洛陽鏟與小圓井在贛南風化殼離子吸附型稀土礦床勘查評價應用中的對比分析

李國生，謝　琳，李燕茹

(1.江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊，江西 贛州 341000；2.江西省地礦局地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究院，江西 南昌 330030)

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洛陽鏟與小圓井在贛南風化殼離子吸附型稀土礦床勘查評價應用中的對比分析

李國生1，謝琳2，李燕茹1

(1.江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊，江西 贛州 341000；2.江西省地礦局地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究院，江西 南昌 330030)

贛南是風化殼離子吸附型稀土礦床的發(fā)現(xiàn)地和集中分布區(qū)，在勘查評價此類礦床時，稀土礦產(chǎn)勘查規(guī)范中主要是采用小圓井作為主要勘查手段開展地質(zhì)評價，但在長期的勘查開發(fā)實踐中常采用洛陽鏟施工取樣進行勘查。本文通過研究采用小圓井和洛陽鏟兩種施工取樣手段勘查評價同一礦塊(礦體形態(tài)、品位、厚度均相同的礦床)，從對資源儲量估算的影響程度入手，對洛陽鏟與小圓井兩種施工取樣手段在風化殼離子吸附型稀土礦床勘查評價中的應用進行了分析對比，表明洛陽鏟施工比小圓井施工更具操作簡便、成本低、安全快速、不污染環(huán)境的優(yōu)勢。

離子吸附型稀土礦；勘查評價；洛陽鏟與小圓井；對比分析；贛南

洛陽鏟最早廣泛用于盜墓，后成為考古學工具。常見的洛陽鏟呈半圓筒形，長20～40cm，直徑5～20cm，裝上富有韌性的木桿后，可打入地下十幾米。自贛南發(fā)現(xiàn)風化殼離子吸附型稀土礦床以來，有部分礦主在對風化殼離子吸附型稀土礦床進行快速評價中，使用洛陽鏟施工采樣得到了有益嘗試[2]。

以往在評價風化殼離子吸附型稀土礦床時傳統(tǒng)的勘查手段是采用小圓井或淺井[1]，費時、費力、成本高，且存在較大的安全隱患。2003年贛州南方稀土礦冶有限責任公司改制重組，委托江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊對贛南所有66個有開采證的稀土礦山儲量進行地質(zhì)調(diào)查工作，為達到經(jīng)濟、實用、準確、可靠地評價風化殼離子吸附型稀土礦床的目的，選擇在涂屋礦區(qū)北東礦塊同時采用小圓井和洛陽鏟施工取樣，對洛陽鏟、小圓井兩種探礦工程取樣進行對比試驗研究，驗證洛陽鏟取樣對礦床評價和儲量估算的影響程度。試驗結(jié)果經(jīng)江西省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)勘查局組織專家組進行評估論證后，在贛南風化殼離子吸附型稀土礦床勘查評價得到廣泛的推廣應用。

1　洛陽鏟特征及施工要求

1)洛陽鏟構(gòu)成和規(guī)格。洛陽鏟由取樣筒、鉆桿組成。取樣筒由常見的半圓筒形改進為合金鋼刃口焊接鐵質(zhì)圓筒、焊接筋與導徑接頭組成，長30cm，直徑10cm，木桿改進為可裝卸、每根度長2m的多根鍍鋅鋼管，即鉆桿。

2)洛陽鏟施工。開孔時要垂直地面向下掘進，施工過程中，每回次下鉆時須將鉆具慢慢放入孔底，避免與孔壁發(fā)生摩擦導致孔壁物質(zhì)掉入孔底，引起巖(礦)芯混染。每回次進尺不得大于30cm，在提鉆時，將鉆具慢慢提起，以防取樣筒中巖(礦)芯掉出。

3)洛陽鏟樣品采樣。基本樣長為1m，分層、分礦石類型采取。將一個樣的所有巖芯放于采樣布上，搗碎混合均勻，四分法后留下對角線的兩份，如此反復幾次，直到樣重3kg左右，分兩部分裝袋，一部分為基本分析樣，一部分為副樣作巖芯保存。

4)施工中做到拔除雜草壓實井口，上下鏟時不混樣、掉樣，同時施工時不得加水。

5)孔深測量與彎曲度測量?？咨顪y量采用鉛錘掛細鋼絲繩，確定位置后，再用鋼尺丈量。所有分層位置和終孔位置均應進行孔深測量，孔深校正誤差不大于5cm。洛陽鏟由于依靠自然重力(鉛錘重力)掘進，孔深較淺，因此不要求測斜。

