白云巖、石灰?guī)r礦探礦工程施工及采樣標準及要求
——以內蒙古清水河縣大樹溝礦區(qū)為例

賈永琦

（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心內蒙古總隊，內蒙古 呼和浩特 010010）

1 項目背景

礦區(qū)位于內蒙古呼和浩特市清水河縣單臺子鄉(xiāng)西北約2km，行政隸屬清水河縣單臺子鄉(xiāng)管轄，1.9383km2。礦區(qū)范圍屬內蒙古黃土高原。海拔高程一般為1200～1500m，礦區(qū)附近最高點1350m，相對高差100～300m，屬低中山區(qū)，巖石裸露中等。水系比較發(fā)育，黃河流經(jīng)于礦區(qū)西部。除黃河、清水河外，其余溝谷皆為季節(jié)性河流。本區(qū)為典型的大陸性氣候，冬季嚴寒，夏季酷熱，降雨量少，蒸發(fā)量大，冬春兩季多風等特點。年最低氣溫-29℃，最高氣溫+37.1℃。年降雨量410mm左右，雨季主要集中在7～8月份。礦區(qū)附近有清水河縣經(jīng)單臺子鄉(xiāng)至鄂爾多斯市鄉(xiāng)間公路通過。礦區(qū)至清水河縣城約50km，清水河縣城距首府呼和浩特市約120km,交通較為便利。區(qū)內經(jīng)濟較為落后，農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)條件相對較差，工業(yè)有水泥、陶瓷、化工、煤、電等。區(qū)內勞動力資源充足。

為促進地方經(jīng)濟發(fā)展，合理利用有效礦產(chǎn)資源，礦權人對其采礦權內白云巖礦內部控制了解，對其采礦權范圍內呼和浩特市清水河縣單臺子鄉(xiāng)大樹溝白云巖礦進行個別鉆孔施工取樣化（試）驗及少量地表取樣化（試）驗工作，提交施工鉆孔柱狀圖、相應取樣分析結果表及工作總結，為下一步合理利用資源提供依據(jù)。

2 礦區(qū)地質特征

礦區(qū)地層所處古生代地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)清水河地層分區(qū)。中新生代地層分區(qū)屬華北地層區(qū)清水河地層分區(qū)華北地層區(qū)鄂爾多斯地層分區(qū)。礦區(qū)地層出露簡單，至下而上為：下奧陶統(tǒng)亮甲山組，上奧陶統(tǒng)馬家溝組，第四系。礦區(qū)內未見巖漿巖，本區(qū)域所處大地構造位置為華北地臺（Ⅰ）山西臺?。á颍┣逅油蛊穑á簦┑闹胁?。礦區(qū)地質構造簡單，地層呈緩傾斜的單斜構造，巖層產(chǎn)狀為傾向北西2°～3°，未見明顯斷裂構造，局部地段出現(xiàn)節(jié)理裂隙。

馬家溝組：出露于礦區(qū)北半部，巖性為深灰色、灰褐色、厚層狀灰?guī)r夾豹皮狀灰?guī)r白云巖，底部夾灰白鈣質石英砂巖。該組厚度0～70m左右。與下伏地層亮甲山組整合接觸。

亮甲山組：出露于礦區(qū)中部南部，該組底部見有黃綠色頁巖夾燧石結核個部為淺灰色白云質灰?guī)r夾青灰色層狀細晶質白云巖，總厚約139m，其中中厚層狀細晶質白云巖為含礦層，為本次工作含礦層位。

