淺談探礦工程工作的布置及地質(zhì)設(shè)計

【摘 要】采礦業(yè)對于國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要性不言而喻，尤其是在改革開放后和市場經(jīng)濟(jì)體制下，我國的礦業(yè)對于整個社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著非常重要的作用。作為采礦業(yè)的基礎(chǔ)的控礦工程，為整個礦山的開采和定位做出了前期的準(zhǔn)備，基于此，筆者在下文中主要根據(jù)自己的工作經(jīng)驗和專業(yè)知識，就控礦工程的布置和設(shè)計談?wù)勛约旱目捶ā?/p>

【關(guān)鍵詞】探礦工程布置；工程選擇

1、探礦工程的方式的選擇

控礦工程的選擇工作是開展采礦活動的基礎(chǔ)，實踐中我們總結(jié)出的選擇探礦工程的科學(xué)的方法和原則，有以下幾種，僅供參考：

（1）首先，我們在接到具體的礦質(zhì)勘察的任務(wù)后，要根據(jù)任務(wù)的主要內(nèi)容確定探礦工作的重點，一般情況下，第一次進(jìn)行探礦的工作時，我們主要以完成制定地區(qū)的地質(zhì)勘察和淺井勘探為目標(biāo)。如果需要進(jìn)一步的深探，必須要輔助一些鉆探工作來完成。

（2）其次，在進(jìn)行探礦工程的開展前，我們要根據(jù)具體的地質(zhì)條件來選擇合適的探礦方式，通常情況下，如果礦體比較集中，且礦質(zhì)類型單一，我們采用鉆探的方法即可得到良好的探礦效果，可以確定礦體的基本信息。但是如果礦體比較分散和復(fù)雜，就需要配合其他的探礦方式，如坑探作業(yè)的配合才能更加準(zhǔn)確的確認(rèn)礦體的基本信息。

（3）再次，具體的探礦形式的選擇還要受到當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件的限制。不同的探礦方式適用的地形狀況是不同的，如地形切割強(qiáng)的礦區(qū)就比較適宜采用水平坑道的方法。如果該礦區(qū)的地形以平緩為主，那么就更加適宜采用鉆探的方式，如果該礦區(qū)的地形復(fù)雜，且礦物分布不集中，選擇垂直坑道的方法就更加的合適。

（4）最后，探礦形式的選擇還受到礦區(qū)自然條件的影響。即礦山的自然環(huán)境對于各種機(jī)械設(shè)備的適用程度的影響也是非常大的，并且礦區(qū)的水資源的充沛與否也直接的影響著各種探礦方式的選用。

2、探礦工程的布置原則

探礦的最終的目標(biāo)和任務(wù)是為了將該礦山中可開發(fā)的礦產(chǎn)的位置和儲量進(jìn)行確定，這項任務(wù)不僅關(guān)系到礦山的開采，還關(guān)系到礦物的大體情況的評估。所以，為了更好的完成這個任務(wù)，我們要做好相關(guān)的探礦工程的布置工作，一般來講，要從以下幾個方面入手：

（1）首先，在開展探礦的具體活動的時候，我們要分次分步的進(jìn)行，以便得到更加詳細(xì)和準(zhǔn)確的信息，避免一次的大范圍的探礦造成的各種工作中的疏漏。

（2）其次，在開展具體的探礦活動時，我們要遵循礦物分布的規(guī)律和走向，盡量的全面的做到對礦物的整體貯藏位置的勘察，礦山的礦物分布是有一定的規(guī)律的，所以我們在探礦的時候要有針對性的開展各種探礦活動。

（3）再次，在開展具體的探礦活動時，我們要將工程中有限的儀器和設(shè)備充分的利用起來，調(diào)動各方面的積極因素，為探礦工作服務(wù)，充分的利用各種儀器和設(shè)備可以得到一個全面的探礦結(jié)果和信息，有利于我們綜合的評估。

（4）最后，對于一些特殊的礦種的探礦工作，我們要盡量的使用坑探的方式進(jìn)行，以便于留下的坑道可以服務(wù)于后來的開采工作，但是由于坑道的施工工程量大和復(fù)雜性，要求我們在使用前要對該地區(qū)的礦體情況有一個大致的了解和把握。

