敦煌青墩峽北十四區(qū)塊飾面用花崗巖礦荒料率計(jì)算方法淺析

柴 勝

(甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局天水礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020)

隨著我國改革開放和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，帶動了建筑業(yè)的迅速振興[1]。飾面石材具有良好的裝飾性能、物理化學(xué)性能和加工性能，可加工成一定規(guī)格的石材，主要用于建筑物的內(nèi)外表面裝飾。飾面石材的荒料是由礦體分離出來符合一定規(guī)格要求的石料，荒料率是開采所獲得的荒料體積與開采總體積之比，作為資源/儲量估算的基本參數(shù)[2]。

飾面石材礦勘查過程中測定圖解荒料率，目前尚無一種完善的方法[3]?，F(xiàn)一般荒料率的測定方法為試采荒料率和體圖解荒料率，荒料率校正系數(shù)為試采荒料率與體圖解荒料率的比值，理論荒料率是校正后的體圖解荒料率。生產(chǎn)荒料率能反映礦體的實(shí)際情況，對礦山評價準(zhǔn)確性高。但這一資料獲得費(fèi)用大、工期長[4]。目前礦山統(tǒng)計(jì)的體圖解荒料率與生產(chǎn)荒料率差距較大，其關(guān)系難以確定[5]。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[6]。作者參與完成青墩峽北十四區(qū)飾面花崗巖礦詳查工作，闡述了勘查區(qū)成礦地質(zhì)特征及體圖解荒料率計(jì)算過程，得出荒料率校正系數(shù)，分析礦區(qū)體圖解荒料率和理論荒料率二者之間的差異，總結(jié)理論荒料率與生產(chǎn)(試采)荒料率誤差過大的原因，提出體圖解荒料率有效的測定統(tǒng)計(jì)方法，希望能對同類型礦山勘查開發(fā)利用有所裨益。

1 成礦地質(zhì)背景

1.1 地層

區(qū)域內(nèi)出露地層為下石炭統(tǒng)紅柳園組下亞組(C1hl1)、下石炭統(tǒng)紅柳園組上亞組(C1hl2)、上石炭統(tǒng)石板山組下亞組(C2s1)、上石炭統(tǒng)石板山組中亞組(C2s2)、上二疊統(tǒng)方山口組(P3f )、第四系全新統(tǒng)(Qh3pl)等[7]。

1.2 構(gòu)造

勘查區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，但勘查區(qū)內(nèi)花崗巖體受到多期次構(gòu)造應(yīng)力的作用，節(jié)理裂隙較發(fā)育。節(jié)理裂隙成為區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造形式。

1.2.1 斷層

本區(qū)東西向壓性、壓扭性斷層較為發(fā)育，分北西向、北東向兩組。北東向斷層呈53°方向展布，位于區(qū)域西北角，分布在石炭系地層中，延伸長度大于3km，為實(shí)測性質(zhì)不明斷層。北西向斷層呈120～135°方向展布，位于區(qū)域東北角，延伸長度大于6km，為實(shí)測性質(zhì)不明斷層。

1.2.2 褶皺

區(qū)內(nèi)褶皺較為發(fā)育，主要有黑石山東背斜、炮臺向斜和白尖山北向斜。

1.2.3 節(jié)理裂隙

勘查區(qū)主要發(fā)育2 組節(jié)理。第1 組節(jié)理走向280～310°，傾角65～67°，多斷續(xù)出現(xiàn)，節(jié)理性質(zhì)主要為剪性節(jié)理，局部為張性節(jié)理，延伸長度大于20m，為勘查區(qū)的主要節(jié)理，節(jié)理分布較均勻，一般間距0.4～2m，張開度小于0.5cm，節(jié)理貫通性好，局部節(jié)理間有2～10cm 寬的花崗細(xì)晶巖脈充填，地表及深部巖石顏色較均勻。第2 組節(jié)理走向20～50°，傾角65～66°，節(jié)理性質(zhì)主要為主要為剪性節(jié)理，局部為張性節(jié)理，連通性差，分布不均勻。在出現(xiàn)部位對荒料率影響較大，一般間距0.2～1m，延伸長度大于15m。

