礦山地質(zhì)勘查與找礦技術(shù)要點(diǎn)研究

陶其磊

（云南羅平鋅電股份有限公司，云南 羅平 655800）

我國(guó)已探明的礦山中有包含18種礦種，全國(guó)共有礦山34071座，其中大中型礦山1860座，國(guó)有大中型礦山1368座。大部分開(kāi)發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)的礦山存在不同程度的礦山資源危機(jī)問(wèn)題。

在對(duì)現(xiàn)有的大中型礦山進(jìn)行抽樣調(diào)查中，所調(diào)查的1010座礦山中有632座礦山存在資源危機(jī)。其中輕度危機(jī)的有70座，中度危機(jī)的有169座，嚴(yán)重危機(jī)的有393座。全國(guó)礦山的資源危機(jī)發(fā)生率高達(dá)62.6%。我國(guó)礦山資源逐漸開(kāi)發(fā)，礦山資源危機(jī)問(wèn)題還在不斷加劇。深部找礦是解決危機(jī)礦山發(fā)展問(wèn)題的重要途徑。研究礦山地質(zhì)勘查找礦技術(shù)對(duì)于提高深部找礦和延長(zhǎng)老危礦山的生命周期有著重要的意義。

1 深部找礦意義

對(duì)于地質(zhì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員而言，找礦需要通過(guò)尋找與資源及礦床相關(guān)的信息，并將找礦信息有機(jī)的整理到一起，來(lái)確定礦床的產(chǎn)出部位。

深部找礦需要在掌握現(xiàn)有地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上對(duì)地質(zhì)情況及找礦信息做出判斷，分析地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造及流體信息，找到深部資源[1]。深部找礦的價(jià)值在于解決我國(guó)資源短缺問(wèn)題和危機(jī)礦山的發(fā)展問(wèn)題。不少礦床的深部存在著其他類(lèi)型的礦床和沉積變質(zhì)礦床。

2 簡(jiǎn)述礦山地質(zhì)勘查技術(shù)

2.1 地質(zhì)勘查的目的

礦山地質(zhì)勘查的目的在于獲取全面可靠的地質(zhì)資源信息，查明影響礦床的地質(zhì)因素，提高礦山的儲(chǔ)量級(jí)別，增加礦山生產(chǎn)的可采儲(chǔ)量，并延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限，確保礦山的正常生產(chǎn)。

2.2 地質(zhì)勘查的特點(diǎn)

2.2.1 時(shí)間性

礦山地質(zhì)勘查最終的目的是服務(wù)于礦山生產(chǎn)。因此，礦山勘查活動(dòng)不能影響到礦山正常的采掘及生產(chǎn)計(jì)劃，這要求礦產(chǎn)地質(zhì)勘查活動(dòng)在時(shí)間既不能過(guò)早，也不能過(guò)晚，有著極強(qiáng)的時(shí)間性特點(diǎn)。

2.2.2 有利性

礦山地質(zhì)勘查設(shè)計(jì)利用現(xiàn)有的豐富資料進(jìn)行工程布置的勘查，以及礦山井下掘進(jìn)向各個(gè)方向進(jìn)行的條件。礦山井上井下的資料信息有利于勘查設(shè)計(jì)，即礦山地質(zhì)勘查的有利性。

2.2.3 繼承性與補(bǔ)充性

礦山地質(zhì)勘查是建立在現(xiàn)有礦山資源勘查資料基礎(chǔ)上的，勘查資料信息的應(yīng)用具有繼承性特點(diǎn)。而礦山勘查設(shè)計(jì)本身是對(duì)于工程布置及礦井生產(chǎn)信息的補(bǔ)充，地質(zhì)勘查的信息的獲取應(yīng)側(cè)重與補(bǔ)充過(guò)去遺留的問(wèn)題和不足的信息。

2.2.4 針對(duì)性和局部性

礦山地質(zhì)勘查針對(duì)一些專(zhuān)門(mén)問(wèn)題時(shí)，任務(wù)活動(dòng)較為單純，地質(zhì)勘查范圍有一定的局限性。地質(zhì)勘查設(shè)計(jì)的資料及結(jié)果最終直接應(yīng)用于針對(duì)性的礦山生產(chǎn)。

2.3 地質(zhì)勘查的任務(wù)與內(nèi)容

2.3.1 勘查生產(chǎn)礦山并完善設(shè)計(jì)