3、探礦工程的總體布置形式

從上述可以看出，影響探礦工程布置的地質(zhì)因素，主要是礦體（或含礦帶）的形態(tài)和產(chǎn)狀（即礦體的產(chǎn)狀要素-走向、傾斜）等。按上述布置工程的原則布置工程，由于礦體的形態(tài)和產(chǎn)狀的不同，所以探礦工程的布置形式多種多樣。但是布置的基本形式有如下三種：

（1）勘探線：將探礦工程布置在一組與礦體走向垂直的剖面上，從而構(gòu)成一組相互平行的直線稱為勘探線。

勘探線是目前礦床勘探中應(yīng)用最廣的一種探礦工程總體布置形式，也是最簡單的一種勘察形式。適用于產(chǎn)狀清楚、緩傾斜的脈狀、層狀、似層狀及透鏡狀等礦體的勘探。此外勘探線形式還不受探礦工程種類限制，除鉆探外槽探、井探等都可布置在勘探線上。在布置勘探線時應(yīng)注意：

①一般情況下，勘探線通常垂直礦體走向或基本垂直礦體走向布置，當(dāng)?shù)V體走向有顯著改變時（如走向大于20°），可分區(qū)、分段布置，但是仍要注意各個階段的勘探線盡量的與該區(qū)域的礦體走向保持垂直。

②同一礦床勘探線的間距應(yīng)基本一致，以便于我們的勘探的結(jié)果的統(tǒng)計也便于比較各個階段的礦體的走向。若礦體形態(tài)，礦石品位變化較大時也可不一致，但是仍要做到盡量的整齊和一致。

③為便于綜合作圖，同一勘探線上的工程，應(yīng)盡可能保持在該鉛直剖面內(nèi)，如果限于地形、地物等影響施工時，在地質(zhì)精度許可情況下也可適當(dāng)?shù)匾苿印?/p>

（2）勘探網(wǎng)：所謂勘探網(wǎng)，就是將探礦工程布置在兩組不同方向勘探線的交點上組成網(wǎng)狀的勘探工程總體布置形式?？碧骄W(wǎng)多用于產(chǎn)狀水平或緩傾斜的層狀、似層狀及大型網(wǎng)狀礦體的勘查?？色@得2-4組不同方向的勘探剖面，便于揭示礦體在縱橫兩個方向的變化情況，也就是由各種不同的有規(guī)律的勘探線的交叉組合?？碧骄W(wǎng)上勘探工程的布置受到一定限制，只適用于垂直的勘查工程，因為其他的勘察形式的特點，不能夠進(jìn)行相應(yīng)的交叉布置，所以也就無法達(dá)到勘察網(wǎng)的效果，只能以綜合各個勘察線的方式進(jìn)行，如直孔鉆、淺井等，當(dāng)用斜鉆孔勘查時就不能構(gòu)成勘探網(wǎng)，因為常用的勘探網(wǎng)形式有正方形網(wǎng)、長方形網(wǎng)及菱形網(wǎng)三種，所以斜鉆孔的勘察也就無法做到這種形狀的效果。下面我們具體的介紹一下這些不同的形狀的勘察網(wǎng)，首先正方形網(wǎng)主要常用于礦體平面大致為等軸狀的礦山勘察中，即礦體的分布比較集中和均勻，礦石品位無明顯方向性變化的礦體，這種礦體的勘察本身就比較簡單，所以也就適合這種規(guī)則的方法；其次，長方形網(wǎng)常用于產(chǎn)狀較平緩，呈條狀分布的礦床，因為長方形的特點是延展性較正方形長，而這種形狀正好適用于一些綿延型的礦山的勘探。再次，菱形網(wǎng)，如果將長方形網(wǎng)各勘探線上的工程錯開間距的二分之一則成為菱形網(wǎng)（或三角形網(wǎng)），所以菱形的勘察網(wǎng)是長方形的一種特殊的形式。國外有人曾論證過三角形網(wǎng)最能發(fā)揮工程的控制作用，但由于所受限制較多，所以較少應(yīng)用，之所以說菱形網(wǎng)的發(fā)揮作用更多，是指菱形網(wǎng)能夠?qū)⒏鞣N勘察的角度更好的結(jié)合起來，而正方形和長方形的勘察網(wǎng)的角度基本上是由直角組成的，所以不具備這種特點。另外，在礦床勘查中勘探網(wǎng)的形式并非是固定不變的，因為礦山的具體情況是不同的，僅僅三種勘察網(wǎng)是不足以概括各種具體的礦山的礦質(zhì)的分布特點的，也是十分不全面的。隨著勘查工作的逐漸深入，采用不同的加密方式往往會改變網(wǎng)形及疏密方向，也就是說在原有的基本的三種勘察網(wǎng)的形式上，我們可以根據(jù)具體的情況對各種勘察網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整，可以利用兩種或者三種的勘察網(wǎng)的組合來分段的進(jìn)行勘察，可以得到更好的勘察效果。如用正方形勘探網(wǎng)進(jìn)行勘探，發(fā)現(xiàn)某一方向變化較大時則可在該方向加密，從而將正方形勘探網(wǎng)變?yōu)殚L方形勘探網(wǎng)，或者是兩個菱形的勘察網(wǎng)。所以在礦床勘查初期常采用正方形勘探網(wǎng)進(jìn)行試探，然后再根據(jù)試探情況作進(jìn)一步處理，因為正方形的可塑性比較強(qiáng)，所以決定了其適用的范圍較廣。

