分析样品不同编号分析两份。比较分析的结果,以检查分析中的偶然误差。内部检查分析的数量一般为原分析样品总量的5%~10%,内部检查分析应分期、分批进行,对各品级、各类型的样品,以及边界品位附近的样品都应检查;组合分析、物相分析类同。 [/li][li]外部检查分析是将检查分析样品(是从原分析样品的正样或副样中抽取)编密码(附原分析方法说明)后,送往具有较高水平的指定化验室去分析,以便检查原分析结果是否有系统误差存在。外部检查样品的数量一般为原分析样品总数的5%。当矿床样品总数较少时,外检样也不得少于30个。 [/li][li]在外部检查分析结果与基本分析结果相差很大时,应查明其原因,或请更有权威的第三个化验室作仲裁分析。[/li]
2 检查分析结果的评价与处理若内部检查分析查明了基本分析存在偶然误差时,应评价其误差的大小。其评价往往借助统计分析的方法:

(1) 以基本分析样的超差率来评价
超差率是指被检查的样品中误差超过允许误差的样品数占检查样品总数的比率。鉴于单样的误差对于圈定矿体影响较大,以超差率作为评价指标是很有用的,若超差率>30%,说明基本分析的质量是很差的、不合格,必须复检或返工。超差率的计算则是先计算单个样品的相对误差:

式中:Z——单个样品的相对误差;
x——基本分析结果;
  y ——检查分析结果。
然后,统计超差的样品数,计算超差率。
(2) 以平均误差来评价
一般来说,偶然误差的平均误差是很小的,但仍然可以作为一个评价指标,当平均误差也超过允许误差的标准时,那就说明基本分析的质量是很不好的。平均误差的计算,有人主张以误差的代数和求平均值,有人主张以绝对值之和求平均值,这两种计算方法各有各的意义及用处。如果是为了考查偶然误差对求均值的影响,则以代数和求平均误差为宜。
对于外部检查分析结果,则需先确定是否有系统误差存在,然后确定其误差的大小。系统误差的检查除了以误差是否有系统的“+、-”号优势简单判断系统误差的存在外,目前常用的方法是t值检验法,t值计算式为:

式中:  —原基本分析的平均品位;
         —检查分析的平均品位;
         σx——原基本分析的标准差;
         σy——检查分析的标准差;
         γ——相关系数;
         n——样品对数目;
         t——概然率系数。
评价的准则是:当t>2时,则说明有系统误差存在。而其误差的大小则以比值f来表征
(3) 误差处理
在储量计算时,在不得已的极少情况下,允许根据f值对基本分析结果进行校正,但往往需要降低原储量类别。
在矿产勘查规范中规定:化学分析质量及内、外部检查分析结果误差处理办法按DZ/T0130—94《地质矿产实验室测试质量管理规范》执行。规范确定的矿石允许误差计算公式如下:
            
式中:Y—计算相对误差(%);
      C—修正误差:Fe、Mn、Cr、Ni各取0.67,Cu、Pb、Mo为1.00,Zn 1.50,Ag 0.40;
      x—测定结果浓度值(%)。
3 取样代表性概念:取样的代表性是指抽取的样品或样本代表被取样的地点或矿体单元(或总体)的程度。它在数量上的表示是类比误差或代表性误差。
样品的代表性分为总体(或整体)代表性、分级或局部代表性及个体代表性三类。

    [li]总体代表性是指样本的平均值与总体平均值的符合程度,即根据取样所得的矿体(或矿床)品位平均值与矿体(或矿床)真实品位平均值的符合程度。 [/li][li]分级代表性是指样本的概率分布与总体概率分布的符合程度,也即各级品位的比例与实际比例的符合程度。各级品位所占的比例是矿床的固有特征之一,如果取样结果仅仅能满足总体代表性,而不能满足分级代表性,就不能认为取样的代表性是好的。一般来说,如果各分级代表性能满足,则总体代表性也大致能满足。 [/li][li]个体代表性是指每个具体样品是否能代表所影响范围的实际情况。[/li]
取样代表性及可靠性无疑是取样的核心问题,经济而有效地获得具有一定代表性及可靠性的样品,乃是选择和评价取样方法、取样措施、方案的依据和准则。

影响取样代表性的因素:

    [li]矿石质量本身的变化性 [/li][li]供采样的探矿工程制约。 [/li][li]样品数量,表现为:对同一矿体(矿段)采集样品的数量越多,其取样代表性越好,反之,样品数量越少,其代表性越差。 [/li][li]样品间距,表现为:① 在品位的变化为随机性变化时,若取样范围一定,样品间距越密,则取样数量越多,其代表性越好,反之,代表性越差;② 在品位变化为方向性变化时,样品间距越密,代表性越好,即越能反映矿石质量自然变化性。这时用较稀疏取样工程,内插与外推也能取得较好的代表性。 [/li][li]样品几何特征,是指样品布置的方向、规模、规格、形状等对取样结果的影响。从理论和实践可知,一般情况下,单个样品总是沿着矿体的厚度方向布置;样品的体积越大,取样结果的离散程度越小,也即观测变化性越小。[/li]


图4-5-8 样槽规格对品位变化影响略图  (据А.Б.卡日丹,1984)从图4-5-8可见,随着样品的规格(几何尺寸)的变小,观测变化性将变大,反之,样品的规格越大,变化越均匀。


图4-5-9 样品形状对品位变化的影响略图  (据АБ卡日丹,1984)
在矿化特征一定的条件下,
样品体积相同,几何形状不同时,其取样结果也将不同,从图4-5-9中可见,对这类特征的矿化,“线状”样品的观测结果显然比正方形样品的观测结果变化要均匀,更能反映矿石质量的总体变化特点。
若品位值是独立的随机变量,则:

式中:δ——平均值的绝对误差;
          σ——品位观测值的标准差;
          τ——平均值的相对误差;
          V——品位变化系数;
          n——观测值的个数。
分级代表性的评价可以建立各级品位频率的置信区间。如果已知矿床品位的分布律,也可进行分布律的检验。
个体代表性的评价可用单个样品影响范围内的加密取样,或利用更可靠(如规格更大)的相同或不同取样方法进行误差评定。
注意:地质统计学中的克立格(Kriging)法,就是根据一个块段内外的若干信息样品的某特征值数据(如品位值),对该块段某特征值(品位)作出一种线性、无偏和最小估计方差(估计误差的方差)的估计方法。也即在考虑了信息样品的形状、大小及其与待估块段相互之间的空间分布位置等几何特征,以及品位的空间结构信息(以变异函数或协方差函数来反映)后,为了达到线性、无偏和最小估计误差的方差的要求,而对每个样品值分别赋予一定的权系数,再进行加权平均类估计该块段平均品位的方法。该法既保证给出一个最正确的估计,尽可能避免误差,还能提供估计误差(精度)的概念。关于整体和局部的平均品位估计及其估计误差的方差计算,以及作为基础的具体样品(点)的品位估算的具体方法和步骤,请参阅有关资料。
三、岩矿鉴定取样
概念:指系统或有选择地采集岩、矿石标本以供直接或镜下观察矿产质量及进行有关地质研究的采样工作。包括了一般的岩石、矿石取样和砂矿取样。主要研究内容:
(1)矿石的矿物成分与共生组合,矿石结构构造,矿物次生变化及其含量等,配合以物相分析,用以确定矿石氧化程度,划分矿石类型,掌握其分布规律;编制矿床或矿体的矿物及矿石类型分布图;
(2)矿石中各矿物组分种类与含量,除了较粗略的目估法外,可用较精确的点、线、面统计法,已知标准比较法较快地求出该矿物含量。而且某种情况下,如矿石矿物简单到只有一种(如黄铜矿),则可通过换算即有一定可靠性地求出Cu含量或黄铜矿含量。
(3)测定矿物的晶形、粒度、硬度、磁性、导电性等物理性质,解决有关矿石选矿加工方法流程和合理技术指标等问题,为提高选矿回收率和矿石的综合利用提供较可靠的资料依据。
砂矿取样,是为查明稀散或贵金属砂矿床中有用矿物(元素)的含量、分布特点、圈定矿体、计算储量,确定砂矿的回收工艺性能等而进行的取样工作。
由于砂矿矿石是粗细不同的松散沉积物(或坡、残积物)组成,有用矿物含量变化较大,故要求的原始样品的体积和质量较大(一般不少于40~50kg)。故除用较大直径砂钻取样外,在浅井中,常用大断面规格的刻槽法、剥层法,甚至全巷法采集样品。原始样品在野外现场或在实验室经过淘洗(洗选)和重选来缩减样品,获取重矿物精矿,然后送去鉴定分析。由于砂矿的可回收品位是重矿物的密度和粒度的直接函数,故此洗选与重选方法和流程常是工业开发利用时的依据。分析时,主要是用重砂分析的方法确定有用矿物含量,单矿物(2~20g)或人工精矿(30~50g)化学分析作为辅助手段。重砂取样鉴定结果的质量要通过适当的内检、外检后,方预酌情处理和利用。
四、加工技术取样 概念:矿石加工技术取样又称工艺取样。指为研究矿石的加工技术性能,确定其选矿、冶炼或其它加工方法、生产过程和合理的技术经济指针,为建矿可行性研究和矿床技术经济评价提供可靠资料的取样工作。
取样任务和研究内容

    [li]对绝大多数金属矿产和部分非金属矿产,主要是确定矿石的可选性及选矿方法和工艺流程,其中一部分矿石还需要研究冶炼性能和其它加工性能。 [/li][li]随着采、选、冶工业科技的发展,例如某些可就地溶浸或堆浸的金、铜、铀矿、盐矿或就地气化的煤矿等,或省却简化了矿床开采与选矿工程、或选冶加工合二而一等,则必须注重研究其矿体赋存的有利地质构造条件、矿石与围岩的各种矿物物理—化学性能及其可能的采、选、冶联合工艺过程中的行为差异和规律等。 [/li][li]对于绝大多数非金属矿产,则必须采用各种专门的取样试验方法或测试手段,查明与其工业用途有关的技术和物理性能。[/li]
矿石选冶性质研究的重要性:
矿石选冶性质是指矿石的可选性及可冶炼性能。
①矿石的选冶性质是矿床技术经济评价的重要因素,尤其是对新的矿石类型、品位低贫、颗粒细小、杂质较多和难选的矿石,具有决定的意义;
②是制定矿床工业指针的重要基础;
③是综合利用矿产资源、开发矿产资源新品种新用途的重要依据。
矿石选冶性质的研究,除应进行矿石物质组份、结构、构造、赋存状态等研究外,还要进行不同程度的选冶试验。
原全国储委“矿石选冶试验程度”专题研究组将选冶试验程度分为5个层次,即“可选(冶)试验”、“实验室流程试验”、“实验室扩大连续试验”、“半工业试验”和“工业试验”。矿石加工技术试验研究程度由矿产勘查投资人决定。
可选(冶)试验是为了确定试验对象是否可作为工业原料,在普查勘探的早期进行,模拟度较低,试验是在对矿石物质组成的初步研究基础上,用物理的或化学的方法获得技术指针。样品重量一般要求100~200千克。
实验室流程试验是进一步深入研究矿石在什么样的流程条件下能充分合理地选冶回收。或者说是以获得较好的技术指针要求进行流程结构及条件的多方案比较试验。其试验规模仍是以实验室小型的非连续的试验设备来实现。试验结果可作为矿床开发预可行性研究和制定工业指针的基础,对易选矿石,也可作为矿山设计的依据。样重一般300~500千克。
实验室扩大连续试验是对实验室流程试验所推荐的流程串组为连续性的类似生产状态的操作条件下的试验,具有一定的模拟度,成果是可靠的。其结果一般可作为矿山设计的依据。试验样品重量根据试验设备规模和工艺流程的复杂程度而定,一般多为300~2000千克。
半工业试验是在专门的试验车间或实验工厂进行的矿石选冶工业的模拟试验。是在生产型的设备上,按“生产操作状态”所作的试验。这种试验主要用于矿石选冶工艺复杂而在实验室试验中难以充分查明其工艺特性及设备的某些关键环节,有必要提高试验模拟程度的情况。其试验结果无疑可作为矿山设计的依据。试验样品重量一般为5~25吨。
工业试验是建厂前的一项准备工作,主要在矿床规模很大、矿石性质复杂,或采矿贫化率高,或采用先进技术措施,在工业生产中缺乏经验,或因技术经济指针需要在工业试验中得到可靠的验证等时才进行。试验结果作为矿山设计建厂和生产操作的基础和依据。这种试验由生产部门和设计部门合作进行。试验样品一般重量极大。
试样采集:按不同矿石类型分别采取,矿石类型划分的标志有:
①矿石的致密程度,可分为致密的、不致密的、疏松的矿石;
②矿石中有用组分的种类:如多金属矿石可分为铅矿石、铅锌矿石、锌矿石等。对具体矿床应具体划分;
③矿石中有用组分的含量:可分为贫矿石、中等矿石、富矿石;
④矿石的结构构造,如块状矿石、浸染状矿石、角砾状矿石等;
⑤矿石的氧化程度,如硫化物矿床中的氧化矿石、混合矿石、硫化矿石。
矿石特征的分类:

    [li]
    易选矿石:组分简单,工业利用成熟的矿石;

    [/li][li]
    一般矿石:可用组分多,工业利用尚成熟的矿石;

    [/li][li]
    难选矿石:组分杂、矿物细、在国内外存在着技术难题。
    [/li]

不同类型矿石的采集与合并,一定要考虑技术加工的特点同时注意与矿床中矿石自然产出特征一致,以及采矿技术指针,如采矿贫化率、废石混入率等,以保证样品具有充分的代表性。矿产勘查各阶段矿石选冶试验程度见表4-5-7。
表4-5-7 矿产勘查各阶段矿石选冶试验程度表

勘查阶段
选冶试验目的 矿石物质组成研究 矿石特征 选冶试验程度 选冶试样
要求



评定矿石可否作为工业原料 初步研究 易选矿石 类比评价,不做试验
一般矿石 可选(冶)性试验 可选性试验单样重约50-500kg。
难选矿石 可选(冶)性试验及实验室流程试验



评定矿床是否具工业价值。 详细研究 易选矿石 可选(冶)性试验 实验室流程组合样重300-1000 kg。实验室扩大连续试验样5-25t。
一般矿石 实验室流程试验
难选矿石 实验室流程试验及实验室扩大连续试验



提供矿山开发可行性研究及设计依据 深入研究 易选矿石 实验室流程试验 样品采集、试验条件及试验内容由地质、试验、设计单位共同确定。


五、开采技术取样 概念:开采技术取样又称技术取样,或物理取样。指为了研究矿石和近矿围岩的物理力学性质而进行的取样工作。
任务:

    [li]测定矿石和围岩的物理机械性能,如矿石的体重、湿度、块度、孔隙度,矿石与顶底板围岩的松散系数、稳定性、抗压、抗剪、抗张强度、硬度、安息角、沙性及粘性土的土工试验,为矿产储量计算和矿山设计提供必要的参数资料; [/li][li]对一部分借助化学取样还不足以确定质量的矿产,主要是测定与矿产用途有关的物理和技术性质,例如石棉的含棉率、纤维长度、抗张强度和耐热性等;建筑石材的孔隙率、吸水率、抗压强度、抗冻性、耐磨性等;宝石的晶体大小、晶形、颜色等;耐火粘土的耐火度等, [/li][li]从而为矿床评价、确定矿石质量和工业用途提供资料依据。[/li]
1矿石体重的测定

概念:矿石体重又称矿石容重,矿石储量计算重要参数。指自然状态下单位体积矿石的重量,以矿石重量与其体积之比表示。
按测定方法,可分为小体重和大体重。
小体重是按阿基米德原理,以小块(60-120cm3)矿石用封蜡排水法测定,其体重计算公式为:

式中 D—矿石体重;
      W—矿石重量;
      V1—矿石封蜡后的体积,即封蜡矿石放入水中所排水之体积;
      V2—矿石上所封蜡的体积;
      W1—矿石封蜡后的重量;
      0.93—蜡的比重(g/cm3)。
小体重需按类型或品级矿石取30~50块标本在空间分布上应有代表性;应在野外封蜡,进行测定,然后取其平均值。
由于小块矿石中不包括矿体中所存在的一些较大裂隙和孔隙(洞),故测定结果往往比实际的矿石体重值要大,可视为矿石比重,往往需用大体重来检查或校正。
大体重是在野外用全巷法取大样品,称其重量为W,再细致地测其体积为V,则体重为D=W/V。其体积可以用塑料或砂子充填的办法测得,不少于0.125m3。
虽然大体重样品体积大,工作量大,成本高,但对疏松或多裂隙孔洞的矿石(如氧化矿石、风化壳型镍矿石等),每类型或品级矿石还需测大体重样2—5个。
因大体重样品基本代表矿体自然状态,故其可靠性与代表性高,可用于校正小体重或直接用于储量计算。
测定矿石体重的同时,要测定它的主元素品位、湿度和孔隙度(氧化矿石)。
可以在矿体中掘进坑道时,用全巷法采集样品;也可以在坑道中或在地表露头上进行专门大体重量测定。一般样品体积为1-10m3。
2 矿石湿度的测定  
概念:矿石湿度指自然状态下,单位重量矿石中所含的水分,以含水量与湿矿石的重量百分比表示。
测定目的:因为化学分析的品位是干矿石的品位,而矿石体重是在自然状态下测定的,计算储量时,应使两者统一,所以必须用矿石湿度加以校正。
湿度测定:湿矿石及烘干矿石重量分别为W1和W2,湿度B为:

矿石品位校正:已知烘干矿石品位为C2,则湿矿石C1为:
             C1 = C2(1-B)
湿度的大小主要决定于矿石孔隙度、裂隙度、地下水面与取样深度等。一般每类型矿石湿度测定样品不少于15~20个。
3 矿石及近矿围岩抗压强度的测定  
测定抗压强度是为开采设计提供依据,一般是在专门的实验室进行。
测定抗压强度所需的样品通常是在矿层及顶、底板围岩中采取,或按不同硬度的矿石及围岩采取,每种采2—3个,规格为5×5×5cm3,每个样取两块,分别进行平行层面及垂直层面的施压试验。
4 松散系数的测定  
概念:松散系数又称碎胀系数,是指爆破后呈松散状态矿石的体积与爆破前的矿石自然状态下原有体积之比。
测定的目的是为矿山开采设计和确定矿车、吊车、矿仓等的容积提供资料。其计算公式为:
          K=V2/V1  
式中: K——松散系数
          V2—爆破后矿石的体积;
          V1—爆破前矿石的体积。
六、地球物理取样  概念:地球物理取样是指确定矿产质量的地球物理方法,也即根据矿石与围岩、夹石间的物性差异,利用合适的方法和仪器设备,在露头和工程中现场测定相关资料资料,用以研究与确定矿产质量的工作过程。
作用:确定许多种矿石的物质成分、含量、密度(体重)、含水量、孔隙度等物性。所得资料多用于研究矿化程度的差异,用于补充推断钻孔、坑道工程间矿体界线的连结与圈定,验证与提高地质取样资料的可靠性,以及勘探工程所在剖面的含矿性评价,并可以及时指导勘探工程施工作业。
目前常用方法:

    [li]X射线放射性测量法。它的应用面广,施工简单,同时测定多种元素。 [/li][li]磁法或电磁法测井。在铁矿勘探中 [/li][li]中子活化法。在含氟矿床、锰、铝矿床中应用最有效 [/li][li]能谱中子伽玛法。主要用于汞矿床勘探 [/li][li]伽玛中子法。用于铍矿床勘探 [/li][li]伽玛—伽玛法。用于确定矿石体重等。[/li]
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 楼主| 发表于 2010-6-8 21:53 | 显示全部楼层

矿床勘探与探采结合(4)

六 矿体构形与勘探剖面
一、矿体构形 (一) 矿体构形及其特征标志 概念:矿体构形是指矿体各部分组合构成的形态特征,即通常所讲的矿体空间形态特征,包括矿体外部形态、内部结构及其变化特点,属矿体形态学研究范畴,可用一些形态特征标志或几何要素和参数来描述。
矿体外部形态主要是指矿体规模、形状、空间位态及其某些影响因素。
(1) 矿体规模大小一般用矿体在三度空间的延长或长度、延深或宽度与厚度的几何尺寸参数(一般取平均值)来度量;可用与之相关的矿石(或有用组分)储量大小来表示。人们按矿产种类或矿床种类的不同规定了不同的特大、大、中、小型矿床划分标准。
(2) 矿体形状一般是指矿体外部边界的线与面要素组合成的轮廓。其边界复杂程度及延伸和尖灭特征应是矿体形态分类的基本依据。一般常是按矿体长度、宽度、厚度三者比例关系来分类。
В.М克列特尔划分出三种基本类型:① 一向延长的筒状、管状、柱状、条状矿体;② 二向延长的层状、似层状、透镜状及其他扁平脉状矿体;③ 三向延长的等轴状、囊状、巢状、瘤状矿体。
(3) 矿体空间位态则是指矿体产状和埋藏状况。

    [li]矿体产状:一般常以其总体走向、倾向、倾角三要素表示,故其实质往往是具有代表性的平均值;而要反映矿体产状在局部地段的细节变化,则必须进行详细地加密测量。对于一向延长(如脉状、管柱状)和某些二向延长(如透镜状)矿体,当延深方向与倾向不一致时,还必须考虑矿体的侧伏方向及倾伏角大小,以便准确确定矿体空间位置和正确有效地布置勘探工程。 [/li][li]矿体埋藏状况:① 矿体埋藏深度分为出露的或覆盖的、隐伏的或深埋的等;② 矿体与其他地质体(如围岩)的关系,即同生或后生,包裹或并列,界限渐变或截然,整合或非整合等。③ 与地质构造的关系:包括与断裂、褶皱、层理、片理等构造的空间位置关系。④ 矿体间的空间关系,如排列形式有平行、侧列、尖灭再现及间距有大小,或各种交叉、复合的等等。总体构成大小不等的矿段、矿带、矿床、矿田等不同成矿单元。[/li]
(4) 矿体内部结构是指矿体边界范围内的各组成部分在三度空间的搭配与排列分布特点,即包括矿化连续性、工业矿化与非工业矿化地段的空间关系、夹石层或无矿天窗的特征、矿石自然类型、工业品级的种类和分布特征等。矿体内部结构既反映了矿体内部物质成分的宏观组合形式,也在某种程度上影响矿体形态的复杂程度,矿体外部形态与内部结构之间存在着矛盾的对立统一关系。
(二) 矿体形态变化特点分析
1 矿体形态变化往往以某些形态标志(参数)的变化具体表现。分析其变化特点一般注重于其变化性质与变化程度两个方面。
矿体形态变化性质一般是指矿体形态标志(如厚度)在不同空间位置上相互之间的联系和具体变化的各种规律。如图4-6-1所示,矿体厚度在一定方向上表现出逐渐增大和减少的坐标性变化性质。

图4-6-1 矿体厚度呈方向性变化示意图
矿体形态变化程度是指矿体形态变化的急剧程度或复杂程度,包括变化的幅度大小与变化速度快慢。如图4-6-2所示,该细网脉浸染状金矿带中矿体边界形态随地质勘探与生产勘探巷道工程间距的改变而发生较大变化。

图4-6-2 矿化带中矿体形态随勘探网度变化略图
巷道间距:(a)—5m; (b)—10m; (c)—25m; (d)—50m
2 矿体形态变化的定量指标:
(1)矿体厚度变化系数(Vm)
Vm又称厚度“变异系数”,它是指矿体厚度一批观测值m1,m2,…,mn的标准差(Sm又称均方差)与这批数据的算术平均厚度值()之比值,通常以百分数表示:

厚度标准差是反映一批数据对其平均数的离散程度大小的一个特征数。其中(mi-)叫离差。一般认为厚度标准差及方差(S2m)反映着这批数据对平均值的绝对离散程度;而变化系数则反映着这批数据的相对离散程度。若两批数据,即使标准差相同,但平均厚度不同时,则不能认为两者变化程度相同,一般认为平均厚度大者,其变化程度小;平均值小者,变化程度大。尽管厚度变化系数不考虑这些观测数据的空间排列关系,随矿体不同延伸方向和数据多少等具体情况而不同,但仍有人主张用厚度变化系数(Vm)对矿体形态的复杂程度进行分级;如:
         变化很小的:Vm=5%~50%;
         变化中等的:Vm=30%~80%;
         变化很大的:Vm=50%~100%;
         变化极大的:Vm=80%~100%。
(2)含矿系数(Kp)或含矿率
它是指矿床或矿体、矿段、块段中工业可采部分与整个矿床或矿体、矿段、块段之比。其计算式为:

式中: Vp、Sp、Lp——分别为工业矿化部分的体积、面积、长度;
            V0、S0、L0——分别为整个矿化体(包括工业可采部分与非工业可采部分)的总体积、面积、长度。
含矿系数可表示矿化带中工业矿化的连续性与矿化强度;在储量计算中,为除去无矿地段,可用作核正系数。矿体含矿率越大,则表示矿化越连续;含矿率越小,则矿化越不连续,无矿窗洞所占比例越大,矿化强度也越小。在实际工作中,由于测定工业矿体部分体积与总体积比较困难,故常用其相应面积或长度之比来表征。根据含矿率大小可将矿体连续性分为四级:
          矿化连续或微间断的矿体 Kp=0.8~10;
          矿化间断的矿体 Kp=0.6~0.8;
          矿化最间断的矿体 Kp=0.4~0.6;
          矿化极间断的矿体 Kp<0.4。
(3)矿化不连续性系数Knp
由于含矿系数只是考虑了矿体内无矿窗洞所占的比例,而不反映无矿窗洞的形状和分布规律,也没考虑间断的次数,因而有人提出矿化不连续性系数 (Knp),其计算式为:
式中: i——矿体内无矿间断的次数;
          Knp——含矿系数。
不连续性系数越大,矿化越不连续。根据不连续性系数可将矿体分为:
         连续矿体 Knp =0~10;
         间断矿体 Knp =10~70;
         最间断的矿体 Knp>70。
(三) 矿体形态特征的影响因素和勘探研究 1.矿体形态特征的影响因素
(1)地质因素:
l         矿体的大小、形状及产状变化主要受构造因素控制。应阐明矿体所赋存的一切构造类型及其形态,并注意它们与矿体形态的联系。应阐明成矿最重要的构造类型。要注意成矿后构造对矿体形态及产状的影响。
l         矿体形态在一定程度上受矿化岩石物理化学性质的影响。一般脆性岩石易于形成破碎带,故多发育网脉状矿床。化学性质活泼的岩石易于产生交代作用。
l         矿体的形态、产状等还与侵入体的形态,接触面的形状、产状等因素有关。
(2)技术经济因素 矿床勘查与开发过程中人为的技术经济因素,也是影响对矿体形态特征正确认识和评价的重要因素。
矿体形态特征的查明与研究始终是矿床勘探与开发过程中极其重要的基本内容。
矿体空间形态特征的勘探研究,是指伴随着矿床勘探工作从地表到深部的展开,对矿体从初步研究到详细的模拟研究过程。
地表的矿床勘探初期,人们依靠大比例尺地质测量(填图),配合物化探测量,轻型山地工程揭露、取样研究、地质编录,以及数学地质方法,完成矿体形态特征变化规律及其影响因素的初步研究。
往深部,人们依靠正确布置的钻探和重型山地工程(井巷)有规律地直接揭露矿体,通过地质观察、取样、编录等收集系统资料;补充利用物化探信息资料;然后,运用有关成矿规律的地质理论进行综合方法研究和科学的预测与推断;时常运用图解模拟的方法进行矿体几何学研究;或借助计算机数据处理技术以及地质统计学方法等对矿化规律、矿体形态和结构变化进行定性和定量的详细研究。
最终获得一系列综合地质编录的文字报告、图件和表格等勘探研究成果,满足矿山设计的需要,并为系统的探采资料对比研究、数理统计分析和进一步开发勘探所利用。
其中,用以获得矿体系统剖面资料的勘探剖面法,被人们称为矿体形态特征勘探研究的最基本方法。
二、勘探剖面及其作用 概念:勘探剖面,或称勘探断面,就是由勘探工程及其所揭露的地质现象构成的切面即勘探剖面。
目的:正确地圈定矿体,了解和基本查明矿体不同部位(矿段)的形态、产状和内部结构,使勘探资料更好地为矿山设计所利用。所获得的反映勘探剖面成果的基本图件是勘探剖面图。某勘探线剖面图只要按一定系统和规律设置勘探剖面,用一定勘探工程技术手段揭露与查明单个勘探剖面上必要的“点、线”地质构造和矿化特征,就能获得足够精度的矿体勘探剖面资料;然后,综合对比研究各相邻剖面资料,按其间的联系与区别研究推断矿段地质构造特点,就能达到在三度空间从整体上控制与基本探明矿体形态特征的目的。
三、勘探技术手段的选择与应用 (一) 坑探 概念:地下坑探工程是指为揭露、追索和圈定深部矿体而挖掘的地下巷道。
是矿床勘探阶段所采用仅次于钻探的主要技术手段之一,主要用于提高矿床勘探程度,尤其是首采地段的勘探精度,检查评价钻探结果,采取大规格的技术加工样品,以及用于复杂类型矿床的勘探。
优缺点:

    [li]由于坑探工程一般多是在地下深处的岩石或矿体中进行,施工技术复杂,需要较大的动力和各种特殊设备,故其效率较低,费用较高。 [/li][li]优点是地质人员可以直接进入其内对地质现象进行观测和采样,所得结果较其他任何手段都可靠和精确,同时勘探坑道还可为开采所利用,便于实行探采结合,从而大大节约开采成本。 [/li][li]随着新的凿岩爆破机械技术的采用,其效率和成本均有较大改进。[/li]
分类:水平坑道、垂直坑道和倾斜坑道。

1水平坑道1) 平硐——具有直接地面出口的水平坑道,往往具有探采结合作用。
(2) 石门——无直接地面出口,垂直于矿体走向,主要是在围岩内向矿体掘进的水平坑道,起联络作用,无直接探矿意义。
(3) 穿脉——无地面直接出口,垂直于矿体走向,主要为在矿体内掘进的水平坑道,是主探矿水平巷道之一。
(4) 沿脉——无地面直接出口,在矿体内沿矿体走向掘进的水平坑道,又称脉内沿脉,主探矿巷道之一。
(5) 石巷——无地面直接出口,为平行矿体走向一般在矿体下盘围岩内掘进的水平坑道,又称脉外沿脉,无探矿作用。
(6) 盲中段辐穿——在天井或上山中开口,沿矿体厚度方向掘进的水平探矿穿脉。
2垂直坑道(图4-6-5)
(1) 竖井——具有直接地面出口的大型铅直坑道,为控制性主体基建工程,无探矿作用。
(2) 暗井——无直接地面出口,在水平巷道内,由上向下开凿的铅直坑道,为探矿工程之一。
(3) 天井——无直接地面出口,由下向上开凿的铅直或陡倾斜坑道,分为揭露矿体的探矿天井与无探矿作用的联络、溜矿、通风天井。

