Question

矿床的基本知识

Answer 1

(一)矿石、矿体和矿床

1.矿石

矿石是指地壳中有用矿物(可以是单矿物或多矿物组成)的固态集合体。

矿石和岩石没有本质的区别,都是矿物的集合体,只不过矿石中含有有用矿物(可加工利用的金属或非金属矿物),如铜矿石中的黄铜矿,亦称矿石矿物。矿石中除矿石矿物外,常有与之伴生的暂时无工业价值的矿物,叫脉石矿物,如铜矿石中的长石、石英和方解石,在矿石处理过程中是被废弃的。

矿石品位指矿石中有用成分的单位含量。大多数金属矿石以质量百分比表示。一般情况下,矿石品位愈高,质量就愈好,矿石品位也是衡量矿床经济价值的主要指标。矿石的工业品位即最低平均可采品位,是对单个矿段主要有用组分平均含量的最低要求。边界品位又称边际品位,是划分矿与非矿(围岩或夹石)界线的品位,即圈定矿体的最低品位。平均品位高于边界品位,低于工业品位的矿体,其拥有的储量暂不能利用,称为表外储量。

2.矿体

矿体是指由矿石和脉石组成,在地壳中占有一定空间位置,并具有一定大小、形状、产状和有用矿物的矿物集合体。它是组成矿床的核心部分;是矿山开采的对象。

3.矿床

矿床是指在地壳中,由地质作用形成的有用矿物堆积体的质和量达到工业要求,能为国民经济利用时称为矿床。矿床按其规模分为小、中、大和特大型。矿床由一个或多个大小不等的矿体组成。矿床是综合地质体(图1-2);其包括矿体、围岩、构造。矿体周围的岩石叫围岩;位于矿体上盘的围岩叫顶板;位于矿体下盘的围岩叫底板;矿体与围岩的界线有清楚的,也有渐变的。

图1-2 母岩、围岩、矿体及接触带示意图

T₂

—泥质灰岩;T₂

—灰岩和白云岩互层;T₂

—石灰岩和泥质灰岩;SK—矽卡岩;1—含斑黑云母花岗岩;2—白岗岩;3—矽卡岩化变辉绿岩;4—矿体;5—破碎带

矿床在不同地质作用和环境下生成,类型多种多样,规模、质量、开采利用的技术条件、矿区自然经济环境及国家需要情况等各不相同,必须对矿床进行勘探,以确定矿床的公元利用价值。

4.母岩

母岩是指供给成矿物质的岩体。如辉长岩是钒钛磁铁矿的母岩。能提供成矿物质的岩层,则称为矿源层。

5.围岩

围岩是指矿体周围没有开采利用价值的岩石。有的围岩就是矿体的母岩;如铬铁矿矿床,矿体通常产于超基性侵入岩的母岩体中。但多数情况围岩和母岩是不一致的。

(二)矿产勘查阶段与矿床勘探方法

根据国家颁发的 《GB/T17766—1999 固体矿产资源/储量分类》和 《GB/T13908—2002 固体矿产地质勘查规范总则》规定:

矿产勘查最终的目的是为矿山建设设计提供矿产资源/储量和开采技术条件等必需的地质资料,以减少开发风险和获得最大的经济效益。

1.矿产勘查工作阶段划分

固体矿产勘查工作分为预查、普查、详查、勘探4个阶段。

(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,初步了解预查区内矿产资源远景,提出可供普查的矿化潜力较大地区,并为发展地区经济提供参考资料。

(2)普查

普查是通过对矿化潜力较大地区开展地质、物探、化探工作和取样工程,以及可行性评价的概略研究,对已知矿化区作出初步评价,对有详查价值地段圈出详查区范围,为发展地区经济提供基础资料。

(3)详查

详查是对详查区采用各种勘查方法和手段,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,为勘探提供依据,并为制定矿山总体规划、项目建议书提供资料。

(4)勘探

勘探是对已知具有工业价值的矿区或经详查圈出的勘探区,通过应用各种勘查手段和有效方法,加密各种采样工程以及可行性研究,为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、矿山建设设计等方面提供依据。

矿产勘查工作,一般应按规定的阶段循序渐进,对特别复杂、难以正规设计开采的矿床,可以边探边采;个别地质条件简单的矿种或正在开采矿山外围和深部的矿床勘查阶段,也可按实际情况简化和合并,但应经有关上级主管部门批准。

