地質(zhì)勘查工作流程及國內(nèi)外質(zhì)量控制

李 勇， 劉宇英

(中國恩菲工程技術(shù)有限公司， 北京 100038)

1 前言

地質(zhì)勘查是礦業(yè)開發(fā)的基礎(chǔ)，與礦業(yè)開發(fā)密不可分。地質(zhì)勘查工作流程是否合理和完善，各階段工作是否為滿足一定的質(zhì)量要求而制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和程序(QA)并進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制(QC)，對后續(xù)資源量估算和礦業(yè)開發(fā)的成功與否影響重大[1-2]?？辈槭侄沃械牡刭|(zhì)遙感、地質(zhì)測繪、地球物理勘探、地球化學(xué)探礦等方法通常用于前期找礦勘查階段?？犹健\井和采樣測試應(yīng)用范圍較窄且相對簡單。鉆探是勘查各階段尤其是準(zhǔn)備開發(fā)階段最為常用和有效的勘查手段，且相對復(fù)雜，因此在勘查手段中重點(diǎn)論述鉆探。

2 勘查工作流程

通常情況下，勘查應(yīng)包含以下流程[3-4]：

(1)鉆探：包括鉆探設(shè)計(jì)、制表、場地環(huán)境預(yù)審、人員設(shè)備預(yù)審、鉆探實(shí)施(包含定孔位、平整場地與修筑地基、安裝鉆探設(shè)備及附屬設(shè)備、臨時(shí)設(shè)施建造、安裝驗(yàn)收、開孔前準(zhǔn)備工作、開孔及下孔口管、換徑、鉆進(jìn)、巖礦心整理和保管、下套管、校正孔深、簡易水文觀測、鉆孔彎曲度測量、臺班記錄、RQD統(tǒng)計(jì)、常規(guī)鉆機(jī)檢查等)、鉆探終孔、封孔、環(huán)境工后審查及恢復(fù)、坐標(biāo)復(fù)測等。

(2)巖心處理：包括巖心清洗、濕巖心拍照、巖心標(biāo)記和編錄、干巖心拍照、γ測試、體重測試、電阻率測試、磁性測試、樣品標(biāo)記、劈芯、礦化編錄、擇樣進(jìn)行巖相分析、巖心取樣、編寫送樣單、取樣審檢、剩余巖心留存、樣品送加工制備實(shí)驗(yàn)室等。

(3)樣品制備和加工：樣品放置于托盤并貼標(biāo)簽、烤箱干燥、細(xì)碎、稱重、粗樣縮分(留存粗樣副樣)、研磨、研磨樣縮分(根據(jù)實(shí)際需要縮分成若干份裝袋保存，分別用于現(xiàn)場XRF分析、研磨副樣保存、實(shí)驗(yàn)室化學(xué)分析、政府見證樣品等)。

(4)樣品化學(xué)分析：樣品化學(xué)分析通常在商業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，主要包括實(shí)驗(yàn)室對樣品的接收、整理和核對，樣品核對沒有問題后啟動分析流程、樣品粒徑分析(如果不合格需要重新研磨)、化學(xué)分析、實(shí)驗(yàn)室QA/QC、分析副樣留存、樣品分析結(jié)果報(bào)告等。

(5)建立數(shù)據(jù)庫：鉆孔坐標(biāo)、測斜、巖心照片、主要構(gòu)造信息、地質(zhì)編錄、各批次分析數(shù)據(jù)的QAQC結(jié)果、各類分析數(shù)據(jù)等都要錄入數(shù)據(jù)庫。

(6)地質(zhì)解譯和建模：根據(jù)數(shù)據(jù)庫，利用Leapfrog、Datamine、Surpac、或Micromine等專業(yè)軟件對礦床構(gòu)造、巖石、礦化體等進(jìn)行解譯并建立三維模型，建立塊模型并進(jìn)行資源量估算和分級等。

3 勘查質(zhì)量控制QAQC

勘查數(shù)據(jù)是后續(xù)資源量估算以及儲量估算的基礎(chǔ)，勘查質(zhì)量直接影響了后續(xù)估算結(jié)果的可靠性?？煽康臄?shù)據(jù)可以支持可靠的估算結(jié)果，不可靠的數(shù)據(jù)則會使后續(xù)結(jié)果不可靠，具體如圖1和圖2所示。

圖1 可靠的勘查數(shù)據(jù)導(dǎo)致可靠的估算結(jié)果

圖2 不可靠的勘查數(shù)據(jù)導(dǎo)致不可靠的估算結(jié)果

勘查工作的任何階段都應(yīng)該進(jìn)行嚴(yán)格的QAQC，越前期的勘查工作，其質(zhì)量問題對后續(xù)工作的影響越大。

根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)不同，各階段QAQC的制定要有針對性，對比國內(nèi)外大量項(xiàng)目案例及項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，主要階段的QAQC工作不同點(diǎn)有以下幾個方面。