礦體外圍節(jié)理裂隙較發(fā)育，平均線裂隙率大于2 條/m，地表巖石質(zhì)量較差，礦體外圍地區(qū)的花崗巖不宜作飾面用石材，在勘查區(qū)東部、北部節(jié)理發(fā)育較密集，線裂隙率為2.0～4.0 條/m。其中，勘查區(qū)東北角節(jié)理最發(fā)育，線裂隙率為2.7～5.0條/m?？辈閰^(qū)中部偏西節(jié)理不甚發(fā)育，線裂隙率為0.27～1.78 條/m。

1.3 巖漿巖

區(qū)域內(nèi)侵入巖發(fā)育，主要出露有二疊紀(jì)[7]、石炭紀(jì)等時期的侵入巖及各類脈巖。多呈巖基和巖株?duì)町a(chǎn)出，巖性以酸性為主，中性次之。與成礦相關(guān)的巖體主要是二疊紀(jì)花崗巖。

2 礦體特征

2.1 礦體特征

礦體賦存于二疊紀(jì)中粒黑云二長花崗巖(ηγPb)中，根據(jù)地質(zhì)測量、探槽揭露、巖心鉆探、花色品種分布范圍及節(jié)理裂隙發(fā)育程度共圈定飾面用花崗巖礦體2 條。Ⅰ號礦體延伸方位110°左右，長約920m，寬度約300～480m，面積0.33km2。Ⅱ號礦體延伸方位114°左右，長約84.6m，寬度約112m，面積0.01km2。礦體塊度較好，節(jié)理裂隙少，礦石以淺肉紅色(飛天紅)為主，淺黃色(莫高金)次之，色斑、色線不發(fā)育。

2.2 礦石質(zhì)量

2.2.1 礦石品種

依據(jù)礦物成分、含量、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、顏色及其放射性、物理性能將勘查區(qū)內(nèi)飾面用花崗巖礦可分為“飛天紅”、“莫高金”兩個品種(圖1、圖2)。

圖1 淺肉紅色中粒黑云二長花崗巖標(biāo)準(zhǔn)樣

圖2 淺黃色中粒黑云二長花崗巖標(biāo)準(zhǔn)樣

2.2.2 礦石礦物成分

淺肉紅色中粒黑云二長花崗巖(“飛天紅”)：巖石風(fēng)化面呈淺肉紅色，新鮮面呈淺肉紅色，中粒半自形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由鉀長石45%、斜長石22%、石英30%、黑云母3%等組成，副礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石等。為勘查區(qū)內(nèi)主要巖體，約占70%以上。

淺黃色中粒黑云二長花崗巖(“莫高金”)：巖石風(fēng)化面呈淺黃色，新鮮面呈黃色，中粒半自形結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。巖石主要由鉀長石45%、斜長石20%、石英30%、黑云母3%、角閃石2%等組成，副礦物為磁鐵礦、鈦鐵礦、榍石、磷灰石、鋯石等。

2.2.3 礦石物理性能

本次勘查采取10 組物性樣共測試11 個項(xiàng)目，礦石小體積質(zhì)量平均為2.61g/cm3；壓縮強(qiáng)度平均為122.69MPa；彎曲強(qiáng)度平均為42.21MPa；肖氏硬度平均為78.5；耐磨性平均為62.04(1/cm3)；耐酸率平均為99.73%；耐堿率平均為99.63%；光澤度平均為80.00；凍融性平均為98.68MPa；堅(jiān)固性平均為0.33%；吸水率平均為0.17%。根據(jù)樣品放射性比活度的測試和數(shù)據(jù)分析(表1)，花崗巖為A類產(chǎn)品。礦石主要化學(xué)成分平均值為SiO273.73%、Fe2O32.58%、FeO 1.54%、Al2O311.95%、CaO 1.00%、MgO 0.21%、MnO 0.05%、K2O 4.55%、Na2O 3.77%、TiO20.19%、LOI 0.46%。礦石主要物理機(jī)械性能較好，其產(chǎn)銷與使用范圍不受限制，符合優(yōu)質(zhì)飾面石材要求[2]。

