司家营铁矿露天采场炮孔取样可行性研究

张阳 　 卢宏建　 巩瑞杰

摘 要：文章从研究司家营矿区的地质情况出发，通过分析目前矿山现有的勘探程度和勘探手段，结合矿山的生产实际，确定炮孔取样为日常生产取样方式，并结合矿山三维技术手段，预测了矿山其它块段的地质品位。通过把预测结果与实际取样结果进对比分析，确定了炮孔取样的可行性，并在同类矿山进行推广。

关键词：司家营；露天采场；炮孔取样

1 司家营概况

司家营铁矿位于河北省唐山市滦县城南10公里，是冀东矿脉的一部分，矿区铁矿石产于前震旦系变粒岩中，属鞍山式沉积变质铁矿床。该矿设计规模为年采选矿石700万吨，生产铁精粉254万吨，以N4勘探线为界分为南北两部分，北部为露天开采，南部为井下开采。

2 矿区地质介绍

司家营铁矿区内地层以前震旦系、震旦系和第四系为主。由第四系地层大面积覆盖，基岩露头除在矿区东部和尚山-铁石山一带有较连续的分布外，其它均为零星分布。区内前震旦系地层主要由一套变质程度较浅，粒度较细，岩性比较简单的变粒岩类、片岩类和石英岩类组成。区内断裂构造较发育，主要有北北东及北北西向和近东西向三组。北北东向和北北西向多为压扭性逆断层；而近东西向的多为张扭性横断层。该矿区赋存矿体有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个矿体。

Ⅰ号矿体位于矿区东侧，纵贯北、中、南三区，为全区规模最大、形态和产状变化比较稳定的一个矿体；Ⅱ号矿体位于矿区南端，仅局部在地段见有零星露头；Ⅲ号矿体位于矿区中部及北部，大部分伏于第四系和震旦系地层之下；Ⅳ号矿体分布于矿区中部，矿体全部被第四系和震旦系地层覆盖；这四个矿体围岩主要为黑云变粒岩，矿体沿走向具有明显的膨缩和分枝复合现象。

3 矿区以往勘探情况

1978年河北省地质局第十五地质队提供的北区勘探报告，确定本矿床勘探网度为：B级：200*100米；C1级：200*200米；C2级：400*400米。勘探线的布置基本垂直于主矿层的走向，各勘探线之间相互平行。勘探线间距以200米为主，在局部地段加密到100米。在N18至N6线范围内：缺失S5、N3、N5、N11、N13、N17勘探线，由于这些勘探工程的缺失，加之矿体分支复合、膨胀收缩现象较多，导致矿体控制不太准确。

4 矿区采用的其它生产勘探手段介绍

生产探矿是矿山生产过程中所进行的探矿工作，其目的是使矿山保有规定的三级矿量，准确控制矿体边界及厚度的变化，进一步查明矿石质量的空间分布特征及其变化规律，查清主矿体上、下盘及边部的小型矿体，查明对矿体有破坏作用的断裂及岩脉及近期开采地段水文地质条件、工程地质条件和开采技术条件，为保证矿山正常持续生产和指导生产采准与回采切割工程的设计、施工而提供可靠的地质资料。

司家营铁矿露天采场主要采用：探槽、爆破孔素描方式进行探矿，掌子面素描为辅；在某些不具备上述探矿条件的地段布置生产探矿钻孔，随着回采工作的进行，在预留工作平台区域之外及时跟进槽探工作，探槽平行于原勘探线走向布置，各探槽间距25m，矿体变化简单的部位可适当可放宽至50米间距，设计探槽长度应超出矿体界限2至3米，采用拣块法沿探槽中心线进行取样，取样间距2m。槽探工程具有预先探矿的意义，能够准确的确定矿岩界限，在矿体分支较为复杂的区域应该采取槽探工程，但是由于槽探工程需要充足的区域，在不影响采矿生产的情况下才能采用，针对这种情况，一般只能采取掌子面素面和爆孔取样的探矿手段来探明矿岩界限。

