白云巖、石灰巖礦探礦工程施工及采樣標準及要求
——以內蒙古清水河縣大樹溝礦區為例

賈永琦

（中國建筑材料工業地質勘查中心內蒙古總隊，內蒙古 呼和浩特 010010）

1 項目背景

礦區位于內蒙古呼和浩特市清水河縣單臺子鄉西北約2km，行政隸屬清水河縣單臺子鄉管轄，1.9383km2。礦區范圍屬內蒙古黃土高原。海拔高程一般為1200～1500m，礦區附近最高點1350m，相對高差100～300m，屬低中山區，巖石裸露中等。水系比較發育，黃河流經于礦區西部。除黃河、清水河外，其余溝谷皆為季節性河流。本區為典型的大陸性氣候，冬季嚴寒，夏季酷熱，降雨量少，蒸發量大，冬春兩季多風等特點。年最低氣溫-29℃，最高氣溫+37.1℃。年降雨量410mm左右，雨季主要集中在7～8月份。礦區附近有清水河縣經單臺子鄉至鄂爾多斯市鄉間公路通過。礦區至清水河縣城約50km，清水河縣城距首府呼和浩特市約120km,交通較為便利。區內經濟較為落后，農牧業生產條件相對較差，工業有水泥、陶瓷、化工、煤、電等。區內勞動力資源充足。

為促進地方經濟發展，合理利用有效礦產資源，礦權人對其采礦權內白云巖礦內部控制了解，對其采礦權范圍內呼和浩特市清水河縣單臺子鄉大樹溝白云巖礦進行個別鉆孔施工取樣化（試）驗及少量地表取樣化（試）驗工作，提交施工鉆孔柱狀圖、相應取樣分析結果表及工作總結，為下一步合理利用資源提供依據。

2 礦區地質特征

礦區地層所處古生代地層區劃屬華北地層區清水河地層分區。中新生代地層分區屬華北地層區清水河地層分區華北地層區鄂爾多斯地層分區。礦區地層出露簡單，至下而上為：下奧陶統亮甲山組，上奧陶統馬家溝組，第四系。礦區內未見巖漿巖，本區域所處大地構造位置為華北地臺（Ⅰ）山西臺隆（Ⅱ）清水河凸起（Ⅳ）的中部。礦區地質構造簡單，地層呈緩傾斜的單斜構造，巖層產狀為傾向北西2°～3°，未見明顯斷裂構造，局部地段出現節理裂隙。

馬家溝組：出露于礦區北半部，巖性為深灰色、灰褐色、厚層狀灰巖夾豹皮狀灰巖白云巖，底部夾灰白鈣質石英砂巖。該組厚度0～70m左右。與下伏地層亮甲山組整合接觸。

亮甲山組：出露于礦區中部南部，該組底部見有黃綠色頁巖夾燧石結核個部為淺灰色白云質灰巖夾青灰色層狀細晶質白云巖，總厚約139m，其中中厚層狀細晶質白云巖為含礦層，為本次工作含礦層位。

第四系：少量出露于礦區東南部，主要為沖洪積砂土。

礦體位于下奧陶統亮甲山組上部呈層狀產出，主要分布于礦區中北部，出露于各溝谷中，由于自然剝蝕形成不規則樹枝狀由北向南延伸的相對分割的三部分，其中中部分布面積最大，東西最長約800m，南北最寬約650m。礦體厚度較穩定，地層產狀平緩呈向北西西傾斜的單斜構造，傾角2°～3°。礦石巖性為青灰色致密塊狀細晶質白云巖，呈中厚層狀產出。礦體在縱向上較穩定，但橫向變化大、較不穩定。通過本次施工的2個鉆孔和地表采樣統計，礦石MgO含量為19.47%～21.87%，平均20.78%；SiO2含量為1.16%～5.31%，平均2.41%；Na2O+K2O含量為0.10%～0.40%，平均0.20%；CaO含量28.33%～31.57%，平均29.92%。基本能夠滿足提煉金屬鎂原料要求。礦體頂板為奧陶系馬家溝組灰巖、白云質灰巖為主，底部為灰白色鈣質石英砂巖（0.1～0.4m），底板為灰白—黃灰色薄層夾中厚層狀白云質灰巖。礦體中夾石主要為白云質灰巖。

3 施工質量要求

3.1 鉆探工程施工質量要求

礦區鉆探施工選用XY-200型鉆機。鉆探工程用于控制礦體厚度及質量變化情況。礦區共施工鉆孔8個，鉆孔施工采用泥漿護壁。開孔直徑為89mm，終孔直徑為75～89mm。鉆孔測斜采用XJL-S42小口徑羅盤測斜儀測量。鉆孔均為直孔，開孔前地質人員用地質羅盤對鉆機立軸進行了嚴格的校正。

