浅谈勘查工程及其布置

2011-04-01陈兵宇刘亚军武志明

采矿技术 2011年5期

关键词：坑道封孔矿层

陈兵宇,刘亚军,武志明

(山东黄金矿业 (莱州)有限公司三山岛金矿, 山东莱州市 261442)

浅谈勘查工程及其布置

陈兵宇,刘亚军,武志明

(山东黄金矿业 (莱州)有限公司三山岛金矿, 山东莱州市 261442)

主要对勘探方法、勘探工程的设计与施工、勘探工程的布置以及钻孔的封孔进行了阐述,并对勘探设计和勘探设计注意事项做了详细的说明,最后对钻孔封孔的要求、分类和原则进行了简要的阐述。

勘查工程;剖面系统;水平勘探;坑道设计;钻孔设计

勘查工程布置是采用勘探剖面的形式进行。勘探剖面(exploratory profile)是由沿一定的切面布置的勘探工程所构成,能正确地圈定矿体,了解矿体不同部分的产状、形态和内部结构的断面。剖面法能比较直观形象地反映矿体形状、内部结构和产状总的特征及其细节变化,能反映矿体与围岩及地质构造的关系和矿体确切的空间位置,是在勘探工作中揭露、追索和圈定矿体的较好方法。系统的剖面图是矿山建设设计所必需的资料,是编制矿体投影图等其它有关图件的基础资料。

1 剖面系统

1.1 勘探剖面系统种类

(1)勘探线。即将勘探工程布置在一组与矿体走向基本垂直的铅垂勘探线剖面内,从而在平面上构成一组互相平行 (有时不平行)的直线。一般适用于有明显走向和倾斜的层状、似层状、透镜状及脉状矿体。每条勘探线剖面都是铅垂剖面。剖面应与矿体中心面正交。如果矿体走向变化不大,各勘探线应相互平行布置;如果矿体走向变化较大,可采用多段平行或不平均数行剖面。在勘探线剖面内,勘探工程可以是铅直的,也可以是倾斜的。但倾斜工程一定要沿剖面倾斜,不能偏离剖面。各勘探线之间往往是等距离的。勘探线剖面内,若要求取同一级别储量,各工程的间距也往往是等距离。

(2)勘探网。即勘探工程布置在 2组不同方向勘探线的交点上,构成网状的工程总体布置方式。勘探线剖面是铅垂平面,2个铅垂平面的交线是铅垂线。因此,勘探网要求勘探工程必须是铅垂的,如直钻、浅井等。勘探网一般适用于矿区地形起伏不大,产状呈现出平或缓倾斜的层状、仅层状以及大型网脉状矿体。主要分为正方形网、矩形网及菱形网。

(3)水平勘探。主要用水平坑道 (有时也配合钻探)沿不同深度揭露和圈定矿体,构成若干层不同标高的水平勘探剖面。这些水平勘探剖面称为中段,2个中段间的距离称为中段高或中段距离。水平勘探工程布置形式主要适用于陡倾斜矿体,特别是柱状、筒状、管状矿体。普查及详查阶段较少应用。

1.2 剖面法布置勘探工程的原则

(1)勘探系统的选择必须考虑主矿体的形状、产状、矿区地形条件及勘查工作阶段;

(2)各种勘探工程必须按一定剖面系统布置;

(3)勘探地质剖面的方向应根据矿体属性特征变化最大的方向确定,一般垂直矿体走向或构造线方向布置;

(4)在对矿体属性特征了解不足且勘探工程数量有限的情况下,按规则的线、网均匀地布置工程;

(5)如果采用坑道勘探,则应使坑道尽可能为将来开采所利用;

(6)在曾进行过部分勘探工作的矿区要充分利用原有工程。

2 勘探工程的设计与施工

2.1 勘探设计剖面图编制

编制目的是为了根据所确定的勘探工作任务,沿勘探线剖面正确地设计勘探工程。编制设计剖面图的基础是对地表地质构造基本特点,特别是对矿化特点、沿勘探线剖面的地形特点物化探资料的了解等。