第四系：少量出露于礦區(qū)東南部，主要為沖洪積砂土。

礦體位于下奧陶統(tǒng)亮甲山組上部呈層狀產(chǎn)出，主要分布于礦區(qū)中北部，出露于各溝谷中，由于自然剝蝕形成不規(guī)則樹枝狀由北向南延伸的相對分割的三部分，其中中部分布面積最大，東西最長約800m，南北最寬約650m。礦體厚度較穩(wěn)定，地層產(chǎn)狀平緩呈向北西西傾斜的單斜構造，傾角2°～3°。礦石巖性為青灰色致密塊狀細晶質白云巖，呈中厚層狀產(chǎn)出。礦體在縱向上較穩(wěn)定，但橫向變化大、較不穩(wěn)定。通過本次施工的2個鉆孔和地表采樣統(tǒng)計，礦石MgO含量為19.47%～21.87%，平均20.78%；SiO2含量為1.16%～5.31%，平均2.41%；Na2O+K2O含量為0.10%～0.40%，平均0.20%；CaO含量28.33%～31.57%，平均29.92%?；灸軌驖M足提煉金屬鎂原料要求。礦體頂板為奧陶系馬家溝組灰?guī)r、白云質灰?guī)r為主，底部為灰白色鈣質石英砂巖（0.1～0.4m），底板為灰白—黃灰色薄層夾中厚層狀白云質灰?guī)r。礦體中夾石主要為白云質灰?guī)r。

3 施工質量要求

3.1 鉆探工程施工質量要求

礦區(qū)鉆探施工選用XY-200型鉆機。鉆探工程用于控制礦體厚度及質量變化情況。礦區(qū)共施工鉆孔8個，鉆孔施工采用泥漿護壁。開孔直徑為89mm，終孔直徑為75～89mm。鉆孔測斜采用XJL-S42小口徑羅盤測斜儀測量。鉆孔均為直孔，開孔前地質人員用地質羅盤對鉆機立軸進行了嚴格的校正。

（1）巖礦芯采取率：所施工鉆孔巖礦芯采取率滿足規(guī)范要求，且?guī)r礦芯完整、清潔。各孔回次采取率均大于80%,礦體連續(xù)8m段采取率為86.38%～100%。

（2）孔斜測量：本次生產(chǎn)詳查所施工鉆孔均為直孔，鉆孔開孔前由地質人員用地質羅盤校正立軸。鉆孔均在開孔后25m，每鉆進100m及終孔時進行一次孔斜測量。

（3）孔深誤差校正：鉆孔開孔后25m、進出礦層、每鉆進100m及終孔后均進行了孔深校正。

（4）簡易水文觀測：簡易水文觀測每班至少進行了2回次水位觀測，每次觀測均在提鉆后、下鉆前各測量一次，同時還在鉆進過程中詳細觀測、記錄了鉆孔內涌水、漏水、孔壁垮塌、掉塊、清洗液消耗量的變化等情況。

（5）原始班報表填寫：鉆探施工原始班報表按照統(tǒng)一格式和內容，各班指定專人在現(xiàn)場用中性筆及時填寫原始班報表，做到了真實、齊全、準確，交接班班長和機長均親筆簽名，以示負責。

（6）封孔：為了避免大氣降水形成的地表徑流進入鉆孔污染地下水，各孔均用紅粘土全孔封閉，并在孔口埋石定標，標明了孔號、施工單位及施工日期。

（7）環(huán)境保護情況：鉆探施工過程重視環(huán)境保護，施工設備、材料放置緊湊，對植被的破壞范圍較?。荒酀{池底鋪有塑料布，防止了泥漿滲漏對環(huán)境的污染；進出機臺道路固定，無隨意碾壓踩踏植被現(xiàn)象。鉆探設備搬出后經(jīng)檢查，泥漿池已填平，生活垃圾及生產(chǎn)設備產(chǎn)生的油污均清理運走。

3.2 槽探工程施工質量要求

為解決個別鉆孔施工于采坑低對礦體上部層位未能控制的情況，本次生產(chǎn)詳查充分利用自然溝谷及開采形成的有利地形條件，進行了槽探采樣工程代替鉆探對礦體上部進行控制，通過采樣控制礦體有效厚度及質量變化情況。礦區(qū)共完成，槽探采樣工程3個。各采樣工程均沿勘查線布置。

采坑壁、陡壁采樣工程以垂直礦體厚度布置為原則。各工程布置后進行了必要的修整清理，其修整清理寬度不小于0.5m，深度以見新鮮基巖為準，一般深0.05～0.10m。

各工程編錄嚴格按《固體礦產(chǎn)勘查原始地質編錄規(guī)程》（DZ/T0078-2015）進行，以北西為起點，素描圖比例尺為1∶100，編錄時準確丈量采樣位置及地質界線，巖性特征進行了詳細的觀察記錄。