礦山地質(zhì)勘查的第一步是勘查設(shè)計(jì)。我國(guó)現(xiàn)有的礦區(qū)中，有許多存在資源危機(jī)的礦山。針對(duì)這類(lèi)危機(jī)礦山，應(yīng)加大地質(zhì)勘查，通過(guò)地質(zhì)勘查和深部找礦活動(dòng)，進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)礦山的資源儲(chǔ)量，解決危機(jī)礦山生產(chǎn)不穩(wěn)定、效益不穩(wěn)定、開(kāi)采年限受限的問(wèn)題。通過(guò)地質(zhì)勘查與找礦技術(shù)，提升礦山采掘生產(chǎn)的精準(zhǔn)性，提高礦山的生產(chǎn)效益。同時(shí)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)礦山的地質(zhì)勘查，積累更多豐富的礦山地質(zhì)勘查原始資源，擴(kuò)充地質(zhì)勘查資料數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)礦山產(chǎn)量、儲(chǔ)量信息做精細(xì)化分類(lèi)歸檔，以便于后續(xù)長(zhǎng)期開(kāi)展礦山環(huán)境及條件的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)。

2.3.2 勘查危機(jī)礦山找到接替資源

危機(jī)礦山面臨最大的問(wèn)題是資源不足問(wèn)題。想要延長(zhǎng)礦山開(kāi)采的年限，提升礦山開(kāi)采效率，就需要加強(qiáng)對(duì)危機(jī)礦山地質(zhì)勘查和找礦，通過(guò)地質(zhì)勘查及找礦找到危機(jī)礦山的接替資源，來(lái)提升危機(jī)礦山的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，保證危機(jī)礦山后續(xù)生產(chǎn)能有較好的優(yōu)勢(shì)資源儲(chǔ)量以供高效生產(chǎn)。

2.3.3 延伸、擴(kuò)建礦山勘查

生產(chǎn)礦山的深部、外圍可能還存在多種類(lèi)型或更多的資源。通過(guò)地質(zhì)勘查和深部找礦，對(duì)礦山深部及外圍進(jìn)行勘查設(shè)計(jì)，組織勘查活動(dòng)及資源探測(cè)，擴(kuò)大生產(chǎn)礦床的范圍，增加生產(chǎn)礦山的儲(chǔ)量，用勘查到的資源在未來(lái)接替礦山現(xiàn)有的生產(chǎn)計(jì)劃，延長(zhǎng)礦山生產(chǎn)開(kāi)采的壽命[2]。

2.3.4 勘查關(guān)閉礦山環(huán)境

一些已經(jīng)關(guān)閉的礦山采坑進(jìn)行復(fù)墾時(shí)，需要對(duì)地質(zhì)情況依法做進(jìn)一步的勘查，來(lái)了解礦山區(qū)域的環(huán)境，并根據(jù)礦山勘查的資料進(jìn)行針對(duì)性的礦山生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)。

2.3.5 臨時(shí)性生產(chǎn)地質(zhì)勘查

未來(lái)解決采區(qū)準(zhǔn)備和工作面回采等環(huán)節(jié)中影響生產(chǎn)的地質(zhì)因素及相關(guān)問(wèn)題，進(jìn)行臨時(shí)性勘查工作。

2.3.6 建井地質(zhì)勘查

為了查明井巷所在位置的巖層、構(gòu)造及水文地質(zhì)情況，用于滿(mǎn)足井筒與主要運(yùn)輸港道設(shè)計(jì)施工的需求。

3 深部找礦的常用技術(shù)

3.1 甚低頻電磁法找礦技術(shù)

甚低頻電磁法指通過(guò)觀測(cè)、研究地下不均勻介質(zhì)在磁場(chǎng)作用下感應(yīng)產(chǎn)生的綜合畸變場(chǎng)分布規(guī)律的勘探方法。它屬于工程電法勘探技術(shù)，其優(yōu)勢(shì)是操作靈活、便捷、找礦效率高、找礦深度、位置、儲(chǔ)量探測(cè)精準(zhǔn)，綜合質(zhì)量高。通過(guò)甚低頻磁傾角測(cè)量及傾角資料的Fraser濾波、線(xiàn)性濾波處理技術(shù)，可以獲得的精準(zhǔn)性極高的結(jié)果[3]。結(jié)果可用于分析礦區(qū)隱伏型礦段礦體的流向及衍生，確定礦化富集部位的埋藏深度，以及礦體形態(tài)、儲(chǔ)量大小、產(chǎn)狀、空間發(fā)展趨勢(shì)等。甚低頻電磁法找礦技術(shù)的應(yīng)用有效的縮短了礦山地質(zhì)勘查找礦的時(shí)間。結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)條件的差異性，在對(duì)原有礦山勘查資源的綜合分析基礎(chǔ)上，還可較為精準(zhǔn)的確定隱蔽礦體的位置，為深部高質(zhì)高效的找礦提供了更多可靠的參考信息。

