建筑用石料地质勘查评价指标和样品布置采集方法探讨

2019-03-29李文臣张文强

中国非金属矿工业导刊 2019年1期

关键词：建筑用石料卵石

李文臣, 张文强，张徐

（1.中材地质工程勘查研究院有限公司，北京 100102；2.中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队，安徽合肥 230601）

在地质勘查工作中，各类样品的采集是十分重要的基础工作之一，通过采集样品的分析测试，获取相关信息数据，为后期研究、评定矿床矿体提供依据。因此，采集样品的代表性和样品质量会直接影响矿床的正确评价及工业利用。

建筑用石料指可加工成不同粒级的碎石、机制砂、块石等建筑用的天然岩石，以及自然形成的砂、卵石。建筑用石料矿产特点是矿石类型多、用途多，矿石类型按产状分为原生岩石类和次生砂、卵石类，两类样品的采取方式和测试项目差异较大。

本文着重从建筑用石料矿勘查工作中评价指标和样品采集所面临的主要问题，对已经存在的行业及地方规范、要求和典型矿床实例进行剖析，提出一些新的见解和建议。

1 建筑用石料勘查标准现状

目前，建筑用石料勘查相关行业标准主要有NB/T 20503-2018《核电厂混凝土用建筑骨料调查技术规程》、TB 10084-2007《铁路天然建筑材料工程地质勘察规程》；地方标准主要有《浙江省普通建筑石料矿产地质勘查技术要求》、《河南省普通建筑石料地质矿产勘查技术要求》等；建材地勘行业标准《建材—非金属矿地质工作指南续集(含勘查技术方法)》——《建筑用砂和卵石矿产地质工作指南》。

1.1 行业建筑用石料勘查要求

在现行的行业建筑用石料地质勘查工作中，样品采取及样品测试基本一致，样品测试包括原岩及产品的测试，主要有天然砂试验、人工骨料原岩试验、碎石试验、机制砂试验、碱活性试验。

采样应具有代表性，应采取新鲜岩石或微风化岩石样，每一主要岩性不应少于6组；岩样应在钻孔岩芯、爆破岩块中选取；岩石碱活性试验应按岩性分别进行采样，每一主要岩性采样组数不应少于6组。当少数样品存在潜在碱活性危害时，应增加采样组数。混凝土骨料技术指标必须进行检测，检测时每种岩性初查不少于3组，详查不少于6组。

1.2 地方建筑用石料矿产地质勘查技术要求

地方建筑用石料矿产地质勘查技术要求主要针对碎石和机制砂等石料的勘查要求，划分为2个勘查阶段，对矿体的地质特征和石料质量进行研究。测定普通建筑石料矿产的硫酸盐和硫化物含量、岩石抗压强度、坚固性、压碎指标值、碱集料反应等确定石料质量等级。

取样的主要要求为：岩矿鉴定样、化学分析(硅酸盐分析)样、质量指标样和小体重样的采集与测试必须配套进行，一组样品应取自同一位置的同种岩石；进行岩心钻探的勘查区，必须取岩心样配套测试；首采块段必须有一组测试样。

在质量指标样品的采集、测试数量方面，浙江省和河南省标准一致，规定按岩性采集样品1～2件，未对样品取样方法及规格等作出具体要求。

浙江省标准的优点是将建筑用石料矿产勘查的评价指标划分为地质研究指标和质量指标两类，使建筑用石料矿产勘查评价时的复杂指标体系变得简单易行。地质研究指标主要包括小体重、岩矿鉴定、硅酸盐分析样，质量指标主要包括硫酸盐和硫化物含量、岩石抗压强度、坚固性、压碎指标值、碱集料反应等。

1.3 《建筑用砂和卵石矿产地质工作指南》要求

《建筑用砂和卵石矿产地质工作指南》主要针对砂卵石矿床采样，未涉及原岩石料矿产。一般1m采取一件样品，若矿层较厚则2m一件样品。样品按不同工程、不同矿体、不同矿石类型分别连续采取。采取样品需要测试12项，有表观密度、孔隙率、吸水率、含泥量、泥块含量、针片状颗粒含量、有机质含量、硫酸盐及硫化物含量、坚固性、压碎指标、碱集料反应和颗粒级配。

