江西省黎川縣坊坪稀土礦勘測工程主要工藝研究

許星海

（江西省自然資源測繪與監(jiān)測院，江西 南昌 330009）

稀土礦是可熔煉出稀土元素的礦，需要嚴(yán)格做好找礦工作，確定稀土礦的位置，對其進(jìn)行有效勘測，為其提供良好的礦體開采條件。本文對江西省黎川縣坊坪稀土礦勘測工藝進(jìn)行研究，勘測過程需要充分結(jié)合地質(zhì)特征，制定有效的勘測方案，以保障稀土礦勘測順利進(jìn)行。

1 江西省黎川縣坊坪礦區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

在地層方面，礦區(qū)由大量花崗巖組成，分布于山坡、河床等處，增加了稀土礦的開采難度。在構(gòu)造方面，由斷裂構(gòu)造組成，由石英進(jìn)行填充，構(gòu)造帶寬為1m～3m，同時存在帶寬為1m～6m的硅化破碎帶。破碎帶與圍巖之間具有明顯分界，使得斷裂結(jié)構(gòu)更加清晰。從斷面結(jié)構(gòu)上看，具有較多的擦痕，斷裂傾角在59°～65°之間。巖石粒狀不均，顏色為灰色或紅色，具有高嶺土化和螢石礦化的特征，在礦區(qū)中位于巖漿巖地帶[1]。

1.2 礦床特征

礦體位于硅化破碎帶，礦石組分為CaF2、SiO2等，礦體厚度在0.5m～3.2m之間。礦石結(jié)構(gòu)為破碎膠結(jié)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成了多樣化的礦床結(jié)構(gòu)。礦石具有多種結(jié)構(gòu)，包括梳狀、粒狀等，具有豐富的礦石結(jié)構(gòu)類型。在礦石構(gòu)造方面，一種常見的構(gòu)造為塊狀構(gòu)造，一般由螢石晶體聚集而成，主要分布于礦體上部，少量分布于其它部位。另一種常見的構(gòu)造為條帶狀結(jié)構(gòu)，主要由石英、螢石構(gòu)成，分布于礦體兩側(cè)。

1.3 礦石類型

礦石類型主要分為兩種：一種為石英-螢石型，具有晶狀、壓碎狀等結(jié)構(gòu)。在顏色方面，以綠色、乳白色為主，分布在礦脈中部。另一種為純螢石型，多以結(jié)晶狀存在，純螢石呈現(xiàn)為綠色。螢石主要由CaF2冷卻結(jié)晶形成，冷卻后的巖漿中含有氟，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后形成CaF2，進(jìn)而促進(jìn)螢石的形成。

2 稀土礦勘測工程主要工藝分析

2.1 構(gòu)建礦體三維模型

為更好地反映礦體的分布情況，需要為礦體構(gòu)建三維模型，便于對礦體的空間分布狀況進(jìn)行了解，對稀土礦進(jìn)行有效探查。礦體三維模型基于TIN模型進(jìn)行實現(xiàn)，并且需要通過面模型來劃分礦體邊界，使礦體具有良好的邊界特征，保障模型能更好地對稀土礦特征進(jìn)行描述，使模型與稀土礦的真實情況相符。通過三維模型可對稀土礦的內(nèi)部屬性進(jìn)行表達(dá)，使礦體資源能得到有效模擬，并且有助于對礦體儲量的評估[2]。