3.2 X熒光技術(shù)

X熒光技術(shù)借助X熒光光譜儀熒光散射的原理，對(duì)礦山中某些礦物質(zhì)或元素的波長(zhǎng)進(jìn)行激發(fā)，使這些物質(zhì)在較短的時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)出具體成分等相關(guān)信息。X熒光技術(shù)找礦的優(yōu)勢(shì)是操作簡(jiǎn)單方便、獲取信息快速全面、效率高、信息準(zhǔn)確完整,能夠了解到詳細(xì)的礦物質(zhì)成分元素。使用X熒光光譜儀時(shí)，需要先采樣，再對(duì)樣本進(jìn)行X熒光射線(xiàn)的照射。對(duì)一個(gè)礦區(qū)不同礦段地質(zhì)勘查時(shí)，為了保證找礦信息的全面性，應(yīng)盡可能多的采集樣本，針對(duì)不同礦物元素進(jìn)行照射。對(duì)于同一類(lèi)礦物質(zhì)元素，也需要從不同區(qū)段采取多份樣本，用于對(duì)照分析，了解不同礦物質(zhì)元素放射線(xiàn)的差異。經(jīng)過(guò)對(duì)采集樣本礦物質(zhì)元素的綜合分析，可以尋找到地下的隱伏構(gòu)造，了解礦體的走向，大致圈定出礦體的界限及礦體厚度，以此來(lái)積累礦山深部找礦的地質(zhì)資料，尋找深部礦床。

3.3 重砂找礦技術(shù)

重砂找礦法也叫重砂測(cè)量，是一種傳統(tǒng)的找礦技術(shù)。它最早應(yīng)用于淘金。重砂測(cè)量的優(yōu)勢(shì)是經(jīng)濟(jì)性好、操作簡(jiǎn)單方便。目前，重砂找礦已經(jīng)相當(dāng)普及，它在金、錫、汞、金剛石、稀土等資源的普查中應(yīng)用及其廣泛。常見(jiàn)查找方式，重砂找礦分為自然重砂法、人工重砂法兩種。前者多借助河流、殘坡等自然條件的影響，分析自然變化形成的分層。后者通過(guò)人工或借助科技工具查找礦區(qū)資源。人工重砂測(cè)量常用到的工具有圓形淘砂盤(pán)、船型淘砂盤(pán)等[4]。在應(yīng)用重砂法探測(cè)和查找資源時(shí)，需要對(duì)礦區(qū)條件做出分析，根據(jù)礦區(qū)條件做出找礦方法的選擇。在水源發(fā)育較為良好的區(qū)域或者山坡區(qū)域的效果較為良好，可借助水源或坡地的自然優(yōu)勢(shì)，就其沿線(xiàn)做樣品采集及礦產(chǎn)資源的分布分析。一般樣本采集的越多，勘查越細(xì)致，找礦分析結(jié)果就越精準(zhǔn)。特別是在地質(zhì)勘查活動(dòng)發(fā)現(xiàn)重要礦物質(zhì)以后，就需要就發(fā)現(xiàn)區(qū)域多采集幾個(gè)地點(diǎn)。同時(shí)，還需要借助X熒光技術(shù)對(duì)重要物質(zhì)成分及礦物質(zhì)元素做深度分析，進(jìn)一步確定重要礦物質(zhì)的類(lèi)型、埋藏深度、儲(chǔ)量大小。

3.4 地質(zhì)填圖找礦技術(shù)

野外地質(zhì)填圖也是一種較為普及的找礦技術(shù)。該技術(shù)貫穿在礦山地質(zhì)勘查的各個(gè)階段。測(cè)量人員將測(cè)繪的結(jié)果按照一定的比例填繪在地質(zhì)圖上，再根據(jù)對(duì)探測(cè)到的礦床結(jié)果，根據(jù)礦床埋藏深度、分布位置、流體流向、儲(chǔ)量等，并在地質(zhì)填圖上標(biāo)明巖土情況、地層結(jié)構(gòu)和礦產(chǎn)資源的類(lèi)型等信息，構(gòu)成直觀清晰的勘探礦區(qū)的地質(zhì)填圖[2]。地質(zhì)勘查人員就可以根據(jù)實(shí)測(cè)的地質(zhì)剖面等地質(zhì)資料對(duì)礦區(qū)資源做出預(yù)測(cè)與分析，并對(duì)是否需要進(jìn)一步深部找礦做出預(yù)測(cè)。

