陳兵宇,劉亞軍,武志明

(山東黃金礦業(yè) (萊州)有限公司三山島金礦, 山東萊州市 261442)

淺談勘查工程及其布置

陳兵宇,劉亞軍,武志明

(山東黃金礦業(yè) (萊州)有限公司三山島金礦, 山東萊州市 261442)

主要對勘探方法、勘探工程的設(shè)計與施工、勘探工程的布置以及鉆孔的封孔進(jìn)行了闡述,并對勘探設(shè)計和勘探設(shè)計注意事項做了詳細(xì)的說明,最后對鉆孔封孔的要求、分類和原則進(jìn)行了簡要的闡述。

勘查工程;剖面系統(tǒng);水平勘探;坑道設(shè)計;鉆孔設(shè)計

勘查工程布置是采用勘探剖面的形式進(jìn)行?？碧狡拭?exploratory profile)是由沿一定的切面布置的勘探工程所構(gòu)成,能正確地圈定礦體,了解礦體不同部分的產(chǎn)狀、形態(tài)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的斷面。剖面法能比較直觀形象地反映礦體形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和產(chǎn)狀總的特征及其細(xì)節(jié)變化,能反映礦體與圍巖及地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系和礦體確切的空間位置,是在勘探工作中揭露、追索和圈定礦體的較好方法。系統(tǒng)的剖面圖是礦山建設(shè)設(shè)計所必需的資料,是編制礦體投影圖等其它有關(guān)圖件的基礎(chǔ)資料。

1 剖面系統(tǒng)

1.1 勘探剖面系統(tǒng)種類

(1)勘探線。即將勘探工程布置在一組與礦體走向基本垂直的鉛垂勘探線剖面內(nèi),從而在平面上構(gòu)成一組互相平行 (有時不平行)的直線。一般適用于有明顯走向和傾斜的層狀、似層狀、透鏡狀及脈狀礦體。每條勘探線剖面都是鉛垂剖面。剖面應(yīng)與礦體中心面正交。如果礦體走向變化不大,各勘探線應(yīng)相互平行布置;如果礦體走向變化較大,可采用多段平行或不平均數(shù)行剖面。在勘探線剖面內(nèi),勘探工程可以是鉛直的,也可以是傾斜的。但傾斜工程一定要沿剖面傾斜,不能偏離剖面。各勘探線之間往往是等距離的?？碧骄€剖面內(nèi),若要求取同一級別儲量,各工程的間距也往往是等距離。

(2)勘探網(wǎng)。即勘探工程布置在 2組不同方向勘探線的交點上,構(gòu)成網(wǎng)狀的工程總體布置方式?？碧骄€剖面是鉛垂平面,2個鉛垂平面的交線是鉛垂線。因此,勘探網(wǎng)要求勘探工程必須是鉛垂的,如直鉆、淺井等?？碧骄W(wǎng)一般適用于礦區(qū)地形起伏不大,產(chǎn)狀呈現(xiàn)出平或緩傾斜的層狀、僅層狀以及大型網(wǎng)脈狀礦體。主要分為正方形網(wǎng)、矩形網(wǎng)及菱形網(wǎng)。

(3)水平勘探。主要用水平坑道 (有時也配合鉆探)沿不同深度揭露和圈定礦體,構(gòu)成若干層不同標(biāo)高的水平勘探剖面。這些水平勘探剖面稱為中段,2個中段間的距離稱為中段高或中段距離。水平勘探工程布置形式主要適用于陡傾斜礦體,特別是柱狀、筒狀、管狀礦體。普查及詳查階段較少應(yīng)用。

1.2 剖面法布置勘探工程的原則

(1)勘探系統(tǒng)的選擇必須考慮主礦體的形狀、產(chǎn)狀、礦區(qū)地形條件及勘查工作階段;

(2)各種勘探工程必須按一定剖面系統(tǒng)布置;

(3)勘探地質(zhì)剖面的方向應(yīng)根據(jù)礦體屬性特征變化最大的方向確定,一般垂直礦體走向或構(gòu)造線方向布置;

(4)在對礦體屬性特征了解不足且勘探工程數(shù)量有限的情況下,按規(guī)則的線、網(wǎng)均勻地布置工程;

(5)如果采用坑道勘探,則應(yīng)使坑道盡可能為將來開采所利用;