（1）巖礦芯采取率：所施工鉆孔巖礦芯采取率滿足規范要求，且巖礦芯完整、清潔。各孔回次采取率均大于80%,礦體連續8m段采取率為86.38%～100%。

（2）孔斜測量：本次生產詳查所施工鉆孔均為直孔，鉆孔開孔前由地質人員用地質羅盤校正立軸。鉆孔均在開孔后25m，每鉆進100m及終孔時進行一次孔斜測量。

（3）孔深誤差校正：鉆孔開孔后25m、進出礦層、每鉆進100m及終孔后均進行了孔深校正。

（4）簡易水文觀測：簡易水文觀測每班至少進行了2回次水位觀測，每次觀測均在提鉆后、下鉆前各測量一次，同時還在鉆進過程中詳細觀測、記錄了鉆孔內涌水、漏水、孔壁垮塌、掉塊、清洗液消耗量的變化等情況。

（5）原始班報表填寫：鉆探施工原始班報表按照統一格式和內容，各班指定專人在現場用中性筆及時填寫原始班報表，做到了真實、齊全、準確，交接班班長和機長均親筆簽名，以示負責。

（6）封孔：為了避免大氣降水形成的地表徑流進入鉆孔污染地下水，各孔均用紅粘土全孔封閉，并在孔口埋石定標，標明了孔號、施工單位及施工日期。

（7）環境保護情況：鉆探施工過程重視環境保護，施工設備、材料放置緊湊，對植被的破壞范圍較小；泥漿池底鋪有塑料布，防止了泥漿滲漏對環境的污染；進出機臺道路固定，無隨意碾壓踩踏植被現象。鉆探設備搬出后經檢查，泥漿池已填平，生活垃圾及生產設備產生的油污均清理運走。

3.2 槽探工程施工質量要求

為解決個別鉆孔施工于采坑低對礦體上部層位未能控制的情況，本次生產詳查充分利用自然溝谷及開采形成的有利地形條件，進行了槽探采樣工程代替鉆探對礦體上部進行控制，通過采樣控制礦體有效厚度及質量變化情況。礦區共完成，槽探采樣工程3個。各采樣工程均沿勘查線布置。

采坑壁、陡壁采樣工程以垂直礦體厚度布置為原則。各工程布置后進行了必要的修整清理，其修整清理寬度不小于0.5m，深度以見新鮮基巖為準，一般深0.05～0.10m。

各工程編錄嚴格按《固體礦產勘查原始地質編錄規程》（DZ/T0078-2015）進行，以北西為起點，素描圖比例尺為1∶100，編錄時準確丈量采樣位置及地質界線，巖性特征進行了詳細的觀察記錄。

4 采樣質量要求

4.1 基本分析樣取樣

為了解礦石中主要有益、有害組份含量，為圈定礦體、劃分礦石類型和品級、進行資源儲量估算提供依據。凡施工的鉆孔及陡壁采樣工程均分層連續系統采取了基本分析樣。取樣方法：槽探采樣工程全部采用刻槽法采取，刻槽斷面規格為5cm×3cm。鉆孔巖礦芯用半芯法采取，用劈芯機沿長軸方向對半劈分成均勻兩半，一半取為樣品，另一半留存。樣長（厚）原則上為4m。遇有分層時，當樣長（厚）大于6m時，將其分為兩個樣，反之將其歸入前一個樣采取。對肉眼可區分的夾層，其厚度大于0.50m者單獨采取，不足0.50m者與礦層合并采取。采樣中遵循不丟、不重、不跨的原則，其中刻槽取樣用樣板尺劃好采樣位置后，首先打掉采樣處的風化面。刻取時均做到了充分收集好刻下的樣品，同時嚴格避免外來物質的混入。其中刻槽取樣經計算理論重量為4.02kg/m；鉆探取樣?89mm巖芯直徑為75cm，經計算理論重量為5.9kg/m；?75mm巖芯直徑為56cm，經計算理論重量為3.3kg/m。樣品刻取重量與理論重量誤差正負均在10%之內，鉆探巖芯取樣重量與理論重量誤差正負均在5%之內。本次生產詳查共計刻槽取樣37件，劈芯取樣281件。

4.2 組合分析樣品取樣

組合分析樣品從基本分析樣品的化驗副樣中提取，礦體內單樣CaO≥48%、MgO≤3%均參加組合分析。組合樣長（厚）8～16m，重量200g，分單工程按單樣樣品厚度比例組合而成。共提取組合分析樣78件。

4.3 基本分析樣樣品加工

縮分系數k值采用0.1，并嚴格按切喬特公式Q=kd2進行粉碎、過篩、拌勻、縮分四個程序。粗碎、中碎、細碎各階段縮分誤差小于3%，總損失率小于5%，每個加工程序均有詳細記錄。共加工樣品318件。經檢查，樣品加工質量符合《地質礦產實驗室測試質量管理規范》(DZ/T0130-2006)要求。

4.4 化驗工作

基本分析項目為CaO、MgO、SiO2三項。組合分析項目為Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、SO3、Cl-及燒失量七項。