(1)鉆探工程質(zhì)量要求：在國內(nèi)，鉆探工程質(zhì)量按《固體礦產(chǎn)勘查工作規(guī)范》(GB/T 33444—2016)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》等執(zhí)行，其對巖礦心采取率、傾角和方位角測量、簡易水文觀測、孔深誤差驗(yàn)證、鉆孔終孔前檢查、原始報(bào)表、封孔要求等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行控制。需要注意的是，這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程只是最低質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而不是項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量控制應(yīng)以滿足后續(xù)設(shè)計(jì)和開發(fā)為目標(biāo)。

在國際上，除了必須遵守礦業(yè)法、安全及環(huán)境等相關(guān)的法律法規(guī)以外，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，礦業(yè)公司會為鉆探的各個程序制定項(xiàng)目級標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程，如鉆探設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程、鉆機(jī)安裝標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程、鉆孔彎曲度測量標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程、陀螺儀校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程、RQD測算標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程、常規(guī)鉆機(jī)檢查標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程、封孔及封孔標(biāo)記標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程等。值得注意的是，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際鉆探經(jīng)驗(yàn)和項(xiàng)目研究和開發(fā)需要，地質(zhì)師會不斷更新調(diào)整相關(guān)操作規(guī)程。

國際上的鉆探工程質(zhì)量規(guī)程更具有項(xiàng)目針對性，且以能滿足項(xiàng)目后續(xù)研究和開發(fā)為目的。

(2)取樣質(zhì)量要求：國內(nèi)采樣質(zhì)量按《固體礦產(chǎn)勘查工作規(guī)范》(GB/T 33444—2016)和其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。在各項(xiàng)探礦工程中按礦石類型、品級，并對可能含礦的巖石、礦化帶及夾石連續(xù)取樣，使所取樣品能控制礦體、礦化帶的頂?shù)装褰缇€。樣品長度一般為1～2m，以不大于礦體可采厚度為宜。對于巖礦心取樣，一般沿其長軸方向劈取一半作為樣品，應(yīng)盡可能使用金剛石刀具分取。對不同回次的巖礦心直徑或采取率相差較大者要分別取樣。

在國際上，礦業(yè)公司同樣會為樣品處理的各個流程制定項(xiàng)目級標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程，而采樣作為一個重點(diǎn)流程也會單獨(dú)制定項(xiàng)目級采樣標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程。規(guī)程詳細(xì)包含了采樣目的、采樣節(jié)點(diǎn)、技術(shù)人員能力要求、環(huán)境要求、人員勞保、危害與控制、采樣方法等。值得注意的是，國際上尤其是國際知名公司，在深入研究了取樣過程對本項(xiàng)目后續(xù)工作的影響后，制定了很多細(xì)節(jié)上的規(guī)定，例如現(xiàn)場巖心順序擺放到巖心箱以后，為了避免后續(xù)搬運(yùn)過程中出現(xiàn)巖心移位錯位，將巖心擺放在三腳架上畫巖心線，具體情況如圖3所示，對于破碎的小塊巖心進(jìn)行標(biāo)記等。

圖3 現(xiàn)場畫巖心線

在劈芯的時(shí)候，為了保留劈芯線用于后續(xù)檢查，需要將劈芯線逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)若干公分進(jìn)行劈芯并在巖心箱中留存具有劈芯線的一側(cè)巖心。根據(jù)礦化特征，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)樣、空白樣和重復(fù)樣以選定的比例進(jìn)行插入等。

(3)樣品加工和制備：國內(nèi)樣品加工質(zhì)量按 《固體礦產(chǎn)勘查工作規(guī)范》(GB/T 33444—2016)和其他相關(guān)規(guī)范執(zhí)行。在國際上，礦業(yè)公司同樣會為樣品加工的各個流程制定項(xiàng)目級標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程。通常情況下，樣品加工包含破碎和研磨，具體流程如圖4所示，而為了控制破碎和研磨過程中樣品沒有交叉污染且做到了縮分均勻，除了對工人和設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格要求外，在各個階段都應(yīng)該留存副樣(即粗樣副樣和研磨副樣)，以備驗(yàn)證。

