礦產(chǎn)勘查及找礦技術(shù)分析

何芝慧，譚 斌

（廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院，廣西 南寧 530023）

面對豐富的礦產(chǎn)資源，怎樣可以將儲備資源轉(zhuǎn)變成可利用資源，是現(xiàn)在礦產(chǎn)勘查的要點。大部分的礦產(chǎn)資源均分布在自然環(huán)境或地質(zhì)條件特殊的區(qū)域，在礦層自燃、軟硬巖石層等因素的限制下，形成了破碎帶結(jié)構(gòu)，礦產(chǎn)勘查以及找礦難度非常大。為進(jìn)一步提高礦產(chǎn)資源的勘查與找礦效率，還需要不斷加強對新型技術(shù)的研究，為石灰?guī)r礦的勘查提供更大支持，以更少的成本投入來獲得更大規(guī)模的開發(fā)利用，推動社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展。

1 石灰?guī)r礦勘查現(xiàn)狀

在礦山開采過程中，石灰?guī)r礦的勘察找礦工作起到了決定性的作用，勘查找礦結(jié)果反映了礦床的分布范圍、巖溶發(fā)育以及浮土覆蓋等特征，直接影響著后續(xù)的礦山開采難度以及效率高低。并且，通過前期的勘察可以對礦體所處的地質(zhì)條件有一個詳細(xì)的了解，包括礦藏儲量、礦石質(zhì)量以及地層分布狀況等，這對于開采計劃的制定至關(guān)重要[1]。石灰?guī)r礦的勘查找礦在最近幾年得到了更高的重視，其作為水泥生產(chǎn)材料對建筑行業(yè)的發(fā)展有著巨大的影響，因此在相關(guān)方面的研究力度不斷加強。

石灰?guī)r礦的勘察與找礦，要注意對技術(shù)手段的選擇，保證能夠有效完成前期的勘查工作，因為石灰?guī)r礦的質(zhì)量高低、儲備量大小以及開采難度高低等均直接關(guān)系著水泥生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)規(guī)模。面對不同的地質(zhì)礦藏所適用的勘查找礦技術(shù)不同，尤其是對于隱伏礦床來講，地表沒有礦體露頭，無法為找礦提供直接的信息提示，只能夠憑借以往的理論和推斷進(jìn)行分析，往往伴隨著的是高風(fēng)險與高難度。因此務(wù)必要提高對石灰?guī)r礦勘查與找礦技術(shù)的重視，合理選擇并由專業(yè)單位負(fù)責(zé)，做好礦產(chǎn)資源勘查現(xiàn)場有效的信息收集以及取樣工作，根據(jù)勘查得到的數(shù)據(jù)資料以及取樣化驗資料做全面分析，判斷石灰?guī)r礦的礦體構(gòu)成和夾層狀況，將所得信息標(biāo)注在地質(zhì)圖內(nèi)，作為后續(xù)石灰?guī)r礦開采生產(chǎn)的重要依據(jù)，爭取盡量提高石灰?guī)r礦開采效率[2]。

2 隱伏石灰?guī)r礦勘查找礦技術(shù)難點

隱伏石灰?guī)r礦勘查找礦難度比較大，對所用技術(shù)的專業(yè)性與適應(yīng)性有著十分嚴(yán)格的要求，且需要提前進(jìn)行大量的準(zhǔn)備工作，以此來確保每個環(huán)節(jié)均能夠規(guī)范化進(jìn)行，將偏差控制到最小，推動整個勘查找礦工作順利進(jìn)行。雖然在相關(guān)技術(shù)的支持下，石灰?guī)r礦勘查找礦可選擇性在不斷增大，但是在整體上來講目前依然處于一個質(zhì)量相對較低的水平，除了技術(shù)限制以外，還有人員意識不足以及操作不規(guī)范等原因影響。礦區(qū)勘查對于后期的開采生產(chǎn)至關(guān)重要，如果勘查施工人員專業(yè)綜合能力較差，必定會對實施效果產(chǎn)生嚴(yán)重影響，無法達(dá)到預(yù)期的施工質(zhì)量?？偨Y(jié)來講，石灰?guī)r礦勘查找礦存在的技術(shù)難點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，器械設(shè)備需要不足。石灰?guī)r礦勘查找礦需要有專業(yè)設(shè)備作為支持，尤其是對于隱伏礦床來講，覆蓋層厚較大，在采取鉆探找礦的方法時，對鉆探設(shè)備提出了較高的要求。但是對于很多地質(zhì)勘測工作單位來講，目前還缺乏足夠的高端勘探設(shè)備支持，這就在根本上決定了礦產(chǎn)勘查的高難度。