3.5 化學(xué)勘查找礦技術(shù)

化學(xué)勘查找礦技術(shù)值利用非宏觀標(biāo)志查找隱伏礦、盲礦、隱礦物質(zhì)及覆蓋區(qū)域的方法。相對(duì)于宏觀直接找礦而言，化學(xué)法找礦以巖石化學(xué)反應(yīng)為依據(jù)，通過(guò)分析化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果推理礦山中礦產(chǎn)資源的分布規(guī)律?；瘜W(xué)法勘查同樣需要先采集樣本，再進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，獲取結(jié)果。最后借助化學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析和預(yù)測(cè)礦區(qū)的礦產(chǎn)資源分布情況。它的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是經(jīng)濟(jì)性好、輸出結(jié)果快。在實(shí)際應(yīng)用中，常與溯源追蹤法結(jié)合應(yīng)用，來(lái)收集更多的礦區(qū)成礦條件及相關(guān)資料。

3.6 金屬礦地震勘探法

地震勘探法作為地球物理勘探技術(shù)的常用技術(shù)之一，通過(guò)人為因素造成地震波，根據(jù)不同地層的傳播規(guī)律來(lái)識(shí)別地下深部地質(zhì)構(gòu)造，圈定隱伏巖體，從而判斷該區(qū)域的成礦情況，所以其適用于更深的地質(zhì)層，探測(cè)精度足夠高、結(jié)果精準(zhǔn)，尤其在工程地質(zhì)勘探、金屬找礦等領(lǐng)域應(yīng)用更多，其中金屬找礦的地質(zhì)條件更為艱難、苛刻，所以需要更高的波長(zhǎng)分辨率和動(dòng)態(tài)分辨率，同時(shí)還要結(jié)合多種物探技術(shù)，包括地震和電法、地震和重力等綜合運(yùn)用，能更快速、準(zhǔn)確的提升勘探結(jié)果[5]。

3.7 地質(zhì)鉆探技術(shù)

地質(zhì)鉆探技術(shù)是在地面鉆孔以獲取地下巖心，進(jìn)而得到深部巖層的巖性特征，從而直觀準(zhǔn)確的通過(guò)巖心觀察分析來(lái)判斷深部地層成礦情況。由此可見(jiàn)，這種技術(shù)可以獲得更精準(zhǔn)、更直觀的巖石基本信息，而且省時(shí)省力、破壞性小，能夠快速的獲取大量的信息。當(dāng)然針對(duì)不同的環(huán)境、不同的要求所需要的鉆探設(shè)備和技術(shù)也有差異，就目前來(lái)看，常用的鉆探技術(shù)包含反循環(huán)鉆探技術(shù)、繩索取心技術(shù)、定向?qū)泳@探技術(shù)、液動(dòng)潛孔錘鉆技術(shù)以及新型的節(jié)水鉆探技術(shù)[3]。

4 地質(zhì)勘查與找礦關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

4.1 案例分析

陽(yáng)山鐵礦地處福建省中部，位于東經(jīng)118°，北緯25°一帶。礦區(qū)長(zhǎng)5000m，寬2000m，面積約有10平方公里。礦區(qū)北東方向聳立著海拔1856米的戴云山主峰，北有大墘河、和平溪、均溪、板面溪，南有上姚河。礦區(qū)北部水系流量為1噸/秒～5噸/秒，南部水系流量為0.2噸/秒～0.5噸/秒之間[6]。勘查單位整理陽(yáng)山鐵礦東段資料編制地質(zhì)勘查設(shè)計(jì)，組織地質(zhì)勘查及深部遠(yuǎn)景鉆孔控制、深部找礦。遠(yuǎn)景控制孔共計(jì)14個(gè)，設(shè)計(jì)深度6619.30米。需要應(yīng)用地面磁法對(duì)礦區(qū)及其外圍掃面物探，并對(duì)主要鐵礦點(diǎn)和磁異常做地表評(píng)價(jià)和深部驗(yàn)證，完成1:2000地質(zhì)圖修測(cè)、1：5000地面磁測(cè)、礦床成因?qū)ｎ}研究、礦床地表揭露。通過(guò)各種技術(shù)的綜合應(yīng)用，確實(shí)勘查此處具有磁鐵礦資源。

4.2 地質(zhì)勘查的任務(wù)及技術(shù)難點(diǎn)