（3）水平勘探：用水平勘探坑道沿不同深度揭露和圈定礦體，構(gòu)成若干層不同標(biāo)高的水平勘探剖面，就是水平勘探。這種勘查工程的總體布置形式稱為水平勘探，基于它的勘測技術(shù)的特點，水平勘探主要適用于陡傾斜的層狀、脈狀、透鏡狀、筒狀礦體。其使用的要點是，水平勘探坑道的布置應(yīng)隨地形而異，即當(dāng)?shù)孛姹容^平坦時，通常在礦體下盤開鑿豎井，然后從不同深度開鑿石門、沿脈、穿脈等坑道。當(dāng)?shù)匦味盖蜁r可利用山坡從不同高度開鑿平硐，在平硐中再開掘沿脈、穿脈等坑道以揭露和圈定礦體。水平勘探也可以與勘探線、勘探網(wǎng)配合使用，以達(dá)到更加精準(zhǔn)的勘探效果。如水平勘探與鉆探配合，在鉛直方向也構(gòu)成成組的勘探剖面時，則成為水平勘探與勘探線相結(jié)合的工程布置形式。

以上三種形式基本上可以適用于各種類型的礦山的勘探中，對于一些情況特殊的礦山的勘探，我們可以在以上三種方法的基礎(chǔ)上，有針對性的結(jié)合使用或者根據(jù)情況進(jìn)行細(xì)節(jié)的調(diào)整。

4、探礦工程的地質(zhì)設(shè)計

探礦工程地質(zhì)設(shè)計是從地質(zhì)角度出發(fā)，根據(jù)成礦地質(zhì)條件，礦床勘探類型，布置原則，確定探礦工程的種類，空間位置以及有關(guān)技術(shù)問題。根據(jù)施工的具體情況，探礦工程的地質(zhì)設(shè)計主要包括鉆探工程設(shè)計及坑道工程設(shè)計兩種，下面將逐一進(jìn)行介紹。

（1）鉆探工程設(shè)計包括確定鉆孔載穿礦體的部位，開孔位置及鉆孔的技術(shù)要求和鉆孔理想柱狀圖的編制四個環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)有不同的作用和技術(shù)要求，下面我們將逐一進(jìn)行介紹。