2.2 稀土礦量估算

稀土礦量的估算方法較多，其中常見估算方法為克里金法，采用一種加權(quán)估算的方式，提高礦量分析的準(zhǔn)確性。克里金法估算流程如下：首先，需要根據(jù)空間點構(gòu)建區(qū)域變量，提高數(shù)據(jù)與空間結(jié)構(gòu)的相關(guān)性，完成礦體環(huán)境信息的構(gòu)建。選擇稀土礦的空間點為P（xu，xv，xw），圍繞空間點對礦體進(jìn)行區(qū)域化處理，對礦體的空間區(qū)域進(jìn)行規(guī)定，得到區(qū)域變量Z(x)＝Z（xu，xv，xw），進(jìn)而完成區(qū)域化變量的構(gòu)建。其次，需要進(jìn)行平穩(wěn)假設(shè)，構(gòu)建礦化帶的具體位置，引入礦化帶的高度h，使Z（x）與Z（x＋h）具有相關(guān)性，提高礦化帶結(jié)構(gòu)的清晰性。最后，基于空間的結(jié)構(gòu)性構(gòu)建變異函數(shù)，對變異函數(shù)進(jìn)行擬合，使稀土礦分布情況能夠更加準(zhǔn)確。變異模型求取方法為r（x，h）＝Var[Z(x)－Z(x＋h)]，可反映稀土礦的空間分布特征。

2.3 礦區(qū)成礦預(yù)測

礦區(qū)成礦組成較為復(fù)雜，需要做好成礦預(yù)測工作，獲取稀土礦的確切信息。礦區(qū)成礦預(yù)測流程如下：首先，需要遵守一定預(yù)測準(zhǔn)則，提高成礦預(yù)測的準(zhǔn)確性，具體內(nèi)容如下：第一，就礦找礦。當(dāng)發(fā)現(xiàn)稀土礦后，可沿著礦脈走向繼續(xù)勘測，往往能發(fā)現(xiàn)更多的礦脈。第二，控礦要素分析。通過正長巖及斷裂構(gòu)造對稀土礦空間分布進(jìn)行分析，使成礦空間位置能得到準(zhǔn)確地分析。第三，類比推斷。圍繞放射源進(jìn)行勘測，將其作為稀土礦的預(yù)測標(biāo)志?？筛鶕?jù)不同的巖石特征確定地質(zhì)超礦標(biāo)志，對于正長巖類，稀土含量一般在300ppm以上，因而可將正長巖作為稀土礦的標(biāo)準(zhǔn)，以此來對稀土礦進(jìn)行探查。同時，還可將放射性作為標(biāo)志，放射性越強(qiáng)，說明存在稀土礦的可能性越大，需要對放射性來源進(jìn)行勘探。最后，對成礦預(yù)測區(qū)進(jìn)行圈定，確定稀土礦的整體分布情況，對礦區(qū)形成有效地預(yù)測。

2.4 新式洛陽鏟的應(yīng)用

新式洛陽鏟由銅頭、鍍鋅水管等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，重量通常在10kg～15kg之間，主要用于淺層稀土礦勘測，對礦體情況進(jìn)行判斷。新式洛陽鏟使用時，需以兩人為一組，采用垂直掘進(jìn)的形式對勘測區(qū)域進(jìn)行鉆孔。對于技術(shù)較高的施工人員，日鉆孔量通常為3～4個，深度在70m左右。通過新式洛陽鏟可對風(fēng)化層進(jìn)行揭露，了解礦體的具體風(fēng)化情況，有助于對風(fēng)化層進(jìn)行分析，進(jìn)而確定礦體的延伸與走向。新式洛陽鏟具有良好適用性，可應(yīng)對鉆機(jī)無法進(jìn)入的環(huán)境，尤其是粘土類風(fēng)化物，能有效對其進(jìn)行勘測，便于礦體取樣。而且，新式洛陽鏟的勘測成本較低，有助于勘測成本的控制，保障勘測過程的高效性[3]。

2.5 勘測樣本檢驗

獲取勘測樣本后，需要通過定性分析的方式對稀土礦樣本進(jìn)行判斷，對稀土含量進(jìn)行檢測，對礦區(qū)價值進(jìn)行評估。定性分析可用于離子吸附型稀土礦的檢驗，具體檢測方法如下：首先，對離子進(jìn)行析出處理。常見的浸取液有NaCl、NaOH等，將稀土投入到溶液中后可將稀土元素析出，析出過程為離子交換反應(yīng)。其次，對稀土礦物進(jìn)行沉淀處理，可在其中加入10%的草酸溶液，使稀土元素與草酸根結(jié)合形成沉淀。最后，對沉淀物中稀土元素的含量進(jìn)行檢測，得出樣本中稀土元素的含量。假設(shè)稀土元素為RE，在離子交換反應(yīng)后，以RE3+離子形式存在，與草酸反應(yīng)后，將會形成沉淀物，化學(xué)式為RE2(C2O4)3·nH2O。樣本檢驗是確定稀土元素含量的關(guān)鍵，需要嚴(yán)格做好定性分析工作，保障稀土礦勘測的價值。