表1 青墩峽北十四區(qū)塊花崗巖巖石放射性比活度測試表

2.3 礦體節(jié)理裂隙

Ⅰ號礦體內(nèi)花崗巖塊度較大，節(jié)理不甚發(fā)育，主節(jié)理產(chǎn)狀20～40°∠62～72°，一般間距0.5～2m，延伸長度大于20m，主要為剪性節(jié)理，局部為張性節(jié)理；次節(jié)理產(chǎn)狀330～360°∠60～70°，節(jié)理間距一般在0.20～2m，延伸長度大于5m，主要為剪性節(jié)理，局部為張性節(jié)理。線裂隙率在0.27～0.89 條/m。

Ⅱ號礦體內(nèi)花崗巖巖石塊度較大，節(jié)理不發(fā)育，主節(jié)理產(chǎn)狀300～330°∠60～ 70°，節(jié)理間距一般在0.20～1m，延伸長度大于5m，主要為剪性節(jié)理，局部為張性節(jié)理；次節(jié)理產(chǎn)狀40～70°∠61～70°，一般間距0.6～3m，延伸長度大于10m，主要為剪性節(jié)理，局部為張性節(jié)理。線裂隙率在0.27～0.44 條/m。

礦體共圈定8 個節(jié)理密集區(qū)。密集區(qū)整體方位110°，平均延伸365m，寬5～50m 不等，線裂隙率2.7～5.0 條/m，巖石基本都被切割成20～80cm 大小的碎塊，很難切出荒料。

3 體圖解荒料率測定

根據(jù)勘查區(qū)露頭點(diǎn)素描圖，采用疊合圖法測定體圖解荒料率。素描圖呈規(guī)劃的矩形，一般采用大比例尺1 ∶50、1 ∶100 素描為宜[8]，選擇兩個平行斷面疊合，假定開采臺段高度、采掘帶寬度、開采段長度，在不同開采臺段高度內(nèi)根據(jù)節(jié)理、裂隙、層理面、色斑、色線發(fā)育程度及對應(yīng)采深影響范圍，最大限度截取荒料，統(tǒng)計(jì)各類荒料體積，計(jì)算出不同類別塊度荒料的荒料率和總荒料率。

3.1 露頭點(diǎn)素描位置的選擇和布置

本次工作共11 個測定點(diǎn)，其中2 個測定點(diǎn)選在已有采坑(有生產(chǎn)數(shù)據(jù))。每個測定點(diǎn)的測定面積均大于40m2，布置在礦體有代表性的位置，比例尺采用1 ∶50，由于測定露頭點(diǎn)坡度為0～15°，均小于45°，故采用水平疊合圖法。

3.2 體圖解荒料率的計(jì)算

體圖解荒料率成圖和計(jì)算過程的關(guān)鍵步驟有如下：疊合圖的生成(包括水平和豎直兩種情況)；荒料的截取；體圖解荒料率的統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。

本文從11 個測定點(diǎn)中選擇1 處(Ht11)來說明體圖解荒料率計(jì)算過程。在本礦區(qū)依據(jù)企業(yè)資料生產(chǎn)荒料厚度為1.6m，采掘帶寬度為2.0m。首先在1.6m高臺階(0.0～1.6m)進(jìn)行截取，將野外素描圖中節(jié)理裂隙按產(chǎn)狀投繪，在1.6m 高度上根據(jù)傾角計(jì)算其水平影響范圍，其影響方向跟傾向一致。

