第三章生产勘探.doc
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1、第三章 生产勘探第一节 生产勘探的目的与任务 1生产勘探的目的 生产勘探是在矿山生产期间,为满足开采和继续开拓延深的需要,提高矿产储量级别和为深入研究矿床(矿体)地质特征所进行的探矿工作。目的在于提高矿床勘探程度,达到矿产储量升级,直接为采矿生产服务。成果是编制矿山生产计划,进行采矿生产设计、施工和管理的重要依据。 2生产勘探的任务 (1)采用一定的探矿手段或利用部分生产工程,正确圈定矿体边界线。 (2)进一步查明矿体形态特征和影响矿床开采的地质条件。 (3)提高储量的可靠程度。通过生产勘探,多数矿床的矿产储量由C级逐步升至B级或A级,小而复杂的矿床由D级升至C级(极少数可能达B级)。(4)
2、探明原矿床勘探时未控制的存在于主矿体上、下盘及边部、深部的平行、分支再现矿体和其它小盲矿体,增加矿山保有储量。第二节 生产勘探的技术手段在日前的探矿技术水平条件下,生产探矿的主要技术手段有探槽、浅井、钻探相地坑探工程。 一、露天开采矿山的生产勘探手段探槽、浅井、穿孔机和岩心钻等是常用的技术手段。(1)探槽 主要用于露天开采平台上,揭露矿体、进行生产取样和准确圈定矿体。一般槽宽1m,深0.5m,垂直矿体或矿化带走向,与原勘探线方向一致。可采用主干探槽与辅助探槽相间布置(图31)。(2)浅井 常用于探查缓倾斜矿体或浮土掩盖不深的矿体,其作用是取样并确定圈定矿体界线,测定含矿率,矿石粒度。浅井断面规
3、格同与地质勘探浅井。(3)钻探 一般孔深取决于矿体厚度及产状。常选用中、浅型钻孔。如矿体在中等厚度以下,可以一次打穿;如矿体厚度大、倾角陡时,一般孔深50100m,只要求打穿23个台阶,深部矿体可采用分阶段接力的方法探矿。但上下层钻孔间应有20-30 m的重复部位(图32)。(4)穿孔机 是采用岩粉取样,钻进效率高,通过收集岩(矿)粉取样代替探槽的作用。样品的收集应分段进行,可在现场缩分后送去化验。二、地下开采矿山的生产探矿手段主要是各种地下坑道和坑内钻。 (一)坑道 坑道是井下主要生产探矿手段。所获资料准确可靠,利于探采结合,能为生产所用。其缺点是探矿成本高、掘进速度慢。坑道分为三类:1)
4、沿矿体走向追索的坑道:对薄矿脉主要使用脉内沿脉追索;对厚大矿体,除使用脉内和脉外沿脉追索外,还应按一定间距开掘穿脉切穿矿体全厚;2) 沿矿体倾向追索的坑道:陡倾斜矿体主要使用天井、缓倾斜矿体主要使用上山、中等倾斜矿体主要使用倾斜天井;3) 沿厚度方向切穿矿体全厚的坑道:陡倾斜和中等倾斜的矿体主要使用穿脉切穿厚度;缓倾斜矿体用小天井或暗井等垂直性工程揭露全厚。图33 若主矿体呈薄脉状,其平行支脉多的情况下,可选用沿脉中开掘穿脉或天井(图2-2)。实例:在矿体的一个中段上,从开拓平巷开掘主干穿脉,再在矿体中沿底板脉内沿脉,又在该沿脉中加密短穿脉和天井。由于上下两个中段间距过大,所以用天井连通,并用
5、辐穿(短穿脉)加密,以控制矿体厚度(图2-3)。(二)钻探钻探亦是井下生产矿山常用的探矿技术手段。根据钻探揭露的部位的不同,可分为地表岩心钻和坑内岩心钻两类。前者多用于探明浅部矿体,后者多用于追索和圈定矿体深部延深情况,寻找深部和旁侧的盲矿体。坑内钻在生产勘探中的主要用途:(1)探明矿体深部延深,为深部开拓工程布置提供依据(图34)。(2)用坑内钻指导脉外坑道掘进。为控制矿体走向和赋存位置,先打超前孔,指导脉外沿脉坑道的施工(图35)。(3)用坑内钻代替天井及穿脉控制两个中段之间矿体形态与厚度的变化(图36)。(4)用水平坑内钻代替穿脉,围定矿体工业品级界线(图37)。(5)用坑内钻代替穿脉加