掌子面素描探矿是自由节约的一种探矿方式，需随着回采进度及时进行，对于露天采场掌子面上有矿体分布的情况，需布置取样，对于产状较陡的矿体，取样布置方向应垂直矿体倾向方向，在掌子面底部布置取样；对于产状较缓的矿体，沿倾向方向在掌子面底部布置取样点。

5 矿区爆破孔取样方法研究

由于采矿人员在穿孔作业过程中受作业场地的限制，往往采用压渣爆破的方式准备备采矿量，而掌子面素描取样需要在清渣的情况下进行，探槽取样往往会影响采矿的正常生产，因此，针对司家营铁矿的实际情况，炮孔取样作为日常的取样方式更能符合矿山生产的需要。

5.1 炮孔取样位置的确定

司家营铁矿矿体倾向西，走向近南北，为了保证取样位置具有代表性，一般垂直矿体走向布置取样排数即东西向布置取样位置，另外，由于炮孔布置孔网参数为7m×8m，因此隔一排布置取样排数即可满足勘探精度的需求。根据露天采场取样位置不同，露天采场南部和北部的炮孔区，每隔一排对东西向的炮孔整排进行取样，如图1所示。针对露天采场东帮和西帮的炮孔区，同样每隔一东西向的小排炮孔进行取样，如图1示。

图1 炮孔布置图

5.2 炮孔取样方法

司家营铁矿采用KY-310型牙轮钻机进行穿孔爆破，全为垂直孔，开孔直径310mm，孔深15米左右，钻机在凿岩过程中，形成的岩粉借助高压风的压力堆积在孔口周围，形成以钻孔为圆心，中高边缘低的岩粉堆，一般情况下，炮孔上部的岩粉堆积在岩粉堆的下部，炮孔下部的岩粉堆积在岩粉堆的上部。炮孔取样一般在穿孔作业完成后立即进行，取样采用渣堆断面法，平行矿体走向布置开挖断面，沿矿体走向隔排取样，垂直开挖岩粉堆断面，每个含矿炮孔渣堆均需进行素描，渣堆断面完整，能反映整个炮孔自上而下的矿岩比例情况，按15等分进行矿岩界限素描，分为上矿下岩，下矿上岩，中间矿上下岩，上下矿中间岩，全矿孔，全岩孔等六种情况，原则上只取矿样不取岩样。按顺序一个炮孔一个样品进行编号，并及时送往化验室进行化验。

6 取样结果的应用

6.1 爆区品位的确定

根据炮孔素描及化验结果，利用矿山三维软件，将炮孔的开孔坐标位置、品位信息及矿岩在炮孔的空间位置分布数据化，建立岩粉数据库，这样，爆区的品位情况就可实时掌握了。

6.2 采场其它块段品位的预测

利用建立的岩粉数据库并结合矿体实体模型，采用距离冥次反比法就可以建成矿区块体模型。利用查询块信息功能，这样矿区其它块段任意一点的品位信息就可以估算出来。

6.3 品位预测准确性对比分析

为了进一步验证品位预测的准确性，利用三维软件块体功能中的提取DTM表面块功能，将预测块段部位的品位打印在地表面上，通过近年来的实际取样对比，发现预测品位与实际取样品位之间的误差控制在4%以内，可以满足采矿设计和生产的要求。

7 结束语

炮孔取样做为一种实效性、操作性较强的取样方式，经过摸索和经验总结，目前已在司家营矿区其它露天矿山进行推广普及，且取样结果受到采矿相关人员的认为，但是炮孔取样对专业技术人员的距离目测能力和矿岩粉化后的颗粒的辨别能力提出了更高的要求。因此，为了增加炮孔取样对矿岩位置确定的准确程度，加大这方面的专业培训显得更加重要。

参考文献

[1]河北省地质局第十五地质队.河北省滦县司家营铁矿北区地质勘探总结报告[R].1978.

[2]张端，张阳，王月军.司家营铁矿生产勘探方法浅析[J].科学时代，2013（7）.