山東省萊州市東姜家礦區(qū)飾面用花崗巖礦荒料率計(jì)算方法淺析

陳國(guó)棟，劉繼梅，韓代成，張超

(山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南　250013)

山東省萊州市東姜家礦區(qū)飾面用花崗巖礦荒料率計(jì)算方法淺析

陳國(guó)棟，劉繼梅，韓代成，張超

(山東省地質(zhì)科學(xué)研究院，山東省金屬礦產(chǎn)成礦地質(zhì)過(guò)程與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南250013)

荒料率是評(píng)價(jià)飾面用花崗巖礦的一個(gè)重要指標(biāo)，它分為實(shí)際荒料率和理論荒料率兩種。實(shí)際荒料率能反映礦體的實(shí)際情況，對(duì)礦山評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性高。但這一資料獲得的費(fèi)用大、工期長(zhǎng)。而理論荒料率是在節(jié)理、裂隙素描圖上布裁理論荒料后計(jì)算得出的。以山東省萊州市東姜家礦區(qū)飾面用花崗巖礦為例，就如何使理論荒料率比較真實(shí)地反映礦體的實(shí)際情況并指導(dǎo)生產(chǎn)作簡(jiǎn)要探討。

東姜家礦；飾面用花崗巖；荒料率；計(jì)算方法

引文格式：陳國(guó)棟，劉繼梅，韓代成，等.山東省萊州市東姜家礦區(qū)飾面用花崗巖礦荒料率計(jì)算方法淺析[J].山東國(guó)土資源，2015,31(3):58-62.CHEN Guodong, LIU Jimei, HAN Daicheng,etc.Primary Study on Block Yield Calculation Method of Ornament Granite in Dongjiangjia Mining Area in Laizhou City of Shandong Province[J].Shandong Land and Resources,2015，31(3):58-62.

0　前言

石材是人類歷史上應(yīng)用最早的建筑材料。世界石材消費(fèi)量逐年增長(zhǎng)，我國(guó)石材出口額也不斷增長(zhǎng)，但占有世界市場(chǎng)還很少，出口有很大的發(fā)展遠(yuǎn)景。萊州市東姜家礦花崗石資源豐富，石材質(zhì)量好，開(kāi)采技術(shù)條件好，且位于山區(qū)，勞動(dòng)力充足，是花崗石開(kāi)發(fā)的理想礦山。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)花崗石資源的需求程度較高，有利于該區(qū)花崗石資源的開(kāi)發(fā)。

隨著飾面用花崗巖礦市場(chǎng)需求量不斷增加，對(duì)飾面用花崗巖礦的勘查投入加大。因此對(duì)勘查區(qū)礦體的經(jīng)濟(jì)技術(shù)評(píng)價(jià)尤顯重要。而評(píng)價(jià)飾面用花崗巖礦是否具有工業(yè)價(jià)值的一個(gè)非常重要的指標(biāo)就是荒料率。它分為實(shí)際荒料率和理論荒料率兩種。實(shí)際荒料率能反應(yīng)礦體的實(shí)際情況，對(duì)礦山評(píng)價(jià)準(zhǔn)確性高。但是，這一資料獲得費(fèi)用大、工期長(zhǎng)，不適應(yīng)當(dāng)前石材地質(zhì)工作的快速發(fā)展節(jié)奏。而理論荒料率是在節(jié)理、裂隙素描圖上布裁理論荒料后計(jì)算得出的。筆者2011年在東姜家礦區(qū)進(jìn)行地質(zhì)工作，通過(guò)大量的相關(guān)資料收集及東姜家礦實(shí)際開(kāi)采情況分析，發(fā)現(xiàn)只要方法合理得當(dāng)，理論荒料率還是能比較真實(shí)地反映礦體的實(shí)際情況[1]。

1　成礦地質(zhì)背景

1.1地層

區(qū)內(nèi)地層較簡(jiǎn)單，礦區(qū)東部主要為第四系沉積，以河床相沖積砂、礫為主，地勢(shì)低凹處分布有砂質(zhì)粘土；礦區(qū)西部分布有古元古代荊山群野頭組大理巖及斜長(zhǎng)角閃巖；礦區(qū)西南部則出露為古元古代粉子山群巨屯組石墨黑云變粒巖。

1.2構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)無(wú)明顯的斷裂構(gòu)造，構(gòu)造主要以節(jié)理為主。剪節(jié)理發(fā)育，而張性節(jié)理和壓性節(jié)理少見(jiàn)。節(jié)理面平直，走向延伸較遠(yuǎn)，節(jié)理對(duì)花崗石荒料率的影響較大。礦區(qū)內(nèi)最主要的節(jié)理為走向300°～330°，其次為走向20°～50°。另外，還有少量節(jié)理走向10°～20°，70°～90°，340°～360°。節(jié)理密度一般1～2條/m，局部呈密集帶出現(xiàn)，可達(dá)4～5條/m。礦區(qū)節(jié)理玫瑰花圖見(jiàn)圖1。