4 采樣質量要求

4.1 基本分析樣取樣

為了解礦石中主要有益、有害組份含量，為圈定礦體、劃分礦石類型和品級、進行資源儲量估算提供依據(jù)。凡施工的鉆孔及陡壁采樣工程均分層連續(xù)系統(tǒng)采取了基本分析樣。取樣方法：槽探采樣工程全部采用刻槽法采取，刻槽斷面規(guī)格為5cm×3cm。鉆孔巖礦芯用半芯法采取，用劈芯機沿長軸方向對半劈分成均勻兩半，一半取為樣品，另一半留存。樣長（厚）原則上為4m。遇有分層時，當樣長（厚）大于6m時，將其分為兩個樣，反之將其歸入前一個樣采取。對肉眼可區(qū)分的夾層，其厚度大于0.50m者單獨采取，不足0.50m者與礦層合并采取。采樣中遵循不丟、不重、不跨的原則，其中刻槽取樣用樣板尺劃好采樣位置后，首先打掉采樣處的風化面?？倘r均做到了充分收集好刻下的樣品，同時嚴格避免外來物質的混入。其中刻槽取樣經(jīng)計算理論重量為4.02kg/m；鉆探取樣?89mm巖芯直徑為75cm，經(jīng)計算理論重量為5.9kg/m；?75mm巖芯直徑為56cm，經(jīng)計算理論重量為3.3kg/m。樣品刻取重量與理論重量誤差正負均在10%之內，鉆探巖芯取樣重量與理論重量誤差正負均在5%之內。本次生產(chǎn)詳查共計刻槽取樣37件，劈芯取樣281件。

4.2 組合分析樣品取樣

組合分析樣品從基本分析樣品的化驗副樣中提取，礦體內單樣CaO≥48%、MgO≤3%均參加組合分析。組合樣長（厚）8～16m，重量200g，分單工程按單樣樣品厚度比例組合而成。共提取組合分析樣78件。

4.3 基本分析樣樣品加工

縮分系數(shù)k值采用0.1，并嚴格按切喬特公式Q=kd2進行粉碎、過篩、拌勻、縮分四個程序。粗碎、中碎、細碎各階段縮分誤差小于3%，總損失率小于5%，每個加工程序均有詳細記錄。共加工樣品318件。經(jīng)檢查，樣品加工質量符合《地質礦產(chǎn)實驗室測試質量管理規(guī)范》(DZ/T0130-2006)要求。

4.4 化驗工作

基本分析項目為CaO、MgO、SiO2三項。組合分析項目為Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、SO3、Cl-及燒失量七項。

基本分析、組合分析內檢樣由地質人員從地質副樣中隨機抽取，并重新編密碼送原承擔單位進行分析，抽取基本分析內檢樣34件，占基本分析樣品總數(shù)的12.10%，合格率：CaO、SiO2為100%,MgO合格率為94.12%。抽取組合分析內檢樣16件，占組合分析樣品數(shù)量的20.51%，合格率：Fe2O3、Cl-、燒失量為100%，K2O、Na2O、SO3、Al2O3為93.75%。樣品內檢比例大于《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質勘查規(guī)范》（DZ/T0213-2002）及《固體礦產(chǎn)勘查工作規(guī)范》（GB/T 33444-2016）中的內檢比例要求。合格率滿足《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質勘查規(guī)范》（DZ/T0213-2002）及《地質礦產(chǎn)實驗室測試質量管理規(guī)范》(DZ/T0130-2006)的要求。

基本分析、組合分析外檢樣由分析單位以內檢合格的正余樣中隨機抽取。抽取基本分析外檢樣22件，占基本分析樣品總數(shù)的7.83%，合格率：CaO、MgO為100%，SiO2為95.45%。抽取組合分析外檢樣16件，占組合分析樣品數(shù)量的20.51%，合格率：K2O、燒失量為100%,Al2O3、Fe2O3、Na2O、SO3、Cl-為93.75%。樣品外檢比例大于《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質勘查規(guī)范》（DZ/T0213-2002）及《固體礦產(chǎn)勘查工作規(guī)范》（GB/T 33444-2016）中要求的外檢比例。合格率達到《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質勘查規(guī)范》（DZ/T0213-2002）及《地質礦產(chǎn)實驗室測試質量管理規(guī)范》(DZ/T0130-2006)的要求。

