类比法在大型水泥灰岩矿床勘探中的应用——焦作柿园大型水泥灰岩矿床勘探网度的确定<br/>

类比法在大型水泥灰岩矿床勘探中的应用——焦作柿园大型水泥灰岩矿床勘探网度的确定

2011-06-09杨东潮

长春工程学院学报（自然科学版） 2011年3期

杨东潮

(河南省地质矿产勘查开发局第二地质队,郑州450001)

0 引言

大型水泥灰岩矿床勘探,往往要投入大量的地表和深部勘探工程,投入大量的人力物力且耗时较长。为了缩短勘探周期、降低勘探成本、达到矿床勘探的精度要求,就需要我们地质工作者在勘探之初,首先对矿床的勘探类型和勘探网度进行深入细致的研究。以最少的、合理的工程投入达到矿床勘探的目的。

豫北地区是河南省水泥灰岩矿赋存最为集中的地区,目前已经勘探的大型水泥灰岩矿床已达6个,且其赋存层位稳定,各矿床(体)具有较强的对比性,这为采用类比法奠定了基础。本文以焦作市柿园水泥灰岩矿床勘探的工程网度确定为例,为今后该地区的水泥灰岩矿床勘探网度的确定提供参考方法。

1 矿床勘探类型的确定

焦作市柿园水泥灰岩矿床赋存于奥陶系中统上马家沟组中,层位稳定,形态简单,产状平缓,矿体长2 700 m,宽600～1 000m。根据GB 95—01《水泥原料矿地质勘探规范》第3·1及3·2条勘探类型划分的原则及主要地质因素对比,本区矿体具备以下特点:

(1)区内矿体呈单斜层状产出,形态简单,倾向南东,倾角10°～15°,矿体内无断层切割,所见 3条正断层均分布于矿体边部,对矿体形态无影响,属构造简单类型。

(2)矿体连续,厚度变化小。根据揭露矿体的39个工程统计,上矿体平均厚32.00 m,厚度变化系数为7.31%;下矿体平均厚72.82 m,厚度变化系数5.13%。厚度变化系数均小于40%,矿体厚度稳定。

(3)上矿体由2个矿层和1个夹石层组成,下矿体由4个矿层和3个夹石层组成。矿体内矿层稳定,夹层连续。矿石中CaO平均含量53.06×10-2,变化系数0.83%,MgO平均含量1.06×10-2,变化系数14.20%。属矿体内部结构简单,矿石质量稳定类型。

(4)矿区内无岩浆岩及变质岩分布。

(5)根据地表及钻孔岩溶发育情况统计,全区岩溶率为0.23%～1.64%,小于3%,对开采影响较小。属岩溶不发育类型。

综上所述,参照GB 95—01《水泥原料矿地质勘探规范》第3·1·3条表1划分勘探类型的有关内容,本矿床属第Ⅰ勘探类型。

2 勘探方法及勘探手段的选择

区内矿体呈层状产出,产状平缓,厚度稳定,矿石质量稳定,构造简单,矿体底板均在当地侵蚀基准面之上,露头良好,呈半环状分布。故矿体地表露头以槽探工程控制,矿体深部以钻探工程控制。

3 勘探工程布置原则及工程间距的确定

3.1 勘探工程布置原则

根据矿体地质特征,本次勘探工程布置以能够控制矿体的形态、产状、空间位置、矿体厚度、矿石质量及其变化特征为原则而采用相应的网度。

3.2 勘探网度论证确定

焦作地区已勘探有回头山、王窑、交口、台道、馒头山等多个水泥灰岩矿床,其中回头山水泥灰岩矿床的赋矿层位、矿体规模、形态及其他主要地质因素与柿园水泥灰岩矿床基本一致(见表1、图1),完全可以对比。因此,通过对《规范》及回头山水泥灰岩矿床勘探网度的探讨,可以类比确定柿园水泥灰岩矿床的合理勘探网度。

表1 柿园、回头山矿区矿体特征对比表

图1 柿园矿区相邻矿床柱状对比图

3.2.1 规范规定

GB 95—01《水泥原料矿地质勘探规范》第3·2·1条表2规定第Ⅰ勘探类型B级储量区深部工程间距为200 m,C级储量区为400 m,但注释中又作了如下说明:

(1)勘探工程布置应根据矿床地质特征需要而定,工程间距允许按矿床实际加密或放稀。

(2)地表工程沿走向间距一般较深部工程间距加密1倍。即地表工程B级区沿矿体走向工程间距为100 m,C级区沿矿体走向工程间距为200 m。

3.2.2 回头山水泥灰岩矿床工程网度研究

以回头山水泥灰岩矿床B级储量[(121b)基础储量]区为例,利用稀空法通过稀空前后的矿体平均厚度、平均品位的变化进行工程网度探讨,利用其标准差的离散程度验证判断稀空前后工程网度的合理性。