圖1　礦區(qū)節(jié)理玫瑰花圖

1.3巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿作用頻繁，主要出露中生代燕山晚期嶗山序列會(huì)稽山單元中粗粒二長(zhǎng)花崗巖，呈巖基形式出現(xiàn)，大面積分布于區(qū)域的中部和東部，為本礦區(qū)含礦巖體。主要礦物有石英、鉀長(zhǎng)石和斜長(zhǎng)石，次要礦物為黑云母和白云母，副礦物有磷灰石、褐鐵礦和磁鐵礦等不透明礦物。

另外，礦區(qū)內(nèi)見(jiàn)有5條黑云母閃長(zhǎng)巖脈體，脈體對(duì)礦區(qū)飾面用花崗巖礦體的完整性有一定的破壞作用，最大的一條脈體呈NE—SW向貫穿礦區(qū)，在礦區(qū)范圍長(zhǎng)約350m，寬約6～10m，傾向137°，傾角75°，個(gè)別地方有小幅度轉(zhuǎn)彎。其余脈體寬度較窄，約為0.5～2.0m，傾向130°～160°，傾角65°～80°。黑云母閃長(zhǎng)巖脈呈灰綠色，半自形粒狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。主要礦物成分為斜長(zhǎng)石和角閃石，次要礦物為黑云母、綠泥石、絹云母和方解石，副礦物有磷灰石、褐鐵礦、磁鐵礦等其他不透明礦物。

2　礦體特征

礦區(qū)內(nèi)賦存一個(gè)礦體，編號(hào)為KT01，產(chǎn)于中生代燕山晚期嶗山序列會(huì)稽山單元中粗粒二長(zhǎng)花崗巖中，完整基巖即為礦體。礦體賦存標(biāo)高305～180m，長(zhǎng)約520m，寬98～454m，平均寬度200m，最大厚度125m。礦體頂部為中粗粒二長(zhǎng)花崗巖風(fēng)化層，礦體平均埋藏在地表以下6m。礦體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育一般，以剪節(jié)理為主，張性節(jié)理及壓性節(jié)理少見(jiàn)。節(jié)理面平直，走向延伸較遠(yuǎn)，節(jié)理對(duì)花崗巖荒料率的影響較大。

3　礦石質(zhì)量

3.1礦石品種

礦石自然類型為灰白色中粗粒二長(zhǎng)花崗巖，石材名稱為“平度白(晶白玉)”，編號(hào)為G3755。

3.2礦石的化學(xué)成分及物理性能

礦石的主要化學(xué)成分平均值為；SiO272.53%，TiO20.18%，A12O313.82%，F(xiàn)e2O31.49%，MnO 0.70%，MgO 0.24%，CaO 1.24%，Na2O 3.80%，K2O 4.60%，P2O50.048%。

巖石化學(xué)性能：耐酸98.54%，耐堿99.24%，擊穿電壓96kV，化學(xué)穩(wěn)定性良好。因此除能夠滿足飾面石材的要求外，尚可作耐酸耐堿石材。

礦石物理性能指標(biāo)如下：抗壓強(qiáng)度109.3MPa、抗折強(qiáng)度8.9MPa、抗剪強(qiáng)度44.7MPa、光澤度85%～90%、吸水率0.43%、容重2.59g/cm3。礦石物理性能較好，適合做室內(nèi)、室外裝飾。

礦石的放射性：礦石的放射性226Ra為6.7Bq/kg，232TH為9.2Bq/kg，40K為880.9Bq/kg，外照射指數(shù)Ir為0.2632，內(nèi)照射指數(shù)IRa為0.0335。根據(jù)《建筑材料放射性限量》(GB6566-2001)的要求本礦石同時(shí)滿足IRa≤1.0和Ir≤1.3的要求,為A類裝飾材料，其產(chǎn)銷與使用范圍不受限制。

3.3影響礦石質(zhì)量的因素

(1)軟礦物：礦石中低硬度礦物為黑云母，它會(huì)使磨光后的板面出現(xiàn)小的凹坑，對(duì)光澤度和美觀有一定影響。該礦石中云母呈定向排列，其切割面垂直于云母排列面，并由云母形成黑白相間的裝飾條紋，所以，對(duì)板面的整體裝飾性影響不大。

(2)色斑：礦體中的色斑主要為黑云母，其顏色花紋與礦石明顯不同，影響礦石的花紋質(zhì)量。根據(jù)野外統(tǒng)計(jì)，礦石的色斑含量為0.1個(gè)/m2，由于含量少，對(duì)礦石的質(zhì)量影響不大，但在礦石加工中應(yīng)也應(yīng)注意避開(kāi)色斑。