①首先，鉆孔載穿礦體部位的確定：位置的確定是鉆孔作業(yè)的第一步，也是最重要的一步，會直接的影響到后續(xù)的三個步驟的實施質(zhì)量，所以，必須要進(jìn)行嚴(yán)格的校準(zhǔn)。要確定鉆孔載穿礦體的部位，首先要根據(jù)勘探線（或勘探網(wǎng)）和詳查資料編制礦體的理想剖面圖，然后以地表體出露位置或已實施的探礦工程載穿礦體的位置為起點，沿礦體底板（或礦體中心線）量出鉆孔將載穿礦體的位置，當(dāng)?shù)V體緩傾斜時（<30度）該工程多為水平間距；當(dāng)?shù)V體傾斜較大時（>30度），該工程間距為斜距。

②其次，鉆孔的孔口位置和鉆孔傾斜角度及孔深的確定：孔口位置一般根據(jù)勘探網(wǎng)度及載穿礦體的位置確定。在此基礎(chǔ)上還應(yīng)考慮鉆孔施工的技術(shù)條件，首先要求孔位附近要有較平坦的地形以便安置機(jī)場和施工材料，如果當(dāng)?shù)氐牡匦尾环弦?，我們就要在鉆孔前進(jìn)行相關(guān)的處理，要保證地勢的基本平整，才能順利的完成各種機(jī)械和設(shè)備的安裝；其次，孔口應(yīng)避開陡崖，建筑物，道路等，因為孔口一旦鉆開，就必須要進(jìn)行一定的深度，所以如果離道路和建筑物等比較近的話，就會影響鉆孔的作用的發(fā)揮?？卓谝坏┐_定，盡量不要移動其位置，因為會影響性格的鉆孔計劃，但是如果孔口與地質(zhì)設(shè)計要求矛盾時，允許在一定范圍內(nèi)適當(dāng)移動，移動的距離應(yīng)根據(jù)所探明儲量的級別確定，一般在勘探線上可移動10-20m，在勘探線兩側(cè)可移動數(shù)米。鉆孔傾角是指鉆孔軸線與垂線之間的夾角，鉆孔的角度會直接的決定深探的時候的位置，所以角度的選擇也是非常重要的。為了使鉆孔盡可能垂直礦體常設(shè)計成斜孔。確定了鉆孔的位置和角度，其深度也是非常重要的，即孔深，一般根據(jù)地質(zhì)要求確定，鉆孔過礦體后在圍巖界線不清楚，應(yīng)根據(jù)有關(guān)礦化，蝕變情況適當(dāng)加大設(shè)計孔深。

③再次，鉆孔技術(shù)要求：由于鉆孔的重要性，決定了鉆孔時的技術(shù)要求也是非常高的：首先是巖芯和礦芯采取率的調(diào)整，因為巖芯和礦芯是鉆孔作用的主要目的，所以一定要達(dá)到相關(guān)的采取率的孔才有實際的價值和意義，其次，鉆孔傾斜和方位角偏離度要控制好，因為會直接的影響著孔的采礦的礦體的位置，再次，孔深驗證測量，在鉆孔之后，不能直接的進(jìn)行礦物的提取，我們要利用相關(guān)的儀器和設(shè)備對于孔的深度進(jìn)行校準(zhǔn)，以免提取的礦物標(biāo)本不符合要求，最后，簡易水文觀測，因為地層中的地下水的走向和流量是復(fù)雜的，所以，在鉆孔完成后，我們要利用相關(guān)的措施避免對于水層和隔離層的破壞，以免影響礦物的開采作業(yè)。

