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矿床勘探与探采结合
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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。
[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。
[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。
(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。
[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/TX《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
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;
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;
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;
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
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:
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
充实、完善认识
矿床特征研究:
矿体特征 矿石物质组成
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
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:
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:
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。
[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。
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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
资源储量级别
平均厚度(m)
矿石体重(t/m3)
矿石储量(资源量)
平均品位(%)
金属储量(t)
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
勘探线或中段、
矿石品级类型
断面上平均品位
面积×品位
矿石 体重(t/m3)
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f(L),厚度函数为f(L,l), 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
地下开采(m)
露天开采(m)
(采场沿走向布置)
(采场垂直走向布置)
自然安息角
溜井、平窿
&自然安息角
溜井、平窿
缓倾斜&30。
溜井、平窿
&自然安息角
溜井、平窿
&自然安息角
溜井、平窿
缓倾斜&30。
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&&
面积重叠率(%)形态歪曲率(%)面积总体误差
采准储量(A)探明的(B)控制的(C)采准储量(A)
控制的(C)采准储量(A)探明的(B)控制的(C)厚矿体
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
≥90≥80≥700.85~1.20.8~1.20.8~1.20.7~1.5
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:
表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) 大 0.9Cu Mo>1 000>500Pb Zn>800>500Ag>300Ni>400中 0.6
(0.3~0.6) Cu Mo300~1 000300~500Pb Zn300~800200~500Ag150~300Ni200~400小 0.3
(0.1~0.3) Cu Mo<300<300Pb Zn<200Ag<150Ni<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。
表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 铜 稳定 <600.6较稳定 60~1300.4不稳定 >1300.2铅锌 稳定 <500.6较稳定 80~1300.4不稳定 >1300.2银 稳定 <800.6较稳定 80~1300.4不稳定 >1300.2钼 稳定 <600.6较稳定 60~1000.4不稳定 >1000.25 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。
表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 铜 均匀 <600.6较均匀 60~1500.4不均匀 >1500.2铅锌 均匀 <800.6较均匀 80~1800.4不均匀 >1800.2
银 均匀 <1000.6较均匀 100~1600.4不均匀 >1600.2
钼 均匀 <800.6较均匀 80~1500.4不均匀 >1500.2(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]自日起开始实施国家标准《固体矿产资源/储量分类》(GB/T1),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
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
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
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
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。

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