(3)色線：呈條帶狀分布，礦石中的色線主要是石英巖脈和黑云母，另外還有少量鐵礦脈。色線一般長(zhǎng)0.2～1m，最長(zhǎng)2m，寬5～10cm。色線率為1條/7m。小的色線影響礦石的裝飾性能，大的色線影響開(kāi)采荒料率。

(4)鐵礦物：礦石中含有少量鐵礦物，主要為磁鐵礦、黃鐵礦。鐵礦物風(fēng)化后，形成鐵銹，易污染板面。由于該礦含鐵量不大，故其未對(duì)礦石的裝飾性能產(chǎn)生影響。

4　理論荒料率的計(jì)算

飾面用花崗巖荒料是指具有一定塊度的直角六面體。一般要求荒料的邊長(zhǎng)不小于0.5m，中檔和一般檔次的飾面用花崗巖的荒料塊度大于1m3。目前，市場(chǎng)對(duì)飾面石材的荒料塊度的需求是越大越好，其潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值越大。飾面用花崗巖的荒料率是指開(kāi)采所獲得荒料體積與開(kāi)采的總體積的百分比，一般要求中檔飾面用花崗巖的荒料率不低于20%，在其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件相近的情況下，對(duì)于高檔飾面用花崗巖的荒料率要求可相應(yīng)降低，對(duì)一般的飾面石材的荒料率要求可相應(yīng)提高。影響花崗巖石材荒料率的因素是多方面的，其中最為主要的因素為節(jié)理、裂隙展布方向及其發(fā)育程度?？梢?jiàn)，要使得理論荒料率更加接近實(shí)際荒料率，進(jìn)而更好地指導(dǎo)礦山生產(chǎn)，節(jié)理、裂隙的統(tǒng)計(jì)和素描是基礎(chǔ)和關(guān)鍵[2]。

4.1節(jié)理裂隙素描點(diǎn)的選擇和布置

礦區(qū)內(nèi)節(jié)理、裂隙的發(fā)育情況，是通過(guò)對(duì)區(qū)內(nèi)布設(shè)素描點(diǎn)，并對(duì)各素描點(diǎn)內(nèi)節(jié)理、裂隙調(diào)查測(cè)量統(tǒng)計(jì)而得出的。素描點(diǎn)選擇的合適與否將直接關(guān)系到理論荒料率計(jì)算結(jié)果的可靠性。要選擇好素描點(diǎn)，首先應(yīng)對(duì)礦體的產(chǎn)狀及影響完整性的主構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，盡可能做到理論符合實(shí)際。素描點(diǎn)的選擇必須具有代表性，這樣計(jì)算出來(lái)的理論荒料率才更能代表實(shí)際荒料率。

東姜家礦區(qū)節(jié)理、裂隙素描點(diǎn)是在進(jìn)行1∶2000地形地質(zhì)測(cè)量和實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面的基礎(chǔ)上，選取了12處自然露頭好、具有代表性的地段，對(duì)節(jié)理、裂隙及其他巖脈的產(chǎn)狀、形態(tài)、數(shù)量進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，素描點(diǎn)面積為10m×10m～12m×12m。

4.2理論荒料率的計(jì)算

實(shí)際荒料是從礦體中開(kāi)采出來(lái)的具有規(guī)則形狀的六面體。在裂隙素描圖上只能反映六面體長(zhǎng)、寬、高中的2個(gè)要素，若是在素描圖上不考慮節(jié)理、裂隙的產(chǎn)狀，而是最大限度地布裁荒料(以荒料的長(zhǎng)、寬、高中任意2個(gè)要素布裁)，這樣做勢(shì)必歪曲了荒料的立體形態(tài)；進(jìn)而偏離了荒料的大小與礦體節(jié)理、裂隙產(chǎn)狀的密切關(guān)系這種實(shí)際情況，最后導(dǎo)致計(jì)算出來(lái)的理論荒料率偏高，影響了對(duì)礦床工業(yè)價(jià)值的正確評(píng)價(jià)[1]。因此，實(shí)際在利用圖解法統(tǒng)計(jì)荒料率時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮節(jié)理、裂隙的分布情況和產(chǎn)狀情況，在東姜家礦區(qū)假定開(kāi)采荒料厚度為2m，將節(jié)理、裂隙及其投影繪制到素描圖上，然后以荒料的長(zhǎng)、寬、高三要素對(duì)礦體進(jìn)行布裁，解算其理論荒料率。該文從野外調(diào)查的12處節(jié)理、裂隙素描點(diǎn)選取其中的2處(HL1和HL2)來(lái)詳細(xì)說(shuō)明圖解法求解理論荒料率的計(jì)算過(guò)程，圖解法荒料圖見(jiàn)圖2，圖3。

