甘肅省瓜州縣玉石山飾面石材大理巖礦荒料率計算方法淺析

劉宗鵬

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 張掖 734000）

甘肅省瓜州縣玉石山飾面石材大理巖礦荒料率計算方法淺析

劉宗鵬

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 張掖 734000）

荒料率是評價飾面大理巖礦的一個重要指標(biāo),影響荒料率大小的因素是多方面，主要取決于大理巖的破碎程度。目前地質(zhì)工作中計算理論成荒料率指標(biāo)與開采實(shí)踐中的成荒料率指標(biāo)相差非常懸殊,而實(shí)際荒料率的獲得比較耗時費(fèi)力。因此，就就如何使理論荒料率比較真實(shí)地反映礦體的實(shí)際情況顯得尤為重要。以瓜州縣玉石山飾面用大理巖礦為例，在理論荒料率的計算過程中，就如何使理論荒料率更能接近實(shí)際荒料率并指導(dǎo)生產(chǎn)做淺要分析。

飾面大理巖礦；荒料率；玉石山

飾面石材是可以用來加工成用做建筑物的內(nèi)外墻，地面，柱面，臺面等的石材。從取材上分為人造石飾面石材，天然飾面石材。一般的是指天然石材飾面石材。天然大理石飾面石材主要為花崗石和大理石兩大類。瓜州縣玉石山大理巖資源豐富，節(jié)理裂隙影響程度小，開采技術(shù)條件好，且位于山區(qū)，勞動力充足，是大理巖開采的理想礦山。

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，設(shè)施基礎(chǔ)建設(shè)和房地產(chǎn)業(yè)對飾面用大理巖需求量不斷增加，目前市場上飾面用大理巖石材供不應(yīng)求，有利于該區(qū)飾面用大理巖資源的開發(fā)。因此，對勘查區(qū)礦體的經(jīng)濟(jì)技術(shù)評價俞顯重要，而評價飾面材料礦是否具有工業(yè)價值，荒料率是一個極為重要的指標(biāo)。它分為實(shí)際荒料率和理論荒料率兩種。實(shí)際荒料率能夠反映礦體的實(shí)際情況，對礦山評價準(zhǔn)確性高，但是這一資料獲取費(fèi)用大、工期長，不適合當(dāng)前建材地質(zhì)工作的快速發(fā)展。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算得出的。

作者2016年參與完成了瓜州縣玉石山飾面用大理巖勘查工作，文章是以地質(zhì)普查報告為基礎(chǔ)，力圖闡明玉石山大理巖礦的地質(zhì)特征及荒料率計算過程，希望能夠?qū)ζ渌V山生產(chǎn)開發(fā)有所幫助和促進(jìn)。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 地層

區(qū)域內(nèi)出露地層主要為青白口系大豁落山組(Qbd)，其次為寒武系西雙鷹山組(∈x)和志留系公婆泉群(SG)。

青白口系(Qbd)：青白系大豁落山組主要分布于玉石山斷裂南側(cè)，呈東西向展布，巖性主要為碎屑巖、白云質(zhì)大理巖、變質(zhì)砂巖及石英巖。是本普查區(qū)的主要賦礦地層。

寒武系(∈x)：寒武系西雙鷹山組大面積分布于圖區(qū)南部。主要巖性為灰黑色硅質(zhì)板巖夾砂質(zhì)板巖。該地層與青白口系為斷層接觸，已經(jīng)被石炭系二長花崗巖侵入分割為大小不等的幾塊。

志留系(SG)：志留系公婆泉群大面積分布于圖區(qū)中部地區(qū)。主要巖性上部為灰綠色長石石英砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖夾灰?guī)r團(tuán)塊，下部為綠色中基性晶屑凝灰?guī)r、安山質(zhì)巖屑凝灰?guī)r及杏仁狀輝石安山玢巖。與下伏青白口系大理巖為斷層接觸。

1.2 構(gòu)造

礦區(qū)玉石山斷裂構(gòu)成礦區(qū)構(gòu)造骨架，以次斷裂為界，北部出露志留系公婆泉組，南部為青白系大豁落山組。

1.2.1 斷裂構(gòu)造

1）玉石山斷裂：位于礦區(qū)北側(cè)，東西走向，長25km，傾向南，傾角60°～80°，向西延伸至沙泉子幅，向東被第四系覆蓋。斷裂破碎帶寬20～30m，屬大角度逆斷層。