第二，可使用管材欠缺。在對礦產(chǎn)資源進(jìn)行勘查找礦時，可以利用的礦井鉆探管材還比較欠缺，包括鉆探工具、鉆桿、套管等設(shè)備構(gòu)件，無法滿足實際勘查的工作要求，導(dǎo)致找礦工作不能夠順利執(zhí)行[3]。

第三，專業(yè)技術(shù)水平低。雖然我國近年來提高了對礦產(chǎn)資源勘查、開發(fā)等相關(guān)內(nèi)容的重視，加大了技術(shù)研發(fā)投入力度，但是在針對清潔型能源開發(fā)以及使用效率上還處于較低的水平。礦產(chǎn)資源勘查缺少強有效的技術(shù)作為支持，導(dǎo)致找礦工作難度一直居高不下，目前需要克服的困難還有很多，這在一定程度上限制了礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用。

3 隱伏礦床勘查方法在石灰?guī)r礦勘查中應(yīng)用

3.1 概況分析

云南水泥建材集團(tuán)某下屬公司，各建設(shè)有1條5000t/d和1條2500t/d熟料生產(chǎn)線，日需消耗石灰?guī)r礦地質(zhì)儲量約10000t。每日需要消耗石灰?guī)r礦地質(zhì)儲量為10000t，根據(jù)行業(yè)相關(guān)政策，應(yīng)保證資源儲量至少達(dá)到8000萬t。但是根據(jù)礦山勘查結(jié)果來看，目前資源儲量僅為2000萬t，這對于企業(yè)的持續(xù)發(fā)展來講已經(jīng)產(chǎn)生了嚴(yán)重制約[4]。在近幾年相關(guān)部門的支持下，企業(yè)聯(lián)合勘查單位進(jìn)一步實現(xiàn)了石灰?guī)r礦的勘察找礦工作，對現(xiàn)有礦區(qū)周邊的隱伏礦床已經(jīng)探明，掌握了礦床的賦存情況，礦產(chǎn)資源的儲量足以滿足企業(yè)未來20年的生產(chǎn)需量，為企業(yè)發(fā)展提供了巨大的助力。

3.2 礦床信息收集

3.2.1 地層結(jié)構(gòu)

對礦區(qū)及其周邊的裸露地層進(jìn)行勘查難度比較小，主要為中二疊統(tǒng)棲霞組（P2q）、茅口組（P2m）與第四系殘坡積層（Qedl）。另外，在茅口組（P2m）之上以及第四系殘坡積層（Qedl）以下還分布有二疊世玄武巖（P2β）。各部分的表現(xiàn)特征為：

中二疊統(tǒng)棲霞組（P2q）：表現(xiàn)為淺灰、灰色白云巖的巖性特征，具細(xì)-中晶結(jié)構(gòu)，厚層狀、塊狀構(gòu)造，與上覆茅口組整合接觸。

中二疊統(tǒng)茅口組（P2m）：表現(xiàn)為淺灰、灰色石灰?guī)r，及夾白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾層，具微晶結(jié)構(gòu)，中厚、厚層狀構(gòu)造[5]。區(qū)域厚度在65m～150m上下，為礦體賦存層位，與下伏棲霞組整合接觸。

二疊世玄武巖（P2β）：表現(xiàn)為灰綠色玄武巖特征，巖層風(fēng)化后呈現(xiàn)的是褐黃色或黃綠色，常見于土狀或球狀。地表覆蓋有粘土，僅在陡坎、沖溝位置裸露，區(qū)域厚度在40m～200m。