鐵礦在國(guó)內(nèi)的需求較大。陽(yáng)山鐵礦有著成熟的礦石采掘經(jīng)驗(yàn)。本次礦山地質(zhì)勘查主要有以下幾項(xiàng)任務(wù)：①勘查生產(chǎn)礦區(qū)主體構(gòu)造，預(yù)測(cè)和分析含礦層，為礦區(qū)采取布置做好地質(zhì)勘查；②探明鐵礦區(qū)東段的礦產(chǎn)資源類(lèi)型、儲(chǔ)量及TFe品位；③補(bǔ)充前期地質(zhì)勘查的資料，擴(kuò)大主體礦的范圍，進(jìn)行深部找礦的研究；④對(duì)礦區(qū)東段鐵礦石礦床進(jìn)行工業(yè)評(píng)價(jià)資料的建立。本次地質(zhì)勘查的難點(diǎn)在于找礦深度超過(guò)1000米[7]。

4.3 找礦關(guān)鍵技術(shù)

4.3.1 制定找礦技術(shù)路線(xiàn)

陽(yáng)山鐵礦東段本次地質(zhì)勘查與找礦確定了以地質(zhì)研究為主的找礦思路，在技術(shù)上選擇物探結(jié)合化探的方法來(lái)確定中找礦地段。礦區(qū)及外圍掃面物探、深部勘探鉆孔提供的信息揭露了礦體的位置。

4.3.2 創(chuàng)建三維一體地質(zhì)預(yù)測(cè)的方法

在地質(zhì)預(yù)測(cè)與分析上，確立了以成礦地質(zhì)體、礦田構(gòu)造、成礦流體為主的三維一體地質(zhì)預(yù)測(cè)的方法。成礦地質(zhì)體以陽(yáng)山鐵礦東段礦區(qū)地質(zhì)體為核心，以已開(kāi)采的礦山為圓心，選擇地質(zhì)礦條件好、地理?xiàng)l件好、礦種類(lèi)豐富、自然經(jīng)濟(jì)好、交通便利的地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘查。礦田構(gòu)造如下：①斑巖體近似“盆狀”，巖石斑狀結(jié)構(gòu)明顯，石英斑晶雙錐體發(fā)育，多有裂紋；斜長(zhǎng)石斑晶環(huán)帶構(gòu)造明顯。②花崗閃長(zhǎng)巖呈“小巖株”狀，邊部有似斑狀結(jié)構(gòu)和見(jiàn)有雙錐狀石英斑晶；斜長(zhǎng)石環(huán)帶發(fā)育；成巖后有較大的爆破角礫巖伴生。成礦流體雜巖體初熔溫度在750°～800℃。隨著實(shí)驗(yàn)壓力增高，初熔溫度又有降低趨勢(shì)，變化最明顯是在＜500～1500巴，而超過(guò)1500巴時(shí)則變化不明顯[8]。

4.3.3 地質(zhì)勘查與找礦方法的應(yīng)用

地質(zhì)勘查與找礦過(guò)程應(yīng)用了地面磁法、地質(zhì)填圖法、甚低頻電磁法、X熒光技術(shù)、同位素地球化技術(shù)、數(shù)字地震勘查技術(shù)、化學(xué)勘查找礦技術(shù)等多種技術(shù)，以及航測(cè)、衛(wèi)星、遙感等輔助測(cè)繪技術(shù)，有效的提升了找礦作業(yè)的效率和精度，獲得了精準(zhǔn)的地質(zhì)勘查結(jié)果。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，礦山地質(zhì)勘查設(shè)計(jì)與找礦技術(shù)是為了更好的服務(wù)與礦山生產(chǎn)與采掘。隨著我國(guó)礦山資源的開(kāi)發(fā)程度加深，許多的礦山都出現(xiàn)了危機(jī)。針對(duì)礦山危機(jī)，深部找礦及時(shí)解決了危機(jī)礦山生產(chǎn)制約及效益低問(wèn)題的根本途徑。在應(yīng)用深部找礦技術(shù)時(shí)，應(yīng)結(jié)合不同礦山發(fā)展中面臨的實(shí)際問(wèn)題，確定深部找礦技術(shù)路線(xiàn)，并結(jié)合礦山發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行針對(duì)性的地質(zhì)勘查和找礦。地質(zhì)勘查與找礦中，建議采用多種勘查手段和找礦技術(shù)創(chuàng)建成礦地質(zhì)體、礦田構(gòu)造、成礦流體三位一體的地質(zhì)預(yù)測(cè)方法，對(duì)礦山區(qū)域深部進(jìn)行探測(cè)勘查，保障深部找礦工作的高效高質(zhì)化開(kāi)展。