(6)在曾進(jìn)行過部分勘探工作的礦區(qū)要充分利用原有工程。

2 勘探工程的設(shè)計與施工

2.1 勘探設(shè)計剖面圖編制

編制目的是為了根據(jù)所確定的勘探工作任務(wù),沿勘探線剖面正確地設(shè)計勘探工程。編制設(shè)計剖面圖的基礎(chǔ)是對地表地質(zhì)構(gòu)造基本特點,特別是對礦化特點、沿勘探線剖面的地形特點物化探資料的了解等。

2.2 設(shè)計剖面圖的主要內(nèi)容

設(shè)計剖面圖的主要內(nèi)容為:地形剖面線;地質(zhì)界線點及地層、斷層等的產(chǎn)狀;地表勘探工程及其取樣位置;根據(jù)物化探資料及地表地質(zhì)情況推斷的礦體和其它地質(zhì)體在地下的可能展布;根據(jù)設(shè)計要求所設(shè)計的勘探工程的位置、方向、長度 (或深度)和編號;設(shè)計剖面的方向、比例尺 (通常為 1∶2000～1∶5000);坐標(biāo)線,最好是用正規(guī)的坐標(biāo),也可用臨時坐標(biāo);責(zé)任表。

2.3 坑道設(shè)計

(1)地表坑道設(shè)計。第一個探槽一般設(shè)計在礦體的中部。當(dāng)有多條平行礦脈出現(xiàn)時,要設(shè)計主干探槽。主干探槽要盡量多地揭露含礦地層。輔助探槽用于揭露礦體界線用有關(guān)地質(zhì)體。布置輔助探槽的地點如發(fā)現(xiàn)露頭,一般就可用剝土代替探槽。對地表覆蓋層下面的傾斜層狀礦體或礦脈,確定探槽位置要考慮“V”形法則,判斷礦層可能出現(xiàn)的位置。

(2)地下坑道設(shè)計?？拥篱g的垂直距離要和中段高一致,或為其整倍數(shù)。一般厚大礦體、急傾斜時,中段高為 50～60 m;厚度不大,急傾斜時,中段高 30～40 m;而緩傾斜的礦體,中段高度為 25～36 m。同屬 1個開采系統(tǒng)的同一水平層的勘探坑道標(biāo)高應(yīng)當(dāng)一致。

(3)注意事項。必須有明確的目的和充分的地質(zhì)依據(jù);要作多方案設(shè)計,進(jìn)行地質(zhì)效果和經(jīng)濟(jì)效果的比較,從中選擇其合理的設(shè)計;考慮勘探坑道在開采時利用的可能性,故中段標(biāo)高、坑口位置、坑道斷面規(guī)格等最好由地質(zhì)和設(shè)計、開采部門共同商定;確定所要掘進(jìn)的坑道中段標(biāo)高,編制預(yù)想的中段地質(zhì)斷面圖;將選定的平硐、沿脈、穿脈等坑道的位置標(biāo)定到中段平面圖上;根據(jù)斷面圖及地質(zhì)圖初步選定坑口位置,力求以最短的距離到達(dá)礦體。坑口應(yīng)有足夠的場地布置坑口建筑物和堆放廢石,且在歷年最高洪水位以上,避開易產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害地段,并有良好的工程地質(zhì)條件;編寫施工說明。

2.4 鉆孔設(shè)計

(1)按照已確定的工程間距確定鉆孔截穿點的位置,可設(shè)計直孔或斜孔。斜孔傾角一般不小于65°,通過礦體時盡可能使個別孔軸線與礦體表面垂直。根據(jù)截穿點和鉆孔傾角可確定地表孔位,應(yīng)避開不宜施工的水溏、陡崖、公路及建筑物等不允許占用的地點。

(2)孔深的確定。當(dāng)?shù)V體邊界比較清楚時,穿過礦體 3～5 m為宜;不清楚時,則必須穿過礦體 10～20 m最好。探礦鉆孔按傾角不同,有直孔和斜孔之分,直孔是沿鉛直方向鉆進(jìn)的鉆孔,多用于揭露傾角小于 45°的礦體;斜孔是傾角小于 90°的鉆孔,多用于揭露傾角大于 45°的礦體。