2）玉石山南斷裂：位于礦區(qū)南部，走向北東東向，斷層北出露青白口系白云質(zhì)大理巖等，斷層南出露寒武系互層的硅質(zhì)板巖與灰?guī)r，斷距不詳，為一性

質(zhì)不明斷裂。

1.2.2 褶皺構(gòu)造

區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造不發(fā)育，青白系大豁落山組(Qbd)和志留系公婆泉組(SG)均為向南傾斜的單斜構(gòu)造。但在斷裂兩側(cè)地層由于受兩條斷裂的擠壓和水平扭動，局部可見疊瓦式褶曲。

1.3 巖漿巖

區(qū)內(nèi)巖漿巖較發(fā)育，主要為加里東期超基性巖及海西期基性和酸性巖。

奧陶紀(jì)超基性巖（∑O）呈殘丘狀零星狀分布于圖區(qū)中部，巖性主要為強(qiáng)蛇紋石化輝橄巖、橄欖角閃金云母輝石巖、角閃輝石巖、輝石巖、斜長橄欖輝石巖，巖石呈細(xì)粒半自行結(jié)構(gòu)，包含嵌晶結(jié)構(gòu)。

泥盆系輝長巖（υD），具中粒輝長結(jié)構(gòu)，巖石中斜長石40%，輝石50%，還有部分透閃石、陽起石。

石炭系二長花崗巖（ηγCc），呈殘丘狀分布于圖區(qū)中部，巖石為中細(xì)?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，礦物成分主要為斜長石20%～30%，微斜長石30%～44%，石英30%～35%，黑云母3%～5%，白云母1%～3%。侵入于青白口系與寒武系地層中。

2 礦體特征

礦體產(chǎn)于青白口系(Qbd)地層中，通過1∶5000地質(zhì)測量，礦區(qū)內(nèi)賦存一條礦體，編號為KT01。礦體東西長約800m，礦體厚30～35m，傾向195°～200°，傾角70°～75°。礦體頂?shù)装鍑鷰r都為石英白云石大理巖，礦體塊度較好，節(jié)理裂隙少，礦石基本為白色，顏色純正均一，色斑、色線不發(fā)育。

3 礦石質(zhì)量

3.1 礦石礦物成分

巖石顏色為白色、灰白色（如圖1所示），主要由白云石組成，其中白云石含量約75%，石英含量約20%，經(jīng)薄片鏡下鑒定顯示，礦石主要造巖礦物粒徑為0.45～0.03mm，巖石具微細(xì)粒粒狀變晶結(jié)構(gòu)（如圖1所示），塊狀構(gòu)造。白云石：在顯微鏡下呈無色細(xì)小粒狀，粒度0.25～0.03mm，閃。石英：晶體為不規(guī)則粒狀，無色潔凈，其粒度0.45～0.03mm，晶體間多呈齒狀接觸。

3.2 礦石品種

玉石山大理石的光澤度為90°，拋光性良好，白度為82.06～91.56，平均87.35，白度較高；測試放射性核素量內(nèi)、外照射指數(shù)檢測結(jié)果都為0，不含有害物質(zhì)。大理巖石材礦經(jīng)切面、拋光后，色澤純正，感觀好，質(zhì)地均勻，為優(yōu)良的飾面用大理巖。

圖1 塊狀構(gòu)造

圖2 細(xì)粒變晶結(jié)構(gòu)

3.3 礦石的化學(xué)成分及物理性能

（2）坡口開制 600MPa和800MPa級別優(yōu)先采用坡口機(jī)、銑邊機(jī)加工，當(dāng)采用熱切割方法須將割口表面淬硬層、過熱組織等用砂輪磨掉，磨削層厚≥1mm。

礦石的主要化學(xué)成分平均值為SiO235.80%，Al2O30.03% ，CaO19.47，MgO12.89% ，F(xiàn)e2O30.36% ，F(xiàn)eO0.01%，K2O0.01%，Na2O0.53%，燒失量28.12%。其化學(xué)分析組分見表1。

