各类找矿工程大多用于揭露矿体、矿化带或含矿层,控制矿体与围岩的边界,了解矿体的性质、成分和品位,掌握矿体的形态、产状和规模。还有一些勘探项目用于揭示影响矿体的断层、褶皱、火成岩的产状和延伸。由于每个矿床的地质地貌条件不同,矿体埋深不同,规模、形态、产状不同,工作要求程度不同,所以所用的探矿工程不能相同。一般来说,要遵循从外到内,从已知到未知,从稀疏到密集的程序。在普查阶段和矿床评价初期,以地表找矿工作为主,在矿床评价和矿床勘探后期,以深部找矿工作为主。各种探矿项目的使用条件不同。
(一)地面勘查项目的使用条件
1.地沟勘探:是探矿和勘探中应用最广泛的勘探方法。常用于揭露地表土壤较薄的矿体或矿化,了解矿体地表部分的规模、产状、构造、矿石类型和质量。通常深度为L ~ 3米,深度可达5米。在某些情况下,表土较厚且需要暴露的地方,如果经济上采用管沟勘探,且比其他手段更经济,则可采用管沟两壁支撑,或采用断面呈台阶状的管沟,这样可增加管沟勘探的深度。槽口的宽度取决于当地表土的稳定性,但必须大于槽底的宽度,以便在休止角内保证探槽两侧的坡度。在探槽底部见到基岩后,应将矿体或矿化部分挖掘到一定深度(一般0.5m左右),尽可能露出最新鲜的露头。罐底应平缓,底部宽度为0.8 ~ L米,便于取样。没有取样的地方,为了节省工程量,槽底可以略窄一些,以便进行地质编录。勘探沟的长度取决于设计要求。一般来说,矿体、矿化带或含矿层应系统地暴露出来。
根据施工目的和控制范围,勘探沟可分为干沟、主沟和辅助沟。
(1)干槽:敷设在主剖面线上,其长度往往超过剖面上所有的矿体、矿化带或含矿层及各种物化探异常带。其思路是在查明矿区地质构造的基础上,查明各种矿体、矿化带或含矿层、物化探异常带之间的关系,从而帮助我们认识矿床的成矿规律,寻找找矿标志,探索新的成矿区点,为正确评价矿区远景奠定基础。但由于干槽使用工作量大,太少或太短都会导致漏矿,太长或太多又会造成浪费,所以设计时要精心安排。矿床是否需要进行干刻,以及需要进行多少,必须在仔细观察矿区的露头并综合研究地质、地球物理和地球化学数据后确定。通常根据矿床地质条件的复杂程度,布设L ~ 3干槽剖面线。在下列情况下的采区,可不设干槽。
①矿区露头好;
②不存在平行矿体或矿体(或矿化带或含矿层);
③单一单斜板状矿体;地质结构简单或矿体结构复杂,但围岩结构简单的矿床;围岩无矿化,无物化探异常,或通过几条短槽、探井或剥土即可查明围岩地质构造。
应对干槽及其剖面进行详细编目,并充分收集探矿和勘探所需的矿床地质资料,包括岩石和矿物样品、研究岩石(矿石)物理性质的样品和原生晕样品。
(2)主槽:建设的目的是系统地揭露矿体、矿化带或含矿层,为探矿和勘探提供必要的地表资料。主槽应布置在一定间距的剖面线上,其密度和数量取决于矿床地质构造的复杂程度和不同阶段的工作要求。当施工条件不利于挖沟时,可选择探井、短坑或浅钻孔代替挖沟,以获得适当的信息。
(3)辅助槽:目的是配合干槽查明矿床地表部分的地质构造、矿化带或含矿层及主矿体;主槽进一步控制矿体的规模、产状和质量,为此布置的副槽密度往往是主槽间距的二分之一甚至四分之一。对于对矿体破坏较大的断层和火成岩体,可针对与矿体评价有关的重要地质现象和地质边界,建设辅助槽,获取丰富准确的数据。
2.井探:表土较厚,管沟勘探难以揭露时,可采用井探。其目的与探槽相同,但在某些矿床中,为了了解矿石的自然类型,如有色硫化物矿床,常采用井探来圈定氧化带、混合带和原生带的深度。探井可分为圆形和方形。花园的形状叫花园小井,跟井口的直径差不多。
0.8~1.2m,适用于坚实的土壤和岩石,深度不超过10 ~ 15m。有两种类型的方形井:方形井和矩形井。方形井的水平段规格为1m× 1m ~ 1.8m× 1.8m,而矩形井的横截面规格为1m× 1.2m ~ 1.2m× 1.8m,井深通常不超过20m。视具体施工场地而定,但矩形井的长边和方形井的一边必须与剖面线平行,这样才能垂直于地层走向,有利于地质观察、取样、编目和填图。
矿体厚度不大且产状平缓时,井探有利,产状陡且厚度大时,应用效果大受限制。通常在井底沿剖面方向挖短坑补救,以探测矿体,揭示矿体全厚。在特殊情况下,如一些有色硫化物矿床,为了绕过氧化带、混合带和原生带,有时采用在探井内不同深度拉两次岔,但必须考虑施工工艺和设备条件,以及岩石坚固性和涌水情况。叉子的长度一般不超过20m。如果情况需要,又能解决通风、安全、排渣等问题,也可以适当延长。
