淺談勘查工程及其布置

陳兵宇,劉亞軍,武志明

(山東黃金礦業 (萊州)有限公司三山島金礦, 山東萊州市 261442)

淺談勘查工程及其布置

陳兵宇,劉亞軍,武志明

(山東黃金礦業 (萊州)有限公司三山島金礦, 山東萊州市 261442)

主要對勘探方法、勘探工程的設計與施工、勘探工程的布置以及鉆孔的封孔進行了闡述,并對勘探設計和勘探設計注意事項做了詳細的說明,最后對鉆孔封孔的要求、分類和原則進行了簡要的闡述。

勘查工程;剖面系統;水平勘探;坑道設計;鉆孔設計

勘查工程布置是采用勘探剖面的形式進行。勘探剖面(exploratory profile)是由沿一定的切面布置的勘探工程所構成,能正確地圈定礦體,了解礦體不同部分的產狀、形態和內部結構的斷面。剖面法能比較直觀形象地反映礦體形狀、內部結構和產狀總的特征及其細節變化,能反映礦體與圍巖及地質構造的關系和礦體確切的空間位置,是在勘探工作中揭露、追索和圈定礦體的較好方法。系統的剖面圖是礦山建設設計所必需的資料,是編制礦體投影圖等其它有關圖件的基礎資料。

1 剖面系統

1.1 勘探剖面系統種類

(1)勘探線。即將勘探工程布置在一組與礦體走向基本垂直的鉛垂勘探線剖面內,從而在平面上構成一組互相平行 (有時不平行)的直線。一般適用于有明顯走向和傾斜的層狀、似層狀、透鏡狀及脈狀礦體。每條勘探線剖面都是鉛垂剖面。剖面應與礦體中心面正交。如果礦體走向變化不大,各勘探線應相互平行布置;如果礦體走向變化較大,可采用多段平行或不平均數行剖面。在勘探線剖面內,勘探工程可以是鉛直的,也可以是傾斜的。但傾斜工程一定要沿剖面傾斜,不能偏離剖面。各勘探線之間往往是等距離的。勘探線剖面內,若要求取同一級別儲量,各工程的間距也往往是等距離。

(2)勘探網。即勘探工程布置在 2組不同方向勘探線的交點上,構成網狀的工程總體布置方式。勘探線剖面是鉛垂平面,2個鉛垂平面的交線是鉛垂線。因此,勘探網要求勘探工程必須是鉛垂的,如直鉆、淺井等。勘探網一般適用于礦區地形起伏不大,產狀呈現出平或緩傾斜的層狀、僅層狀以及大型網脈狀礦體。主要分為正方形網、矩形網及菱形網。

(3)水平勘探。主要用水平坑道 (有時也配合鉆探)沿不同深度揭露和圈定礦體,構成若干層不同標高的水平勘探剖面。這些水平勘探剖面稱為中段,2個中段間的距離稱為中段高或中段距離。水平勘探工程布置形式主要適用于陡傾斜礦體,特別是柱狀、筒狀、管狀礦體。普查及詳查階段較少應用。

1.2 剖面法布置勘探工程的原則

(1)勘探系統的選擇必須考慮主礦體的形狀、產狀、礦區地形條件及勘查工作階段;

(2)各種勘探工程必須按一定剖面系統布置;

(3)勘探地質剖面的方向應根據礦體屬性特征變化最大的方向確定,一般垂直礦體走向或構造線方向布置;

(4)在對礦體屬性特征了解不足且勘探工程數量有限的情況下,按規則的線、網均勻地布置工程;

(5)如果采用坑道勘探,則應使坑道盡可能為將來開采所利用;

(6)在曾進行過部分勘探工作的礦區要充分利用原有工程。

2 勘探工程的設計與施工

2.1 勘探設計剖面圖編制

編制目的是為了根據所確定的勘探工作任務,沿勘探線剖面正確地設計勘探工程。編制設計剖面圖的基礎是對地表地質構造基本特點,特別是對礦化特點、沿勘探線剖面的地形特點物化探資料的了解等。

2.2 設計剖面圖的主要內容

設計剖面圖的主要內容為:地形剖面線;地質界線點及地層、斷層等的產狀;地表勘探工程及其取樣位置;根據物化探資料及地表地質情況推斷的礦體和其它地質體在地下的可能展布;根據設計要求所設計的勘探工程的位置、方向、長度 (或深度)和編號;設計剖面的方向、比例尺 (通常為 1∶2000～1∶5000);坐標線,最好是用正規的坐標,也可用臨時坐標;責任表。

2.3 坑道設計

(1)地表坑道設計。第一個探槽一般設計在礦體的中部。當有多條平行礦脈出現時,要設計主干探槽。主干探槽要盡量多地揭露含礦地層。輔助探槽用于揭露礦體界線用有關地質體。布置輔助探槽的地點如發現露頭,一般就可用剝土代替探槽。對地表覆蓋層下面的傾斜層狀礦體或礦脈,確定探槽位置要考慮“V”形法則,判斷礦層可能出現的位置。

(2)地下坑道設計。坑道間的垂直距離要和中段高一致,或為其整倍數。一般厚大礦體、急傾斜時,中段高為 50～60 m;厚度不大,急傾斜時,中段高 30～40 m;而緩傾斜的礦體,中段高度為 25～36 m。同屬 1個開采系統的同一水平層的勘探坑道標高應當一致。

