敦煌青墩峽北十四區塊飾面用花崗巖礦荒料率計算方法淺析

柴 勝

(甘肅省有色金屬地質勘查局天水礦產勘查院，甘肅 天水 741020)

隨著我國改革開放和經濟建設的發展，帶動了建筑業的迅速振興[1]。飾面石材具有良好的裝飾性能、物理化學性能和加工性能，可加工成一定規格的石材，主要用于建筑物的內外表面裝飾。飾面石材的荒料是由礦體分離出來符合一定規格要求的石料，荒料率是開采所獲得的荒料體積與開采總體積之比，作為資源/儲量估算的基本參數[2]。

飾面石材礦勘查過程中測定圖解荒料率，目前尚無一種完善的方法[3]。現一般荒料率的測定方法為試采荒料率和體圖解荒料率，荒料率校正系數為試采荒料率與體圖解荒料率的比值，理論荒料率是校正后的體圖解荒料率。生產荒料率能反映礦體的實際情況，對礦山評價準確性高。但這一資料獲得費用大、工期長[4]。目前礦山統計的體圖解荒料率與生產荒料率差距較大，其關系難以確定[5]。如何使理論荒料率比較真實地反映礦體的實際情況顯得尤為重要[6]。作者參與完成青墩峽北十四區飾面花崗巖礦詳查工作，闡述了勘查區成礦地質特征及體圖解荒料率計算過程，得出荒料率校正系數，分析礦區體圖解荒料率和理論荒料率二者之間的差異，總結理論荒料率與生產(試采)荒料率誤差過大的原因，提出體圖解荒料率有效的測定統計方法，希望能對同類型礦山勘查開發利用有所裨益。

1 成礦地質背景

1.1 地層

區域內出露地層為下石炭統紅柳園組下亞組(C1hl1)、下石炭統紅柳園組上亞組(C1hl2)、上石炭統石板山組下亞組(C2s1)、上石炭統石板山組中亞組(C2s2)、上二疊統方山口組(P3f )、第四系全新統(Qh3pl)等[7]。

1.2 構造

勘查區內構造不發育，但勘查區內花崗巖體受到多期次構造應力的作用，節理裂隙較發育。節理裂隙成為區內的主要構造形式。

1.2.1 斷層

本區東西向壓性、壓扭性斷層較為發育，分北西向、北東向兩組。北東向斷層呈53°方向展布，位于區域西北角，分布在石炭系地層中，延伸長度大于3km，為實測性質不明斷層。北西向斷層呈120～135°方向展布，位于區域東北角，延伸長度大于6km，為實測性質不明斷層。

1.2.2 褶皺

區內褶皺較為發育，主要有黑石山東背斜、炮臺向斜和白尖山北向斜。

1.2.3 節理裂隙

勘查區主要發育2 組節理。第1 組節理走向280～310°，傾角65～67°，多斷續出現，節理性質主要為剪性節理，局部為張性節理，延伸長度大于20m，為勘查區的主要節理，節理分布較均勻，一般間距0.4～2m，張開度小于0.5cm，節理貫通性好，局部節理間有2～10cm 寬的花崗細晶巖脈充填，地表及深部巖石顏色較均勻。第2 組節理走向20～50°，傾角65～66°，節理性質主要為主要為剪性節理，局部為張性節理，連通性差，分布不均勻。在出現部位對荒料率影響較大，一般間距0.2～1m，延伸長度大于15m。

礦體外圍節理裂隙較發育，平均線裂隙率大于2 條/m，地表巖石質量較差，礦體外圍地區的花崗巖不宜作飾面用石材，在勘查區東部、北部節理發育較密集，線裂隙率為2.0～4.0 條/m。其中，勘查區東北角節理最發育，線裂隙率為2.7～5.0條/m。勘查區中部偏西節理不甚發育，線裂隙率為0.27～1.78 條/m。