礦石物理性能測試如下：大理巖硬度（HM）為4，礦石平均體重為2.8g/cm3，吸水率0.1%，抗壓強(qiáng)度（干燥）167MPa，抗折強(qiáng)度（干燥）31MPa，光澤度為90%，耐磨率24.97g/cm2；礦石物理性能較好，適合做室內(nèi)、室外裝飾。

礦石放射性：經(jīng)測定礦石內(nèi)、外照射指數(shù)都為0，根據(jù)《建筑材料放射性核素限量》（GB6566-2010）的要求本礦石同時滿足外照射指數(shù)Ⅰr≤1.3和內(nèi)照射指數(shù)ⅠRa≤1.0的要求，為A類裝飾材料，其產(chǎn)銷及使用范圍不受限制。

表1 礦石化學(xué)分析結(jié)果

3.4 礦石質(zhì)量的影響因素

1）色斑色線：該礦山礦石不含暗色礦物，色斑、色線不發(fā)育。

2）節(jié)理裂隙：礦體中節(jié)理裂隙不發(fā)育，僅局部節(jié)理較發(fā)育，但節(jié)理裂隙稀疏，根據(jù)地表工作統(tǒng)計，節(jié)理密集區(qū)節(jié)理線密度一般為2～8條/米，個別達(dá)10條/米，礦體其他區(qū)域節(jié)理線密度一般0.5～1條/2米。節(jié)理往往形成“X”型節(jié)理，節(jié)理性質(zhì)屬壓性節(jié)理，張性節(jié)理及剪性節(jié)理少見。節(jié)理面平直、光滑，走向延伸較遠(yuǎn)，部分被硅、泥質(zhì)物所充填。

4 理論荒料率統(tǒng)計

飾面用大理巖荒料是指具有一定塊度的直角六面體。依據(jù)規(guī)范要求荒料的邊長不小于100×50× 40（cm）。目前市場上對飾面石材的荒料塊度的需求是越大越好，其潛在的經(jīng)濟(jì)價值越大。荒料率的理論計算是依據(jù)巖石裂隙素描圖,考慮裂隙的分布情況,即裂隙產(chǎn)狀及分布規(guī)律,按工業(yè)指標(biāo)已定的荒料規(guī)格要求,結(jié)合礦山擬采用的采礦要素,在素描圖上布置切裁理想的荒料,然后計算出理想荒料總面積與素描總面積之百分比,即為理論荒料率。一般要求中檔飾面石材荒料率不小于18%，在其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件相近的情況下，對于高檔飾面石材礦的荒料率要求可適當(dāng)降低，對一般檔次飾面石材荒料率要求可適當(dāng)提高?；牧下史譃閷?shí)際荒料率和理論荒料率，實(shí)際荒料率能反應(yīng)礦山的實(shí)際情況，對礦山的評價較為準(zhǔn)確，但這一資料的獲得費(fèi)用大工期長，相比理論荒料率是在節(jié)理、裂隙素描圖上布裁荒料厚計算出來的，方法簡單用時短。

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，是通過對區(qū)內(nèi)布設(shè)素描點(diǎn)，并對各素描點(diǎn)內(nèi)節(jié)理、裂隙調(diào)查素描統(tǒng)計得出的。因此素描點(diǎn)的選擇必須要有代表性、特征性。

玉石山飾面用大理巖礦區(qū)節(jié)理、裂隙素描點(diǎn)是在進(jìn)行1∶5000地形地質(zhì)測量和實(shí)測1:2000地質(zhì)剖面了解礦區(qū)構(gòu)造發(fā)育情況的基礎(chǔ)上，選取了10處自然露頭好，具有代表性的地段。對節(jié)理、裂隙的產(chǎn)狀、形態(tài)、數(shù)量進(jìn)行詳細(xì)測量并素描，素描點(diǎn)的面積均為6m×8m，比例尺采用1:100。