2.2 设计剖面图的主要内容

设计剖面图的主要内容为:地形剖面线;地质界线点及地层、断层等的产状;地表勘探工程及其取样位置;根据物化探资料及地表地质情况推断的矿体和其它地质体在地下的可能展布;根据设计要求所设计的勘探工程的位置、方向、长度 (或深度)和编号;设计剖面的方向、比例尺 (通常为 1∶2000～1∶5000);坐标线,最好是用正规的坐标,也可用临时坐标;责任表。

2.3 坑道设计

(1)地表坑道设计。第一个探槽一般设计在矿体的中部。当有多条平行矿脉出现时,要设计主干探槽。主干探槽要尽量多地揭露含矿地层。辅助探槽用于揭露矿体界线用有关地质体。布置辅助探槽的地点如发现露头,一般就可用剥土代替探槽。对地表覆盖层下面的倾斜层状矿体或矿脉,确定探槽位置要考虑“V”形法则,判断矿层可能出现的位置。

(2)地下坑道设计。坑道间的垂直距离要和中段高一致,或为其整倍数。一般厚大矿体、急倾斜时,中段高为 50～60 m;厚度不大,急倾斜时,中段高 30～40 m;而缓倾斜的矿体,中段高度为 25～36 m。同属 1个开采系统的同一水平层的勘探坑道标高应当一致。

(3)注意事项。必须有明确的目的和充分的地质依据;要作多方案设计,进行地质效果和经济效果的比较,从中选择其合理的设计;考虑勘探坑道在开采时利用的可能性,故中段标高、坑口位置、坑道断面规格等最好由地质和设计、开采部门共同商定;确定所要掘进的坑道中段标高,编制预想的中段地质断面图;将选定的平硐、沿脉、穿脉等坑道的位置标定到中段平面图上;根据断面图及地质图初步选定坑口位置,力求以最短的距离到达矿体。坑口应有足够的场地布置坑口建筑物和堆放废石,且在历年最高洪水位以上,避开易产生地质灾害地段,并有良好的工程地质条件;编写施工说明。

2.4 钻孔设计

(1)按照已确定的工程间距确定钻孔截穿点的位置,可设计直孔或斜孔。斜孔倾角一般不小于65°,通过矿体时尽可能使个别孔轴线与矿体表面垂直。根据截穿点和钻孔倾角可确定地表孔位,应避开不宜施工的水溏、陡崖、公路及建筑物等不允许占用的地点。

(2)孔深的确定。当矿体边界比较清楚时,穿过矿体 3～5 m为宜;不清楚时,则必须穿过矿体 10～20 m最好。探矿钻孔按倾角不同,有直孔和斜孔之分,直孔是沿铅直方向钻进的钻孔,多用于揭露倾角小于 45°的矿体;斜孔是倾角小于 90°的钻孔,多用于揭露倾角大于 45°的矿体。

(3)岩矿心采取质量要求。地质要求取心的岩层、钻孔平均岩心采取率不得低于 65%;矿化带重要标志层以及矿层与矿层顶板各 3～5 m范围内不得低于 75%(岩金矿 80%);可采的薄矿层 (厚度不小于 4～5 m),每层平均采取率不低于 75%,厚度较大的矿层从矿层顶板开始每 5 m或 10 m的平均采取率不低于 75%(岩金矿 80%);取出的岩矿心,应洗净后自上而下按次序装箱,不得颠倒或任意拉长,岩心应按规定编号,每回次应填放岩心票 (包括没有岩心的回次),岩心箱应进行编号,箱子规格要符合要求且结实。

(4)钻孔弯曲度。垂直孔允许顶角每 100 m弯曲 2°,斜孔每 100 m弯曲 3°,按孔深累计计算;方位角偏差,在设计时与地质商定,一般不超过勘探网1/3～1/4;测量间距,实测顶角小于 5°,每钻进 50 m测 1次顶角和方位;磁性矿区要用防磁测斜方法;终孔测斜地质编录员应在现场监测。

(5)孔深校正。每钻进 100 m、进出含矿层 (矿层小于 5 m只测 1次),终孔后均要进行 1次孔深测量,误差小于千分之一者可不修正孔深;测量要使用经过校正的钢尺;见矿与终孔校正时,地质编录员应在现场监测。