圖2　素描點(diǎn)HL1解法荒料圖

圖3　素描點(diǎn)HL2解法荒料圖

素描點(diǎn)HL1和HL2中各級(jí)荒料塊體長(zhǎng)、寬、高及體積數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1。

依據(jù)荒料的塊度，對(duì)荒料進(jìn)行分級(jí)，共分為3級(jí)。Ⅰ級(jí)荒料塊度≥3m3；Ⅱ級(jí)荒料塊度1～<3m3；Ⅲ級(jí)荒料塊度0.5～<1m3。要求荒料邊長(zhǎng)0.5～3m，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)各級(jí)荒料荒料率及總的理論荒料率。結(jié)果如下：

素描點(diǎn)HL1：素描點(diǎn)面積為10m×10m，測(cè)量體積200m3，總荒料率n=49.65%

≥0.5～<1m3荒料的荒料率為4.04%

≥1～<3m3荒料的荒料率為9.50%

≥3m3荒料的荒料率為36.11%

素描點(diǎn)HL2：素描點(diǎn)面積為12m×12m，測(cè)量體積288m3，總荒料率n=30.66%

≥0.5～<1m3荒料的荒料率為0.28%

≥1～<3m3荒料的荒料率為7.12%

≥3m3荒料的荒料率為23.26%

同理，計(jì)算選取的另外10處節(jié)理、裂隙素描點(diǎn)的理論荒料率，其結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　各素描點(diǎn)理論荒料率計(jì)算結(jié)果

項(xiàng)目HL1HL2HL3HL4HL5HL6HL7HL8HL9HL10HL11HL12面積(m2)10×1012×1210×1011×1010×1010×1012×1010×1010×1010×1010×1010×10荒料率(%)49.6530.6635.7238.4633.9539.4137.7838.5140.5343.7537.4138.98

經(jīng)過(guò)計(jì)算，東姜家礦區(qū)飾面用花崗巖的理論荒料率為38.44%，據(jù)該企業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)資料，其生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)的實(shí)際荒料率為35%，該次利用該方法計(jì)算出來(lái)的理論荒料率與實(shí)際荒料率比較接近。由于當(dāng)時(shí)工作條件及工期限制，沒(méi)能多選取幾個(gè)節(jié)理、裂隙素描點(diǎn)，故該次計(jì)算出的理論荒料率還有待進(jìn)一步改進(jìn)。在今后的相關(guān)工作中如果能在礦區(qū)內(nèi)盡可能多選取幾個(gè)節(jié)理、裂隙素描點(diǎn)的話，相信通過(guò)此方法計(jì)算出來(lái)的理論荒料率定能夠更加接近實(shí)際荒料率，以便能夠以少量的投入就可以較準(zhǔn)確地反映礦體的實(shí)際情況并用于指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。

[1]羅大富.淺析飾面用花崗巖礦荒料率的計(jì)算[J].中國(guó)西部科技,2008，21(1):23-24.

[2]姚振江.甘肅省玉石山石英巖飾面材料礦荒料率計(jì)算方法淺析[J].甘肅科技,2012,28(21):28-31.

[3]李宏穆,余蓉,何萍，等.提高石材開(kāi)采荒料率增大荒料塊度的方法[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2001，(增刊):273-274.

[4]劉澤林,蔡梅玉.飾面石材礦山開(kāi)采最低經(jīng)濟(jì)荒料率的確定方法[J].非金屬礦,1989,(1)：46-49.

[5]鄒維奇.花崗石礦山勘探中理論荒料率的計(jì)算[J].建材地質(zhì),1988,1：28-31.

Primary Study on Block Yield Calculation Method of Ornament Granite in Dongjiangjia Mining Area in Laizhou City of Shandong Province

CHEN Guodong, LIU Jimei, HAN Daicheng, ZHANG Chao

(1. Shandong Institute of Geological Sciences, Shandong Jinan 250013, China; 2 Shandong Provincial Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources Utilization and Metal Mineralization, Shandong Jinan 250013, China)

Block yield is an important indicator of evaluating ornament granite mine. It can be divided into actual block yield and theoretical block yield. The actual block yield can reflect the actual situation of the ore bodies and has high-accuracy evaluation for the mine. But data obtaining cost a lot and need long time. The theoretical block yield is calculated after cutting theoretical stone block on sketch of joints and fractures. Taking Dongjiangjia mining area in Laizhou city of Shandong Province as an example, a brief discussion has been made on how to make the theoretical block yield factually reflect the actual situation of the ore bodies and guide production.

Dongjiangjia mine；ornament granite；block yield；calculation method

2014-06-25；

2014-09-17；編輯：曹麗麗

陳國(guó)棟(1983—)，男，山東曹縣人，工程師，主要從事礦產(chǎn)普查與勘查；E-mail：107974970@qq.com

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