6)封孔。終孔后用木樁樹立標志。木樁長度以30cm為宜，木樁埋設時應露出地表5cm，木樁上用紅油漆寫明孔號、孔深。

7)洛陽鏟的編錄要求同小圓井(作柱狀圖)。但編錄人員應同施工人員一同上下班，做到及時編錄，及時布樣和采樣，以防止因巖芯疏松所造成的混層現(xiàn)象。

2　洛陽鏟與小圓井施工在勘查評價風化殼離子吸附型稀土中對資源儲量估算的影響程度分析對比

贛南地質(zhì)調(diào)查大隊在對贛州市安遠縣稀土公司所屬66個辦證稀土礦山，開展地質(zhì)調(diào)查工作時，選擇在涂屋礦區(qū)北東Ⅰ號礦塊進行洛陽鏟、小圓井兩種探礦工程對比試驗工作，驗證洛陽鏟、小圓井作為手段在儲量估算時影響程度。

對比試驗礦塊共施工31個小圓井，樣長1m，采集樣品208個；施工洛陽鏟37個，樣長2m，采樣品141個。根據(jù)同工程、相同采樣位置、相同樣品長度的原則。可參與對比的樣品共29個工程。對比試驗以小圓井樣品為基本分析樣，洛陽鏟的樣品作為檢查樣，分別采用同工程單一對應樣品、單工程平均品位分品級進行相對誤差合格率、相對誤差超差率計算。同時根據(jù)洛陽鏟、小圓井單工程礦體平均品位、厚度，分別圈定礦體，了解評估兩種工程對礦體形態(tài)及儲量計算結(jié)果影響。

2.1單一樣品對比

根據(jù)同一工程位置、相同樣品長度相對比的原則，共有98個(其中有7個小圓井樣品比洛陽鏟長20～30cm)樣品參與對比，對比結(jié)果見表1。

由表1可知：①在品位>0.02%～0.2%的82個樣品中：相對誤差≥30%的10個，占同一品級可對比樣品的12.20%；相對誤差<30%的72個，占同一品級可對比樣品的87.80%。②在品位≤0.02%的16個樣品中：相對誤差≥30%的5個，占同一品級可對比樣品的31.25%；相對誤差<30%的11個，占同一品級可對比樣品的69.75%。98個可對比樣品中相對誤差正值的60個，負值的38個，相對誤差絕對值較大的樣品均為低品位樣品。作為圈定礦體的樣品，主要在>0.02%～0.2%區(qū)間，超差率僅為12.2%，說明其誤差在行業(yè)規(guī)范所允許的誤差范圍之內(nèi)。

2.2單工程平均品位對比

同一工程位置對比工程29個，對單工程內(nèi)所有樣品用算術(shù)平均法求得單工程平均品位，再計算單工程平均品位相對誤差，計算結(jié)果見表2。

表1　對比試驗塊段單一樣品相對誤差統(tǒng)計表

表2　對比試驗塊段同一工程位置單工程平均品位相對誤差統(tǒng)計表

由表2可知以下分析結(jié)果。①在品位>0.02%～0.2%的26個樣品中：相對誤差≥30%的1個，占同一品級可對比工程的3.85%；相對誤差≤30%的25個，占同一品級可對比工程的96.15%。②品位<0.02%的3個，相對誤差≥30%的1個，為非礦體，對儲量計算無影響。29個對比工程中相對誤差負值的有11個工程，正值的有18個工程。相對誤差絕對值較大的工程均為低品位工程。從礦體圈定及儲量計算來說，合格率達95%以上，完全符合行業(yè)規(guī)范要求。

2.3單工程礦體平均品位、厚度對比

經(jīng)對31個對比工程單工程中可參與表內(nèi)、表外儲量計算的單工程礦體平均品位、單工程礦體厚度計算，有24個工程可參與圈定表內(nèi)、表外儲量，其單工程礦體平均品位、單工程礦體厚度，計算其相對誤差結(jié)果見表3。

24個參與表內(nèi)、表外儲量計算的工程中，單工程平均品位相對誤差≥30%的僅1個，合格率達95.83%。單工程礦體厚度絕對誤差，主要是因為小圓井和洛陽鏟施工深度不一造成的，部分是最后一個樣品品位介于邊界品位上下而造成。