探井工程的缺点是,对于厚矿体和陡倾角地层,很难获得完整的剖面,往往与探槽和短坑配合使用,以获得完整的剖面。
3.沿脉剥离:其施工目的是进一步了解矿体的形态、矿化连续性、含矿系数、矿石成分品位和构造破坏情况,观察和研究矿体沿走向的变化,有较大的暴露面。特别是在评价复杂矿床时,探槽、探井甚至浅部钻孔都达到了很高的密度,但成矿的连续性仍不明确,矿体的连接仍可多方案。如不同密度的串珠状矿体、囊状矿体、柱状矿体或矿脉组成的矿体膨胀收缩,尖灭再现,矿石品位很不均匀。为了获得正确的评价,建议沿静脉安排一定量的剥离。在一个矿床内,沿矿脉的沟数,每条沟的长度和宽度,都受制于主矿体的形状、产状和成分的变化特征,不可能作出统一的规定。对于变化复杂、厚度较小的矿体(如伟晶岩稀有金属矿床),可剥离整个矿脉,此时沿矿脉剥离长度较长;对于宽度大、条件复杂的矿体,可分段剥离或选择代表性好的一段进行剥离。同时,借助于垂直于矿体走向的密集勘探沟,矿体全厚出露,出露于上下壁围岩。当沿脉剥离时,矿体成分发生较大变化时,应布置密集的采样线(见上文提到的沿脉坑采样)。
4.土壤剥离和露头爆破:两者都称为人工露头,常用于地质观测中揭示重要的地质构造边界。无规范要求,视地质观察、标本采集或取样要求而定。有时也用于局部清理旧壕沟和浅井。岩石或矿石易受风化作用影响,改变其结构、构造和成分。为了达到岩石和矿石的新鲜表面,有时需要爆破,剥离的大小和长度取决于需要。在设置剥离点时,首先要区分是原石还是巨砾,避免虚假欺骗。
(二)地下探矿工程的使用条件
1.浅层钻井;浅钻孔更适用于一些因表土疏松、岩层破碎或地下水位较浅而不适宜修建管沟和井的地区。但它的缺点是不能观测大面积的地质现象。浅钻孔直径通常小于深钻孔,一般为110 ~ 75 mm,其深度不超过100米(最大不超过150米)。由于钻机体积小、重量轻,在一般勘探中,钻机常用于圈定矿体、评估矿体的延伸范围或勘探盲矿体。当矿体倾角较缓时,浅钻孔是有利的。由于钻机功率低,浅钻机械性能普遍较差,使用时应考虑这些特点,扬长避短。浅钻井的技术要求与深钻井基本相同(参见本章第四节)。
2.短坑;它是指一个浅而短的水平勘探坑,可以人工挖掘,不需要准备气动或电动设备,具有很大的机动性,因此可以在普查探矿、矿床评价和初步勘探的各个阶段投入使用。施工的目的是追踪矿体沿走向和倾角的变化,控制矿体的浅部;它还可以用来圈定金属硫化物矿床的氧化带、混合带和原生带的边界;勘查盲矿,验证物化探异常及成矿预测;一些必须用全巷道法和剥离法取样的矿床可以被确定和评估。也可安排短坑取样,检查矿石成分和工业利用性能。短坑更适用于矿区内倾角陡、地形高差大、矿体处于正常地形的矿体。短坑的断面规格一般为高1.8米,宽1.5米,深度受自然通风限制,不超过100 ~ 150米。部分情况下采用机械还原施工,断面规格和深度与机械开挖相同。
3.钻探:是探矿和勘探的基本找矿方法之一,受各种地形和地质条件的限制较少。在地下勘探工程中,它具有速度更快、成本更低、勘探深度更深的优点,因此被广泛应用。钻探的应用取决于:①勘探开发各阶段的不同要求;②矿床地质特征;③施工条件。
评价勘探阶段广泛采用钻探工程获取系统的深部资料,了解矿床地质构造,查明矿体变化,圈定矿体,以满足评价勘探矿床的要求。但是,在某些常规探矿的情况下,也需要钻探来达到探矿的目的,例如:
(1)矿体和矿化体出露部分规模较大,但由于深部构造不明,难以判断矿床远景时,可布置少量构造孔(或远景孔)解决问题。
(2)地表覆盖严重,利用探槽、探井和浅坑无法查明矿体(矿化带)的地表状况。当成矿地质条件较好或间接找矿标志明显时,可采用浅部钻孔为主,少量深部钻孔揭露。
为了了解深部地质构造,寻找盲矿体,必须在加强地质、地质、化学综合研究的基础上,精心选择某些矿床设计的构造钻头。钻探取得的资料应从地质、地质、地质、岩矿资源等方面进行充分研究和利用。,从而充分发挥项目的效益。在下列情况下,结构钻孔一般是不必要的或未申报的。即使需要,也要严格按照由浅入深的顺序施工。
(1)矿床地质条件简单,深部条件容易掌握;