4.2 理論荒料率的計算

實(shí)際荒料是從礦體上開采出來的具有規(guī)劃形狀的六面體長、寬、高中的兩個要素，若是理論荒料率計算過程中，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、寬、高中任兩個要素布裁），使理論荒料率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)際荒料率，失去了指導(dǎo)生產(chǎn)的意義。因此在實(shí)際利用計算荒料率時，依據(jù)節(jié)理、裂隙產(chǎn)狀及分布情況，裂隙面與素描面的空間關(guān)系，在玉石山飾面用大理巖礦區(qū)依據(jù)企業(yè)資料開采荒料厚度為2m，將節(jié)理、裂隙及其投影繪制到素描圖上，然后以荒料長、寬、高三要素對礦體進(jìn)行布裁，解算其理論荒料率。本文從野外調(diào)查的10處節(jié)理、裂隙素描點(diǎn)選取其中2處（HL1和HL2）來說明圖解法求解荒料率計算過程：

根據(jù)中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范(DZ/T0291-2015)的要求，將本礦床荒料塊度的規(guī)格劃分為三類，見表2。

表2 大理巖礦石荒料類別劃分表

通過在節(jié)理、裂隙素描圖上繪制開采線，并根據(jù)節(jié)理裂隙產(chǎn)狀繪制限距線，理論荒料就鋸切線、鑿巖機(jī)鉆孔線和限距線間以荒料寬度、長度兩要素為進(jìn)行切裁，如圖3、圖4所示。

圖3 素描點(diǎn)HL1圖解法荒料率

圖4 素描點(diǎn)HL2圖解法荒料率

素描點(diǎn)HL1和HL2中要求荒料邊長0.4～2m，開采荒料厚度為2m，各級荒料塊體長、寬、高及體積數(shù)據(jù)統(tǒng)計表見表3、表4。

表3素描點(diǎn)HL1各級荒料塊體長、寬、高及體積

數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計各級荒料荒料率及總的理論荒料率，結(jié)果如下

表3 素描點(diǎn)HL1各級荒料塊體長、寬、高及體積數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

表4 素描點(diǎn)HL2各級荒料塊體長、寬、高及體積數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

素描點(diǎn)HL1:素描點(diǎn)面積6m×8m，測量體積96 m3，總荒料率n=47.96%

大料荒料的荒料率為8.04%；

中料荒料的荒料率為18.77%；

小料荒料的荒料率為21.15%；

素描點(diǎn)HL2:素描點(diǎn)面積為6m×8m，測量體積96m3，總荒料率n=37.00%。

大料荒料的荒料率為8.33%；

中料荒料的荒料率為2.31%；

小料荒料的荒料率為26.35%。

4.3 理論荒料率的計算結(jié)果

按照以上方法計算選取的另外8處節(jié)理、裂隙素描點(diǎn)的理論荒料率，其結(jié)果見表5。

通過10個體圖解荒料率的統(tǒng)計測定結(jié)果，將各素描點(diǎn)的理論荒料率進(jìn)行加權(quán)平均。求得礦體荒料率為36.35%。

表5 各素描點(diǎn)荒料率計算結(jié)果表

據(jù)企業(yè)提供生產(chǎn)資料統(tǒng)計顯示，其實(shí)際荒料率為34%，本次利用該方法計算出的理論荒料率和實(shí)際荒料率比較接近。

5 理論荒料率計算討論

通過對瓜州縣玉石山飾面用大理巖理論荒料率計算，并與實(shí)際荒料率進(jìn)行對比。筆者認(rèn)為影響理論荒料率接近實(shí)際荒料率真實(shí)程度的因素有以下幾條：①是否考慮裂隙傾角對荒料率的影響；②是否考慮隱裂隙及有些緊閉裂隙在繪制素描圖時的遺漏；③圖解荒料的繩鋸間距、開采方向是否與生產(chǎn)實(shí)際相一致。

[1] (DZ/T0291-2015)飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范.[S].北京:地質(zhì)出版社,2015.

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

[3] 姚振江．甘肅省玉石山石英巖飾面材料礦荒料率計算方法淺析［J］．甘肅科技，2012，28(21):28-3.

[4] 劉澤林，蔡梅玉．飾面石材礦山開采最低經(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算［J］．建材地質(zhì)，1988，1:28-31．

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