3倾斜坑道(图4-6-6)
(1) 斜井——具有直接地面出口的大型倾斜坑道,为控制性主体基建工程。其中,在矿体下盘围岩中掘进者,无探矿作用。
(2) 上山——无直接地面出口,由下向上开凿的缓倾斜坑道。脉内上山具探矿作用。
(3) 下山——无直接地面出口,由上向下开凿的缓倾斜坑道。成巷是“下山”的别名。


起探矿作用的坑道工程及其使用情况见图4-6-7。

图4-6-7 勘探坑道探矿综合示意图
(a)-(h),--剖面图;(i),(j)---平面图(二) 钻探 1 钻探是一种依靠钻具回转切割或冲击钻切岩石的动力机械手段,是揭露、追索和圈定深部矿体、评价矿床经济价值的主要勘查技术手段之一;多用于物化探异常与矿点的检查验证评价及矿床详查、勘探阶段。
分类:钻探按其钻进原理有冲击、回转钻之分,按钻进取心否分为无岩心与取岩心(粉)钻进等等。
在固体矿产勘查中,尤以岩心钻探最为常用。
钻探和坑探相比,具有效率高、操作简便、较为经济的优点,和物化探相比则较之准确可靠。
2 坑内钻在生产勘探阶段广泛用于探矿、探水、探构造,比坑探更具快速、方便、安全、成本低等优点。

图4-6-8 坑内钻作用综合示意图
a,b,f,I,k—平面图;c,d,e,g,h,j,l—剖面图按取样物质可分为岩心钻和岩粉(泥)凿眼钻;按钻进方位分为水平钻和剖面钻,并多使用扇形钻。其作用如图4-6-8所示,可代替穿脉、天井、上山等探矿;寻找小、盲、分枝矿体,断层错失矿体,探老窿残矿、采空区、暗河、含水层,并作超前放水孔等用,另外也可用于铺设管线,开采液、气态矿产资源等。
(三) 井中化探 在钻孔中同时进行岩石地球化学采样,已受到普遍的重视。它不仅是建立已知矿床原生晕模式、了解矿体蚀变带特征的基础,而且也是预测和评价深部盲矿体十分重要的依据。经验表明,它是矿区外围和深部盲矿预测找矿行之有效的一种重要勘查手段。

(四) 钻井地球物理勘探 钻井地球物理勘探是50年代提出和发展起来的一种技术手段,在煤田和油田勘查中应用较为成熟。根据目前发展的趋势,广义的井中物探可分成三大类:① 测定钻孔之间或附近矿体在钻孔中所产生物理场的方法,主要有充电法、多频感应电磁法、自然电场法、激发极化法、磁法、电磁波法、压电法、声波法等;② 测定井壁及其附近岩、矿石物理性质的方法,如磁化率测井、密度测井及电阻率测井等;③ 测定钻孔所见矿体的矿物成分及大致含量的方法,如接触极化曲线法、核测井技术等。前者(①)称作井中物探;后两种(②、③)又称为地球物理测井或地球物理取样。

1井中物探

井中物探的作用是发现井周或井底深部盲矿,确定矿体相对于钻孔的位置、大小、形状、产状,追索和圈定矿体范围,以及研究井间空间矿体的连续性等。这不仅加大和补充了地面物探方法的勘探深度,同时也扩大了钻孔的有效作用半径,可更合理地布置钻孔,及时指导钻进或停钻,提高勘探速度和见矿率。

2地球物理测井

主要用于研究井壁地质情况,其具体任务是:划分和校验钻孔地质剖面,查明矿层位置并确定其深度和厚度;直接测岩矿石物性参数;研究和确定矿石成分及含量,以实现局部不取岩心或无岩心钻进。测井方法目前已由单一电测井发展到磁、电磁、放射性等多种参数综合测井。在研究和确定矿石成分及含量方面,核物理测井(γ能谱测量、选择性γ-γ测井、核磁共振、中子活化法及X萤光测井等)技术将成为一种主要手段,已引起国内外重视。主要井中物探方法及其用途列于表4-6-1中。


4-6-1主要井中物探和地球物理测井方法及其用途

方法名称
用 途
使用条件——孔径(mm)
探测距离(m)
充 电 法
探测良导硫化矿、磁铁矿,定位置、规模和矿体相关性
单、双孔孔
径36
500
多频感应
电 磁 法
探测致密、脉状硫化矿,定位置和产状要素
单、双孔孔
径46
单孔50~80,双孔120
自然电场法
探测致密、脉状硫化矿,定位置和延深
单、多孔孔径36[
100
激发极化法
探测硫化矿(包括浸染型),定位置,可估算规模
单、多孔孔径36
100(如用充电方式,可达500)
磁 法
探测磁性体,定位置大小和产状
单、多孔孔径36
150~250
电磁波法 (无线电波法)
探测良导体,定矿体位置、规模和形态
双孔为主,单孔少用,孔径36
50~400
压 电 法
探测石英脉型、伟晶岩型矿床及硅化带,定位置、规模和形状
单、多孔孔径36
50~120
声 波 法
探测铬铁矿、多金属矿、煤矿等,定位置、规模和形状
单、多孔孔
径59
80~400
接触极化
曲 线 法
定硫化矿矿物组分,估算致密和脉状矿规模,定矿段相关性。
单、多孔孔径46

核测井法
定硫化矿、氧化矿矿物成分及含量
单孔孔径36

小结(1) 不同勘查技术手段的作用和应用范围是有限的,各有所长和不足;

(2) 各种勘查技术手段虽然由于科学技术的进步有很大发展和改进,但仍然因为技术原因和地质现象复杂等,某些技术成果常常具有多解性,因而使其应用受到某种局限;

(3) 不同勘查技术手段的应用实际上是揭示、研究和利用控矿条件及矿化信息的某一方面的特性,而矿床是所有这些方面都具有密切内在联系的统一整体。
四、矿区地质填图 大比例尺地质图测制是矿床勘探初期必须进行的一项基本地质工作,常需辅以矿区地表探矿工程和物化探技术资料完成。

意义:矿区地质图或矿床地形地质图,是详细表示矿区地形、地层、岩浆岩、构造、矿体、矿化带等基本地质特征及相互关系的图件。目的在于为详细研究矿体赋存地段的地质构造特点和控制矿化的地质因素,查明矿面及深部勘探工程提供地质依据;也是进行矿床正确评价、储量计算和编制矿床开采设计的重要依据。它是勘探矿区最基本的图件之一,也是编制其它地质图件的基础。

矿区地质图一般采用的比例尺是1∶5000—1∶2000,必要时可用1∶500,以适应圈矿和采矿的需要。

编制大比例尺矿区地质图的基本特点和要求是:

①其测区面积大小和范围常常是根据矿床的大小来确定的,并兼顾与矿有关的岩石与构造等条件,以便使全部矿体及各种控矿因素都能表示在测区面积之内。测区面积一般不超过几平方公里,甚至小于一平方公里。图纸上的测区范围不一定要限制其左右界线平行经线、上下界线平行纬线而成矩形或正方形,而以便于表明整个矿床地段的地质结构为原则。

②由于大比例尺地质测量是对有工业价值的含矿地段进行全面深入的地表地质调查,深入研究矿区地表地质构造及矿体特点,指导进一步的勘探工作和对矿床的工业评价,因之要求对地表各种地质现象作细致深入的观察和描述,其详细程度是很高的。它要求查明所有出露于地表的矿体露头,确定矿体的边界和规模,研究矿体所赋存的地层、岩石、构造特点以及它们在空间和成因上的联系,并要求将上述内容按比例尺要求尽可能地反映在地质图上。  
③为了保证地质图的精度,所有观测点都应采用仪器测量。

④为了详细查明地表地质构造及矿体地质特征,必须以地质观察为基础,保证应有的详细程度和精确度,必须有足够的天然露头,如天然露头不足,还需补充必要的人工露头。这样,常常要投入相当数量系统加密的轻型山地工程,因此观测点的数目和密度也较大,其具体数目可参考有关规范。

⑤矿体地段地表地质测量不但要依靠地表观察,还要依据钻孔和物化探提供的资料,这样有助于编制更详细精确的地表地质图。对于薄矿体(层)、标志层及其它有特殊意义的地质现象必要时应扩大表示。

编测程序:分为踏勘、地层剖面研究和地质填图三个阶段。

填图基本方法:剖面法和追索法,必要时辅以其它技术方法。

①剖面法:它是通过测制许多横穿矿体或矿区主要构造线的地质剖面而进行地质填图的方法。先是平行矿体走向或构造线方向用仪器测出一条(或几条)基线,又垂直基线测出一系列平行的剖面线。剖面线间距根据矿区地质构造的复杂程度来具体研究确定,原则上要使相邻剖面线上地质体可以对比连接。一般情况下,剖面线间距在相应比例尺的图纸上为3—5厘米。地质人员沿剖面线作地质观察,绘制地质剖面图。地质体分界的观测点,用仪器测定位置并精确地标在地形图上。在剖面观测的基础上,进行剖面之间矿体和其它各种地质体的连接,以完成地质填图。剖面法适用于地质构造简单,矿体和岩层沿走向变化不很大的矿区,在植被覆盖面积大的矿区也可考虑采用此法。

②追索法:它是通过追索矿层、标志层、主要岩层分界线和构造线的方法进行地质填图和矿区地质构造研究。应用此法,要求先查明岩层层序和岩体的岩相分带,找出标志层和主要的岩层界线、岩体界线,构造线的位置,然后沿着走向进行追索。在追索过程中,每隔适当距离,或在地质体发生变化的位置,布置观测点,作描述记录,并用仪器测定其位置,标在地形图上;最后连接地质界线完成地质图。这种方法适用于基岩出露较好,地质体接触界线一般比较清楚,并有良好标志层的矿区。应用追索法经常需有剖面法的补充,以检查主要地质体界线之间的其它地质界线的变化和有无界线遗漏。故矿区地质填图常可理解为上述两种方法的联合使用。

在松散沉积物覆盖普遍的矿区,地质现象的直接观测受到很大的限制,因此选择有效的物、化探方法,适当加密布置系统的轻型山地工程或浅钻,用以揭示、追索松散层下岩层、岩体、矿体和断裂构造的分布,是保证地质图编测精度的一项重要措施。

通过矿区大比例地质图的编测和部分地表工程的揭露,对矿区地表地质构造情况较详查阶段有了更加全面深入的了解,初步建立矿床地质模型,这就为勘探工程的进一步正确布置提供了重要的依据。
五、勘探工程的总体布置  (一)勘探工程布置的原则  勘探工程布置原则:  

1 各种勘探工程必须按一定的加密剖面系统布置,以使各工程之间相互联系有利于制作系统的加密勘探剖面和获得各种参数,便于综合对比和进行地质分析与推断。

2 勘探剖面的方向应该根据矿体属性特征变化最大的方向来确定,而矿体属性特征变化最大的方向往往与其厚度方向一致,所以勘探工程应尽量垂直矿体走向或构造线方面布置,并保证沿厚度方向穿过整个矿体或含矿带。只有这样,才有可能反映矿体及其它地质体属性特征的最大变化程度及变化性质。

3 坑道勘探应保持穿脉相对均匀,并穿透整个矿体或含矿带;脉内沿脉探矿,也必须保证等间距均匀揭露矿脉的全厚,对较厚矿体需配合用穿脉或坑内钻探矿,以保证矿体的完整性;还应使坑探工程尽可能为将来开采时所利用。

4 在曾经进行过部分勘探工作的矿区内,布置勘探工程时,要充分利用原有的工程。  
地质勘探工作总原则:力求以最少的工程量、最少的投资和最短的时间,获取全面、完整、系统、准确和数量尽可能多的地质资料信息和成果。
(二)勘探工程的总体布置方式  根据上述原则,勘探工程的总体布置方式有三种:勘探线、勘探网、水平勘探。

1勘探线

概念:
勘探线是垂直于矿体总体走向的铅垂勘探剖面与地表的交线。
勘探线法:勘探工程布置在一组地表相互平行的勘探线所在铅垂剖面内的一种工程总体布置方式,称之为勘探线法。
布置方法:

    [li]勘探线的布置几乎总是垂直于矿层、含矿带,或者主要矿体的走向,以保证各勘探工程沿厚度方向截穿矿体或含矿带(图4-6-9.a)。 [/li][li]各条勘探线应尽量相互平行,以便各勘探线剖面的资料进行对比,减少误差,也便于正确计算储量。 [/li][li]当矿层或含矿带走向有强烈变化时,勘探线的方向也需作相应的改变一般可先作基线代表其总体走向,然后垂直基线布置勘探线(图4-6-9.b)。 [/li][li]各勘探线之间往往是平行和等距的,勘探线剖面上各工程截穿矿体点之间的距离也往往是等距的。应尽量使勘探工程从地表到地下按一定间距沿勘探线布置,以便获得系统且均匀控制的地质勘探剖面资料(图4-6-9.c)。 [/li][li]在勘探线剖面内,勘探工程可以是铅直的,也可以是倾斜的。但倾斜工程一定要沿剖面倾斜,不能偏离剖面。 [/li][li]在走向上,应尽量使一排工程(或工程的见矿位置)在一个与走向平行的铅垂剖面上,以便能作出一个纵剖面图(图4-6-9.d)。其它工程的位置则比较自由。适用条件:
        [li]勘探线是勘探工程布置的一种最基本的形式。尤其适用于呈两个方向(走向及倾向)延伸,产状较陡的层状、似层状、透镜状、脉状等矿体。 [/li][li]它一般不受地形及工程种类的影响,各线工程的位置可根据地质和地形情况灵活布置,因此应用最为广泛。[/li]
    [/li]
2 勘探网  
概念:勘探工程布置在两组不同方向勘探线的交点上,构成网状的工程总体布置方式,称为勘探网(图4-6-10)。
这种工程布置方式,要求所有的勘探工程主要是垂直的勘探工程,如直钻、浅井等。


图4-6-10 勘探网基本类型 a-正方形网;b-矩形网;c-菱形(或三角形)网
基本类型:正方形网、矩形网、菱形(或三角形)网。勘探网的形状决定于网格各边长的比例关系,应与矿体的各向异性相符合。

    [li]正方形:勘探网适用于勘探在平面上形状近于等轴状,矿化品位变化也在各方向无明显差别的矿体,如斑岩型矿床、产状极缓或近水平的沉积矿床等。 [/li][li]矩形网:适用于平面上沿一个方向延伸较长,另一方向延伸较短的产状平缓的层状、似层状矿体;或矿体某些特征标志沿一个方面变化大、沿另一个方面变化较小的矿体。矩形网的短边(即工程较密)的方向,应是矿体某些特征标志变化较大的方向 [/li][li]菱形(或三角形)网:其特点在于沿矿体长轴方向和垂直长轴方向,每组勘探工程相间地控制矿体,并可节省部分勘探工程。对那些矿体规模很大,而沿某一方向变化较小的矿床可采用菱形网。[/li]
适用条件:


    [li]采用勘探网的形式布置工程,还要求矿区地形起伏不大,一般可获得两组到四组不同方向较高精度的垂直剖面,故其可提高勘探程度,并为完善与优化采矿工程布置提供基础。 [/li][li]由于勘探网适用条件限制较多,在金属矿床勘探中远不如勘探线方式应用广泛。[/li]