(3)巖礦心采取質(zhì)量要求。地質(zhì)要求取心的巖層、鉆孔平均巖心采取率不得低于 65%;礦化帶重要標(biāo)志層以及礦層與礦層頂板各 3～5 m范圍內(nèi)不得低于 75%(巖金礦 80%);可采的薄礦層 (厚度不小于 4～5 m),每層平均采取率不低于 75%,厚度較大的礦層從礦層頂板開始每 5 m或 10 m的平均采取率不低于 75%(巖金礦 80%);取出的巖礦心,應(yīng)洗凈后自上而下按次序裝箱,不得顛倒或任意拉長,巖心應(yīng)按規(guī)定編號,每回次應(yīng)填放巖心票 (包括沒有巖心的回次),巖心箱應(yīng)進(jìn)行編號,箱子規(guī)格要符合要求且結(jié)實。

(4)鉆孔彎曲度。垂直孔允許頂角每 100 m彎曲 2°,斜孔每 100 m彎曲 3°,按孔深累計計算;方位角偏差,在設(shè)計時與地質(zhì)商定,一般不超過勘探網(wǎng)1/3～1/4;測量間距,實測頂角小于 5°,每鉆進(jìn) 50 m測 1次頂角和方位;磁性礦區(qū)要用防磁測斜方法;終孔測斜地質(zhì)編錄員應(yīng)在現(xiàn)場監(jiān)測。

(5)孔深校正。每鉆進(jìn) 100 m、進(jìn)出含礦層 (礦層小于 5 m只測 1次),終孔后均要進(jìn)行 1次孔深測量,誤差小于千分之一者可不修正孔深;測量要使用經(jīng)過校正的鋼尺;見礦與終孔校正時,地質(zhì)編錄員應(yīng)在現(xiàn)場監(jiān)測。

3 封孔要求、分類及原則

3.1 封孔要求

封孔要有封孔通知書和封孔設(shè)計書,且水泥封孔要用 325號以上未過期的水泥,水灰比要符合設(shè)計要求。每封完一層要在封孔段頂部位置取水泥漿樣證實,且搬遷后要埋水泥標(biāo)樁,并保證其質(zhì)量。

3.2 封孔的分類

(1)嚴(yán)格封閉的鉆孔。主要為穿過工業(yè)礦體,同時見有主要含水層或含水構(gòu)造的鉆孔;對礦床開采有嚴(yán)重影響的鉆孔,如鉆孔通過很厚的地表風(fēng)化殼或穿過大型隙巖層時,地表水及地下水會通過鉆孔對礦床強烈充水;對礦床中的礦石可能引起氧化、溶蝕而影響其開采或利用的鉆孔。

(2)僅封孔口部位的鉆孔,為見到礦層,但未見含水層、含水構(gòu)造的鉆孔,及孔位低于浸蝕基準(zhǔn)面以下的鉆孔。

(3)不封閉的鉆孔。主要為需要長期進(jìn)行水文觀測的鉆孔;對農(nóng)田灌溉有利以及作為開采地下水或開采地?zé)岬你@孔。

3.3 封孔原則

(1)主要含水層或含水構(gòu)造和工業(yè)礦體,應(yīng)該分層分段嚴(yán)格封閉,即在其本身及頂板的下限以上和底板的上限以下各 5～10 m范圍內(nèi)用水泥封閉。

(2)各封閉孔段之間相距較近,或者礦層與礦層或礦層與含水層、含水構(gòu)造之間的距離較小時,可以作為一層處理,進(jìn)行連續(xù)封閉。

(3)地表風(fēng)化層或第四紀(jì)地層,要用水泥封閉到與完整基巖接觸面以下 3 m。

(4)某些礦區(qū)以及氣體、液體礦床可以使用粘土,濃泥漿封孔、封閉長度應(yīng)適當(dāng)長些。

(5)見礦鉆孔如在河床附近,要全孔封閉。

(6)封閉孔口必須使用水泥,并在孔口設(shè)立明標(biāo)或暗標(biāo)。當(dāng)孔位在非耕地地帶或無其它地面影響時,可設(shè)明標(biāo),并自孔口向下封閉 1～2 m;如果孔位在耕地中間或有其它地面影響時,應(yīng)設(shè)暗標(biāo),即自孔口 0.5 m以下封閉 1～2 m,以免影響耕種和破壞孔口。

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2011-08-05)

陳兵宇 (1979-),男,貴州道真人,工程師,主要從事礦山地質(zhì)工作,Email:cbysxf@sohu.com。