(3)注意事項。必須有明確的目的和充分的地質依據;要作多方案設計,進行地質效果和經濟效果的比較,從中選擇其合理的設計;考慮勘探坑道在開采時利用的可能性,故中段標高、坑口位置、坑道斷面規格等最好由地質和設計、開采部門共同商定;確定所要掘進的坑道中段標高,編制預想的中段地質斷面圖;將選定的平硐、沿脈、穿脈等坑道的位置標定到中段平面圖上;根據斷面圖及地質圖初步選定坑口位置,力求以最短的距離到達礦體。坑口應有足夠的場地布置坑口建筑物和堆放廢石,且在歷年最高洪水位以上,避開易產生地質災害地段,并有良好的工程地質條件;編寫施工說明。

2.4 鉆孔設計

(1)按照已確定的工程間距確定鉆孔截穿點的位置,可設計直孔或斜孔。斜孔傾角一般不小于65°,通過礦體時盡可能使個別孔軸線與礦體表面垂直。根據截穿點和鉆孔傾角可確定地表孔位,應避開不宜施工的水溏、陡崖、公路及建筑物等不允許占用的地點。

(2)孔深的確定。當礦體邊界比較清楚時,穿過礦體 3～5 m為宜;不清楚時,則必須穿過礦體 10～20 m最好。探礦鉆孔按傾角不同,有直孔和斜孔之分,直孔是沿鉛直方向鉆進的鉆孔,多用于揭露傾角小于 45°的礦體;斜孔是傾角小于 90°的鉆孔,多用于揭露傾角大于 45°的礦體。

(3)巖礦心采取質量要求。地質要求取心的巖層、鉆孔平均巖心采取率不得低于 65%;礦化帶重要標志層以及礦層與礦層頂板各 3～5 m范圍內不得低于 75%(巖金礦 80%);可采的薄礦層 (厚度不小于 4～5 m),每層平均采取率不低于 75%,厚度較大的礦層從礦層頂板開始每 5 m或 10 m的平均采取率不低于 75%(巖金礦 80%);取出的巖礦心,應洗凈后自上而下按次序裝箱,不得顛倒或任意拉長,巖心應按規定編號,每回次應填放巖心票 (包括沒有巖心的回次),巖心箱應進行編號,箱子規格要符合要求且結實。

(4)鉆孔彎曲度。垂直孔允許頂角每 100 m彎曲 2°,斜孔每 100 m彎曲 3°,按孔深累計計算;方位角偏差,在設計時與地質商定,一般不超過勘探網1/3～1/4;測量間距,實測頂角小于 5°,每鉆進 50 m測 1次頂角和方位;磁性礦區要用防磁測斜方法;終孔測斜地質編錄員應在現場監測。

(5)孔深校正。每鉆進 100 m、進出含礦層 (礦層小于 5 m只測 1次),終孔后均要進行 1次孔深測量,誤差小于千分之一者可不修正孔深;測量要使用經過校正的鋼尺;見礦與終孔校正時,地質編錄員應在現場監測。

3 封孔要求、分類及原則

3.1 封孔要求

封孔要有封孔通知書和封孔設計書,且水泥封孔要用 325號以上未過期的水泥,水灰比要符合設計要求。每封完一層要在封孔段頂部位置取水泥漿樣證實,且搬遷后要埋水泥標樁,并保證其質量。

3.2 封孔的分類

(1)嚴格封閉的鉆孔。主要為穿過工業礦體,同時見有主要含水層或含水構造的鉆孔;對礦床開采有嚴重影響的鉆孔,如鉆孔通過很厚的地表風化殼或穿過大型隙巖層時,地表水及地下水會通過鉆孔對礦床強烈充水;對礦床中的礦石可能引起氧化、溶蝕而影響其開采或利用的鉆孔。

(2)僅封孔口部位的鉆孔,為見到礦層,但未見含水層、含水構造的鉆孔,及孔位低于浸蝕基準面以下的鉆孔。

(3)不封閉的鉆孔。主要為需要長期進行水文觀測的鉆孔;對農田灌溉有利以及作為開采地下水或開采地熱的鉆孔。

3.3 封孔原則

(1)主要含水層或含水構造和工業礦體,應該分層分段嚴格封閉,即在其本身及頂板的下限以上和底板的上限以下各 5～10 m范圍內用水泥封閉。

(2)各封閉孔段之間相距較近,或者礦層與礦層或礦層與含水層、含水構造之間的距離較小時,可以作為一層處理,進行連續封閉。

(3)地表風化層或第四紀地層,要用水泥封閉到與完整基巖接觸面以下 3 m。

(4)某些礦區以及氣體、液體礦床可以使用粘土,濃泥漿封孔、封閉長度應適當長些。

(5)見礦鉆孔如在河床附近,要全孔封閉。

(6)封閉孔口必須使用水泥,并在孔口設立明標或暗標。當孔位在非耕地地帶或無其它地面影響時,可設明標,并自孔口向下封閉 1～2 m;如果孔位在耕地中間或有其它地面影響時,應設暗標,即自孔口 0.5 m以下封閉 1～2 m,以免影響耕種和破壞孔口。

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2011-08-05)

陳兵宇 (1979-),男,貴州道真人,工程師,主要從事礦山地質工作,Email:cbysxf@sohu.com。