1.3 巖漿巖

區域內侵入巖發育，主要出露有二疊紀[7]、石炭紀等時期的侵入巖及各類脈巖。多呈巖基和巖株狀產出，巖性以酸性為主，中性次之。與成礦相關的巖體主要是二疊紀花崗巖。

2 礦體特征

2.1 礦體特征

礦體賦存于二疊紀中粒黑云二長花崗巖(ηγPb)中，根據地質測量、探槽揭露、巖心鉆探、花色品種分布范圍及節理裂隙發育程度共圈定飾面用花崗巖礦體2 條。Ⅰ號礦體延伸方位110°左右，長約920m，寬度約300～480m，面積0.33km2。Ⅱ號礦體延伸方位114°左右，長約84.6m，寬度約112m，面積0.01km2。礦體塊度較好，節理裂隙少，礦石以淺肉紅色(飛天紅)為主，淺黃色(莫高金)次之，色斑、色線不發育。

2.2 礦石質量

2.2.1 礦石品種

依據礦物成分、含量、結構、構造、顏色及其放射性、物理性能將勘查區內飾面用花崗巖礦可分為“飛天紅”、“莫高金”兩個品種(圖1、圖2)。

圖1 淺肉紅色中粒黑云二長花崗巖標準樣

圖2 淺黃色中粒黑云二長花崗巖標準樣

2.2.2 礦石礦物成分

淺肉紅色中粒黑云二長花崗巖(“飛天紅”)：巖石風化面呈淺肉紅色，新鮮面呈淺肉紅色，中粒半自形結構，塊狀構造。巖石主要由鉀長石45%、斜長石22%、石英30%、黑云母3%等組成，副礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石等。為勘查區內主要巖體，約占70%以上。

淺黃色中粒黑云二長花崗巖(“莫高金”)：巖石風化面呈淺黃色，新鮮面呈黃色，中粒半自形結構，塊狀構造。巖石主要由鉀長石45%、斜長石20%、石英30%、黑云母3%、角閃石2%等組成，副礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石等。

2.2.3 礦石物理性能

本次勘查采取10 組物性樣共測試11 個項目，礦石小體積質量平均為2.61g/cm3；壓縮強度平均為122.69MPa；彎曲強度平均為42.21MPa；肖氏硬度平均為78.5；耐磨性平均為62.04(1/cm3)；耐酸率平均為99.73%；耐堿率平均為99.63%；光澤度平均為80.00；凍融性平均為98.68MPa；堅固性平均為0.33%；吸水率平均為0.17%。根據樣品放射性比活度的測試和數據分析(表1)，花崗巖為A類產品。礦石主要化學成分平均值為SiO273.73%、Fe2O32.58%、FeO 1.54%、Al2O311.95%、CaO 1.00%、MgO 0.21%、MnO 0.05%、K2O 4.55%、Na2O 3.77%、TiO20.19%、LOI 0.46%。礦石主要物理機械性能較好，其產銷與使用范圍不受限制，符合優質飾面石材要求[2]。

表1 青墩峽北十四區塊花崗巖巖石放射性比活度測試表

2.3 礦體節理裂隙

Ⅰ號礦體內花崗巖塊度較大，節理不甚發育，主節理產狀20～40°∠62～72°，一般間距0.5～2m，延伸長度大于20m，主要為剪性節理，局部為張性節理；次節理產狀330～360°∠60～70°，節理間距一般在0.20～2m，延伸長度大于5m，主要為剪性節理，局部為張性節理。線裂隙率在0.27～0.89 條/m。

Ⅱ號礦體內花崗巖巖石塊度較大，節理不發育，主節理產狀300～330°∠60～ 70°，節理間距一般在0.20～1m，延伸長度大于5m，主要為剪性節理，局部為張性節理；次節理產狀40～70°∠61～70°，一般間距0.6～3m，延伸長度大于10m，主要為剪性節理，局部為張性節理。線裂隙率在0.27～0.44 條/m。

礦體共圈定8 個節理密集區。密集區整體方位110°，平均延伸365m，寬5～50m 不等，線裂隙率2.7～5.0 條/m，巖石基本都被切割成20～80cm 大小的碎塊，很難切出荒料。

3 體圖解荒料率測定

根據勘查區露頭點素描圖，采用疊合圖法測定體圖解荒料率。素描圖呈規劃的矩形，一般采用大比例尺1 ∶50、1 ∶100 素描為宜[8]，選擇兩個平行斷面疊合，假定開采臺段高度、采掘帶寬度、開采段長度，在不同開采臺段高度內根據節理、裂隙、層理面、色斑、色線發育程度及對應采深影響范圍，最大限度截取荒料，統計各類荒料體積，計算出不同類別塊度荒料的荒料率和總荒料率。