第四系殘坡積層（Qedl）：表現(xiàn)為褐黃色、褐紅色殘坡積粘土，并含有不均玄武巖碎塊，在礦區(qū)勘查部位分布有較大面積。

3.2.2 覆蓋層特征

茅口組（P2m）之上的覆蓋物粘土和玄武巖全部是在茅口組（P1m）碳酸鹽巖成巖之后覆蓋的，這樣就可以確定覆蓋層與碳酸鹽巖的形成時間存在一定差異，兩者具有一個間隔期。碳酸鹽巖成巖以后在很長的一段時間內(nèi)受到風(fēng)化、侵蝕等影響，包括水的溶蝕、沖蝕、潛蝕以及坍塌等各種機械侵蝕的影響，最終形成了巖溶地貌[6]。對礦區(qū)進(jìn)行勘查可發(fā)現(xiàn)，不同地段會表現(xiàn)為峰林、溝谷、凹地等形式。鹽酸鹽巖受到風(fēng)化、侵蝕影響后，表面均為波狀起伏、坑凹不平的狀態(tài)，然后玄武巖噴發(fā)會沉積對其進(jìn)行覆蓋。另外，玄武巖（P2β）和茅口組（P2m）兩者的接觸面為波狀起伏的形態(tài)，并非平直狀態(tài)。

3.2.3 含礦層特征

石灰?guī)r礦找礦作為常見的方法便是以地質(zhì)填圖信息為依據(jù)完成礦床的尋找，而對于隱伏礦床來講，因為巖層受到風(fēng)化剝蝕、搬運以及后期巖漿巖覆蓋等因素影響，礦床信息很多已經(jīng)被掩蓋，無法在采用傳統(tǒng)的方式找礦。如果可以有效收集礦區(qū)相關(guān)信息，如地層構(gòu)造、分布區(qū)域、已知礦體賦存層位等，在通過對相關(guān)信息的整理分析，便可以在一定程度上提高找礦效率和質(zhì)量。

在找礦初期階段，已經(jīng)對勘查區(qū)域周邊已開采礦區(qū)的地質(zhì)信息進(jìn)行了收集整理，分析后可知茅口組（P2m）是昆明周邊水泥用石灰?guī)r礦的主要含礦層位，現(xiàn)在企業(yè)所開采石灰?guī)r礦便賦存在該地層內(nèi)。并且，勘查區(qū)域周邊有茅口組（P2m）露頭處按地層傾向、走向推測，茅口組（P2m）可延伸到勘查區(qū)。

結(jié)合資料對現(xiàn)場進(jìn)行考察分析，確定勘查區(qū)域以及周邊斷裂構(gòu)造不發(fā)育，可判斷茅口組（P2m）在傾向以及走向上延伸具有良好的延伸性，可以初步認(rèn)定為勘查區(qū)域內(nèi)在一定深度有較大的可能性存在含礦地層-茅口組（P2m），這位后續(xù)的找礦提供了更加可靠的支持[7]。

3.2.4 科學(xué)選擇勘查手段

石灰石巖礦勘查找礦工作的展開均需要有地質(zhì)理論作為支持，除了要查明資源儲量以外，還要以發(fā)展的眼光分析未來開采的可行性與經(jīng)濟性。尤其是對于水泥用石灰?guī)r礦來講，假如礦體埋藏深度過大以及有較厚的覆蓋層存在，無論是采取露天還是地下開采的經(jīng)濟性都比較低，則此處礦藏即便是已經(jīng)找礦確定，也需要將其轉(zhuǎn)換成資源利用。并且，在這個過程中還要兼顧找礦技術(shù)的合理性與經(jīng)濟性。面對此次勘查區(qū)域已掌握信息，選擇何種找礦技術(shù)才能夠更加詳細(xì)的了解覆蓋層厚度特征，是完成含礦地層-茅口組（P2m）找礦工作的關(guān)鍵。