2.4不同工程圈定礦體造成礦體形態(tài)及儲量的影響

根據(jù)礦體圈定原則及儲量地質(zhì)報告中使用的工業(yè)指標，分別根據(jù)洛陽鏟、小圓井單工程礦體平均品位，礦體厚度圈定礦體，并計算儲量來探討不同工程圈定的礦體形態(tài)、儲量的變化情況。

2.4.1礦體形態(tài)的差異分析

分別用小圓井和洛陽鏟中礦體平均品位、礦體厚度圈定礦體(當山腳及果園未施工小圓井時用洛陽鏟數(shù)據(jù)代替)，礦體總的形態(tài)沒有大的變化(圖1)，僅礦塊內(nèi)礦體大小略有差異，部分表外礦體變?yōu)榉堑V體及表外礦體變?yōu)楸韮?nèi)礦體。原小圓井圈定的兩個表內(nèi)礦體，四個表外礦體，與洛陽鏟工程圈定的礦體比較，原小圓井Ⅰ-1內(nèi)形態(tài)面積不變，Ⅰ-2內(nèi)因其南部兩個工程(LJ22、LJ28)由表內(nèi)變?yōu)楸硗?，另圈為兩個表外礦體，其面積變?。欢?2外、Ⅰ-4外則變?yōu)榉堑V體；Ⅰ-3外中有一個工程由(LJ6)由表外變?yōu)楸韮?nèi)造成其面積相應減少，而表內(nèi)礦體面積增加。

2.4.2不同工程儲量計算結(jié)果的影響

不同工程礦塊平均品位、厚度計算結(jié)果見表4、表5。根據(jù)上述不同工程礦塊平均品位，礦塊平均厚度計算儲量結(jié)果見表4、表5。

計算結(jié)果表明以下結(jié)果。①兩種工程控制的333類表內(nèi)資源量SRE2O3金屬量對比：洛陽鏟為2477.89t，小圓井為2319.41t，兩者僅差158.48t，相對誤差為6.83%。②333類表外資源量SRE2O3金屬量洛陽鏟為231.10t，小圓井為210.45t，兩者也僅差20.65t，相對誤差為9.81%。其工作質(zhì)量滿足《稀土礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》(DZ/T0204-2002)要求，可以有效控制礦體的展布、形態(tài)特征，實現(xiàn)準確勘查評價的目的。

表3　單工程礦體平均品位相對誤差、礦體厚度絕對誤差統(tǒng)計表[3]

圖1　安遠縣涂屋稀土礦區(qū)Ⅰ號礦體礦塊圈定對比圖

塊段編號儲量級別面積/m2平均厚度/m塊段體積/m3礦石體重/(t/m3)塊段礦石量/tSRE2O3平均品位/%SRE2O3金屬量/tⅠ-1內(nèi)333194980.255.07988549.871.641621221.790.08741416.95Ⅰ-2內(nèi)333127192.895.76732631.051.641201514.920.08831060.94合計2477.89Ⅰ-1外33378145.52.5195363.751.64320396.550.0410131.36Ⅰ-3外3337078.253.8026897.351.6444111.650.04419.41Ⅰ-5外33311651.507.1082725.651.64135670.070.04358.34Ⅰ-6外3337797.324.0031189.281.6451150.420.04321.99合計231.10

表5　涂屋礦區(qū)對比礦塊小圓井工程儲量計算表[3]

注：礦塊內(nèi)因滲水及果園未施工小圓井處用洛陽鏟單工程平均品位、厚度數(shù)據(jù)代替。

3　洛陽鏟施工比小圓井施工在勘查評價風化殼離子吸附型稀土礦中更具優(yōu)勢

1)洛陽鏟結(jié)構(gòu)簡單、輕便、易操作(僅需2人)，搬遷快捷。

2)洛陽鏟在風化殼離子吸附型稀土礦勘查中具的安全優(yōu)勢。風化層一般結(jié)構(gòu)疏松多孔，極易塴塌，施工人員井下作業(yè)易發(fā)生安全事故。而洛陽鏟則因施工人員施工采樣全過程均在地面作業(yè)，安全可以得到保障，其施工深度不受限。

3)洛陽鏟在風化殼離子吸附型稀土礦勘查中具有施工進度快的特點。一般小圓井組進尺僅有5m，而洛陽鏟一般組進尺在50m以上，工效比小圓井高10倍。

4)洛陽鏟在風化殼離子吸附型稀土礦勘查中具有施工成本低的特點。洛陽鏟施工按當時當?shù)孛窆さ馁M用標準小圓井50元/m，而洛陽鏟才10元/m，費用僅為小圓井的1/5。2003年江西省地礦局贛南地質(zhì)調(diào)查大隊對贛南所有66個有開采證的稀土礦山儲量進行地質(zhì)調(diào)查工作中共施工洛陽鏟2516個，總進尺16589m，節(jié)約勘查資金498萬元。

