湖南某水泥用石灰巖礦地質調查及資源評估

［摘要］在全球水泥需求持續增長及環保法規的嚴格限制下，石灰巖需求穩步上升。湖南某礦區擁有豐富的石灰巖資源，對滿足日益增長的市場需求至關重要。研究確定泥盆系中統棋梓橋組灰巖段的D2q2-2、D2q2-3，通過深部鉆探、取樣測試等方法，了解地質特征、礦石質量、評估資源潛力?；趯κ規r礦進行全面的地質調查和資源評估，揭示該地區的石灰巖礦潛力，有望為未來經濟發展提供良好的資源保障。

［關鍵詞］石灰巖；石灰巖礦地質；地質調查；資源評估

水泥用石灰巖礦作為一種重要的工業原料，廣泛用于建筑、化工、環保等領域。湖南某水泥用石灰巖礦位于湖南省新化縣境內，是一處具有較大資源潛力的水泥用石灰巖礦，通過對該礦區的地質調查和資源評估，有助于更好地了解該地區的礦產資源狀況，為區域經濟發展提供支持[1]。該地區石灰巖分布廣泛，主要賦存于寒武系地層中。石灰巖層厚度較大，連續性好，巖石質量良好，穩定性高。且無明顯斷裂帶和火山巖活動，地殼穩定性較好，同時該地區水文條件簡單，水源充沛，便于開采。

1 地質特征

1.1 礦區地質背景

礦區位于雪峰山褶皺帶內，構造形態以褶皺為主，斷裂次之。礦區地層結構較為復雜，含有大量的泥巖、粉砂巖等軟弱巖層，易于發生滑坡等地質災害。礦區內地勢西高東低，南北高中部低，具有明顯的向斜特征。礦區北部為雪峰山隆起區，南部為雪峰山坳陷區，中部為雪峰山過渡帶。區內斷裂構造較為發育，主要斷裂為F1逆沖斷裂和F2逆沖斷裂。該礦區石灰巖儲量大，質量好，主要成分為CaCO3，水泥原料性能良好。礦藏埋深在500～1500 m，呈層狀、似層狀產出，礦層厚度大，連續性好[2]。

1.2 礦區地層概況

區域地層由老至新，分布有上元古界板溪群、震旦系，古生界寒武系、奧陶系、志留系下統、泥盆系中、上統、石炭系、二疊系及中生界、新生界地層。其中以古生界地層分布最為廣泛，其次為上元古界地層，中、新生界地層只在局部有露頭。礦區石灰巖地層形成于中生代，具體來說，是白堊紀至第三紀時期。這一時期的地層構成了該地區石灰巖礦的主要儲藏層。其巖石性質穩定，具有較高的硬度和較低的含水量。這種特性使得石灰巖成為生產水泥的重要原料。礦區位于新華夏系一級構造單元，其下伏地層為石炭系，東側為寒武系，西側為奧陶系。這種地質構造為石灰巖礦的形成提供了必要條件。礦體形態為層狀，厚度較大，分布穩定。這種礦體形態為大規模的開采提供了可能，礦區石灰巖礦石質量穩定，化學成分和物理性能均符合國家相關標準[3]。這種礦石質量使得生產出的水泥具有較高的強度和耐久性。礦區位于山區，地形復雜，交通不便。但該地區的氣候條件較為適宜，全年平均氣溫較高，有利于石灰巖礦的開采和利用。

2 地質調查

為更好地了解湖南石灰巖礦的分布、質量、儲量等情況，采用了地質勘探、地球物理探測、遙感技術等多種方法進行調查。結果顯示，新化縣擁有豐富的水泥用石灰巖礦資源，該礦區石灰巖礦質量優良，適合大規模開采。礦床形成于中生代，由海相沉積而成。礦區石灰巖礦石物理性質良好，礦石的平均抗壓強度為15 MPa，抗折強度為10.2 MPa，具有較高耐磨性能。此外，礦石化學成分穩定，主要含有SiO2、Al2O3、CaO、MgO等成分，其中CaO含量較高，超過了54%，是生產水泥的良好原料[4]。