然后，在平面內(nèi)由節(jié)理裂隙影響范圍與相距2.0m 的采掘帶寬度共同組成的不規(guī)則既定多邊形內(nèi)按DZ/T0291-2015《飾面石材礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》[2]對荒料規(guī)格的要求，最大限度地截取荒料(圖3)。在0.0～0.4m，0.4～1.6m；0.4～0.8m，0.8～1.6m；0.8～1.2m，1.2～1.6m 共 三 組6張平面圖內(nèi)根據(jù)節(jié)理裂隙在其臺段的賦存狀態(tài)，按前述截取規(guī)則截取荒料。

圖3 測定點(diǎn)Ht11 在0.0～1.6m 開采臺段高度節(jié)理裂隙影響范圍內(nèi)截取荒料

最后，統(tǒng)計(jì)7 張圖截取的荒料體積，求得其體圖解荒料率，測定點(diǎn)Ht11 素描面積48m2，體積76.8m3，所截荒料總體積41.54m3，總荒料率為54.09%，其中中料所占荒料比例為19%，小料所占荒料率比例為81%(表2)。其他測定點(diǎn)荒料率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表3，礦體加權(quán)平均體圖解荒料率為51.07%。

表2 Ht11 體圖解荒料率統(tǒng)計(jì)表

表3 青墩峽北十四區(qū)塊測定點(diǎn)荒料率統(tǒng)計(jì)表

3.3 體圖解荒料率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

通過統(tǒng)計(jì)11 個測定點(diǎn)的體圖解荒料率，得出加權(quán)平均荒料率為51.07%。Ht11 體圖解荒料率為54.09%(中國建材地勘中心甘肅總隊(duì)所做三道泉詳查工作中CKE(在勘查區(qū)內(nèi)編號為CK1)，生產(chǎn)荒料率為47.48%；Ht02 體圖解荒料率54.95%，生產(chǎn)荒料率42.56%(CK2 企業(yè)生產(chǎn)臺賬)(表4)。

4 體圖解荒料率測定、計(jì)算注意事項(xiàng)

理論荒料率是通過在采場計(jì)算的體圖解荒料率和試采荒料率的基礎(chǔ)上進(jìn)行校正并計(jì)算的，其計(jì)算公式：理論荒料率=體圖解荒料率×(試采荒料率/采場加權(quán)體圖解荒料率)[9-10]。采場體圖解荒料率與試采荒料率者差值越小，說明體圖解荒料率的值越可靠。

通過對敦煌市青墩峽北十四區(qū)塊飾面用花崗巖礦圖解荒料率的計(jì)算，結(jié)合每個測定點(diǎn)實(shí)際情況，并與生產(chǎn)荒料率進(jìn)行對比，要提高體圖解荒料率的準(zhǔn)確率應(yīng)具備：①選取的測定點(diǎn)應(yīng)具有代表性；②對礦區(qū)內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育情況差異較大的區(qū)域，適當(dāng)增加統(tǒng)計(jì)點(diǎn)個數(shù)，保證數(shù)據(jù)的可靠性；③不遺漏測定點(diǎn)的微(隱)裂隙；④排除采坑平臺遺留的開采痕跡對測定點(diǎn)素描統(tǒng)計(jì)的影響；⑤體圖解荒料率計(jì)算過程中按順序截取，保證不遺漏、不重復(fù)。

表4 青墩峽北十四區(qū)塊生產(chǎn)荒料率統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)論

本文通過詳查工作，詳細(xì)描述了體圖解荒料率測定點(diǎn)的選取、野外素描、計(jì)算成圖等過程，并結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)臺賬分析了體圖解荒料率與生產(chǎn)荒料率之間差值較大的原因，提出了理論能夠指導(dǎo)實(shí)踐相應(yīng)的措施，希望對同類型礦山勘查開發(fā)有一定的幫助。