3.1 露頭點素描位置的選擇和布置

本次工作共11 個測定點，其中2 個測定點選在已有采坑(有生產數據)。每個測定點的測定面積均大于40m2，布置在礦體有代表性的位置，比例尺采用1 ∶50，由于測定露頭點坡度為0～15°，均小于45°，故采用水平疊合圖法。

3.2 體圖解荒料率的計算

體圖解荒料率成圖和計算過程的關鍵步驟有如下：疊合圖的生成(包括水平和豎直兩種情況)；荒料的截取；體圖解荒料率的統計和計算。

本文從11 個測定點中選擇1 處(Ht11)來說明體圖解荒料率計算過程。在本礦區依據企業資料生產荒料厚度為1.6m，采掘帶寬度為2.0m。首先在1.6m高臺階(0.0～1.6m)進行截取，將野外素描圖中節理裂隙按產狀投繪，在1.6m 高度上根據傾角計算其水平影響范圍，其影響方向跟傾向一致。

然后，在平面內由節理裂隙影響范圍與相距2.0m 的采掘帶寬度共同組成的不規則既定多邊形內按DZ/T0291-2015《飾面石材礦產地質勘查規范》[2]對荒料規格的要求，最大限度地截取荒料(圖3)。在0.0～0.4m，0.4～1.6m；0.4～0.8m，0.8～1.6m；0.8～1.2m，1.2～1.6m 共 三 組6張平面圖內根據節理裂隙在其臺段的賦存狀態，按前述截取規則截取荒料。

圖3 測定點Ht11 在0.0～1.6m 開采臺段高度節理裂隙影響范圍內截取荒料

最后，統計7 張圖截取的荒料體積，求得其體圖解荒料率，測定點Ht11 素描面積48m2，體積76.8m3，所截荒料總體積41.54m3，總荒料率為54.09%，其中中料所占荒料比例為19%，小料所占荒料率比例為81%(表2)。其他測定點荒料率統計數據見表3，礦體加權平均體圖解荒料率為51.07%。

表2 Ht11 體圖解荒料率統計表

表3 青墩峽北十四區塊測定點荒料率統計表

3.3 體圖解荒料率的統計結果

通過統計11 個測定點的體圖解荒料率，得出加權平均荒料率為51.07%。Ht11 體圖解荒料率為54.09%(中國建材地勘中心甘肅總隊所做三道泉詳查工作中CKE(在勘查區內編號為CK1)，生產荒料率為47.48%；Ht02 體圖解荒料率54.95%，生產荒料率42.56%(CK2 企業生產臺賬)(表4)。

4 體圖解荒料率測定、計算注意事項

理論荒料率是通過在采場計算的體圖解荒料率和試采荒料率的基礎上進行校正并計算的，其計算公式：理論荒料率=體圖解荒料率×(試采荒料率/采場加權體圖解荒料率)[9-10]。采場體圖解荒料率與試采荒料率者差值越小，說明體圖解荒料率的值越可靠。

通過對敦煌市青墩峽北十四區塊飾面用花崗巖礦圖解荒料率的計算，結合每個測定點實際情況，并與生產荒料率進行對比，要提高體圖解荒料率的準確率應具備：①選取的測定點應具有代表性；②對礦區內節理裂隙發育情況差異較大的區域，適當增加統計點個數，保證數據的可靠性；③不遺漏測定點的微(隱)裂隙；④排除采坑平臺遺留的開采痕跡對測定點素描統計的影響；⑤體圖解荒料率計算過程中按順序截取，保證不遺漏、不重復。

表4 青墩峽北十四區塊生產荒料率統計表

5 結論

本文通過詳查工作，詳細描述了體圖解荒料率測定點的選取、野外素描、計算成圖等過程，并結合實際生產臺賬分析了體圖解荒料率與生產荒料率之間差值較大的原因，提出了理論能夠指導實踐相應的措施，希望對同類型礦山勘查開發有一定的幫助。