基本分析、組合分析內檢樣由地質人員從地質副樣中隨機抽取，并重新編密碼送原承擔單位進行分析，抽取基本分析內檢樣34件，占基本分析樣品總數的12.10%，合格率：CaO、SiO2為100%,MgO合格率為94.12%。抽取組合分析內檢樣16件，占組合分析樣品數量的20.51%，合格率：Fe2O3、Cl-、燒失量為100%，K2O、Na2O、SO3、Al2O3為93.75%。樣品內檢比例大于《冶金、化工石灰巖及白云巖、水泥原料礦產地質勘查規范》（DZ/T0213-2002）及《固體礦產勘查工作規范》（GB/T 33444-2016）中的內檢比例要求。合格率滿足《冶金、化工石灰巖及白云巖、水泥原料礦產地質勘查規范》（DZ/T0213-2002）及《地質礦產實驗室測試質量管理規范》(DZ/T0130-2006)的要求。

基本分析、組合分析外檢樣由分析單位以內檢合格的正余樣中隨機抽取。抽取基本分析外檢樣22件，占基本分析樣品總數的7.83%，合格率：CaO、MgO為100%，SiO2為95.45%。抽取組合分析外檢樣16件，占組合分析樣品數量的20.51%，合格率：K2O、燒失量為100%,Al2O3、Fe2O3、Na2O、SO3、Cl-為93.75%。樣品外檢比例大于《冶金、化工石灰巖及白云巖、水泥原料礦產地質勘查規范》（DZ/T0213-2002）及《固體礦產勘查工作規范》（GB/T 33444-2016）中要求的外檢比例。合格率達到《冶金、化工石灰巖及白云巖、水泥原料礦產地質勘查規范》（DZ/T0213-2002）及《地質礦產實驗室測試質量管理規范》(DZ/T0130-2006)的要求。

4.5 巖礦鑒定樣取樣及鑒定

為統一礦區巖礦石命名，了解巖礦石的結構、構造、礦物成份及含量，在礦區內按不同巖層、巖性采集巖礦鑒定樣3件。樣品規格（大于3cm×6cm×9cm）滿足了切片要求。對巖礦石的結構、構造、礦物成份及含量等進行了鏡下觀察鑒定。鑒定結果滿足本次生產詳查工作利用。

4.6 小體積質量（體重）樣取樣及測定

礦區共采集小體積質量（體重）樣31件，樣品取于不同工程，具有較好的代表性，所采樣品體積均大于125cm3。用封蠟排水法測定。采取數量及樣品規格完全滿足有關規范要求，測試結果可靠。

4.7 濕度樣取樣及測定

礦區在采集小體積質量樣的同時采取了濕度測定樣，共31件，樣品取于不同工程，具有較好的代表性，所采樣品體積均大于125cm3。測試方法為測定礦石自然狀態及烘干到105℃的重量，并計算出礦石的濕度。

4.8 光譜半定量和多元素分析樣取樣及測試

為了解礦石中化學組分及微量元素含量。采取了光譜半定量全分析和多元素分析樣。樣品均在基本分析樣的副樣中提取，本次生產詳查取光譜半定量全分析樣2件，分析顯示項目有：P、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Th、U、Sn、Ag、B、Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、K2O、CaO、Fe2O3。取多元素分析樣2件，分析項目為CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5、TiO2、SO3、燒失量、Cl-、MnO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等十三項。

4.9 力學實驗樣取樣及測定

為了解礦石及圍巖的力學性質，礦區共采工程地質力學實驗樣4組，取樣時野外實地標明了垂直層面和平行層面方向，規格滿足了試樣加工要求。

5 資源量預測

5.1 質量要求和工業指標

本次資源量工業指標依據《建材—非金屬礦產地質工作指南續集》之二十二冶鎂白云巖礦產地質工作指南有關提煉金屬鎂用白云巖的要求：MgO≥19%；SiO2≤3%；Na2O+K2O≤0.3%。

5.2 資源量預測

大樹溝白云巖礦區整個面積為：1.9383km2。預測區礦層標高1206～1260m，因MgO、SiO2品位變化較大，剔除夾石厚度，預測區礦層采用平均厚度32m。體重采用2.8，獲得提煉金屬鎂用白云巖礦預測資源量可達到中—大型。

6 總結

初步預測礦區提煉金屬鎂用白云巖礦資源量可達到中—大型。提供本次初步工作情況看，礦區內白云巖礦石是質量優良的，不僅可以滿足硅熱法及半連續硅熱法冶煉金屬鎂，而且達到了冶金熔劑、耐火材料用白云巖I級品，爐襯用白云巖特級品的需要。還可作陶瓷和玻璃原料的配料。在化工方面，可用制造鈣鎂磷肥、硫酸鎂肥料、制糖的配料。此外，白云巖還是飼料添加劑的一種礦物原料。加工金屬鎂礦石時的篩下部分，可用來加工白云石粉，廣泛用于陶瓷和玻璃配料。礦層圍巖從其成分上看，石灰巖可綜合利用。硅質成分高的，巖石較堅硬，抗壓、抗剪強度高，可考慮用作建筑材料及鋪路材料；建議礦山在開發利用冶鎂白云巖時做好綜合利用工作、降低成本。