2.1 地質勘查

勘查礦區位于新化縣城北西20 km，屬湖南新化縣西河鎮所轄，面積0.4385 km2。經地質勘查發現，本石灰巖礦床屬沉積礦床，礦體賦存于泥盆系中統棋梓橋組灰巖段第二層（D2q2-2）及第三層（D2 q2-3），呈層狀產出，第二層（D2q2-2）CaO 平均含量為54.65%，MgO 平均含量0.29%，第三層（D2 q2-3）CaO 平均含量為53.58%，MgO平均含量0.26%。水文地質條件簡單，工程地質條件、環境地質條件中等，開采技術條件類型屬Ⅱ類4 型[5，6]。

2.2 地質構造

礦區位于古臺山背斜之東翼與新化復式向斜之西翼的結合部位。古臺山背斜核部由板溪群組成，并有加里東—燕山期花崗巖體侵入。二疊系茅口組灰巖則構成新化復式向斜之核部。背、向斜之軸向在礦區內均為NNE-SSW 向。礦區內斷層甚為發育，可以分NE-SW 向及EW 向兩組，以EW 向斷裂最為發育，在礦區內交錯出現，造成地層層位的重復和缺失。在礦區邊緣主要有株木橋—長城湃平推正斷層通過。礦區走向為345°～20°，傾向為NEE 及SEE，傾角8°～37°礦區由西往東，由北至南，巖層傾角逐漸變陡，其變化幅度約5°～10°。礦區南部由地表向深部產狀逐漸變陡，而在A 線以北產狀較地表緩。礦區巖層產狀雖有一定變化，但總體構造不復雜。

2.3 礦體形態與規模

礦體由泥盆系中統棋梓橋組灰巖段的D2q2-2、D2q2-3兩個礦層組成：

D2q2-2 礦層：灰色—深灰色厚層狀夾巨厚層狀灰巖，礦體呈緩傾斜之單斜層狀產出，總體走向345°～20°，傾向NEE-SEE，傾角一般15°～30°，勘探顯示，控制延伸長約1220.22 m，控制寬約620 m，控制延深長870 m，控制最大厚度為228.4 m。

D2q2-3 礦層：主要由灰色—灰黑色薄層灰巖夾中厚層灰巖組成，含燧石結核灰巖夾石。礦體呈緩傾斜之單斜層狀產出，因受斷層的影響造成局部產狀變化較大，在2 線以北，總體走向345°～20°，傾向NEE-SEE，傾角8°～24°；在2線以南走向多為356°～35°，傾向110°～125°，傾角16°～37°，傾角一般為21°～30°，局部可達到37°，并在局部形成層間小褶曲，雖有上述現象存在，且對礦體局部的形態有一定的影響，礦體形態仍屬于簡單的單斜層狀礦床。控制延伸長約1143.6 m，控制寬約370 m，控制延深長440.0 m，控制最大厚度為216.5 m。各礦層在巖性組合特征上，具有一定的差異性，然而在縱橫方向變化方面則較穩定，沿傾向、走向連續性好。礦體系生物化學沉積而成的層狀礦層，規模巨大，其組成礦體的各礦層延伸及延深長度，出露寬度及沿走向控制厚度變化情況（表1）。

2.4 礦石質量調查

礦區礦石為灰巖，呈灰―淺灰或深灰色，細晶―隱晶結構，薄層、中厚層、厚層或巨厚層狀構造，局部為團塊狀構造，主要礦物成分為方解石，含量65%～97%，其次為白云石，少量鐵質、石英及黏土質礦物（圖1）。

層礦石主要化學有益成分CaO 含量波動幅度小，沿走向略有升高，礦石質量沿走向穩定。而其他有害組分平均含量較低，沿走向變化規律不明顯。為更好地了解礦石質量，取樣859 件進行基本分析，其中，673 件礦層樣品，41 件頂板樣品，47 件夾層樣品，98 件第四系覆蓋土及巖溶充填物樣品。礦層礦石化學成分特征見表2。

從上表可知，礦層礦石中CaO 含量大于54%，MgO 含量主要為0.2%～0.5%，在673 件礦層樣品中，僅2件樣品CaO含量小于45%，占總樣數的0.3%，未出現MgO＞3.0%的樣品，這些極少數樣品質量雖不符合礦區工業指標要求，但經過上下16 m 內加權后可以消除。

覆蓋層厚0～11.00 m，厚度變化大。據取樣化學結果，其化學成分值為SiO2為56.61%～66.78 %，平均61.41%，Al2O3 為14.24%～20.19%，平均17.01%，Fe2O3 為6.76%～7.46%，平均7.27%，硅酸率（SM 值）為2.53（達二類標準），鋁氧率（AM值）為2.34，總量為586685 m3，可考慮與高硅低鉀鈉的砂巖校正料配合，作水泥配料使用，減少外剝離量或實現零外剝離。