2.6 平面控制測量

在稀土礦勘測過程中，需要做好平面測量工作，基于GPS技術(shù)對測量點進(jìn)行定位，保證平面測量的精準(zhǔn)性。在平面控制測量中需要注意以下幾點：第一，需要對GPS控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行組建，在關(guān)鍵位置進(jìn)行標(biāo)石埋設(shè)，進(jìn)而確定稀土礦分布區(qū)域的坐標(biāo)點，對稀土礦分布情況進(jìn)行分析。第二，需要做好外業(yè)觀測工作，并做好精度控制工作，靜態(tài)基線控制誤差為5mm±1ppm，保障外業(yè)觀測的精準(zhǔn)程度。第三，需要做好平差計算工作，對靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用GPSADJ4.0軟件進(jìn)行分析，使平面誤差得到有效限制。第四，需要對GPS網(wǎng)精度進(jìn)行控制，將誤差控制在標(biāo)準(zhǔn)水平，其中閉合誤差控制在3.9ppm以下，使GPS網(wǎng)能得到準(zhǔn)確布置，使平面能夠得到準(zhǔn)確測量。

2.7 地形測量

在稀土礦勘測過程中，需要采取有效的地形測量措施，創(chuàng)建完善的地形條件，確定稀土礦所處的地形環(huán)境。地形測量過程中需要注意以下幾點：第一，地形數(shù)據(jù)采用全站儀進(jìn)行測量，標(biāo)準(zhǔn)精度需要控制為2mm+3ppm，保障全站儀能得到正確應(yīng)用，保障地形測量的合格率。第二，在地圖比例尺方面，基本等高距需要控制為5m，使地形具有良好的測量條件，保證測量過程能順利進(jìn)行。第三，需要做好地形圖的高程調(diào)整工作，根據(jù)觀測情況對高程進(jìn)行校正，將擬合度控制在±30mm以內(nèi)，使地形圖更加準(zhǔn)確，進(jìn)而完成稀土礦地形圖的繪制工作[4]。

2.8 找礦技術(shù)應(yīng)用

多數(shù)的稀土礦往往深埋于地下，需要通過找礦技術(shù)進(jìn)行勘測，確定稀土礦的質(zhì)量，同時可對稀土礦的分布情況進(jìn)行判斷。常見找礦技術(shù)的勘測應(yīng)用如下。

2.8.1 定向鉆探技術(shù)

當(dāng)稀土礦深度較深時，需要采用定向鉆探技術(shù)進(jìn)行找礦，通過鉆探來確定礦產(chǎn)的位置。應(yīng)用定向鉆探技術(shù)可應(yīng)對復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，對地質(zhì)的深部進(jìn)行準(zhǔn)確勘探，并且具有較高的勘探效率。在定向勘測過程中，需做好鉆進(jìn)方向的控制工作，鉆進(jìn)偏差不能超過1°，并且需要時刻做好鉆進(jìn)校正工作，表面鉆頭發(fā)生傾斜，偏離預(yù)定的鉆進(jìn)方向，導(dǎo)致鉆頭無法到達(dá)指定鉆進(jìn)位置。在鉆進(jìn)過程中，需要做好鉆速的控制工作，當(dāng)遇到松軟地質(zhì)時，需要加大鉆進(jìn)速度，防止鉆頭被土質(zhì)粘連。當(dāng)遇到堅硬土質(zhì)時，需要降低鉆進(jìn)速度，保證鉆進(jìn)的同時避免對鉆頭造成損傷。

