露天采礦生產地質取樣方法改進

蘇靖宇，席涌乾，呂喜平，溫 乾

（內蒙古太平礦業有限公司，內蒙古 包頭 014000）

地質取樣工作是礦山生產的基礎，取樣方法的正確與否，決定了樣品的代表性與準確性。快捷高效的取樣方式不僅關系到礦山生產成本的付出，也決定了礦山未來的發展規模。

內蒙古浩堯爾忽洞金礦在地質取樣方面有其獨特的要求，地質工作人員對比分析眾多地質取樣方法后，以鉆孔取樣為主的模式逐漸得到了公司的認可，并在日常工作中取得了良好的經濟效益。該方法的使用，對露天礦山的大規模開采形成了一定的推進作用，為礦山進一步的擴大發展提供了堅實的基礎。

1 礦床地質特征與取樣要求

浩堯爾忽洞金礦是位于內蒙古中西部地區，白云鄂博裂谷帶西端的超大型露天金礦，屬中-低溫熱液型金礦床。公司成立之初，設計日處理礦石量2萬噸，后來由于礦山生產水平不斷提高，生產設備逐年更新，日處理礦石量由2萬噸增長至4萬噸，原有的地質取樣方法已經不能適應公司生產的需要，這就要求地質工作人員對現有的方法進行改進，以適應公司要求：由于礦床的容礦圍巖與含礦巖層同屬淺變質巖類，礦巖界限難以分辨，需要大量的地質樣品對礦體進行二次圈定；礦山品位低，但變化較穩定，要求樣品有足夠的代表性與準確性以控制損失貧化；產量的增加，要求取樣方法要足夠快捷方便，不能影響日常生產進度。

2 礦山地質取樣方法分析與對比

2.1 決定取樣方法的因素

首先在礦區構造復雜，大量擠壓破碎帶和片理化帶構成一條橫貫整個礦區的剪切帶，在剪切帶周圍，發育有大量次級構造和節理，造成了邊坡的危險性。這就需要考慮到現場正常施工時是否能夠保證取樣工作人員的人身安全；

其次，礦床的結構與產狀對取樣方法影響重大，所使用取樣方法收取的樣品是否具有足夠的代表性與全面性，是否能夠分析該礦床所含主要有用組份的礦物分布的均勻程度，并同時兼顧所含有害組份的礦物分布狀態；而通過這些礦物的分布狀態是否能夠正確地反向分析出該礦床部分礦(巖)石結構與構造，為礦山地質工作提供堅實的依據與基礎；

最后就是從公司的角度出發，在兼顧礦山地質取樣的目的和目前公司所擁有的技術裝備、生產需求等條件下，在地質效果相同的情況下，盡量選擇成本低、效率高、勞動強度較輕的簡單取樣方法。

2.2 取樣方法的對比

地質工作人員利用工作之便，將已知的幾種礦山地質取樣方法一一進行了試驗與對比分析，從中確定了不同方法之間的優缺點和適用性，并選出了目前最適合公司生產的一種取樣方法。

刻槽法：在需要取樣的礦體位置開鑿一定大小的凹槽，并將取自于凹槽的所有巖石作為樣本，是一種礦山地質中常見的取樣方法，幾乎適用于所有的固體礦床，也是浩堯爾忽洞金礦早期使用的取樣方法。但是刻槽法限制非常明顯：在礦石物質成分極不均勻的礦床、有用礦物呈粗大晶體或團塊狀集合體的礦床、礦石的礦物組分、軟硬、脆韌相差懸殊，或具特殊的構造時，刻槽取樣易造成較多粉、屑和選擇性貧化或富集；工作時勞動強度大、成本高、工效低、粉塵大、對施工質量和取樣人員素質都有較高要求等缺點，邊坡對工作人員安全性的威脅也限制著該方法在大型露天礦山的使用。

方格法：在礦石內一定面積上取樣，適應性強，代表面廣，不受品位均勻程度的限制，除薄礦體外都可以使用，尤其當礦石節理裂隙極發育時也有很好的效果，也是露天礦山的優先選擇之一。但是在實際操作中發現：網格內塊樣難以采取，對各塊樣的塊度或重量很難掌握，在礦石組織軟硬、脆韌相差懸殊時，方格取樣就容易造成粉屑、塊樣不均勻，從而形成人為的貧化或富集；在地質構造發育地帶、危險邊坡等地方長時間逗留取樣，也很難保證現場取樣工作人員的安全情況。

攫取法：攫取法應用于礦石品位分布均勻的礦體或松散的礦堆、礦車上取樣，操作簡便，有一定代表性，但是精確度很低，一般多用在普查找礦階段；在生產取樣時就需要注意取樣間距、樣塊重量、取樣時塊樣和粉樣的比例等，同時還要防止混入圍巖而造成樣品貧化的問題。除開這些技術層面需要注意的問題以外，還有對現場安全方面的考慮，比如在露天采場爆破后的爆堆上取樣，如何確定爆堆下方是否有盲炮、虛方等問題？安全問題是該方法也無法應用于大型露天采場的重要原因之一。