3 水平勘探  
概念:当主要采用水平坑探工程及坑内水平钻,勘探产状为陡倾斜矿体或地形切割有利的矿床时,要求各工程沿不同标高水平(中段)揭露矿体,以获得一系列不同标高水平的勘探断面,这种勘探工程布置形式叫做水平勘探(图4-6-11,下图)。
适用条件:
它尤其适用于陡倾斜的矿体,特别是柱状、筒状、管状矿体,采用水平勘探地质效果更好。
注意:所谓按线按网布置工程都是指勘探工程对矿体的截穿点成线或成网,而不是指工程在地表的位置成线或成网,但两者在一定程度上相关。许多情况下两者往往是一致的,即不仅工程在矿体上成线成网,在地表勘探工程也成线成网。勘探工程应当按线或按网布置,原因在于:
1)为了能获得较多的高精度的地质勘探剖面,便于更详细地研究矿体的形态、产状、内部结构等特征。
2)在矿体属性特征具有方向性变化,而又了解不够的情况下,若工程的数量一定,按规则的线、网均匀地布置工程,能够最大限度地获得信息,满足抽样代表性的要求,试验表明不均匀网的矿体几何误差总是高于均匀网的误差。
3)能更好地圈定矿体,使相邻勘探剖面以及工程之间有较好的可比性。
4)便于信息资料的计算机自动处理,规则网点要比不规则网点的处理容易得多,精度也高。如果地表施工条件受限制,可以通过具体设计加以调整,如改变钻孔的倾角等。当然强调按线按网布置工程,也不是毫无灵活性,一般来说,在技术条件达不到时,也可以在一定容许范围内挪动工程的位置,但这种灵活性以不超过影响地质效果的限度为前提。
4 灵活布置工程
从概率的角度看,当人们对所要勘查的矿床的信息(各种矿体参数)了解的先验概率很小的时候,采用规则勘查网布置工程获得信息和概率要大。反之,当我们加强了地质规律的研究,对矿床的变化规律有了一定的认识,也就是说可以对矿床的变化作一定的预测的时候,就不一定非用规则的勘查网,这时就可以采用有目的的、有根据的、有的放矢的布置工程,这就是灵活的布置工程。
例如鞍山地区的变质铁矿,由于品位均匀,因此勘查时的主要关键是控制矿体的变化。但是,经过地质控制因素的研究了解到矿体厚度变化主要受次级横向和纵向褶皱控制,因此,勘查线的布置就不是等间距的,而是在矿体形态变化的转折点及横向褶皱轴部,这样布置显然比等间距布置更能准确的圈定矿体而且节省工程(图4-6-12)。
由上例可见,勘查工程总体布置要不要按等距进行要不要按一定规律进行。这是相对和概念,它取决于人们对矿床变化规律认识的程度。
一般情况下,矿体参数的预测是比较困难的,在这种情况下要求按等距规则布置工程是正确的。但是,也应当看到,在当前地质勘查技术方法不断改进和发展,先进技术不断采用和提高,特别是数学手段定量研究矿体变化性的应用,在一定条件下,人们预测矿体的变化有了可能,因此,根据实际需要而灵活布置工程今后应当给以足够的重视。

图4-6-12 某铁矿勘探线布置图六、勘探工程间距的确定  (一)勘探工程间距的含义
(二)影响确定合理勘探工程间距的主要因素
(三)确定合理勘探工程间距的方法
(一)勘探工程间距的含义  概念:勘探工程间距通常是指沿矿体走向和倾斜方向相邻工程截矿点之间的实际距离乘积,也称“勘探网度”或工程密度。
勘探工程沿矿体走向的间距系指水平距,也即勘探线之间的距离;
勘探工程沿矿体倾向的间距,一般是指工程穿过矿体底板的斜距(薄矿体)或穿过矿体中心线(厚矿体)的斜距(图4-6-13);
当矿体为陡倾斜而用坑道勘探时,以相邻标高(不同水平)坑道的垂直距离(又称中段高度)与中段平面上穿脉间的距离乘积表示。

图4-6-13 工程间距示意图
勘探网的工程间距,对于正方形网和矩形网是勘探网格的长与宽的长度;对于三角形网(菱形网),则为三角形的底与高的长度(图4-6-14)。

图4-6-14  勘探网工程间距示意图
勘探工程间距的另一种表示方式即单个截穿矿体的勘探工程所控制的矿体面积。

式中:S0—单个工程所控制的矿体面积;
           n—勘探工程数;
           S—为勘探矿体的总面积。
该式表明:在勘探总面积一定时,勘探工程密度和工程数量成反比关系。即在勘探总面积一定时,勘探工程数量的多少反映了勘探工程密度的大小,即反映了勘探工程间距大小。
按一定间距布置工程,实际上是对矿体进行系统的等间距均匀抽样观测的一种方法。
对于同一个矿床,选择的勘探工程间距大小不同,其所取得的地质效果和经济效果有较大差异,如工程间距过大则控制不住矿床地质构造及矿体变化特点,满足不了给定精度的要求;工程间距过小则超过给定精度的要求,增加了勘探工作量和勘探费用,积压或浪费了资金,并拖延了勘探工作的完成时间。因此,在矿床勘探工作中存在着确定合理勘探工程间距的问题。

[blockquote](二)影响确定合理勘探工程间距的主要因素  [/blockquote]1 极限工程量


图4-6-15工程量和信息量关系图
X处所对应工程量为最优方案概念:合理的勘探工程间距应是在满足给定精度条件下的最稀网度。可简单理解为以不漏掉工业矿体为限度的最大“网眼”尺寸为合理工程间距。
勘探精度随工程数量的变化具有一定的规律:在矿体变化性一定的条件下,随勘探工程数量的增加,勘探精度越来越高,表现为勘探误差越来越小;从曲线梯度变化来看,精度提高的速度是不一样的:在工程数量比较少时,随工程数量的增加勘探精度提高较快,而当工程数量增加到一定数量时,勘探精度提高的速度显著减慢,并逐渐趋于稳定。此时,再增加工程数量勘探精度提高很少或并不提高。这说明,过量的增加工程数量(加密工程)是不必要的,它不仅得不到好得多的地质效果,而且还增加大量勘探经费,这在经济上也是不合理的。从地质效果和经济效果统一的观点来看,存在一个极限工程数量,即与曲线梯度变化最大的拐点相对应的工程数量。虽然,这个工程数量对不同的矿床是不同的,但客观上却都存在着这样一个极限值。超过这个工程数量,在经济上是不合理的。然而是否一定要勘探到极限精度则视需要而定。
2 影响勘探工程间距确定的因素:  
(1)地质因素,即指不同矿种及其矿床勘探类型高低。包括矿床地质构造复杂程度、矿体规模大小、形状、厚度和产状的稳定性、有用组分分布的连续性和均匀程度等。
(2)矿床勘探工作阶段,以及勘探任务所要求的储量类别。勘探程度要求高则工程间距要小,反之工程间距则较大。储量类别越高,工程间距越小。
(3)勘探技术手段的类型。求同一级储量,坑道的间距可略稀于钻探。
(4)矿石内部结构及水文地质条件的复杂程度,对工程间距也有一定的影响。
注意:

    [li]在确定工程间距时,要充分考虑地质特征,尽量作到不漏掉一个有工业价值的矿体。同时,也要足以使相邻的勘探工程或相邻的勘探剖面的资料可以互相联系与对比。 [/li][li]对于重点勘探地段与一般概略了解地段应注意区别对待,可考虑用不同的工程间距进行勘探。 [/li][li]勘探投资者具有对勘探程度、工程量及投资额的决定权。所 [/li][li]必须保证技术上的可行和经济上的合理,即要进行充分的地质技术经济多方案对比论证,试验确定合理的工程间距。[/li]
2 加密法

概念:加密法是在矿床勘探开始时,在详查阶段已用较稀的网度系统控制的基础上,再用较小的工程间距加密布置工程;施工后,根据工程对矿床实际控制情况,如肯定矿体连续性、排除其多解性的需要,决定再加密工程多少以及在何处加密工程,即采取逐步加密的办法,一直加密到为满足一定精度要求而不需要再加密工程为止时的工程间距为合理。
这实质上是一种最优的地质分析过程,也是地质精度的一种分析方法。
协调原则:工程加密到何种程度为止要视勘探对象和任务而定。

    [li]对含矿带,则可根据相邻剖面或相邻工程之间所揭露的含矿带的空间位置、产状、形状、内部结构等的协调程度而定。如果是协调的即可认为已满足要求。如图4-6-16,以矿带为勘探对象,对矿带来说,勘探工程所揭露的矿带(包括某些地质背景)在工程之间是协调的。即:主要的地质界线能合理的连接起来,这就表明满足要求,而不能以含矿带中的单个小矿体为标准。含矿带中小矿体的查明留待生产勘探阶段完成。 [/li][li]对单个矿体,则必须相邻剖面、相邻工程上矿体的位置、产状、形态,以及赋存矿体的地质背景(如围岩、控矿构造等)能协调起来才算满足要求。如图4-6-17上表明,在现有工程控制下工程之间矿体不协调。矿体界线不能合理的连接,图4-6-17下说明在原有工程基础上加密部分工程后,工程之间矿体协调,连接比较合理,能满足要求。[/li]



图4-6-17 某铁矿剖面图优缺点:加密法的结果,工程之间的距离是不等的。在矿体或矿带变化简单的地段,工程间距较大;而在变化复杂的地段,工程间距则较小,这是此法优点之一。优点之二是简便易行。不足之处是目前尚缺乏一套完整的评价协调程度的方法。
3数理统计法  
这类方法比较多,常用的有:
(1)根据矿体标志值的变化系数及给定精度确定合理的工程数量。也就是根据数理统计中关于抽样误差的原理确定工程的间距,其公式为:

式中: n—必须的勘探工程数量;
           V—矿体标志值的变化系数;
           P—确定标志平均值的相对精度(给定平均值的相对允许误差),在本式中根据勘探的要求给定;
           t-为概率系数,决定于对结论所要求的可靠程度。常用的t值见下表(表4-6-3)。
表4-6-3概率系数t值简表

概率(%)

t

概率(%)

t

概率(%)

t

99
95
90

2.85
1.96
1.65

85
80
75

1.44
1.29
1.16

70
65
60

1.04
0.94
0.85

通常取t=1.96(或t=2),其所对应的概率为0.95。
应用该式计算时,必须注意以下几点:
①矿体标志有矿体厚度、矿石品位、矿体宽度、面积等多种。可以用总变化系数V0参加计算:
         
也可用诸标志变化系数值中的最大值参加计算。
确定工程数量必须用穿透样的观测值计算的变化系数。
上述公式确定的工程数量只是在随机抽样条件下的统计要求。
②计算变化系数所用观测值的观测尺度必须与所要确定的工程尺度相对应,如确定工程的数量,则必须用穿透样的观测值计算变化系数。
③用该式计算的工程数量,只能保证平均值具有给定的精度,而对于地质误差(如对地质构造的错误认识等)则未加考虑。所以,在应用计算时必须结合地质情况考虑。
另外,该式所计算的n值是指见矿钻孔数,若考虑到落空钻孔、实际钻孔数应大于该值。其它确定工程间距的数学方法还有从控制矿体空间变化规律出发的数学方法,如利用标志值周期性变化的半波长,自相关函数的相关范围,地质统计学中变异函数的变程等来作为确定工程间距的依据,由于这些方法目前尚处于试验阶段,在此不一一介绍。
4稀空法  
概念:其实质就是对于已按一定加密网度勘探的矿床抽去部分工程后,用较稀的网度的资料重新作图计算,与原有图件及成果进行对比,以考查是否可用较稀网度达到原网度的精度,即研究原网度是否可以放稀。
其结论主要用于同一矿床尚未进行勘探的地段、或供类似矿床勘探时参考。此法只有在详细勘探期间或勘探工作后期才有条件应用,属“事后”总结性质。
图4-6-18(左图)中绿线代表工程可以抽去,稀空法常作为地质勘探后期或开发勘探中研究和确定网度的方法。上述各种方法在确定合理勘探工程间距中存在一定的问题,我们的目的是力求所布置的勘探工程既能满足所要求的勘探程度,又能保证在经济上的合理,两者之间客观上存在一个最合理的“度”—最佳勘探网度。如何能实现这个最合理的“度”,实质上就是勘探网度最优化的问题。勘探网度确定的动态过程
最佳勘探网度不可能在勘探设计时就能完全确定下来,而只能在勘探过程中逐步达到。也就是说勘探网度的最优化是一个动态过程。如勘探初期用模拟法确定的勘探网度,那只是对被勘探矿床在有限资料分析研究基础上与类似矿床对比后确定的,不一定就是最优的勘探网度。随着勘探工作的开展,而不断提供了有关矿床及矿体各标志值新的信息,在掌握和分析新的资料基础上对原有勘探网度作必要的适当调整,使之趋近于或达到最佳勘探网度。目前不同学者从不同角度提出了实现最佳勘探网度的某些方法,前面所介绍的确定合理勘探工程间距的方法可视为其中的一部分。
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 楼主| 发表于 2010-6-8 21:54 | 显示全部楼层

矿床勘探与探采结合(5)




七、勘探剖面资料的获取
(一)勘探剖面图件的资料内容
勘探线剖面图和中段地质平面图是最基本的两种勘探剖面(断面)图件。
勘探剖面图件编制的基本内容:
1控制性测量内容:包括坐标线、网,控制点及地质测点、地形地物等。
2地质构造内容:地层、岩性、岩体、岩相界线、各类构造线及其产状;矿体、夹石,矿石类型、品级边界及其分布等。
3勘探工作及工程类:包括勘探线、基线、探(采)矿工程、取样工程位置、编号及测试结果等。
4专门性内容,指某些专门用途需要的特殊内容:如储量计算用的有关参数内容;数学特征分析的等值线;水文地质、工程地质研究所用的某些专门测试项目内容。其它规定内容:如图例、比例尺、责任表等。
(二)勘探设计剖面图的编制

1 编制的目的及基础
编制目的:为了根据所确定的勘探工作任务,沿勘探线剖面正确地设计勘探工程。
编制设计剖面图的基础:
勘探工作任务
对地表地质构造基本特点,特别是矿化特点的了解
沿勘探线剖面的地形特点的了解
物化探资料
勘探工程设计程序:
l
第一步根据已有资料编制理想(预测)的勘探线地质剖面图或中段(一定标高)地质平面图;
l
第二步在该图上逐步完成勘探工程单项设计,即编制成勘探设计剖面图。
编制依据资料:矿区大比例尺地形地质图;反映勘探线位置从地表到深部地质构造的已有探矿取样工程及物化探成果的编录资料;或已有的相邻勘探线剖面图、中段地质平面图等。
编制比例尺:一般≥1/5000~1/1000,视需要而定。

编制剖面图内容:
–岩层、矿层(体)、构造、围岩蚀变、不同矿石类型的分布
–座标网、水平标高线
–勘探工程的位置及编号
–采样位置及样品编号
–钻孔孔深及矿心采取率
–矿体及围岩产状要素、矿体编号
–矿体内不同矿石工业类型、自然类型和工业品级界线
–各种品级矿石及各级储量的分界线,各块段面积、平均品位数值及编号
编制勘探线平面图:包括勘探线、座标网及勘探工程的位置及编号
附有化验分析结果表
2 勘探线设计地质剖面图的编制方法:
一般是依据矿区地形地质图和剖面上已有工程揭露资料编制;开发勘探阶段则多依据已有若干中段地质平面图、相邻勘探线剖面图等切制、转切或通过适当的内插、外推计算作图方法编制。
编制具体步骤:(图4-6-19.a-d)
(1) 绘制坐标网线:



1)在平面图上投剖面的起止点A和B并连接成直线。该直线或其延长线与x座标和y座标交角(锐角)分别为α和β。
2)绘剖面座标线。一般选取z(高程)以及x或y座标中的一种。 x或y座标选取原则为:若α≥β,则选取x座标;反之则选取y座标。 x或y座标相邻座标线的距离(如上左图的300与400)并非是100m,而是100/sin α m。
3)根据A和B点的座标值,将其投在剖面图上。
(2)地表资料绘制:
包括:
    [li]地形线 [/li][li]地表地质界线 [/li][li]地表探矿工程[/li]
除了在剖面图上绘出上述内容,还应在剖面图下方的平面图上绘出。