2.矿床勘探技术方法

为研究矿床地质构造,揭露、追索和圈定矿体,查明矿产的质和量,以及了解矿床水文地质和开采条件等所采用的各种工程和技术方法,总称勘查手段。目前常采用的钻探和坑探工程合称探矿工程或勘探技术。除探矿工程外,还常配合采用物化探方法,判断矿体的位置和产状,指导探矿工程布置,检查探矿工程质量和寻找盲矿体。

(1)探矿工程简介

探矿工程有时也称勘探技术,除钻探、坑探两个主要方面外,为完成矿产勘查工作而必须进行的其他工程,如交通运输、修配业务、动力供配等,也属探矿工程的范畴。

1)坑探工程(简称坑探)。为揭露地质及矿产现象而在地表或地下挖掘不同类型坑道的技术手段叫坑探工程。坑探工程又分为地表坑探工程(剥土、浅坑、探槽、浅井等)和地下坑探工程(平巷、竖井、斜井等)两种。地表坑探受深度限制,作用有限。地下坑探所揭露的地质和矿产地质现象能直接观察描述,也能采取代表性好的实物样品供试验研究,但因工作量大、耗费大且进度慢,一般只能在勘探阶段视情况采用。

2)钻探工程(简称钻探)。钻探工程按施工目的有不同类型,固体矿产钻探又叫地质岩心钻探,由于断面小、效率高、成本低、勘探深度大、适应性强,且能取得地下深处的实物资料,因此在普查找矿和矿床勘探中使用最广。

(2)探矿工程在矿产勘查中的作用与布置形式。

1)探矿工程在矿产勘查中的作用。探矿工程是揭露松散覆盖层以下的各种地质现象,取得地质矿产资料的基本手段,在地质勘探中主要解决以下问题。①揭露、追索和圈定矿体、矿化带并进行采样。②验证各种重要的物、化探异常。③揭露实测剖面上被松散物掩盖的部位。④揭露被松散物掩盖的各种地质体及其接触关系。

图1-3 分段布置勘探线

1—矿体;2—探槽;3—浅井;4—钻孔;5—勘探线及编号;6—矿体产状

2)探矿工程布置。①勘探工程布置原则。为有效地对矿床进行勘探,充分发挥工程作用,必须遵循下列原则:一是,各种勘探工程必须按一定间距有规律地布置,尽量使各相邻的工程互相联系,以便绘制出一系列的勘探剖面。二是,应尽量垂直矿体或矿带走向(或主要构造线方向)布置,以保证沿矿体厚度方向揭穿整个矿体或矿带。三是,充分利用早期施工的工程,以节约时间和费用。四是,遵循对矿体的认识规律,坚持由已知到未知,由地表到地下,由稀到密的布置工程。②勘探工程的布置形式。目前用来追索和圈定矿体的勘探工程布置有三种:勘探线、勘探网和水平勘探。第一种:勘探线。将勘探工程布置在大体垂直于矿体走向或长轴方向的铅垂平面内的总体布置形式,称为勘探线(图1-3)。勘探线是最常用的工程总体布置形式,一般适用于二向延伸、有明显走向和倾斜(20°～70°)的层状、似层状、透镜状、脉状矿体。勘探线一般应相互平行但矿体范围大、走向有显著改变时(大于20°),也可以分区分段布置。第二种:勘探网。勘探工程布置在两组不同方向勘探线的交叉点上,构成网状的工程总体布置形式,称勘探网。其特点是可以依据工程资料,编制2～4组不同方向的勘探剖面,以便从多个方向了解矿体的特点和变化情况,故多用于产状水平或倾角小于20°缓倾斜的层状、似层状及倾向不明显的浸染状矿体、风化壳矿体和砂矿勘探。勘探网有正方、长方(矩形)、菱形、三角形网(图1 4)。第三种:水平勘探。主要用于水平勘探坑道(有时也配合钻探)沿不同深度揭露和圈定矿体,构成若干层不同标高的水平勘探剖面。这种勘探工程的总体布置形式叫水平勘探。勘探工程密度又称勘探间距或勘探网度,是指每个穿透矿体的工程所控制的矿体面积,通常以工程沿矿体的走向和倾向的距离来表示。如网度100m×50m,是指工程沿矿体走向距离为100m,沿倾向或变化最大方向的距离为50m。勘探网度的大小主要取决于矿体的复杂程度和要求探明的储量等级等。

图1-4 勘探网的类型

1—矿体;2—设计钻孔;3—施工未见矿钻孔;4—施工见矿钻孔