4.5 巖礦鑒定樣取樣及鑒定

為統(tǒng)一礦區(qū)巖礦石命名，了解巖礦石的結構、構造、礦物成份及含量，在礦區(qū)內按不同巖層、巖性采集巖礦鑒定樣3件。樣品規(guī)格（大于3cm×6cm×9cm）滿足了切片要求。對巖礦石的結構、構造、礦物成份及含量等進行了鏡下觀察鑒定。鑒定結果滿足本次生產(chǎn)詳查工作利用。

4.6 小體積質量（體重）樣取樣及測定

礦區(qū)共采集小體積質量（體重）樣31件，樣品取于不同工程，具有較好的代表性，所采樣品體積均大于125cm3。用封蠟排水法測定。采取數(shù)量及樣品規(guī)格完全滿足有關規(guī)范要求，測試結果可靠。

4.7 濕度樣取樣及測定

礦區(qū)在采集小體積質量樣的同時采取了濕度測定樣，共31件，樣品取于不同工程，具有較好的代表性，所采樣品體積均大于125cm3。測試方法為測定礦石自然狀態(tài)及烘干到105℃的重量，并計算出礦石的濕度。

4.8 光譜半定量和多元素分析樣取樣及測試

為了解礦石中化學組分及微量元素含量。采取了光譜半定量全分析和多元素分析樣。樣品均在基本分析樣的副樣中提取，本次生產(chǎn)詳查取光譜半定量全分析樣2件，分析顯示項目有：P、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、Pb、Bi、La、Ce、Th、U、Sn、Ag、B、Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、K2O、CaO、Fe2O3。取多元素分析樣2件，分析項目為CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5、TiO2、SO3、燒失量、Cl-、MnO、Fe2O3、Al2O3、SiO2等十三項。

4.9 力學實驗樣取樣及測定

為了解礦石及圍巖的力學性質，礦區(qū)共采工程地質力學實驗樣4組，取樣時野外實地標明了垂直層面和平行層面方向，規(guī)格滿足了試樣加工要求。

5 資源量預測

5.1 質量要求和工業(yè)指標

本次資源量工業(yè)指標依據(jù)《建材—非金屬礦產(chǎn)地質工作指南續(xù)集》之二十二冶鎂白云巖礦產(chǎn)地質工作指南有關提煉金屬鎂用白云巖的要求：MgO≥19%；SiO2≤3%；Na2O+K2O≤0.3%。

5.2 資源量預測

大樹溝白云巖礦區(qū)整個面積為：1.9383km2。預測區(qū)礦層標高1206～1260m，因MgO、SiO2品位變化較大，剔除夾石厚度，預測區(qū)礦層采用平均厚度32m。體重采用2.8，獲得提煉金屬鎂用白云巖礦預測資源量可達到中—大型。

6 總結

初步預測礦區(qū)提煉金屬鎂用白云巖礦資源量可達到中—大型。提供本次初步工作情況看，礦區(qū)內白云巖礦石是質量優(yōu)良的，不僅可以滿足硅熱法及半連續(xù)硅熱法冶煉金屬鎂，而且達到了冶金熔劑、耐火材料用白云巖I級品，爐襯用白云巖特級品的需要。還可作陶瓷和玻璃原料的配料。在化工方面，可用制造鈣鎂磷肥、硫酸鎂肥料、制糖的配料。此外，白云巖還是飼料添加劑的一種礦物原料。加工金屬鎂礦石時的篩下部分，可用來加工白云石粉，廣泛用于陶瓷和玻璃配料。礦層圍巖從其成分上看，石灰?guī)r可綜合利用。硅質成分高的，巖石較堅硬，抗壓、抗剪強度高，可考慮用作建筑材料及鋪路材料；建議礦山在開發(fā)利用冶鎂白云巖時做好綜合利用工作、降低成本。