司家營鐵礦露天采場炮孔取樣可行性研究

張陽 　 盧宏建　 鞏瑞杰

摘 要：文章從研究司家營礦區的地質情況出發，通過分析目前礦山現有的勘探程度和勘探手段，結合礦山的生產實際，確定炮孔取樣為日常生產取樣方式，并結合礦山三維技術手段，預測了礦山其它塊段的地質品位。通過把預測結果與實際取樣結果進對比分析，確定了炮孔取樣的可行性，并在同類礦山進行推廣。

關鍵詞：司家營；露天采場；炮孔取樣

1 司家營概況

司家營鐵礦位于河北省唐山市灤縣城南10公里，是冀東礦脈的一部分，礦區鐵礦石產于前震旦系變粒巖中，屬鞍山式沉積變質鐵礦床。該礦設計規模為年采選礦石700萬噸，生產鐵精粉254萬噸，以N4勘探線為界分為南北兩部分，北部為露天開采，南部為井下開采。

2 礦區地質介紹

司家營鐵礦區內地層以前震旦系、震旦系和第四系為主。由第四系地層大面積覆蓋，基巖露頭除在礦區東部和尚山-鐵石山一帶有較連續的分布外，其它均為零星分布。區內前震旦系地層主要由一套變質程度較淺，粒度較細，巖性比較簡單的變粒巖類、片巖類和石英巖類組成。區內斷裂構造較發育，主要有北北東及北北西向和近東西向三組。北北東向和北北西向多為壓扭性逆斷層；而近東西向的多為張扭性橫斷層。該礦區賦存礦體有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個礦體。

Ⅰ號礦體位于礦區東側，縱貫北、中、南三區，為全區規模最大、形態和產狀變化比較穩定的一個礦體；Ⅱ號礦體位于礦區南端，僅局部在地段見有零星露頭；Ⅲ號礦體位于礦區中部及北部，大部分伏于第四系和震旦系地層之下；Ⅳ號礦體分布于礦區中部，礦體全部被第四系和震旦系地層覆蓋；這四個礦體圍巖主要為黑云變粒巖，礦體沿走向具有明顯的膨縮和分枝復合現象。

3 礦區以往勘探情況

1978年河北省地質局第十五地質隊提供的北區勘探報告，確定本礦床勘探網度為：B級：200*100米；C1級：200*200米；C2級：400*400米。勘探線的布置基本垂直于主礦層的走向，各勘探線之間相互平行。勘探線間距以200米為主，在局部地段加密到100米。在N18至N6線范圍內：缺失S5、N3、N5、N11、N13、N17勘探線，由于這些勘探工程的缺失，加之礦體分支復合、膨脹收縮現象較多，導致礦體控制不太準確。

4 礦區采用的其它生產勘探手段介紹

生產探礦是礦山生產過程中所進行的探礦工作，其目的是使礦山保有規定的三級礦量，準確控制礦體邊界及厚度的變化，進一步查明礦石質量的空間分布特征及其變化規律，查清主礦體上、下盤及邊部的小型礦體，查明對礦體有破壞作用的斷裂及巖脈及近期開采地段水文地質條件、工程地質條件和開采技術條件，為保證礦山正常持續生產和指導生產采準與回采切割工程的設計、施工而提供可靠的地質資料。

司家營鐵礦露天采場主要采用：探槽、爆破孔素描方式進行探礦，掌子面素描為輔；在某些不具備上述探礦條件的地段布置生產探礦鉆孔，隨著回采工作的進行，在預留工作平臺區域之外及時跟進槽探工作，探槽平行于原勘探線走向布置，各探槽間距25m，礦體變化簡單的部位可適當可放寬至50米間距，設計探槽長度應超出礦體界限2至3米，采用揀塊法沿探槽中心線進行取樣，取樣間距2m。槽探工程具有預先探礦的意義，能夠準確的確定礦巖界限，在礦體分支較為復雜的區域應該采取槽探工程，但是由于槽探工程需要充足的區域，在不影響采礦生產的情況下才能采用，針對這種情況，一般只能采取掌子面素面和爆孔取樣的探礦手段來探明礦巖界限。