2.8.2 巖芯鉆探技術(shù)

巖心鉆探技術(shù)是一種重要的鉆探方式，并且鉆探工藝較為成熟。在鉆頭方面，采用了圓柱狀鉆頭，可有效降低鉆進(jìn)時巖石的阻力，并且可降低鉆頭的損傷，對巖石進(jìn)行有效鉆進(jìn)。使用巖心鉆探技術(shù)時，需要注意以下幾點：首先，需要合理選擇鉆進(jìn)設(shè)備，一般采用液壓動力鉆，滿足鉆進(jìn)的動力需求，克服巖石阻力作用，保證鉆進(jìn)過程的進(jìn)行。其次，需要注重設(shè)備的保養(yǎng)工作，鉆探一段時間后，需要進(jìn)行停機(jī)操作，使機(jī)械的疲憊狀態(tài)得到緩解，使其能實現(xiàn)正常工作。最后，需要注重液動沖擊器的應(yīng)用，提高巖心鉆探的效率，鉆進(jìn)速度可達(dá)到1.2m/h，實現(xiàn)良好的巖心鉆進(jìn)量。鉆進(jìn)過程中對沖擊器的損傷較大，需要注意零件的更換與維護(hù)，避免反復(fù)進(jìn)行提鉆操作。

2.8.3 金剛石繩索鉆芯技術(shù)

金剛石繩索鉆芯技術(shù)是一項新興的技術(shù)，具有顯著的鉆芯效果，進(jìn)而對稀土礦進(jìn)行取樣。該技術(shù)采用金剛石繩索作為鉆頭，具有較強(qiáng)的抗壓、抗磨能力，可有效地提高鉆進(jìn)速度，降低鉆頭的損傷程度。該技術(shù)可實現(xiàn)連續(xù)鉆進(jìn)，由于不易發(fā)生損壞，能減少提鉆次數(shù)，并且具有較高的使用壽命。該技術(shù)可滿足深鉆孔的要求，能夠滿足1000m的深鉆需求。在鉆進(jìn)過程中，需要注意鉆具組合形式的應(yīng)用，為擴(kuò)大鉆孔量，可將鉆桿、鉆頭、繩索進(jìn)行綜合運(yùn)用。通過這種方式，可有效地增加鉆孔量，對大量的稀土樣本進(jìn)行采集，保證取樣效率。

2.8.4 X熒光及低頻電磁技術(shù)

在稀土礦勘測過程中，可采用發(fā)射X射線的方式對稀土礦進(jìn)行預(yù)測，實現(xiàn)深部找礦。當(dāng)X光照射礦物時，將會產(chǎn)生一定波長，通過對波長進(jìn)行檢測實現(xiàn)對稀土礦的判斷，確定稀土礦的含量情況。X光機(jī)可隨著鉆頭送進(jìn)地下深處，就地對礦石進(jìn)行檢驗，判斷其是否為稀土礦石。而且，通過X熒光勘探技術(shù)可對礦產(chǎn)范圍進(jìn)行確定，進(jìn)而確定稀土礦的實際分布情況，進(jìn)而繪制出準(zhǔn)確的礦產(chǎn)分布圖，為稀土礦的開采工作進(jìn)行準(zhǔn)備。另外，還可采用低頻電磁技術(shù)實現(xiàn)找礦，該技術(shù)的識別率較高，但應(yīng)用范圍較小。同時，該技術(shù)需要基于Fraser進(jìn)行處理，對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而確定稀土礦的分布和方位。

3 結(jié)論

綜上所述，稀土礦勘測過程較為復(fù)雜，需要合理地對勘測工藝進(jìn)行應(yīng)用，對勘測過程進(jìn)行嚴(yán)格分析，提高稀土礦的勘測水平。通過稀土礦的勘測工作，可為采礦過程提供依據(jù)，當(dāng)稀土礦含量達(dá)到一定的要求后，才能對礦山進(jìn)行開采，保障稀土礦開采的有效性。