可選擇找礦技術(shù)分為兩種，一是在勘查區(qū)域設(shè)置少量鉆孔，其中鉆孔的深度有嚴(yán)格要求，要求每個鉆孔所揭露的覆蓋層厚度僅可以反映鉆機施工位置一個點的覆蓋情況，各鉆孔之間的覆蓋層形態(tài)則是一種推測狀態(tài)，因此在實際操作中具有較大的局限性。對本次勘查區(qū)域周邊采區(qū)玄武巖覆蓋層觀察后，確認(rèn)玄武巖存在較為嚴(yán)重的風(fēng)化問題。風(fēng)化玄武巖內(nèi)鈦鐵礦含量較大，并且混入了部分泥質(zhì)，電阻率較低，一般情況下不會超過500Ω·m，最小甚至可低于100Ω·m。下伏碳酸鹽巖主要部分為灰?guī)r、含白云質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r以及白云巖等，完整碳酸鹽巖為典型的高阻巖，電阻率可以達(dá)到5000Ω·m以上。上覆風(fēng)化玄武巖與下伏碳酸鹽巖之間便產(chǎn)生了較大的電性差異。

另一則是進(jìn)行物探處理，可以對兩套地層的接觸面做有效的區(qū)分，并且物探是基于多條剖面的探測，以及每條剖面可以將接觸面形態(tài)特征連續(xù)的反映出來，這樣通過多條剖面便可以完成一個區(qū)域覆蓋層特征的反映顯示。這樣在采取物探手段時，便能夠全面了解勘查區(qū)覆蓋層特征，相比鉆探技術(shù)此種方法在隱伏礦床中應(yīng)用效率更高，且經(jīng)濟性優(yōu)勢更大。

3.2.5 礦產(chǎn)勘查找礦技術(shù)

（1）物探勘查:覆蓋層與碳酸鹽巖之間存在明顯的電性差異，最終選擇用高密度電法來了解覆蓋層特征，即對勘查區(qū)沿著周邊地層傾向方向來設(shè)置三條物探測線。以探測到的數(shù)據(jù)為依據(jù)，在聯(lián)合現(xiàn)場勘探以及歷史經(jīng)驗進(jìn)行綜合分析，判斷勘查區(qū)第四系粘土與風(fēng)化玄武巖等覆蓋層的電阻率不會超過300Ω·m，且以150Ω·m以下居多。下伏碳酸鹽巖電阻率基本上均在1000Ω·m以上，且以3000Ω·m以上居多。對覆蓋層與下伏碳酸鹽巖之間的電性差異分析，將結(jié)果作為高密度電法剖面上圈定覆蓋層的電性依據(jù)。物探處理后發(fā)現(xiàn)，勘查區(qū)南部覆蓋層厚度在60~110m之間，此部分進(jìn)行進(jìn)一步的找礦經(jīng)濟性較差，最終決定針對勘查區(qū)中部、北部做下一階段的勘查。

（2）鉆探勘查:結(jié)合物探結(jié)果，決定沿著三條物探剖面來對勘查區(qū)中部、北部來設(shè)置6個鉆孔，且每條剖面線均需要設(shè)置2個鉆孔。進(jìn)行鉆孔獲取巖芯編錄并采樣化驗，在覆蓋層下發(fā)現(xiàn)了厚度為40.6～93.4m的水泥用石灰?guī)r礦體。以施工鉆探工程控制網(wǎng)度為依據(jù)，對勘查到的礦體進(jìn)行了驗證，獲得推斷資源量5469.77萬t，剝采比為0.50:1，已經(jīng)達(dá)到國家現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。通過進(jìn)一步鉆探勘查，有效的完成了石灰石巖礦的找礦工作。

4 結(jié)語

石灰石巖礦作為重要的礦產(chǎn)資源，是主要的水泥生產(chǎn)原材料，為了保證水泥生產(chǎn)量可以滿足社會發(fā)展要求，就需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上做好對石灰石巖礦的進(jìn)一步勘查與找礦，尋求更多的礦產(chǎn)資源。面對石灰石巖礦勘查找礦難、風(fēng)險大等問題，務(wù)必要綜合實際條件來進(jìn)行合理選擇，保證所選勘查找礦技術(shù)具有較強的可行性與經(jīng)濟性，并且要嚴(yán)格把握好每一個勘查環(huán)節(jié)，通過步步分析，來獲取可靠精確的礦體信息。