圖4 樣品加工和制備流程

(4)樣品分析：國內(nèi)樣品分析按照《固體礦產(chǎn)勘查工作規(guī)范》(GB/T 33444—2016)以及其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，必須由獲得國家或省級資質(zhì)和計(jì)量認(rèn)證的一級至三級測試單位承擔(dān)。內(nèi)檢樣品應(yīng)由送檢單位在礦石各種自然類型、工業(yè)品級及含量在邊界品位附近及以上樣品的粗副樣中抽取，編密碼送原分析實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行復(fù)測。內(nèi)檢樣品按邊界品位附近及以上樣品總數(shù)不少于10%的數(shù)量抽取。外檢樣品由送檢單位通知原測試單位從內(nèi)檢合格的正余樣中抽取，以明碼送外檢單位進(jìn)行驗(yàn)證分析。外檢樣品數(shù)量一般為參加資源量估算的基本分析樣品的5%抽取。國際上，樣品分析在商業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室在內(nèi)部QAQC合格之后將結(jié)果傳遞給送檢公司。送檢公司會根據(jù)插入的標(biāo)準(zhǔn)樣、空白樣和重復(fù)樣等進(jìn)行相關(guān)圖表分析，編寫QAQC報(bào)告，如果批次樣品不合格，會返回實(shí)驗(yàn)室重新分析，直至滿足質(zhì)量要求。

值得注意的是，國內(nèi)的內(nèi)外檢制度只是針對粉樣，檢驗(yàn)的僅是粉樣分析結(jié)果，且內(nèi)外檢樣品數(shù)量及百分比沒有強(qiáng)調(diào)按批次予以約束。整個送檢及分析質(zhì)量控制過程中，送檢單位缺乏足夠的參與性與掌控性。

相對而言，國際上利用重復(fù)樣、標(biāo)準(zhǔn)樣和空白樣進(jìn)行質(zhì)量控制具有較好的效果。

重復(fù)樣：重復(fù)樣可以選擇不同階段的重復(fù)樣，可以驗(yàn)證采樣、樣品加工和制備、樣品分析各個階段的可重復(fù)性，由于取樣及制備過程中的誤差累積，因此越處于前期階段的重復(fù)樣，其精度越差。重復(fù)樣分析可以比較各數(shù)據(jù)對差值絕對值的一半(HAD)和均值，紅色參考線代表HAD相對值(HARD)。將HAD與均值相除并排序，繪制HARD圖，更形象的評價(jià)重復(fù)樣精度，具體如圖5所示。

通常鐵礦的分析重復(fù)樣90%以上的數(shù)據(jù)HARD值低于5%，金礦HARD值則為10%。而鐵礦原位重復(fù)樣的HARD值一般為10%～20%，金礦20%～30%。

圖5 重復(fù)樣HAD圖和HARD圖

標(biāo)準(zhǔn)樣：標(biāo)準(zhǔn)樣即均值和標(biāo)準(zhǔn)差已知的相關(guān)樣品，標(biāo)準(zhǔn)樣用于評價(jià)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和無偏性。標(biāo)準(zhǔn)樣通常繪制控制圖用于評價(jià)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，即將已知均值和標(biāo)準(zhǔn)差的標(biāo)準(zhǔn)樣的均值、±2倍標(biāo)準(zhǔn)差，±3倍標(biāo)準(zhǔn)差繪制在一張圖上，然后將同一個標(biāo)準(zhǔn)樣的不同分析結(jié)果繪制于表中，標(biāo)準(zhǔn)樣控制圖如圖6所示。

品位分析過程中出現(xiàn)的錯誤通常正態(tài)分布，即：

①68%的分析結(jié)果應(yīng)該在±1倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)；

②90%的分析結(jié)果應(yīng)該在±1.65倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)；

③95%的分析結(jié)果應(yīng)該在±2倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)；

④99.7%的分析結(jié)果應(yīng)該在±3倍標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)。

通常情況下，±2倍標(biāo)準(zhǔn)差為警戒線，±3倍標(biāo)準(zhǔn)差意味著結(jié)果不可控，該批樣品應(yīng)該重新分析。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)樣控制圖

空白樣：空白樣指非礦樣(即不含品位的圍巖或夾石樣品)，空白樣用于評價(jià)樣品制備和分析過程中的污染情況。空白樣主要用于評價(jià)樣品污染，其品位應(yīng)該接近于0，如果存在高于檢測限的品位分析結(jié)果，則意味著在樣品制備和分析過程中存在污染，空白樣控制圖如圖7所示。

圖7 空白樣控制圖

4 結(jié)論

目前，國際上一些主要的準(zhǔn)則，如JORC準(zhǔn)則等，都明確要求什么樣的數(shù)據(jù)可以作為報(bào)告礦產(chǎn)資源量或礦石儲量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)作為有關(guān)估算的基礎(chǔ)和依據(jù)，直接影響估值結(jié)果的可靠性，進(jìn)而影響礦石儲量估算及后續(xù)開發(fā)。因此，無論是按照國內(nèi)規(guī)范還是國際習(xí)慣做法，地質(zhì)勘查工作流程及質(zhì)量控制都應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，且以能實(shí)質(zhì)性滿足后續(xù)研究和開發(fā)為質(zhì)量控制目標(biāo)。