3 資源評估

3.1 資源儲量

根據地質勘探結果，該礦區石灰巖資源儲量豐富，礦石品位較高，主要成分為方解石。根據現有資料，該礦區石灰巖礦石資源量約為1000×104 t，平均品位為90%。礦石中主要元素CaO含量為50%～55%，MgO含量為3%～5%，P2O5含量為0.5%～1%，S含量為0.8%～1.2%。

3.2 資源量估算

經勘查，礦區礦體形態規則，沿走向礦石層位穩定，質量變化也穩定，地形較完整?？碧骄€垂直礦體延伸方向布置，勘探線相互平行，相鄰勘查線剖面形態相似，對應程度較高，因此，可采用垂直平行斷面法估算資源量[7]。

計算公式為：

① V＝（S1 + S2 + 根號下（S1 × S2） ）× L/3

② V＝（S1 + S2）× L/2

③ V＝S × L/2

④ V＝S × L/3

⑤ Q＝V × t

以上公式中：

V：為塊段礦體、夾石體積，單位：m3 ；

S1 、S2、S：為塊段相鄰兩剖面礦體、夾石面積，單位：m2；

L：為塊段相鄰兩剖面間的平均距離，夾石延伸長度或邊坡延伸寬度，單位：m；

Q：為礦石量，單位：t；

t：為礦石的平均體積質量，單位：t/m3；

體積計算：當S1 、S2 面積相差在40%以上時，用公式①；面積相差小于40%時用公式②；呈楔形尖滅時用公式③；錐形尖滅時用公式④；礦石量計算：用公式⑤。

以勘探線為界，根據工程控制程度、礦體（夾石）圈定原則、資源量類型劃分原則等，將礦體由南往北劃分8個塊段，1、2、3、4、5為控制資源量，6、7、8塊段為推斷資源量；頂板剝離劃分3個塊段，分別以DB1、DB2、DB3表示；夾石剝離劃分1個塊段，以g3表示。按以上公式，通過計算，擬設礦區范圍+225 m 之上，共求得水泥用石灰巖礦控制資源量5200.8×104 t，推斷資源量546.2×104 t，控制資源量+推斷資源量5747.0×104 t。提交水泥配料用黏土礦控制資源量111.5×104 t，總剝離量為1130770 m3，總剝采比（m3/ m3）0.0506∶31。

經計算，礦床頂板剝離量為417233 m3，夾石剝離量為955244 m3，總剝離量為1130770 m3，礦床剝采比為0.0506∶1。剝離量估算結果見表3。

3.3 資源及開采條件

根據勘察分析，礦體賦存于泥盆系中統棋梓橋組灰巖段第二、三層D2q2-2、D2q2-3 中，提交控制資源量5200.8×104 t，推斷資源量546.2×104 t，控制資源量+推斷資源量5747.0×104 t，提交水泥配料用黏土礦控制資源量111.5×104 t，礦區總剝離量為1130770 m3，總剝采比為0.0506∶1。礦區屬水文地質條件簡單的巖溶裂隙充水型礦床，未來采坑充水主要為大氣降水，可自流排泄；礦區工程地質條件中等，可露天開采，局部存在高邊坡，且存在巖溶塌陷可能[8]；環境地質條件中等，對水資源、水環境影響小，未來采場邊坡發生崩塌、滑坡地質災害的危險性小。礦區交通便利，距湘黔線西河火車站約1 km，東到株洲243 km 與京廣線相接，西到懷化206 km 而與枝柳相接。新化—溆浦公路（S225）在礦區南西側經過，廠區與其有公路相接，周邊公路、水路交通網絡完善，便于礦石運輸。礦區開采技術成熟，生產工藝先進，開采條件尚可。

4 結語

本文采用鉆探、巖心采樣等方法，獲取湖南某水泥用石灰巖礦地質數據，通過地質勘探、實驗室測試等手段，對該地區石灰巖礦的資源儲量進行了評估?；趯Ω黜棓祿M行詳細統計和分析，突出了該地區石灰巖礦的優勢和潛力。為進一步了解該地區石灰巖礦的資源儲量和質量，后續應加強地質勘探和資源評估，以期為該地區石灰巖礦的開發利用提供更加準確的數據支持。

[參考文獻]

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