掌子面素描探礦是自由節約的一種探礦方式，需隨著回采進度及時進行，對于露天采場掌子面上有礦體分布的情況，需布置取樣，對于產狀較陡的礦體，取樣布置方向應垂直礦體傾向方向，在掌子面底部布置取樣；對于產狀較緩的礦體，沿傾向方向在掌子面底部布置取樣點。

5 礦區爆破孔取樣方法研究

由于采礦人員在穿孔作業過程中受作業場地的限制，往往采用壓渣爆破的方式準備備采礦量，而掌子面素描取樣需要在清渣的情況下進行，探槽取樣往往會影響采礦的正常生產，因此，針對司家營鐵礦的實際情況，炮孔取樣作為日常的取樣方式更能符合礦山生產的需要。

5.1 炮孔取樣位置的確定

司家營鐵礦礦體傾向西，走向近南北，為了保證取樣位置具有代表性，一般垂直礦體走向布置取樣排數即東西向布置取樣位置，另外，由于炮孔布置孔網參數為7m×8m，因此隔一排布置取樣排數即可滿足勘探精度的需求。根據露天采場取樣位置不同，露天采場南部和北部的炮孔區，每隔一排對東西向的炮孔整排進行取樣，如圖1所示。針對露天采場東幫和西幫的炮孔區，同樣每隔一東西向的小排炮孔進行取樣，如圖1示。

圖1 炮孔布置圖

5.2 炮孔取樣方法

司家營鐵礦采用KY-310型牙輪鉆機進行穿孔爆破，全為垂直孔，開孔直徑310mm，孔深15米左右，鉆機在鑿巖過程中，形成的巖粉借助高壓風的壓力堆積在孔口周圍，形成以鉆孔為圓心，中高邊緣低的巖粉堆，一般情況下，炮孔上部的巖粉堆積在巖粉堆的下部，炮孔下部的巖粉堆積在巖粉堆的上部。炮孔取樣一般在穿孔作業完成后立即進行，取樣采用渣堆斷面法，平行礦體走向布置開挖斷面，沿礦體走向隔排取樣，垂直開挖巖粉堆斷面，每個含礦炮孔渣堆均需進行素描，渣堆斷面完整，能反映整個炮孔自上而下的礦巖比例情況，按15等分進行礦巖界限素描，分為上礦下巖，下礦上巖，中間礦上下巖，上下礦中間巖，全礦孔，全巖孔等六種情況，原則上只取礦樣不取巖樣。按順序一個炮孔一個樣品進行編號，并及時送往化驗室進行化驗。

6 取樣結果的應用

6.1 爆區品位的確定

根據炮孔素描及化驗結果，利用礦山三維軟件，將炮孔的開孔坐標位置、品位信息及礦巖在炮孔的空間位置分布數據化，建立巖粉數據庫，這樣，爆區的品位情況就可實時掌握了。

6.2 采場其它塊段品位的預測

利用建立的巖粉數據庫并結合礦體實體模型，采用距離冥次反比法就可以建成礦區塊體模型。利用查詢塊信息功能，這樣礦區其它塊段任意一點的品位信息就可以估算出來。

6.3 品位預測準確性對比分析

為了進一步驗證品位預測的準確性，利用三維軟件塊體功能中的提取DTM表面塊功能，將預測塊段部位的品位打印在地表面上，通過近年來的實際取樣對比，發現預測品位與實際取樣品位之間的誤差控制在4%以內，可以滿足采礦設計和生產的要求。

7 結束語

炮孔取樣做為一種實效性、操作性較強的取樣方式，經過摸索和經驗總結，目前已在司家營礦區其它露天礦山進行推廣普及，且取樣結果受到采礦相關人員的認為，但是炮孔取樣對專業技術人員的距離目測能力和礦巖粉化后的顆粒的辨別能力提出了更高的要求。因此，為了增加炮孔取樣對礦巖位置確定的準確程度，加大這方面的專業培訓顯得更加重要。

參考文獻

[1]河北省地質局第十五地質隊.河北省灤縣司家營鐵礦北區地質勘探總結報告[R].1978.

[2]張端，張陽，王月軍.司家營鐵礦生產勘探方法淺析[J].科學時代，2013（7）.