(1)深部工程网度探讨

(a)稀空法

在B级储量[(121b)基础储量]区按200 m×200 m网度共施工18个工程,按400 m×400m网度随机抽样稀空后有5个工程控制,分别计算矿体厚度、CaO、MgO品位的平均值、标准差和变异系数见表2。

表2 稀空法检验矿体厚度、品位变化一览表

从表2可以看出,稀空前后矿体厚度及CaO、MgO含量略有变化,分别增加了2%、1%、5%,矿石基础储量增加2%。表明按400 m×400 m工程间距探求的基础储量与按200 m×200 m工程间距探求的基础储量结果基本相同。

(b)样本标准差离散程度验证

根据表2计算的样本标准差进行t检验,给定信度α=0.05,自由度γ=18+5-2=21,查表得t(α/2)=2.08。按公式计算矿体厚度 CaO、MgO含量标准差的离散程度分别为 t厚=0.731 5,tCaO=0.027,tMgO=0.300 4,其离散程度很小,均小于t(α/2)=2.08。证明稀空前后2种工程网度控制矿体的效果基本相同。

(c)总体标准差离散程度验证

利用总体标准差进行F验证,取信度α=0.05,则第一自由度 γ1=n1-1=17,第二自由度γ2=n2-1=4,查表得 F0.05=5.83。按公式 F=[(n1δ12)/γ1]/[(n2δ22)/γ2]计算矿体厚度及 CaO、MgO含量标准差的离散程度分别为F厚=0.999 7,FCaO=0.299 8,FM gO=0.398 3,远小于F0.05=5.83,离散程序很小。证明按400 m×400 m工程网度控制矿体与按200 m×200 m工程网度控制矿体其差异很小。

(2)地表工程间距探讨

(a)稀空法

在B级储量[(121b)基础储量]区按地表100 m工程间距共施工17个工程,按200 m工程间距随机抽样稀空后有10个工程,分别计算其厚度及CaO、MgO含量的平均值、标准差和变异系数见表3。

表3 稀空法检验矿体厚度、品位变化一览表

表3中,稀空前后矿体厚度及CaO、MgO含量变化很小,其中与矿石基础储量计算关系密切的矿体厚度相对减少了1%,对矿石基础储量计算影响很小。表明地表工程按200 m工程间距对矿体进行控制与按100 m工程间距控制矿体的结果基本相同。

(b)样本标准差离散程度验证

利用表3中样本标准差进行t检验,给定信度α=0.05,自由度 γ=17+10-2=25,查表得t(α/2)=2.06, 按公式计算矿体厚度及 CaO、MgO 含量标准差的离散程度分别为t厚=0.442 3、tCaO=0.973 8,tMgO=0.566 2,小于t=2.06。证明地表工程200 m工程间距控制矿体与按100 m工程间距控制矿体的差异性很小。

(c)总体标准差离散程度验证

利用总体标准差进行离散程度的F验证,给定信度 α=0.05,第一自由度 γ1=17-1=16,第二自由度 γ2=10-1=9,查表得F0.05=3.01,按公式F=计算矿体厚度及 CaO 、MgO含量标准差的离散程度分别为F厚=1.038、FCaO=1.819 3 、FMgO=1.249,小于 F0.08=3.01,表明其离散程度小。证明按200 m地表工程间距控制矿体可以达到100 m地表工程间距控制矿体的效果。

综上所述,柿园矿区与回头山矿区区域地质条件相同,矿体地质特征一致,对比性强,通过对回头山矿区工程网度的研究和探讨,表明柿园矿区深部采用400 m×400 m工程网度、地表采用200 m工程间距可以控制121b(B级)基础储量,并且能够为矿山建设节约大量的前期投入。

(d)工程间距的确定

根据上述论证及GF 95—01《规范》第3·2·1条注释第一、二款的说明,由天津水泥工业设计研究院、焦作坚固水泥有限公司、河南省地质矿产勘查开发局第二地质队共同协商,在GF 95—01《规范》允许的前提下结合本地区同类型矿床工程网度论证结果,确定柿园矿区勘探工程间距按地表沿走向150 m、深部300 m控制121b基础储量,地表沿走向按300 m、深部按600 m控制122b基础储量,地表按600 m控制333资源量。121b基础储量区布置在矿山首采地段Ⅰ号矿体上。

4 矿体控制程度验证

通过对柿园矿区的地质填图和探矿工程揭露,表明该矿床(体)及其顶底板围岩和内夹层在相邻工程中空间位置对应,分界标志明显,控矿条件清楚;在剖面及平面图中,矿体及其内夹层连接相互对应,矿体厚度稳定。根据采样分析结果统计,矿体厚度及主要组分含量均无畸变现象。综上所述,采用拟定的勘探网度对柿园水泥灰岩矿床(体)的地质特征及矿石质量已经控制,符合规范要求。