炮眼法：在礦山施工打眼的同時應用集塵裝置收集巖粉、巖屑等作為樣品，以單個炮眼或一組炮眼為一件樣品，這樣可以與日常施工相結合進行機械取樣，節省人力、效率高、成本低，尤其是安全方面適用于大型露天采場。但是缺點同樣明顯：打鉆收集的巖粉不易分辨，一般礦床很難正確的劃分取樣段；打出巖粉易受環境影響，隨著風雨天氣回收不全或完全無法回收；打鉆的位置若處于構造產生的裂隙，容易形成空轉而無法取得樣品等。

全巷法、剝層法等方法由于不適用于露天礦山而未進行試驗。在同一采區用上四種方法采取的樣品中，以刻槽法和炮眼法試驗數據最為接近。

2.3 取樣方法的選擇

地質工作人員針對以上四種適用于露天采場的地質取樣方法進行了對比分析，結合礦區內礦床的地質特點，優先確定了以炮眼法為主要取樣方法：主礦帶礦體厚大、品位均勻，能夠較容易劃分取樣段；采場邊坡較陡，構造與節理發育，跟隨鉆機工作平臺能夠保證人員安全；日常生產以潛孔鉆鉆探、爆破為主，這樣就能夠節省大量的人力等。

3 取樣方法的完善與改進

3.1 炮眼法的初步使用

礦山最初的生產方式是以大鉆機為主、小鉆機為輔。由于大鉆機功率大、巖粉回收效果好，所以取樣方法為簡單的“十字對角取樣法”，即一個孔一個樣，以炮孔為中心在炮孔周邊的粉堆中劃出一個“十”字，將粉堆平均分成四份，然后取其中互不相連的對角巖粉樣，再把所取樣品經縮分器反復縮分至3公斤～5公斤后作為一個樣品取走。

在以小鉆機為主的生產模式中，簡單粗糙的“十字對角取樣法”的缺點慢慢凸顯出來：首先，這種取樣方法工序比較繁瑣，礦山增產后，需要將取樣工作人員的數量擴大一倍；其次，小鉆機的鉆頭直徑、風壓功率都比較小，鉆進產生的巖粉樣粒級也變小，受天氣與地質構造的影響更大，而風壓功率變小又使得孔口回收到的巖粉減少，樣品回收難度加大。

3.2 炮眼法的改進

地質工作人員對取樣方法的初步改進是在鉆機施工的孔口加上一個收集罩，避免天氣影響，但實際效果并不理想。

隨后又按照孔口收集到的粉堆大小制造了兩個四分之一大的樣品收集器，要求現場取樣人員在鉆機施工鉆進時將樣品收集器放在孔口的周圍直接接取樣品，然后將接到的樣品直接進行縮分，這樣就減少了一部分工序，節省了一定的人力；同時配合收集巖粉罩使用，也在一定程度上避免了惡劣天氣對取樣工作產生的影響。

但是這樣的改進雖然起到了一定的作用，卻又造成生產上的不便，嚴重影響了鉆機的進度，而且這種方法只是一定程度上減少了天氣的影響，對小型鉆機的巖粉回收能力并沒有任何的提高。

3.3 炮眼法的最終確定

后來經公司領導、外籍采礦工程師和地質工作人員反復研究討論，再次對取樣方式進行了改進，要求每臺小型鉆機上都配備干式除塵設備，在生產鉆進時由干式除塵設備對鉆進產生的巖粉進行回收，這樣就解決了小型鉆機功率不足、回收樣品能力弱的問題。

在日常生產時，由鉆機施工人員用大型取樣袋在干式除塵器的排料口處接取樣品，鉆進完成后，再將接好的樣品放在對應的孔口處，由我方取樣人員對其進行縮分取樣，經由縮分器多次縮分至3公斤～5公斤后作為一件樣品裝至小型取樣袋后進行編號、測量、收取等程序。

經由這次改進，既解決了小型鉆機回收巖粉能力不足的問題，也避免了天氣對巖粉樣品的干擾，而且同時做到鉆機施工與地質取樣工作互不影響，大大加速了公司生產能力。經過化驗，該取樣法所取樣品代表性較高，完全可以指導生產。

4 結語

綜上所述，礦山地質取樣是確定礦產質量、性質特點以及礦體邊界等地質工作中不可或缺的重要步驟，大型露天采場由于規模大、產量高、生產快速等特點，傳統的刻槽法、方格法等很難適應生產要求，這就需要地質人員在工作時有一定的創新能力與研究精神。取樣方法的完善是為了更好的輔助生產，雖然經由浩堯爾忽洞金礦改進的取樣方法仍有一定的不足與缺陷，但向機械化、快捷化方向發展將是大勢所趨，也是礦山地質取樣的下一步研究方向，該方法的改進與完善對于大規模、低品位的貴金屬露天礦山而言都有一定的借鑒意義。