(3)推测绘制地下资料并连接矿体
据矿床地质图和其他有关资料并根据相邻及其他探矿资料及地质规律的变化趋势推测深部地质特征及界线。
(4) 单项设计工程设计
按所选定的勘探工程种类和间距,将各单项设计工程标绘在地质剖面图上(详见于后的单项工程设计),并标明编号。

然后完善剖面线平面位置图,补充取样结果表及图例、责任表等规定内容。最后绘整理成图。
3设计中段地质平面图的切制  
在矿床地质勘探或开发勘探工作中,根据工程设计需要往往要切制中段设计(或预测)地质平面图,或称为××m(标高)水平断面图。
所需资料依据:矿床地质图及对矿床地质构造特点和成矿规律的研究成果;一系列勘探线剖面图;或已有中段(尤其是相邻中段)地质平面图等。可利用直接切制或各种转切的方法完成。比例尺一般1∶500~1∶2000,按矿体规模与地质构造复杂程度而定。现将具有一系列
勘探线剖面图切制中段设计地质平面图的方法与步骤介绍如下(见图4-6-20):
(1)按设计需要确定切图标高(如100m);
(2)绘平面坐标网,要求对角线误差小于1毫米,同时画上各勘探线及编号;
(3)从各勘探线剖面图上的切图标高线上切取各类工程及地质界线点,并转绘到平面图各相应勘探线上;
(4)将各相邻勘探线上的对应地质界线点连接起来,注意地质构造线的性质、产状变化趋势;一般应按照:先新后老,先外后内,先主后次,先含矿层(带)后矿体、再矿石类型的顺序联图;若有相邻中段地质平面图,要参照对比修改;并根据对某些规律变化的趋势性认识,尤其对那些属内插外推界线的预测内容作必要修正;
(5)按所选定设计的勘探工程种类(沿脉、穿脉、坑内钻等)和间距,作单项工程设计,并编号,以完成预定的矿床勘探任务。
(6)清绘成图,并按规定注明图名、比例尺、图例、责任表、图框等。
图4-6-20据勘探线剖面切制中段预测地质平面图(切图标高为100米)
1—围岩;2—铁矿石;3—铜矿石(三)单项勘探工程设计  1勘探剖面上钻探设计的方法和步骤:  
(1) 确定设计钻孔穿过矿体的截穿点位置。在勘探线设计地质剖面图上,按照已确定的工程间距,沿矿体中心线(厚矿体)或矿体底板线(薄矿体),由浅入深确定设计钻孔穿过矿体的截穿点位置;
(2)确定钻探类型。常用直钻与斜钻(或定向钻)两类,主要是根据矿体产状、地表地形地物情况、钻探设备条件和工人技术水平等确定。

    [li]直钻多用于产状较缓的矿体; [/li][li]斜钻多用于陡倾斜矿体,并尽可能沿矿体厚度方向从上盘钻进,少数情况下允许从底板截穿矿体。一般要求钻孔轴线尽可能与矿体表面垂直,其间夹角不得小于30°,否则容易发生走滑或孔斜超差;钻孔倾角不宜小于65°~70°,否则尤其打深孔时,技术难度较大。[/li]
(3)地表孔位的确定:根据矿体上预计的钻孔截穿点和选定的钻探类型反推到地表,即可确定设计钻孔地表开孔位置。若遇陡崖、河塘或建筑物等,允许适当移动位置。
(4)确定孔深:对于矿体边界清楚者,一般要求钻探穿过矿体后3-5m即可停钻。对于边界不清的矿体或矿化带,一般要求穿过矿体(或矿化带)10-20m停钻;但必须注意决不允许在矿化带(或含矿带)中停钻,避免漏掉工业矿体。
(5)编制钻孔设计书,作出设计钻孔理想柱状图,简要说明钻孔位置、钻进方位、倾角(或天顶角)、预计穿过的矿体、地层、岩石种类、产状和物理性质(硬度、孔隙度等),断裂破碎带、流砂层、水文地质情况及终孔深度等。并附上对钻探质量的技术要求和注意事项。必要时还需要提出地质、钻探、测量、物探测井人员配合工作的建议。
钻探质量要求:
(1)岩、矿芯采取率:

    [li]岩、矿芯采取率即指岩心钻探回次或分层中所采取的岩、矿心实际长度与其进尺的百分比。(点击进入计算过程动画) [/li][li]无选择性磨损时,要求围岩岩心分层平均采取率不少于65%,矿体及其顶底板3—5m内的岩、矿心采取率不小于80%。当厚大矿体连续5m低于要求时应立即采取补救措施,否则工程报废。 [/li][li]在地层岩性复杂时,应研究采取措施,力求设法保证岩、矿心采取率的需要。否则应配合确实有效可靠的地球物理测井工作,或补采岩矿粉(泥)予以弥补。[/li]
(2)进行系统的孔斜测量。

    [li]孔斜又称钻孔弯曲,是指在钻进过程中,由于某些原因钻孔偏离了原设计方位和倾角(天顶角的余角),不能按设计要求位置截穿矿体,易给资料的利用造成误差和错误。 [/li][li]每钻进50m测斜一次;在100m深度内的直孔,孔斜不超过2°,斜孔不超过3°。 [/li][li]发现孔斜超差,应实时采取纠正措施。钻孔实际出矿点偏离设计出矿点的垂直勘探线距离,不得超过勘探线间距的1/5。[/li]
(3)孔深测量与校正。

    [li]每隔一定深度(如100m)测深一次,尤其是在钻孔见矿、出矿和通过重要地质界线位置时,要验证孔深。若发现误差,要求立即采取递推的办法(因回次误差累积造成)进行平差校正,以保证所获得地质资料的准确性。[/li]
(4)简易水文观测。

      [li]按格式专门记录孔内水位的变化,漏水、涌水情况等,起到一孔多用的作用;有助于帮助完成矿床水文地质与工程地质的勘探任务。[/li]
2坑探工程设计  
地表轻型山地工程。按工程布置一般原则在矿床地形地质图和勘探线剖面图上直接确定。
探槽设计要求系统揭穿覆盖层小于3m的整个矿体或矿化带厚度;尽可能布置在勘探线上;常需用若干长的揭露矿化带整个宽度的主干探槽,和短的揭露局部矿体和构造的辅助探槽配合使用。探槽断面宽度以保证安全和方便观测地质现象为原则,深度应挖进新鲜基岩0.3-0.5m后终止。探槽或浅井工程间距往往要比给定的密得多,如加密一倍。当氧化带过深时,须用浅钻代替。工程施工结束后应及时取样与编录。
重型山地工程即地下坑探工程,设计必须慎重,要有明确目的和充分的理论依据,一般用于矿床首采区或主要储量区;往往需优选地质效果和经济效果都比较合理的方案,并兼顾矿山基建与开发时能够利用,即便于探采结合。
探矿坑道设计过程:首先在设计的中段地质平面图上完成水平坑道设计,在设计勘探线剖面图上完成垂直与倾斜坑道设计,然后转绘到矿体投影(纵或水平)图、矿床地质图和其它图件上。设计坑道一般以虚线表示,已施工的实际坑道以实线表示,并注明编号。
探矿坑道设计要求:

    [li]坑口位置应有利,避开断裂破碎带、流沙层等不利因素; [/li][li]以尽可能短的距离接近矿体来确定掘进方位; [/li][li]坡度在(3~5‰)之间,断面规格为(1.5~2.0m(宽)×1.8~2.0m(高); [/li][li]终止深度要求穿过矿体2~3m; [/li][li]计算了进尺,说明坑道穿过地段预计的地质构造现象,尤其是对不利的稳定性差的岩层、断裂破碎带、溶洞、流砂层等现象应予特别说明,以利于采取措施保证掘进施工安全和坑道使用安全。 [/li][li]坑道设计通过批准,方可施工。施工过程中要加强现场地质指导和取样、编录工作;达到目的及时验收,然后下达停工通知书。[/li]
(四)勘探工程的施工  施工顺序:

    [li]遵循由浅入深、由表及里、由稀到密、由已知到未知,循序渐进的原则。 [/li][li]基准孔、参数孔、沿走向和倾向的主导剖面应优先施工。 [/li][li]其施工安排,分为依次或并列两种基本方式,而常采用的是依次—并列相结合的分批施工方式。 [/li][li]一般应根据所掌握的矿床(体)地质资料和技术设备条件,先选择最有把握的地段,如主矿体中部(浅表)最具希望部分所设计的勘探剖面工程;作为第一批优先施工的工程;然后,依据其所获资料信息,再向深部与外围扩展,逐步安排其后几批工程依次施工。这种施工方式克服了逐个工程依次施工的勘探速度过慢和并列施工的工程落空风险过大的缺点,能够取得理想的勘探效果。[/li]
在各单项工程开工前,要作好必要的准备工作,地质人员要向施工人员交底,施工人员按照工程地质与技术设计,在接到施工通知书后即可正式开工。
在工程施工过程中,地质与测量人员要经常及时地进行地质指导并按照设计要求检查测量,确保工程质量,必须同时进行矿产取样和地质编录工作,达到目的,通过检查验收后,即下达停工通知书,结束施工。
(五)勘探工程的原始地质编录 1勘探工程原始地质编录的基本要求
概念:勘探工程原始地质编录是指对探矿工程所揭露的地质现象,通过地质观察、取样、记录素描、测度及相关其它工作,以取得有关实物和图件、表格和文字记录第一性原始地质资料的过程。
原始编录基本要求
①真实性:保证地质编录资料的真实准确与可靠,最基本的要求;
②及时性:随着探矿工程和地质工作的进展不间断地及时进行;
③统一性:统一规定标准和要求等,保证资料的共享性,也便于对编录工作质量的检查与管理,原始地质编录只有经检查验收合格后才准于使用。
④针对性:突出重点,方便于综合整理,有效地为完成勘探任务服务。
原始地质编录应尽可能及时采用新的方法和手段。
2 探槽编录
通常是按地形坡度展开,做探槽的一壁一底展开图,槽壁与槽底的夹角即为坡度角(图4-6-21动画).

图4-6-22穿脉两壁一顶平行展开示意图

图4-6-23沿脉编录图
编录方法有:
(1)导线法,用于所有较规则的探矿井巷工程的地质编录。基本步骤如下:
①踏勘准备:观察地质现象,判断素描对象,统一认识,划分地质界线等,若坑道被污染,应清理干净。
②设置导线,测定导线方位角、倾角,导线为皮尺或测绳,应挂在井巷工程测点上。水平坑道素描一般应挂设在顶板中线上,也常有挂设在壁顶或腰线上的;倾斜或竖直井巷编录时,应沿主边壁(角)挂设导线,亦有挂设于中心线的。
③测绘,沿导线按一定间距(如1~2m),用钢卷尺或木尺作支距,测绘井巷(素描部位)轮廓;同时将地质界线点及所有地质现象标绘在图纸(方格纸)上。
④徒手勾画地质界线,注明花纹、颜色、符号。
⑤标测取样点、采标本点位置及岩层、矿体、构造产状等。
⑥作简要文字描述。
⑦经现场检查无误,注明编录日期、地点、编录者姓名等。室内及时整理资料与清绘图件
(2)平板仪法或支矩法:对于规格较大且不规则的探矿巷道、硐室、以及露天采场,用导线法编录工作量大,准确度低,故往往用小平板仪法(或放射状导线的支矩法)编录。其步骤为:
①准备设备:小平板仪一台,标尺或标杆、皮尺、铅笔、原工程底图或方格纸、橡皮等。②架设平板仪:选择适当位置架设平板仪。
③选择测量地质点:测量和地质人员根据工程形态变化点和地质构造特点(界线点)布设观测点。
④测图和描述:将选好的测量点和地质观察点测绘于图上,圈定地质界线;标注各取样、采集标本位置及编号等;现场作文字描述。
⑤室内整理:及时进行资料整理和图件清绘。
(3)“十字”型控制法,适用于某些井巷工程(如斜井、上山、沿脉),要求随着工作面的推进,每间隔一定距离需准确快速地编制掌子面素描图。其具体作法是:首先从掌子面顶部中点向下画垂线,在距坑道底面一定高度(如1米高)位置画水平线,即构成“十字型”控制基线;然后以钢卷尺或丁字尺为支矩测量掌子面轮廓和所有地质界线点位置,最后对应连接界线,清绘整理成图。
4 钻探地质编录  
又称钻孔地质编录,指为取得钻孔的原始地质资料而进行的编录工作。
岩心钻探编录,又称岩心编录。一般分为两步进行:
(1)钻探现场按回次检查整理岩(矿)心,量取长度,按顺序编号,记录残留长度,回次进尺,计算回次与岩性分层采取率;进行地质观察和描述记录;按规定记录测深、测斜和取样资料;必要时,要求重测、纠偏,以及采取物探测井或补采岩矿粉(泥)样品用以弥补岩心采取率的不足。
(2)室内整理根据现场记录和取样资料计算岩矿层厚度,研究岩矿石特征,编制岩心柱状图,这是钻孔原始编录的主要成果。若钻孔发生了倾角与方位角的偏移,则需以计算或投影作图方法进行钻孔弯曲校正,作出钻孔轴线的剖面与平面图,以供编制勘探线剖面图时利用。钻探结束时,汇总整理钻孔有关资料,以备存档和检查利用。
钻孔弯曲校正:
根据某钻孔测量资料(表4-6-4)用正投影法作图步骤如下(见图4-6-21):
表4-6-4 某钻孔测量资料

测点编号

测量深度(m)

倾斜角(°)

方位角(°)

控制深度(m)

1
2
3
4
5
6

0
120
200
280
380
480

70
65
58
50
40
32

90
110
118
126
135
142

0~60
60~160
160~240
240~330
330~430
430~480

根据测量钻孔倾角及方位角弯曲资料编制的剖面图和平面图
①以钻孔测点和测量深度,依次计算各测点的控制长度(深度)(见表4-17)。每个测点资料的控制长度等于上下相邻测点间一半距离之和。因钻杆是逐渐弯曲的,故各测点弯曲资料表示是开始发生于其与上测点间距之半的位置,终止于其与下测点间距之半的位置。此“开始”至“终止”的长度,为测点资料的控制长度。这些开始点与终止点为转换点,或称作图控制点。自地表孔口位置向深部依次在各控制点以其倾角和控制长度作出oabcdef各点连续的折线图。若将其以平滑曲线连接起来,则得仅是倾角发生变化了的钻孔轴线剖面图。
②将各控制点投影到横坐标轴上依次得:L1、L2、L3、L4、L5、L6线段,它们分别为各相邻控制点间线段未发生方位角偏移时在原设计方位上(此图为90°)的水平投影长度。
③自钻孔平面投影位置o′开始,依次分别用各测点方位角与对应的水平投影线段(L1…L6)长度画出o′a′b′c′d′e′f′折线,为该钻孔轴线的水平平面实际投影图。
④将a′b′c′d′e′f′作剖面方向(90°为原设计剖面线方位)正投影,将其与abcdef点的水平线的交点平滑连接起来得oa″b″c″d″e″f″曲线,即该钻孔轴线在勘探线剖面上的剖面(投影)图。
⑤将岩心柱状图上的地质界线(分层)先标画在oabcdef线上,再如上法投影转绘,即编
绘出为编制勘探线剖面图所利用的钻孔轴线剖面图与平面图。