6、密工程,提高储量级别(图38、图39)。(6)用坑内钻探矿体下垂及上延部分,圈定矿体边界(图310、图3一11)。(7)探构造错失矿体(图3一12)。(8)探矿体边部或空白区寻找盲矿体(图3一13)。(9)用扇形坑内钻控制形状复杂不规则矿体(图314)。 (10)探老洞残矿(图315) 。(11)探含水层、地下暗河、溶洞 (图316、317)。 (三)利用深孔凿岩机探矿 利用深孔凿岩机在钻进过程中收取的岩泥、岩粉,达到探矿目的。与坑内钻探相比,具有更高的效率和更低的成本(不用岩芯取样),其效率可比坑内钻高I-2倍,而成本却更低;许多情况下可以实行探采结合,往往通过爆破用的炮眼孔取样,使炮孔达到
7、探矿作用。第三节 勘探工程的总体布置 一、总体布置应考虑的因素1) 生产勘探工程总体布置应考虑以下几个因素:尽可能与原矿床勘探阶段已形成 的总体工程布置系统保持一致,即在原总体布置的基础上进行进一步加密点、线,以便充分利用已有的勘探资料;2) 生产勘探剖面线的方向尽可能垂直采区矿体走向,如矿体的产状与由矿体组成的矿带产状不一致时,此时,生产勘探剖面的布置首先应考虑矿体的产状。二、生产勘探工程的总体布置形式 1垂直横剖面形式(勘探线形式)工程沿一组平行或不平行的、垂直于矿体走向的横剖面布置,利用该剖面控制和圈定矿体。此种布置形式多在原矿床勘探基础上加密。布置形式是由具有不同倾角的工程构成,如探槽
8、、浅井、直钻或斜钻以及某些坑道(常为穿脉、天井及上、下山)。适用倾斜产出。2.水平勘探剖面形式 生产勘探工程沿一系列水平勘探剖面布置,并从水平断面图上控制和圈定矿体。适用于矿体产状较陡,而且在不同标高的水平面上矿体形状复杂状矿体。主要探矿手段为水平的坑道及坑内扇形钻。3纵横垂直勘探剖面形式(勘探网形式) 这种形式是由铅直性工程,如浅井、直钻沿两组以上勘探剖面线排列形成。工程在平面上布置为正方形、长方形或菱形等网格,可以从两个以上剖面方向控制和圈定矿体。该布置形式多利用原矿床勘探已形成的勘探网加密,运用于砂矿床、风化矿床及产出平缓的原生矿床露天采矿时的生产勘探。4垂直剖面与水平勘探剖面组合形式要
9、求探矿的工程既要分布在一定标高的平面上,同时又要在一定的垂直剖面上。即控制和圈定矿体的工程沿平面及剖面两个方向布置,组成格架状。当地下采矿时,在阶段及分段平面上,工程主要由脉外或脉内沿脉、穿脉及水平钻构成;在剖面上主要由天井或上下山及剖面钻构成。露天采矿时,平台探槽与钻孔结合,亦可组成此种格架系统。5开采块段(棋盘格)形式 该种工程布置形式,是用坑道将薄矿体切割成一系列开采块段,矿块由坑道四面包围,上下两个中段布置有沿脉,两个中段之间矿块左右两侧沿倾斜有天井或上下山揭露矿体。这些工程把矿体切割成一系列长方形式的矿块。适用于矿体厚度可被沿脉天井或上山全部揭露的薄矿体。急倾斜薄矿脉矿块,上下可用沿
10、脉,左右可用天井包围;而缓倾斜矿脉的矿块,上下用沿脉(如拉底巷道),左右两侧用上山包围。各类探矿工程总体布置形式综合示意图(图319)。第四节 生产勘探工程网度(工程间距)一、影响工程网度(间距)的因素1矿床地质因素 矿床地质构造复杂,矿体形状、产状变化大,取得同级矿产储量的工程网度应较密,反之则可稀。矿体边、端部,次要的小盲矿体及构造复杂部位勘探难度较大,工程网度一般密于主矿体或矿体的主要部位。2工作要求合理的工程网度应保证工程及剖面间地质资料可联系相对比,不应漏掉任何有开采价值的矿体。3工程技术因素坑道所获资料的可靠程度高于钻探,在相似地质资料条件下达到同等勘探程度,坑道间距可以稀于钻探。
11、 4生产因素 露天采矿的地质研究条件较好,在相似地质条件下,取得同级矿产储量所需工程网度可以稀于地下采矿。5经济因素生产勘探网度加密将增加探矿费用,但却可减少采矿设计的经济风险。当两者综合经济效果处于最佳状态时的网度应为最优工程网度。此外,生产勘探工程网度与矿产本身的经济价值大小亦有定关系。价值高的矿产与价值低的矿产比较,勘探程度可以较高,相应的工程网度允许较密。二、确定生产勘探网度(间距)的方法1类比法亦称经验法,方法是先划分矿床的勘探类型,再将被勘探矿床(区段)与同类型矿床(区段)的勘探工程网度(经实践证明是正确的)对比,以选定合理的工程网度。矿床勘探类型是根据矿床的某些地质特点,衡量矿床