④最后，編制鉆孔理想柱狀圖：鉆孔理想柱狀圖是鉆孔技術(shù)設(shè)計和施工的地質(zhì)依據(jù)，它是根據(jù)勘探線設(shè)計剖面編制的，因為鉆孔是一個涉及到深度的工作，所以柱狀圖可以更好的表現(xiàn)鉆孔的各個方面的綜合狀況。比例尺度一般為1：500-1:1000，因為礦山的具體的尺寸比較大，所以決定了比例尺的選擇空間范圍比較小，但是對于一些小型的礦山的探礦工程，我們?yōu)榱烁訙?zhǔn)確的顯示各項信息，可以適當(dāng)?shù)膶Ρ壤哌M(jìn)行調(diào)整，以適合工程的具體情況為宜。鉆孔理想柱狀圖內(nèi)包括由上至下的巖性分層，并且各種分層要用不同的顏色進(jìn)行標(biāo)注，以方面識別，另外還要包括各層鉆孔進(jìn)起止深度數(shù)據(jù)，和礦層（礦體）起止深度的數(shù)據(jù)，最后我們還要標(biāo)注明鉆孔的技術(shù)要求及鉆孔的施工中應(yīng)注意的事項：如巖石破碎，坍塌，掉塊，涌水，流砂層，溶洞等等都要在圖中詳細(xì)的進(jìn)行標(biāo)注，如果有特殊的探礦要求，也要在圖中進(jìn)行相關(guān)的注明。鉆孔地質(zhì)設(shè)計完成后，再將鉆孔編號，坐標(biāo)，方位角，開孔傾角，設(shè)計孔深，施工項目的等列表歸總，連同施工通知書提交鉆探部門。

（2）坑道設(shè)計，坑道工程主要包括平硐，豎井，巖脈等脈等深部探礦工程，此類工程施工技術(shù)條件復(fù)雜，投資費用高，因而在設(shè)計時必須有明確的目標(biāo)和充分的地質(zhì)依據(jù)，同時為了使坑探工程能為今后開采所利用，應(yīng)與開采部門共同研究，了解開采方案以及開采塊段和中段的高度，以便正確進(jìn)行地質(zhì)設(shè)計。在坑道地質(zhì)設(shè)計中，新勘探礦區(qū)與生產(chǎn)礦山外圍和深部不同情況的要求有所不同。在新勘探礦區(qū)坑道設(shè)計主要包括坑道系統(tǒng)的選擇，坑道的布置等，而生產(chǎn)礦山往往借助探采資料有針對性的進(jìn)行坑道設(shè)計。

①勘探坑道系統(tǒng)的選擇：坑道系統(tǒng)主要有平硐坑道系統(tǒng)，斜井坑道系統(tǒng)及豎井坑道系統(tǒng)。平硐系統(tǒng)主要用于地形起伏較大地區(qū)，斜井，豎井系統(tǒng)主要用于地形較平緩的地區(qū)。平硐坑口位置應(yīng)選擇有較開闊的場地，巖層比較穩(wěn)固，有較大面積堆放廢石的凹地?？涌跇?biāo)高在歷年洪水位之上，豎井一般多布置與礦體下盤的礦區(qū)近中心部位，井口位置地形應(yīng)平坦，在歷年洪水位之上，井簡應(yīng)避免開裂帶，流砂層和溶洞地帶。

②探礦坑道的布置：探礦坑道主要指沿脈的穿脈，沿脈坑道一般布置在主礦體中，穿脈坑道的主要作用是用來圈定礦體范圍及次要礦體。沿脈坑道設(shè)計長度大體大致與礦體長度一致或視需要而定，穿脈只需穿過礦體或含礦帶即可。同一礦區(qū)內(nèi)的穿脈坑道應(yīng)布置在勘探線上，這樣有利于編制剖面圖。探礦坑道設(shè)計好后，應(yīng)在中段地質(zhì)圖和勘察線設(shè)計剖面圖上標(biāo)出坑道的方位，坑道長度以及坑道斷面規(guī)格和坑道坡度等，坑道設(shè)計被批準(zhǔn)后還應(yīng)將坑道地質(zhì)情況和水文地質(zhì)情況等方面的資料送交施工部門，以保證施工安全。

綜上所述，對于礦山的開采來說，科學(xué)的探礦工程的實施是非常重要的，本文中筆者根據(jù)自己的施工經(jīng)驗，從探礦工程的方式和布置以及設(shè)計的各個方面，對探礦工程進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。為各種不同的地質(zhì)情況和勘察任務(wù)的探礦工程提供了更多的選擇，也希望我國的礦業(yè)科研和技術(shù)人員能夠在今后的工作中，不斷的總結(jié)經(jīng)驗，吸取教訓(xùn)，為我國的采礦業(yè)的前期探礦工作的技術(shù)和方式的創(chuàng)新不斷的進(jìn)行探索。