图4-6-24 作图法钻孔弯曲投影 钻孔弯曲校正还有其它计算法和量板法等,但以此作图法较简便易行。


八、综合地质编录及其图件  
    概念:综合地质编录又称“地质资料综合整理”,指根据各种原始地质资料进行的系统整理和综合研究的工作总称。
    即在原始地质编录的基础上,对所取得的分散零乱的地质资料,要运用新理论、新方法,进行全面地整理、归纳、概括,深入地综合研究和科学分析,编制出各种必要的、说明工作地区的地质及矿产规律性的图表和地质报告等。
    目的:指导下阶段的矿床勘探、矿床评价、矿山或其它工程设计等提供依据。
    综合地质编录既是野外地质工作的继续和“升华”,也是贯穿于整个矿床勘探过程中,为多快好省地完成勘探任务,正确查明矿床地质特征与成矿规律必备的重要环节。
    综合编录图件是综合编录的重要成果,是地质勘探报告中的重要组成部分。最基本综合编录图件包括勘探剖面图类,矿体投影图类,以及其它一些专门性图件。
(一)勘探剖面图类  最基本的两种勘探剖面图件:勘探线剖面图与中段(或水平断面)地质平面图。
实际勘探剖面图编制:
与设计勘探剖面图的编制方法基本相同,其区别仅在于前者的勘探工程是实际完成的、数量较多;后者是设计的、数量往往较少;其编制的目的和作用不同。
将原设计剖面上设计工程施工所获得的原始编录资料正确反映在勘探剖面上;根据各相邻工程所揭露的地质构造现象和矿化取样资料,经过合乎地质规律的综合分析与对比研究,再将所有地质构造和矿体界线点对应连接与合理推断,从而编制出相应的勘探剖面图。
勘探剖面图用于储量计算时,称为储量计算剖面(或断面)图。属于这一类重要的专门性图件,还要求将矿体划分出各类储量计算块段,并分别标注其储量值、类别,矿石类型、储量计算参数及块段编号等。
纵剖面图编制:
除了勘探线剖面(或称横剖面)图和水平断面图两种勘探剖面图外,时常还编制沿矿体总体走向,在矿体上盘一定位置的铅垂剖面图,称为纵剖面图(也可用矿体纵投影图代替),用以反映矿体走向上的总体边界形态、产状变化情况及其地质构造特点。
纵剖面图编制依据:矿区地形地质图和在该纵剖面线上及其附近的勘探工程的原始编录资料。其具体编制,总体上类同于勘探线剖面图的编制方法和步骤,只是应注意改变了的作图方位。
在地下开采的生产勘探过程中,以采矿块段或采场为单元,将提供的反映该块段或采场矿体细部特征的各二个以上横剖面图、水平地质平面图和一个纵剖面图(或纵投影图),合称为“三面图”,是采矿设计与生产管理的基本资料依据。
(二)矿体投影图类  概念:一般用正投影方法,将矿体边界线及其它有关内容,投影到某一理想平面上而构成的一类综合图件,称为矿体投影图。
按投影面的空间位置,常采用矿体纵投影图和水平投影图两种基本图件。较少采用将矿体边界线正投影到矿体平均倾斜平面上的投影方法编制的矿体倾斜平面投影图。
复合投影图:将矿区或矿化带中所有矿体(群)投影到与其总的走向平行的理想平面上构成复合投影图。作为研究矿体分布规律,进行矿区总体基建工程布置及制定矿山长远规划等方面的重要依据。
一般情况下,当矿床具有两个或多个矿体,为醒目起见常需按单个矿体分别编制矿体投影图。其作用和用途是表示矿体的整体分布轮廓和侧状方向,可看出对矿体的研究与控制程度,表明不同类别储量及不同类型或不同品级矿石的大致分布范围;开发勘探阶段还常用来表示采掘进度,是矿体勘探与开采工程布置的总体性图件;并常是开采块段法、地质块段法储量计算的基本图件。
采用何种投影方式编制图件,主要取决于矿体产状的陡缓。

    [li]当矿体总体倾角较陡,大于45°时,一般常采用垂直投影面,作矿体纵投影图; [/li][li]当矿体倾角较缓小于45°,尤其是极缓倾斜、近于水平的矿体,则多作矿体水平投影图。 [/li][li]其比例尺视矿体规模和要求而定,一般为1∶500~1∶1000。[/li]
作图方法:矿体纵投影图与矿体水平投影图的作图方法基本相似:前者是先将勘探工程与揭露矿体的中心线交切点投影到一个平行矿体总体走向的铅垂平面上,再圈定矿体范围与各种界线;而后者则主要将矿体出露边界绘出,再将勘探工程与矿体中心面的交切点投影到一理想水平面上,再圈定矿体范围与各种边界线。其区别仅在于①理想投影面的方位不同(相互垂直);②若矿体有出露地表部分,则有绘出矿体中心线与绘出矿体出露边界线的不同。

编图依据资料主要有:矿区地形地质图、勘探线剖面图、中段地质平面图、勘探工程分布图及各取样工程与分析结果等。
矿体纵投影图编制步骤:  
1确定投影面:原则上是平行于矿体总体走向即矿区布置勘探线时设置的基线方位理想的铅垂平面。然而在矿体走向变化较大时,会由于资料计算与作图困难,易产生较大麻烦和错误,故可在矿体走向线与原投影面交角大于15°时,采取改变投影面方位分段投影的方式,并注明其所改变的方位,但应考虑矿段间在展开后的衔接关系,减少误差和错觉。
2绘制控制(线)网:标高线的间距,当编图比例尺为1∶500则定为50m;若比例尺为1∶1000,则定为100m。勘探线即按基线上的线间垂直距离绘制;平面坐标则选与矿体走向交角最大的一组(x或y),并依其交点在投影面上作垂线,则绘成控制网。
3矿体出露(地形)线的绘制:将矿区地形地质图上矿体各露头(或探槽揭露)的中心点依其标高位置投影,并将各剖面上地表矿体中心投影点连接起来即得矿体露头线。或将投影基与地形等高线交点连接起来,即得投影面上的地形线;若为盲矿体,则无须切地形线。
4构绘矿体及地质界限:根据各勘探线剖面图,将各勘探工程与矿体中心线(面)的交点位置投影标绘到图上。连接起边缘见矿工程中心点,得矿体内边界线;将各勘探线上矿体尖灭点投影到图上,并连接起来,则得矿体外边界线;同法绘制其它破坏矿体的各地质体与构造界线。
5划分块段,标注数据:按照勘探工程控制程度及所采用的储量计算方法和工业指针,划分储量计算所需的地质块段、开采块段,并标注各块段矿体的储量类别、矿石类型、面积、平均厚度、矿石储量、金属储量等。
6整饰图件:绘制图名、比例尺、图例及图签等
(三)其它综合编录图件  1矿层底(顶)板等高线图:  
矿层底(顶)板等高线图是表示矿层底(或顶)板在矿区不同部位的埋藏深度和变化趋势的一种综合图件。
可按顶、底板标高分别制图,也可用不同线条表示于同一图上。
一般多用于倾角中等或较缓、厚度较稳定、勘探工程较密的层状矿床。尤其是表示缓倾斜层状沉积矿产,如煤矿、磷矿、铝土矿等矿层的赋存状态和底(顶)板的起伏变化情况,
意义:是矿山开采设计,特别是露天开采设计时用于确定开采范围、计算剥离量(或剥采比)等所必备的重要资料,也常用其储量计算等。
比例尺一般不大于1∶500。
图件内容包括坐标线、断层线、矿层露头线、勘探线及其编号,全部揭露或穿过本矿层的勘探工程位置及其编号,截穿矿层底(顶)板标高及等高线等。
如用此图作储量计算时,图内尚需绘制生产井的位置及其采掘边界、废井的位置及采空区,在每个见矿工程点旁边,标明计算储量所采用的矿层厚度、矿心采取率、化验分析结果主要指针及矿层小柱状。此外,应根据勘探工程结合矿层情况、用不同线条分别圈定储量类别、划分块段及其编号。
编制方法:

    [li]在投影平面图上绘制坐标网; [/li][li]根据测量成果将见矿工程位置标于图上,并标明见矿底(顶)板标高及矿心采取率、见矿厚度; [/li][li]绘制矿体地表露头界线; [/li][li]用插入法或垂直剖面法按一定的等高距求出各个等高点; [/li][li]将各相同等高点连接成圆滑曲线,即为矿层底(顶)板等高线。 [/li][li]连线时要注意走向变化,实质上,矿层底(顶)板等高线即该层面上不同高度的走向线。若用作储量计算时,还需根据勘探研究程度圈定储量类别边界线,划分储量计算块段等。[/li]
2矿层等厚线图(或称厚度等值线图)  

矿层厚度等值线图是反映矿层厚度变化规律的一种图件。
意义:是开采设计,特别是露采设计时计算剥采比和圈定开采范围所依据的基本地质图件。
编制通常是以铅垂厚度,来自勘探工程穿过矿层面上某定点垂直向下至下层面的距离来绘制。在图上应绘出坐标网、勘探线与勘探工程、矿区边界线、断层、矿层等厚线。在见矿工程旁除注明编号外,还应写明矿层厚度、底板标高与品位。如有必要,可附绘有代表性的剖面图与厚度变化曲线图。
(四)电子计算机在地质制图中的应用  由于电子计算器具有超常的存储信息、加工分析、处理和编图功能,能将各种地质信息资料、研究成果,以适当的算法语言和程序自动处理,迅速、准确地将各种图形显示出来,并能检验评价其质量等,所以电子计算机在地质制图中尤显威力。
电子计算机从地质调查的原始地质编录到综合成图,构成一套较完整的自动化体系,其基本步骤为:
调查、探测、取样等测试资料—→信息传输和记录—→数据处理—→图件输出
电子计算机可编制的地质图件包括钻孔柱状图、垂直或水平断面图、各种等值线图、各种储量计算图、矿床综合地形地质图乃至矿床立体图等。
目前,电子计算机逐步普及,也逐步建立了各式各样的数据库,研制了不少成熟的软件。随着电算技术的迅速推广,必将把地质工作者从长时间繁重的资料计算、分析解释和编图工作中解放出来,并提高地质图件的质量;也必将大大加快矿产地质勘查的现代化进程。
七 储量计算与比较评价
矿产储量,简称储量,一般是指具有一定地质研究与控制程度的已查明的矿产资源。
意义:矿产储量是国家和地方合理规划工业布局,制定国民经济计划与资源政策的重要依据;是优化市场资源配置,实施资源宏观调控,安排矿产勘查计划、矿山开发与生产计划和管理的重要依据。
一、储量的数量和质量及其分类分级 1 矿产储量的单位:

    [li]矿产储量多以质量单位(吨、公斤、克拉(1克拉=2×10-4kg),少数以体积单位(m3)表示其数量。 [/li][li]有色金属多以吨(t)表示,贵金属矿床以公斤(kg)表示,多要求分别计算矿石和金属储量; [/li][li]黑色金属(如铁)和某些非金属矿产如煤、磷灰石、耐火粘土等则只要求计算矿石储量; [/li][li]某些有色金属、稀有金属和特种非金属矿产有时需计算有用组分(如WO3、Ta2O5)或有用矿物储量。 [/li][li]一般金属矿产储量是矿体体积与矿石质量(如类型、体重、品位)的函数。[/li]
按不同矿种、矿床类型和不同矿山产量,人们常以不同的数量标准把矿床与矿山规模分别划分为特大、大、中、小型几类。

储量的质量指标(或标准)是指矿产储量的可用程度和可靠程度。它是资源储量分类(分级)的依据。其目的是便于正确掌握国家的矿产资源,统一矿产资源储量的计算、审批、统计和管理,便于评价储量的经济价值与用途,也更加有助于规范和经济合理地做好矿产地质勘探工作。
储量的可用程度主要包括时间、技术与经济三个方面的涵义。即决定于在现有的工业生产水平和技术经济条件下,储量的可采程度(具体指标如回采率——回采的工业矿量在该采矿单元储量中所占的百分比;贫化率——所采下、运出矿石品位与原地质品位相比的品位降低率,主要因混入围岩、夹石或高品位工业矿石丢失所造成),矿石可选程度(指标如选矿回收率——需选矿石在经选矿后的精矿产品中有用组分的质量与入选原矿中该成分质量的百分比);金属矿石原料的可冶程度(指标如冶炼回收率——指经冶炼最后所得产品中的金属质量占原料中此种金属质量的百分比)及其工业利用技术上的可行性和经济上的合理性,即工艺流程是否成熟和先进,投入和产出相比是否有利可图,同时,是否违背国家有关矿业法规和环境保护政策等。
依据我国以往的勘探规范,则首先反映在储量的分类上:
可利用储量,又称表内储量。是指符合当前的工业技术经济条件和相关法规、政策,可以被工业开采利用的矿产储量。它是矿床勘探中的所要探明的主要储量,只是未扣除设计与开采损失的地质储量或称为原地储量。
暂不可利用储量,又称表外储量,或尚难利用储量(应包括1992年《固体矿产地质勘探规范总则》中第一类可利用储量中的B亚类),是指不符合当前的工业技术经济条件和相关法规、政策,暂时不能被经济开采利用的矿产储量。划归这一类的储量,或因有用组分含量(品位)低;或因矿体厚度小(低于可采厚度)或因开采技术条件、水文地质条件特别复杂;或因矿产加工技术方法尚未解决;或因外部条件不允许等,均可能是造成该类储量暂不能利用的原因。这类储量都不须进行专门的勘探工作,只须顺便了解。
可采储量,或称开采储量,是指能利用储量中扣除开采设计损失的那部分储量后,可以实际经济开采利用的那部分储量。它是矿床开发勘探中为采掘计划编制所提供的高级别储量依据;也应该是地质勘探阶段所探明的为所拟定的采矿方式、方法提供的最主要储量。
储量的可靠程度(地质可信度),主要是指储量的工程控制和地质研究程度所决定的储量精确程度,或称为地质保证程度,应以储量的误差大小来表示其可靠程度或衡量其精度。我国以往勘探规范中将储量分为A、B、C、D、E级(E级为远景资源)分别以“准确”、“详细”、“基本”、“初步”、“大致”的量词来表述对矿体外部形态控制与破坏矿体的构造、岩浆岩体(脉),矿石质量特点及开采技术条件等的查明程度,属于定性评价的要求标准。
对于所计算储量的定量评价标准:1959年规定了探采对比的储量允许误差:A2≤20%,B≤30%,C1≤45%,均低于当代采矿工艺技术要求,故90年代后期核工业部、冶金工业部等均已先后提高了标准,探采对比允许误差定为:A级±10%,B±20%,C±30%,D±50%;但尚缺少各级别间的相对允许误差标准,故仍不便于实际应用。
矿产储量与资源的分类分级研究一直是国内外共同关心的课题。我国的“规范”经多次修订后与俄罗斯(前苏联)的基本一致。西方国家(美、英、加拿大等)将矿产资源分为查明的和未经发现的两大类;按地质可靠程度分为实测的(确定的)、推定的、推测的和假设的、假想的;按技术经济可行性分为经济的、边界经济的、次经济的等。联合国1997年建议的“国际储量/资源分类框架”是以地质、经济和可行性三轴联合作为分类方案。
国内外分级系统概略对比如表4-7-1所示。
表4-7-1国内外矿产资源主要分级系统概略对比表
   
国 内 对 比

总则
1992

矿产储量



A

B

C

D

E

铀矿
1991

可靠资源

远景资源

预测资源

A

B

C

D

E

F

G
   
总则1977

探明储量

预测资源

A

B

C

D

E

F

G

C级降级

C级外推

异常验证

稀疏工程

总则
1959

探明储量

预测资源

工业储量

远景储量

地质储量

A1

A2

B

C1

C2
         
国 际 对 比

苏联
1981

勘探储量

初步评价储量

预测储量

A

B

C1

C2

P1

P2

P3
   
美国
1980

矿产资源(total resources)