12、勘探难易程度对矿床的一种分类。分类的主要依据是:矿体的规模大小、矿石质量变化程度或矿化均匀程度,矿化的连续性,矿体形态特征及其变化程度,矿体产状的稳定性等。一般用罗马数字表示,第I勘探类型一般矿床规模大而简单,而第II、III等勘探类型相应矿床规模较小和比较复杂。求取同级矿产储量时,第I勘探类型工程网度最稀,而第I、II等勘探类型要求逐类增密。矿床种类不同,矿床勘探类型具体划分亦不相同,且不同矿种同一勘探类型矿床之间,在矿床地质待点和工程网度方面难以相互对比。有的矿种如烙铁矿划分为三类,有的矿种如铜和铀等矿床则划分为五类,而多数矿种划分四类。各类矿种矿床勘探类型的具体划分和求取各级矿产储量(A
13、、B、C、D)的相应工程网度的经验性规定,在各矿种的勘探规范内均有详细记载。由于矿体局部地质构造因素变化的复杂性,矿山实际采用的生产勘探工程网度往往密于规范规定。各类勘探工程的最小间距如下:穿脉、天井、上山 20m短穿脉、小天井、小盲井 15m坑内钻 10m 探矿深孔 5m 扇形钻最小夹角 510 2.验证法分为工程网度抽稀验证法和探采资料对比验证法两种。前者是将同地段不同网度所获资料进行对比,以最密网度资料作为对比标准,选定逐次抽稀后不超出允许误差范围的最稀网度作为今后采用的生产勘探工程网度。后者是将同地段开采前后所取得的资料进行对比,以开采后资料作为对比标准,验证不同网度的台理性。 探采资
14、料对比法最适用矿山生产时期,既可验证原矿床勘探的工程网度又可验证生产勘探工程网度的合理性,而抽稀验证法由于具有一定程度的不确定性,只是一种辅助方法。 3统计计算法 是用数理统计分析方法计算合理工程数目和合理工程间距的方法。常用的方法有用变化系数及给定精度确定合理工程网度;根据参数的方差及给定精度要求确定合理工程网度;应用地质统计学法计算探矿工程的合理网度。第五节 生产勘探设计生产勘探设计一般每年进行一次,是矿山年度生产计划的组成部分之一生产勘探设计按工作程序一般分为总体设计和工程单体技术设计两个步骤。 一、生产勘探总体设计总设计主要解决生产勘探的总体方案问题,如勘探地段的选择、技术手段选择、工
15、程网度确定、工程总体布置形式、工程施工顺序方案等。设计完成后,应编写设计说明书。设计说明书:由文字、设计图纸和表格构成。文字中应说明:上年度生产勘探工程完成情况,本年度生产勘探任务和依据;设计地段地质概况;生产勘探总体方案;勘探工作及工程量统计、预计矿量平衡统计、预计技术经济指标计算;工程施工顺序和方案等。主要设计图有:露天采矿的采场综合地质平面图及勘探工程布置图,预计地质剖面图;地下采矿的预计阶段地质平面图及工程布置图,预计地质剖面图。必要时提交矿体顶、底板标高等高线图,矿体纵投影图和施工有关的网格图表。二、生产勘探工程的单体设计单体设计主要解决各工程的施工技术和要求等问题。探槽 要确定工程
16、位置、方位、长度、断面规格,提出施工目的和要求。浅井 要确定井位坐标、断面规格、深度,提供工程通过地段的水文和工程地质条件,施工目的与任务要求,井深大于10 m者尚应提出通风、排水、支护措施;进入原岩的浅井,应提出爆破、运搬措施。 钻探 要求编出钻孔预计地质剖面图及钻孔柱状图,并说明钻孔通过地段的地层、岩性、水文及工程地质条件;确定钻孔孔位坐标、方位、倾角、预计换层、见矿及终孔深度,提出对钻孔结构、测斜、验证孔深,岩(矿)心采取率,水文地质观测及封孔等的要求。 坑探 要求提供坑道通过地层、岩性、构造、水文及工程地质条件;说明坑道开门点位置和坐标,工程的方位、长度、坡度、断面形状和规格,弯道位置
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