5)洛陽鏟在風化殼離子吸附型稀土礦勘查中可最大限度地避免不能揭穿礦體的情況出現(xiàn)。以往在風化殼離子吸附型稀土礦勘查中采用小圓井，由于地質(zhì)勘探安全規(guī)程中明文規(guī)定小圓井施工其施工深度一般不得超過10m，對于風化殼厚度大于10m的礦塊往往不能有效揭穿礦體。近年來在風化殼離子吸附型稀土礦勘查評價中推廣應用洛陽鏟替代小圓井后，洛陽鏟最大深度達到35m，有相當一部分工程深度介于13～25m，絕大部分洛陽鏟可穿透半風化層至基巖，極少有不能揭穿礦體的情況出現(xiàn)。

6)施工的環(huán)境要求低，洛陽鏟施工占地面積小，不需平整，基本不破壞植被及山體，無需機械動力及相關的沖洗、潤滑油料，不污染環(huán)境。

4　結(jié)　論

1)通過洛陽鏟、小圓井工程對比試驗，洛陽鏟與小圓井施工勘查評價風化殼離子吸附型稀土礦床，各項對比指標均在行業(yè)規(guī)范允許的誤差范圍內(nèi)，說明采用洛陽鏟施工評價風化殼離子吸附型稀土礦床完全可行，并可以引入其它同類型礦區(qū)，為今后評價同類型礦床提供了經(jīng)濟、合理、準確的評價手段。

2)不同粒度赤鐵礦的可浮性存在差異，礦物粒度越細，浮選回收率越低，粒度效應隨粒度的減小顯著增強。當平均粒徑小于15μm時，礦物的粒度效應明顯增強，赤鐵礦回收率大幅度下降。

3)細粒級赤鐵礦對捕收劑YSB的吸附量要大于粗粒級赤鐵礦對其吸附量。通過赤鐵礦-氣泡碰撞概率計算可知，當顆粒的粒徑降為15μm時，碰撞概率僅為0.35%。上浮概率計算表明，適當控制顆粒的粒徑范圍，可以增加赤鐵礦顆粒的上浮概率，提高浮選概率。

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Comparison between applications of Luoyang shovel and small well on exploration and evaluation of weathering crust ion-adsorption type REE deposits in southern Jiangxi province

LIGuo-sheng1，XIELin2，LIYan-ru1

(1.SouthJiangxiGeologyTeam，JiangxiBureauofGeologyandMineralResources，Ganzhou341000，China；2.ResearchInstituteofGeologyandmineralresources，JiangxiBureauofGeologyandMineralResources，Nanchang330030，China)

SouthernJiangxiProvinceisthediscoveringandconcentratedareaofweatheringcrustiron-adsorptiontypeREEdeposits.AccordingtoSpecificationforRareEarthMineralExploration，smallwellisthemainrecommendedprospectingmethodduringexplorationandevaluation.However，Luoyangshoveliscommonadoptedinthepractice.Basedoninfluenceonresourceestimatesofoneblockwiththesameform，grade，andthickness，thetwotypesofsamplingmethodsusingLuoyangshovelandsmallwellinexplorationandevaluationofweatheringcrustiron-adsorptiontypeREEdepositarecontrastivelyanalyzed.TheresultsuggeststhatLuoyangshovelpossessesadvantagesofeasyoperating，lowcost，safety，speedinessandenvironmentfriendly，comparedwithsmallwell.

ion-adsorptiontypeREEdeposit；explorationandevaluation；Luoyangshovelandsmallwel；contrastiveanalysis；southernJiangxiprovince

2016-02-10

李國生(1957-)，男，漢族，江西興國人，礦產(chǎn)普查專業(yè)，地質(zhì)礦產(chǎn)高級工程師，長期從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及稀土礦礦產(chǎn)普查工作。E-mail：1542290570@qq.com。

謝琳(1985-)，男，漢族，江西樟樹人，礦產(chǎn)普查專業(yè)，地質(zhì)礦產(chǎn)工程師，長期從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查及礦產(chǎn)普查工作。E-mail：281560353@qq.com。

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1004-4051(2016)08-0152-04