查明资源(identified resources)

未经发现资源
(undiscovered resources)

实测的
(measure)

推定的
(indicated)

推测的
(inferred)

假定的(hypothetical)

假想的(speculative)

经济的储量基础(enonomic reserve base)
   
资源(latent resources)

边界经济的储量基础(marginally economic reserve base)

次经济资源(subeconomic resources)

英美工业界

证实矿量(proved ore)

概略矿量(probable ore)

可能矿量(possible ore)

潜在资源(latent resources)
   
联合国
1979

R
今后几十年中具有经济意义的原地资源

R — 1

R — 2

R — 3

R — 1 — E 经济可开采(economic)

R — 2 — E 经济上可开采的(economic)
   
未发现的资源
(undiscovered resources)

R — 1 — M 边界经济(marginal)



R — 1 — S 次经济的(subeconomic)

R — 2 — S 次经济的(subeconomic)
   
联合国
1997

矿产资源总量

证实的储量
概略的储量

可行性资源
预可行性资源
确定的资源

推定的资源
推测的资源
   
踏勘资源
注:1.“总则”1992,是指1992年GB13908-92《固体矿产勘探规范总则》。  
        2.“铀矿”1991,是指1991年EF/511-91《铀矿资源评价规范》。  
        3.“总则”1977,是指1977年制定的《金属矿床地质勘探规范总则》和《非金属矿床地质勘探规范总则》;预测资源 量,是根据地质矿产部1990年制定的《固体矿产成矿预测基本要求(试行)》
        4.“总则”1959,是指1959年制定的《矿产储量暂行规范(总则)》。  
        5.苏联1981,是指前苏联1981年公布的《固体矿产储量和预测的分类》。  
        6.美国1980,是指美国内政部和地质调查所1980年签发的《813号地质调查通告》公布的《矿产资源和储量分类 原则》;其中储量基础为原地资源。
        7.联合国1979,是指联合国1979年制定的《矿产资源国际分类系统》。  
        8.联合国1997,是指联合国1997年制定的《国际矿产储量/资源分类框架》。
我国近年来为了适应国内外市场经济和国际对比交流的需要,已研究制定了既便于与国外协调对比,又符合我国国情的固体矿产资源储量分类标准(GB/T17766—1999)。
(一) 资源和储量分类的依据 1地质可靠程度
对储量的地质研究程度的研究对象有两种不同的理解。在我国的储量规范中是指矿体的局部地段(块段)。根据以下内容和标准,划分出地质可靠程度不同的矿产资源储量,尤其重视可明显度量的工程控制程度。
(1) 矿体外部形态要素的控制与研究程度;
(2) 对影响矿体的地质构造(开采技术条件)的控制和研究程度;
(3) 矿体内部结构要素的控制与研究程度。
我国新的《固体矿产地质勘查规范总则》中,对整个矿床完成的调查阶段分为勘探、详查、普查和预查4个阶段。
相应的地质可靠程度为

    [li]探明的(1) [/li][li]控制的(2) [/li][li]推断的(3) [/li][li]预测的(4)[/li]
2可行性(技术经济)研究程度

我国新的《固体矿产地质勘查规范总则》中,则依其可行性研究与评价程度深浅分为:

    [li]可行性研究(1) [/li][li]预可行性研究(2) [/li][li]概略研究(3)。[/li]
3开发的经济意义

在我国的矿产储量原分类中根据矿床开发的经济意义将其分为能利用储量和暂不能利用储量。
我国新的《固体矿产地质勘查规范总则》中,则分为

    [li]经济的(1) [/li][li]边际经济的(2M) [/li][li]次边际经济的(2S) [/li][li]内蕴经济的(3)包括经济意义未定的(?)。[/li]

(二) 资源量和储量的类别划分

图4-7-1 固体矿产资源/储量分类框架图新《总则》中,根据各勘查阶段获得的矿产资源储量开发的经济意义、可行性研究程度与地质可靠程度,将其分为资源量、基础储量和储量三个大类,细分为16个类型,并分别给以不同的编号代码(见表4-7-2)。
同时,采用了三维立体框架图(图4-7-1)表示,图形的三个轴分别代表地质轴(G)、可行性轴(F)、经济轴(E)。
表4-7-2矿产资源储量类别与勘查各阶段对比表

地质可靠程度

查明资源

潜在资源

探明的(001)

控制的(002)

推断的(003)

预测的(004)

可研程度
经济意义

可行性研究(010)

预可行性研究(020)

概略研究(030)

预可行性研究(020)

概略研究(030)

概略研究(030)

概略研究(030)
      
经济的(100)

扣除设计采矿损失

可采储量
(111)

预可采储量(121)



预可采储量(122)







未扣除设计采矿损失(b)

基础储量
(111b)

基础储量
(121b)

基础储量(122b)

边际经济的(2M00)

基础储量(2M11)

基础储量
(2M21)

基础储量
(2M22)

次边际经济的(2S00)

资源量
(2S11)

资源量
(2S21)

资源量 (2S22)

内蕴经济的(300)



资源量(331)



资源量(332)

资源量
(333)

资源量
(334)?

相当于原储量级别

B

C

D

E + F
      
探求相应储量类别的各勘查阶段

勘 探





详 查





普 查



预 查
1资源量(resource)
指所有查明与潜在(预测)的矿产资源中,具有一定可行性研究程度,但经济意义仍不确定或属次边际经济的原地矿产资源量。可分为三部分:
(1) 内蕴经济资源量 矿产资源勘查工作自普查至勘探,地质可靠程度达到了推断的至探明的,但可行性评价工作只进行了概略研究,由于技术经济参数取值于经验数据,未与市场挂钩,区分不出其真实的经济意义,统归为内蕴经济资源量。可细分为3个类型:探明的内蕴经济资源量(331)、控制的内蕴经济资源量(332)、推断的内蕴经济资源量(333)。
(2) 次边际经济资源量 据详查、勘探成果进行预可行性、可行性研究后,其内部收益率呈负值,在当时开采是不经济的,只有在技术上有了很大进步,能大幅度降低成本时,才能使其变为经济的那部分资源量。细分为3个类型:探明的(可研)次边际经济资源量(2S11)、探明的(预可研)次边际经济资源量(2S21)、控制的(预可研)次边际经济资源量(2S22)。
(3) 行预测资源量 经预查,依据各方面资料分析、研究、类比、估算的预测资源量(334)?各项参数都是假设的,经济意义不确定,属潜在矿产资源。可作为区域远景宏观决策的依据。
2基础储量(basic reserve)
经过详查或勘探,地质可靠程度达到控制的和探明的矿产资源,在进行了预可行性或可行性研究后,经济意义属于经济的或边际经济的,也就是在生产期内,每年的平均内部收益率在0以上的那部分矿产资源。基础储量又可分为两部分:
(1) 经济基础储量 是每年的内部收益率大于国家或行业的基准收益率,即经预可行性或可行性研究属于经济的,未扣除设计和采矿损失(扣除之后为储量)。结合其地质可靠程度和可行性研究程度的不同,又可分为3个类型:探明的(可研)经济基础储量(111b),探明的(预可研)经济基础储量(121b)、控制的(预可研)经济基础储量(122b)。
(2) 边际经济基础储量 内部收益率介于国家或行业基准收益率与0之间未扣除设计和采矿损失的那部分。也有3个类型:探明的(可研)边际经济基础储量(2M11),探明的(预可研)边际经济基础储量(2M21)、控制的(预可研)边际经济基础储量(2M22)。
3储量(extractable reserve)
经过详查或勘探,地质可靠程度达到了控制或探明的矿产资源,在进行了预可行性研究或可行性研究,扣除了设计和采矿损失,能实际采出的数量,经济上表现为在生产期内每年平均的内部收益率高于国家或行业的基准收益率。储量是基础储量中的经济可采部分。
根据矿产勘查阶段和可行性评价阶段的不同,储量又可分为可采储量(proved extractable reserve)(111)、预可采储量(probable extractable reserve)(121)及预可采储量(122)3个类型。
二、矿产资源储量计算的原理和一般过程自然界产出的矿体大多数是形态复杂和矿化不均一的,无论用哪种方法计算矿产储量,其计算结果与实际储量间总存在着误差,只是误差的性质和大小可能不同而已。我们的任务只是在于根据矿床(体)地质特征及其工程控制和地质研究程度,结合实际需要,找到既简便易行,又误差较小能满足要求的储量计算方法。
储量计算的基本原理就是人们把自然界客观存在的形态复杂的矿体分割转变为体积与之大体相等、矿化相对均一的形态简单的几何体,运用恰当的数学方法,求得储量计算所需的各种参数,最后计算出矿产(矿石或金属)储量来。
储量计算的一般过程是:
(1)确定矿床工业指标。
(2)圈定矿体边界或划分资源/储量计算块段。
(3)根据选择的计算方法,测算求得相应的资源储量计算参数:矿体(或矿段)面积 S,平均厚度M,矿石平均体重,平均品位,等等。
(4)计算矿体或矿块的体积V和矿石资源量/储量Q:
或金属量P:
(5)统计计算各矿体或块段的资源量/储量之和,即得矿床的总资源量/储量。
三、矿床工业指标的确定 (一) 矿床工业指标的概念和内容 1 矿床工业指标的概念概念:矿床工业指标,简称工业指标,它是指在现行的技术经济条件下,工业部门对矿石原料质量和矿床开采条件所提出的要求,即衡量矿体能否为工业开采利用的规定标准。
意义:它常被用于圈定矿体和计算资源储量所依据的标准。也是评价矿床工业价值、确定可采范围的重要依据。
工业指标的高低取决于矿床地质构造特征、矿产资源方针、经济政策和矿石采、选、冶的技术水平等。反过来,矿床工业指标直接影响着所圈定矿体的形态复杂程度、规模大小、储量的多少、采出矿石质量的高低及对矿床地质特征、成矿规律的正确认识,进而影响到确定矿床开采范围,生产规模、采矿方案和选矿工艺,开采中的损失与贫化率、选矿回收率等技术参数的确定;最终影响到矿山生产经营的技术经济效果、矿产资源的回收利用程度和矿山服务年限等。
工业指标是地质与技术经济联合研究的主要课题之一。
2 工业指标内容矿床工业指标的内容很多,构成一个复杂的工业指标体系。大体上可分为矿石质量和开采技术条件两部分或归纳为如下三类:
第一类:与矿石质量有关的,如边界品位,最低工业(可采)品位,有害杂质最大允许含量,有用伴生组分的最低综合品位,矿石自然类型和工业品级的划分标准,出矿品位或入选品位等;
第二类:与地质体厚度有关的,如最小可采厚度、夹石剔除厚度或夹石最大允许厚度等;
第三类:其他的,如一些综合指标:最低工业米百分率(或工业米克吨值)、含矿系数;还有个别矿种所需规定的特殊标准,如铬铁矿的铬铁比,铝土矿的硅铝比,煤矿的挥发分、灰分、发热量,耐火材料矿产的耐火度、灼减量,与采矿条件有关的采剥比、开采深度等。
最重要、最常用的几项工业指标是:
(1) 边界品位 指在圈定矿体时,对单个样品有用组分含量的最低要求,作为区分矿与非矿的分界标准。它直接影响着矿体形态的复杂程度、矿石平均品位的高低、矿石与金属储量的多少。它一般界于尾矿品位与最低工业品位之间。
(2) 最低工业品位 或称为最低可采品位,是指工业可采矿体、块段或单个工程中有用组分平均含量的最低限,亦即矿物原料回收价值与所付出费用平衡、利润率为零的有用组分平均含量。它是划分矿石品级,区分工业矿体(地段)与非工业矿体(地段)的分界标准之一。它直接关系到工业矿体边界特征和储量的多少。它常高于边界品位,在圈定矿体时,往往与边界品位联合使用。
(3) 最低可采厚度 它是指在一定技术经济条件下,对具有开采价值矿体(矿层、矿脉等)的最小厚度(真厚度)要求,原是区分能利用储量与暂不能利用储量的标准之一。
(4) 夹石剔除厚度 是指矿体内可以圈出并在开采时可以剔除的夹石(非工业矿石)的最低厚度标准。若夹石小于此指标,则不予剔除而和矿石一样对待;否则,此夹石应单独圈定处理:留于原地不予开采,或选别开采(分采、分运),计算储量时,则不能参与计算。
(5) 有害杂质最大允许含量 它是指块段或单个工程中对矿产品质量或加工过程起不良影响的有害组分的最大允许含量要求。
(6) 最低工业米百分率 它是对矿体厚度(米)与品位(%)乘积要求的综合指标。当品位值为克/吨(贵金属)时,称为最低工业米克吨值。它只用于圈定厚度小于最小可采厚度,而品位远高于最低工业品位的薄而富矿体(矿脉、矿层):当其厚度与平均品位乘积等于或大于此指标时,则圈为工业可采矿体。所计算储量为表内储量,否则划入表外储量。
(7) 含矿系数 是指各工业可采部分与相应整个矿床或矿体、矿段、块段的体积比,时常用其面积比(面含矿系数)或长度比(线含矿系数)代替。当有用组分分布极不均匀,夹石(层)太发育,不能确定工业矿体可靠边界的含矿带时,为除去无矿部分、提高储量计算精度,用其作校正系数参与储量计算。其指标根据最佳采矿方法下的选别开采和经济合理性确定(前苏联)。
(8) 剥采比 或称剥离系数,是指露天开采时需剥离的废石量(上覆岩层、夹石)与开采的矿石量之比值的一项重要技术经济指标。一般规定其上限(即合理剥采比),大于此指标者,则不宜露天开采,应考虑地下开采。
(9) 共(伴)生组分综合利用指标 与主有用组分共(伴)生的,具有综合利用工业价值的其他有用组分的最低含量标准。
(二) 确定工业指标的依据 矿床工业指标依矿床勘查阶段的时间序列构成如下系统:
普查阶段的参考性工业指标→详查阶段为矿山规划的暂定工业指标→地质勘探阶段由勘探、矿山设计和基建生产部门共同制定的计划工业指标→矿山生产初期经试生产验证核实的实际生产正式工业指标→矿山生产发展过程中,由矿山企业计划、矿山地质和采选冶生产部门,根据变化了的情况,往往重新研究修订的扩大工业指标。
根据勘查程度高低确定的这一工业指标系统,反映着随勘查程度的提高,工业指标也在逐渐趋向于合理可靠和切实可行。
在矿产预查、普查、详查阶段,资源量与储量计算可参照《矿产工业要求参考标准》中的一般标准确定。例如,铜矿床一般工业指标及伴生有益组分评价参考指标如表4-7-4及表4-7-5所列。
表4-7-4铜矿床工业指标一般要求表

项目

硫化矿石

氧化矿石

坑采

露采

边界品位(%)

0.2~0.3

0.2

0.5

最低工业品位(%)

0,4~0.5

0.4

0.7

矿床平均品位(%)

0.7~1.0

0.4~0.6



最小可采厚度(m)

1~2

2~4

1

夹石剔除厚度(m)