1.4 建筑用石料勘查存在的主要问题

主要表现在评价方法和质量标准不统一两个方面：①建筑用石料勘查没有统一的标准规范，一般采用原岩对应的矿种勘查规范，或者采用产品标准，或者参考行业标准，或者参考《建筑用砂和卵石矿产地质工作指南》，或者只依据《固体矿产地质勘查规范总则》；②建筑用石料质量评价标准及采样方法不统一，测试项目一般较少、部分过多，部分矿床只取1个或2个样品，多数仅有抗压强度指标，对影响矿石质量的成分、结构等内在影响因素多数勘查报告中未提及；部分矿区将建设用砂卵石的全部质量指标作为评价依据，造成过度勘查。

2 典型建筑用石料矿床勘查工作实例

以安徽省铜陵市小冲建筑用砂岩矿勘探项目为例，对其基本评价特点进行研究。该矿区矿层赋存于上泥盆统五通组(D3w)上段中厚层石英砂岩夹粉砂岩、泥质粉砂岩中。勘查报告以《浙江省普通建筑石料矿产地质勘查技术要求》作为工作依据，按照地质勘查阶段开展工作。

评价质量指标为：①岩石抗压强度(饱和状态)≥45MPa；②硫酸盐及硫化物(SO3质量计)＜1.0%；③对于矿区中的传统夹石类岩层，不作为夹石处理，当作宕渣评价。

该报告基本将矿区中的各类岩石按照不同矿种和可能的工业用途分别进行了评价，主矿种中增加了公路用集料的测试项目。该报告中也存在明显的不足，主要表现在：①主矿种评价时，对于主矿种建筑用石料质量指标体系中的其他指标样品取样原则和取样方法未做详细说明；②抗压强度样品采集过多(135件)，根据不同勘查工程、不同岩性按照一定的间距进行了采样，与浙江省标准规定中“无勘查工程和间距的要求”不一致，对采样的原则、方法及代表性等未做详细说明。

3 评价指标的确定

建筑用石料矿床的质量指标可以按照岩(层)的性状，在地质勘查中的重要程度和在石料产品使用中的影响分为两类：①勘查工作的主要评价指标，包括强度、成分类指标，属于内在因素，如抗压强度、坚固性、碱集料反应、硫酸盐及硫化物含量等；②辅助评价指标，为产品、结构类指标，属于外在因素，如松散密度、孔隙率、针片状颗粒含量等。勘查工作中的主要评价指标及辅助评价指标分类见表1、表2。

表1 原岩质量指标分类

表2 砂卵石类质量指标分类

在水饱和状态下岩石抗压强度应满足：火成岩≥80MPa，变质岩≥60MPa，水成岩≥30MPa。

4 样品采集的原则和方法的探讨

目前建筑用石料矿床地质勘查评价还没有全国统一的取样原则和采集方法，各行业和各地方标准不统一，地质工作中依据的标准也不一致，给建筑用石料矿的勘查工作带来诸多不便。

按照GB/T 13908-2002《固体矿产地质勘查规范总则》要求，结合有代表性的地方勘查标准和各类典型矿床勘查实例的分析研究，认为《建筑用石料地质勘查技术要求》中对于评价指标的确定和样品布置采集原则应做如下规定。

4.1 样品的采集原则

样品的采集要遵守代表性原则。勘查工作的质量主要体现在样品的采集质量和样品分布合理方面，样品的代表性主要通过它的均匀性来体现，是勘查评价工作的重要依据和核心。在矿区岩矿体分类(层)的基础上按照岩石类型进行取样，样品的分布应该以工程为单位，视岩矿层的厚度、质量变化特征分别采集，尽量使样品在矿区中分布均匀，样品划分必须符合相关标准或规范的要求。

4.2 样品的采集方法和数量要求

一般指标是矿床评价的主要依据，是矿与非矿划分的标准；辅助指标是对矿石质量定量分类的依据；地质研究类指标主要用于研究矿床的地质特征。由于其重要性、针对性不同，对于一般指标和辅助类指标作如下要求：在勘查工程中按照层位或岩性分别采集一般指标样，在同一剖面的工程中按层位或岩性分别采集辅助指标样并按照工程所控制层位或岩性的厚度将相同层位或岩性采集的辅助指标样进行组合，当剖面为单工程时，可以用单工程样品单独测试，但必须保证每条剖面、每种岩性有2组辅助指标样。