(2)小额存款;
(3)地质条件复杂,难以掌握深部变化的矿床。
(4)从地质、物理、化学资料的综合情况来看,难以掌握深部远景或矿体形态变化及赋存因素。
钻探工程广泛应用于矿体形状、矿石成分变化相对均匀,矿床地质结构简单或中等复杂的情况。对于上述因素复杂的矿床,需要钻探和探坑相结合,即在钻探工程控制矿床等高线变化的基础上,利用探坑工程了解需要详细了解的主要问题。对于矿床结构、矿体形态和矿石性质变化极其复杂的矿床,如伟晶岩稀有金属矿床,坑探是唯一或主要的找矿方法。
钻探工程的使用也受到施工条件的限制。地势险峻,水源太远,运输通道受阻等。将使钻井施工更加困难。在这种情况下,首先需要从经济核算的角度,将投入的钻井项目成本与探矿和勘探成果的预期经济效益进行权衡。其次,比较不同勘探方法(直钻、斜钻、竖井、平硐、斜井等)的成本和效果。)和不同的设计方案,要选择最好的一个进行施工。
4.坑探:用于评价地质条件复杂的矿床或勘探高品位工业储量时。在大多数情况下,它与钻井结合使用。它的优点是能清楚地揭示或控制矿体,便于观察,同时能采集各种重样,如工厂试验或半工厂试验等。它的缺点是成本高,施工速度没有打钻快。因此,在安排大量坑探时,最好与生产设计部门合作,既能满足地质勘探的要求,又能为生产矿井所用。
(1)平洞:从地表挖掘的水平隧道。当矿体倾角较陡,裸露部分以下地形落差较大时,布置扁孔是有利的。巷道断面规格一般为1.6m(宽)× 1.8m(高),矿井生产时将为1.8m× 1.8m或2m× 2m。通常指定的梯度小于0.5%。
(2)顺脉和穿脉:地表无直接出口的水平巷道通常在平洞或竖井中开挖,其规格与平洞相同。沿矿体走向布置的巷道称为顺脉,穿过矿体的巷道称为穿脉。沿矿脉可以了解矿体的纵向变化,如矿体的连续性、含矿系数、品位、厚度等。通常在矿体中掘进时,要避免弯曲成“龙形”。因此,当矿体走向变化较大或厚度较大时,应布置在矿体下盘,矿脉应按一定间距布置。为了获得矿体沿走向的各种地质特征的变化规律,获得线路的含矿系数数据或确定跨脉矿体的对比,必要时可在跨脉矿体的部分地段加密沿脉巷道。在无特殊情况下,一般不允许在矿体上盘沿脉布置巷道。一般穿过矿脉的巷道应垂直于矿体或大致垂直于矿体走向布置,并穿过矿脉到达上下壁围岩。在一定条件下,也可采用隧道内水平钻孔代替脉内穿线,或在矿床地质条件和施工条件允许的情况下,通过钻孔取得一定间隔的采样数据。平行于矿体的运输巷道位于矿体下盘,与矿体有一定距离。最好选择物理性质稳定的岩层。
(3)竖井:以地表缓慢前进为起点的垂直巷道称为硬井。用途:主要用于竖井分层开拓水平坑开挖。井口规格为1.75m× 2.5m至2.75m× 3.75m,由于成本较高,只能在地形条件不利于使用扁孔的前提下使用,深部地质条件非常复杂,没有隧道无法获取必要的资料。同时,根据地表研究和少量钻孔或其他方法,初步查明了深部地质条件(特别是立井布置附近),初步肯定了该矿床的工业前景。一般应与矿山设计和生产部门合作布置竖井。
(4)斜井:地面有出口的倾斜巷道。为了在矿体不倾斜时减少脉交叉(或石门),使用斜井的目的、条件、规格和要求与立井相同。相对来说,斜井比竖井更容易施工,所以有时用斜井代替竖井。但是,斜井承受的压力很大,需要很大的动力和机械磨损。在相同深度下,掘井提升长度比竖井长,其使用有一定的局限性。
(5)盲井、天井:两者都属于竖洞,与竖井不同的是,都是从隧道中开挖出来的。井是从坑里挖下来的,天井是从坑里挖出来的,地面上没有直接出口。通常井口规格在1.2×1.5m至1.6× 2.8m之间,在探矿中,当矿体近垂直,矿体地质特征沿倾向变化较大时,可利用它们获得必要的信息,有时也用于获得面积含矿系数,或用于验证矿量的可靠性,或用矿块法计算储量。为了达到上述目的,一般尽可能在矿井中或主要在矿井中掘进。
(6)上山下山:与盲井、天井有许多相似之处;地球表面没有直接出口,都是从坑里挖出来的,目的都是一样的;但是上山下山不是垂直的,是倾斜的。从坑底向下挖的叫下坡,向上挖的叫上坡,多限于在有一定倾角的矿体中应用。断面尺寸一般为1.8m×1.8m ~ 1.8m×2m。
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