2~4

4~8

2

表4-7-5铜矿床伴生有益组分评价参考表

元素

Pb

Zn

Mo

Co

WO3

Sn

Ni

S

Bi

Au

Ag

Cd、Se、Te、Ga、Ge、Re、In、Tl
含量(%) 0.20.40.010.010.050.050.110.050.1g/t1g/t
>0.001
正确确定最佳工业指标是政策性强、经济性强、时间性强,且往往因具体情况而变化,技术复杂的一项综合性工作。
所依据的基础资料包括:国家有关矿产开发的方针政策,矿床地质构造资料,矿石最佳采、选、冶技术方案及工艺试验资料,近期与长远的市场需求,各矿产品方案及经济核算资料等。
因工业指标的数值随矿种不同、矿床地质特征及上述资料的影响作用不同而不同,并应具有动态的性质,故具体矿床的工业指标应具体制订。
只有依据当时的实际资料,经过地质技术经济的综合对比论证后,才能获得最佳的矿床工业指标。
(三) 综合品位指标的确定
在贯彻执行综合勘探、综合评价、综合利用矿产资源方针时,对具有工业利用价值,具有一定社会效益和经济效益的共、伴生组分的综合性矿石,其综合品位就是主要有用组分(标准组分)品位与伴生有用组分含量等价折算为主组分品位后的总和。公式为:
综合品位同样应分为边界综合品位和最低工业综合品位指标,用以圈定同位或异体共、伴生矿产综合利用矿体的合理边界线。
四、矿体圈定 (一) 矿体边界线种类 (1) 零点边界线 矿体尖灭点的连线。一般情况下,它与矿体自然边界(矿体与围岩界线明显)或外边界线一致,表示各矿体大致分布范围。
(2) 可采边界线 是指符合当前工业技术条件探明的可供开采利用的矿体(矿块或块段)边界线。
(3) 内边界线 连接边缘见矿工程所形成的边界线,表示由勘探工程实际控制的那部分矿体分布范围。
(4) 外边界线 用外推法确定的矿体边界线,表示矿体的可能分布范围;它与内边界线间的储量可靠程度要低于内边界线范围内的储量。
(5) 资源储量类别边界线 以资源储量分类标准圈定,表示不同类别资源储量分布范围的边界线。
(6) 自然(工业)类型边界线 以矿石自然(工业)类型划分标准确定的边界线。
(7) 工业品级边界线 在能分采矿石工业类型边界线内,以工业品级划分标准确定的边界线。
(二) 矿体边界线的圈定方法 概念:矿体圈定即在储量计算图上把矿体空间形态位置,即矿体边界线确定下来的工作。
矿体圈定思路:矿体边界线的圈定一般是在勘探线剖面图、中段地质平面图或矿体投影图上,利用工程原始编录和矿产取样资料,根据确定的工业指标,结合矿床(体)地质构造特征、勘探工程分布及其见矿情况,全面考虑进行的。
矿体圈定步骤:先确定单个工程矿体各种边界线(基点)位置;然后,将相邻工程上对应边界点相连接,完成勘探剖面上的矿体边界圈定;再对矿体边缘两相邻工程(剖面)和全部工程所控制的矿体各种边界线的适当连接和圈定。
1 单个工程中矿体边界线的圈定(动画演示) (1) 当矿体与围岩分界线清楚,有用组分分布相对均匀时,即矿体边界线与自然边界线相一致,肉眼易于辨认,则矿体边界基点位置与矿体产状,均可利用探矿工程或自然露头在剖面上的直接观察和测量确定之。
(2) 当矿体与围岩界线不清楚,即呈渐变过渡关系时,只能根据化学取样结果,利用现行工业指标确定矿体边界基点位置。
具体步骤为:
① 根据截穿矿体的单个工程中连续(分段)取样结果,首先将等于或大于边界品位的样品分布地段,暂全部圈为矿体,矿体与顶、底板分界位置即矿体外边界线基点。
② 计算圈定矿体(边界基点)内全部样品的平均品位和厚度值。计算结果若大于或等于最低工业品位,而且真厚度也不小于最低可采厚度指标时,则应划为工业矿体;通过该基点的边界线为可采边界线。若计算结果低于最低工业品位,或真厚度也小于最低可采厚度,该圈定界线范围内矿体为非工业矿体。当矿体厚度小于最低可采厚度,但品位较高,其厚度与品位乘积达到米百分值(米/克吨值)指标时,可圈为矿体。
③ 当以边界品位圈定矿体范围内的平均品位低于最低工业品位,而厚度大于最小可采厚度时,则可从靠近矿体顶、底板处去掉几个品位较低的样品,再进行计算;若计算结果达到最低工业品位要求,厚度亦满足最小可采厚度要求,则这时圈定的矿体为工业可采矿体,该边界线为可采边界线;若计算结果仍低于最低工业品位,或厚度低于最小可采厚度时,则其仍为非工业矿体。若矿体一侧或两侧为厚大且成片分布的低品位矿时,应单独圈出。
④ 在圈定矿体内,品位低于边界品位的样品,当其厚度小于夹石剔除厚度不能分采时,则不必圈出,仍作工业矿石对待;否则,必须圈出作夹石处理,不能参加平均品位和矿体厚度计算。
2 两相邻工程及全部工程中矿体边界线的圈定
在储量计算图上,在完成单个工程中矿体边界线基点确定以后,沿矿体走向和倾斜方向上,矿体边界线的圈定常用以下方法完成。
1) 直接法
当相邻两工程均穿过符合工业指标要求的矿体边界基点,且地质条件又允许时;或由于矿体与围岩界线清楚,由工程地质编录直接测绘了边界基点位置,则相对应基点用直线连接,即得相应的矿体边界线。
2) 插入法
当相邻两见矿工程一个穿过符合工业指标要求的矿体,另一个工程所见为非工业矿化(低于工业指标要求)时,可采边界线(基点)在两个工程之间,可用内插法求得。
插入方法视具体情况而定:当两工程间有破坏矿体的后期地质构造(如断层、岩脉)划隔开来,造成两工程所见矿化陡然变化时,即以该地质构造界面线划开(地质法)。
当它们呈渐变规律时,如图4-7-2所示,A、B分别为低于、高于工业指标mC(代表最低工业品位或最小可采厚度)等的两相邻工程平面位置,已知其标志值为mA、mB,且mA<mC<mB,所求符合工业指标要求的可采边界线基点C的位置,可用以下内插法求得:
(1) 计算内插法 图4-7-2(a)所示:

(2) 作图内插法 图4-7-2(b)所示,图中
AD=mC-mA
BE=mB-mC
(3) 平行线内插法 图4-7-2(c)所示,可移动透明方格纸,使纸上的一组等距平行线代表的矿体标志(品位、厚度或米百分值)值分别与A、B位置的对应值相同,则A、B线与最低工业指标(如0.5)之交点即C点位置。

图4-7-2 两工程间插入法 (a)—计算内插法; (b)—作图内插法; (c)—平行线内插法3) 有限推断法
即在边缘见矿工程与未见矿工程之间划出矿体边界线的方法。
方法:

    [li]首先确定矿体尖灭点的位置:可采用形态的自然趋势尖灭法,或视具体情况,采用工程间距的1/2、1/3、2/3、1/4、3/4等几何方法,或采用平均尖灭角法。 [/li][li]其次将矿体尖灭点与见矿工程中矿体顶、底板界线点直线相连,得矿体零点边界线;或采用1/4、1/3平推法确定矿体外边界线。 [/li][li]然后再以最小可采厚度与最低工业品位内插求得可采边界线。[/li]
4) 无限推断法

若矿体边缘见矿工程以外没有工程控制,则此时矿体边界基点的确定方法为无限推断法。
无限推断法主要是根据矿床地质特征、已揭露矿体部分的规模、矿体变化规律和物化探资料,或采用地质法,或形态的自然趋势尖灭法,或几何法圈定矿体。当矿体特征参数(品位、厚度等)变化无规律可循时,则常以正常工程间距1/2(中点法)或1/4、1/3平推法推断矿体零点边界线;然后,用内插法圈定可采边界线。
要求:深部矿体无限外推,应视矿体稳定程度和周围控制程度而定,最大外推距离不得超过勘查网度的工程间距。
注意:在此必须指出,在圈定矿体边界时,绝不可简单机械地连接矿体,必须首先详细分析矿床地质构造条件、控矿因素、矿化特征、矿体空间赋存规律及成矿后的构造活动、岩浆活动、次生变化等对矿体边界的影响,即正确的地质认识是正确圈定矿体边界的基础。此外,往往还需要划分出各类块段(储量类别、矿石类型与品级、地质与开采地段等)。既应考虑开采方式、方法及其对矿床勘探程度的要求,根据勘查工程控制程度圈定并划分矿产资源量/储量类型,再结合经济意义、可行性研究程度详细划分并标定其各类型编码,还应同时注意所有图件间的对比分析和相互间的统一,尽量避免和减少因矿体圈定的不正确,给计算储量带来的地质误差。
储量计算矿体边界线一般以直线圈定,不允许工程间推断部分矿体的厚度大于相邻见矿工程控制的实际厚度值,就是为了“保险”,即增加储量计算结果的可靠程度、减少负面误差。在充分掌握矿体的形态特征时,也可用自然曲线连接。
五、储量计算基本参数的确定 储量计算基本参数:矿体面积、矿体平均厚度、矿石的平均体重和平均品位,有时还包括矿石湿度和含矿系数等。
(一) 矿体面积的测定 面积测定载体:矿体面积的测定是在各类储量计算图纸,如勘探线剖面图、中段地质平面图、矿体水平投影图或矿体纵投影图等图纸上进行。
面积测定方法:常用求积仪法、透明方格纸法和几何图形法,较少采用质量类比法、曲线仪法、坐标计算法等。
在测定面积时,除了要求图纸的质量(精度)符合要求外,为减少测定的技术误差,用求积仪或透明方格纸法规定时,均应要求认真地测定≥2次,相对误差值在≤2%时,再求得其面积平均值参加储量计算。几何图形法要求图形尽可能简单,图件比例尺视矿体规模而定,一般为1∶1000。
(二) 矿体平均厚度的确定 矿体的厚度是根据矿体自然露头、工程揭露的矿体厚度测量和地质编录资料量取“线”上矿体厚度值。
根据所选择的储量计算方法,是采用矿体(或矿块)的平均真厚度,还是平均铅垂厚度或平均水平厚度计算矿体体积,根据需要进行测定统计计算或需适当的变换处理。
矿体断面或矿段(矿块)平均厚度的计算:

    [li]当矿体厚度变化较小,厚度测量工程点(线或面)分布均匀;或厚度测量点(线或面)密度大、数量很多;或矿体厚度变化无规律,测量点分布也不均匀时,均可采用算术平均法计算。 [/li][li]当矿体厚度变化较大,并有规律的情况下,而厚度测量点分布又不均匀时,通常以其影响长度或面积为权,运用加权平均法计算平均厚度。 [/li][li]当矿体厚度变化很大,而遇到异常的特大厚度时,应先进行处理,然后再求平均厚度。[/li]
(三) 矿石平均体重的测定 矿石体重的测定分为大体重法(全巷法)与实验室的小体重法(封蜡法,又称假密度法)两种。


    [li]致密块状矿石采集小体重样即可。小体重法求矿石平均体重需要测定样品的数量多(>30块),且须以大体重法进行检查校正。 [/li][li]裂隙较发育的块状矿石,或松散矿石,均需采大体重样,然而,由于工作量大、成本高,故每种矿石类型或品级一般只作2~3个。 [/li][li]当矿石湿度较大(>3%)时,应将矿石平均体重值据湿度进行校正。[/li]
(四) 矿石平均品位的计算 矿石平均品位的计算程序:


    [li]先计算单个工程(线)的平均品位, [/li][li]再计算由若干工程控制的面平均品位; [/li][li]最后计算矿块(或矿体)的体平均品位和全矿区(矿床)的总平均品位。[/li]
传统的平均品位计算方法分为算术平均法和加权平均法两种。


    [li]一般均采用算术平均法计算其平均品位。 [/li][li]当某些样品品位所代表的试样长度、质量、矿体厚度、控制长度或矿石体重、断面面积等不相等,且有相关关系时,常采用以相应参数(一个)或几个参数(≥2个)乘积为权的加权平均法求其平均品位; [/li][li]当有特高品位存在时,应先处理特高品位,再求平均品位。[/li]
有人认为,加权法求平均品位仅是一种形式(尤其是对脉状矿体)。求单个工程的线平均品位采用加权法,当样长不等时是必须的;而沿走向求块段平均品位时,就不宜用加权法,反而是算术平均法计算结果更接近其真实平均品位值。例如,当品位与厚度有相关(线性)关系时,得到下式:

由此式并经验证得知,当矿体厚度与矿石品位呈正相关时,算术平均品位比实际平均品位值低,加权平均品位比实际平均品位值要高;当二者呈负相关时,结果正好相反;且无论哪种情况加权平均品位的误差都是算术平均品位误差的两倍。
故当品位与厚度有相关关系,且不需十分精确地按上式求块段平均品位时,用算术平均法将比用加权平均法有利得多,既简便些又准确些。
(五)特高品位的确定和处理在计算矿石平均品位时,偶尔出现的个别样品的品位大大超过一般样品的品位,人们称之为特高品位。该样品被称为特高样品,或“风暴”样品(前苏联)。有时,有害组分也有类似现象,应与特高样品品位一样对待。
如若特高品位不经处理直接参加平均品位计算,尤其当样品数目不多时,势必会大大提高其平均品位值,即严重影响平均品位及金属储量计算结果的代表性和准确性,给开采设计和储量管理造成不良后果。
处理:

    [li]首先必须查明产生特高品位的原因,若确系存在产生特高样品的地质现象(矿化局部富集),不是因取样产生的误差时,方可慎重地进行适当处理。 [/li][li]经调查研究(如二次取样、二次内检分析)发现是因布样、采样、样品加工、化验分析过程中产生的错误,则必须进行改正、重新做过,该样品原品位值作废,不能作为特高品位对待。[/li]
1 特高品位的确定样品品位究竟高到什么程度才算特高品位?目前尚无统一的标准和确定方法。有人应用经验类比法,有人应用概率统计计算法进行确定。一般情况下,人们常是根据矿床类型与矿石品位变化特点,如有色金属矿床,将品位值高于矿体(床)平均品位6~8倍者为特高品位。当矿体品位变化系数大时,取上限值,反之,取下限值。也可参考对比表4-7-6所列特高品位最低界限资料进行确定。

表4-7-6特高品位最低界限参考表

矿床类型

品位变化系数(%)

特高品位高出一般品位的倍数

品位分布很均匀的沉积矿床

<20

2~3

品位分布很均匀的沉积和变质矿床

20~40

4~5

品位分布不均匀的大部分有色金属矿床

40~100

8~10

品位分布很不均匀的有色、稀有、贵金属矿床

100~150

12~15

品位分布极不均匀的稀有、贵金属、放射性元素矿床

>150

>15

2 特高品位的处理方法特高品位的处理方法很多,地质工作者的意见也不大统一。实际工作中,特高品位的一般处理方法有:
(1)特高品位不参加平均品位计算,即剔除法;
(2)用包括特高品位在内的工程或块段的平均品位来代替特高品位参加计算;
(3)用与特高品位相邻两个样品的平均品位值来代替特高品位;
(4)用特高品位与相邻两样品品位的平均值来代替特高品位;
(5)用该矿床一般样品的最高品位或用特高品位的下限值来代替特高品位。
以上(2)、(4)的代替法,是国内较常用的特高品位处理方法。若特高品位呈有规律分布,且可以圈出高品位带时,则可将高品位带单独圈出,分别计算储量,不再进行特高品位处理,也是一种实事求是的作法。






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谢谢分享。无法看到图,能否发个压缩文件便于能全部下载。谢谢!

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发表于 2011-11-16 18:32 | 显示全部楼层
楼主怎么不传附件啊  这样看着有点不方便啊   还是要感谢楼主分享这么好的资料
锄禾日当午,签到好辛苦!...

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楼主辛苦啦,谢谢,学习学习
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