敦煌青墩峡北十四区块饰面用花岗岩矿荒料率计算方法浅析

柴 胜

(甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院，甘肃 天水 741020)

随着我国改革开放和经济建设的发展，带动了建筑业的迅速振兴[1]。饰面石材具有良好的装饰性能、物理化学性能和加工性能，可加工成一定规格的石材，主要用于建筑物的内外表面装饰。饰面石材的荒料是由矿体分离出来符合一定规格要求的石料，荒料率是开采所获得的荒料体积与开采总体积之比，作为资源/储量估算的基本参数[2]。

饰面石材矿勘查过程中测定图解荒料率，目前尚无一种完善的方法[3]。现一般荒料率的测定方法为试采荒料率和体图解荒料率，荒料率校正系数为试采荒料率与体图解荒料率的比值，理论荒料率是校正后的体图解荒料率。生产荒料率能反映矿体的实际情况，对矿山评价准确性高。但这一资料获得费用大、工期长[4]。目前矿山统计的体图解荒料率与生产荒料率差距较大，其关系难以确定[5]。如何使理论荒料率比较真实地反映矿体的实际情况显得尤为重要[6]。作者参与完成青墩峡北十四区饰面花岗岩矿详查工作，阐述了勘查区成矿地质特征及体图解荒料率计算过程，得出荒料率校正系数，分析矿区体图解荒料率和理论荒料率二者之间的差异，总结理论荒料率与生产(试采)荒料率误差过大的原因，提出体图解荒料率有效的测定统计方法，希望能对同类型矿山勘查开发利用有所裨益。

1 成矿地质背景

1.1 地层

区域内出露地层为下石炭统红柳园组下亚组(C1hl1)、下石炭统红柳园组上亚组(C1hl2)、上石炭统石板山组下亚组(C2s1)、上石炭统石板山组中亚组(C2s2)、上二叠统方山口组(P3f )、第四系全新统(Qh3pl)等[7]。

1.2 构造

勘查区内构造不发育，但勘查区内花岗岩体受到多期次构造应力的作用，节理裂隙较发育。节理裂隙成为区内的主要构造形式。

1.2.1 断层

本区东西向压性、压扭性断层较为发育，分北西向、北东向两组。北东向断层呈53°方向展布，位于区域西北角，分布在石炭系地层中，延伸长度大于3km，为实测性质不明断层。北西向断层呈120～135°方向展布，位于区域东北角，延伸长度大于6km，为实测性质不明断层。

1.2.2 褶皱

区内褶皱较为发育，主要有黑石山东背斜、炮台向斜和白尖山北向斜。

1.2.3 节理裂隙

勘查区主要发育2 组节理。第1 组节理走向280～310°，倾角65～67°，多断续出现，节理性质主要为剪性节理，局部为张性节理，延伸长度大于20m，为勘查区的主要节理，节理分布较均匀，一般间距0.4～2m，张开度小于0.5cm，节理贯通性好，局部节理间有2～10cm 宽的花岗细晶岩脉充填，地表及深部岩石颜色较均匀。第2 组节理走向20～50°，倾角65～66°，节理性质主要为主要为剪性节理，局部为张性节理，连通性差，分布不均匀。在出现部位对荒料率影响较大，一般间距0.2～1m，延伸长度大于15m。

矿体外围节理裂隙较发育，平均线裂隙率大于2 条/m，地表岩石质量较差，矿体外围地区的花岗岩不宜作饰面用石材，在勘查区东部、北部节理发育较密集，线裂隙率为2.0～4.0 条/m。其中，勘查区东北角节理最发育，线裂隙率为2.7～5.0条/m。勘查区中部偏西节理不甚发育，线裂隙率为0.27～1.78 条/m。

1.3 岩浆岩

区域内侵入岩发育，主要出露有二叠纪[7]、石炭纪等时期的侵入岩及各类脉岩。多呈岩基和岩株状产出，岩性以酸性为主，中性次之。与成矿相关的岩体主要是二叠纪花岗岩。

2 矿体特征

2.1 矿体特征

矿体赋存于二叠纪中粒黑云二长花岗岩(ηγPb)中，根据地质测量、探槽揭露、岩心钻探、花色品种分布范围及节理裂隙发育程度共圈定饰面用花岗岩矿体2 条。Ⅰ号矿体延伸方位110°左右，长约920m，宽度约300～480m，面积0.33km2。Ⅱ号矿体延伸方位114°左右，长约84.6m，宽度约112m，面积0.01km2。矿体块度较好，节理裂隙少，矿石以浅肉红色(飞天红)为主，浅黄色(莫高金)次之，色斑、色线不发育。

2.2 矿石质量

2.2.1 矿石品种

依据矿物成分、含量、结构、构造、颜色及其放射性、物理性能将勘查区内饰面用花岗岩矿可分为“飞天红”、“莫高金”两个品种(图1、图2)。

图1 浅肉红色中粒黑云二长花岗岩标准样

图2 浅黄色中粒黑云二长花岗岩标准样

2.2.2 矿石矿物成分

浅肉红色中粒黑云二长花岗岩(“飞天红”)：岩石风化面呈浅肉红色，新鲜面呈浅肉红色，中粒半自形结构，块状构造。岩石主要由钾长石45%、斜长石22%、石英30%、黑云母3%等组成，副矿物为磁铁矿、钛铁矿、榍石、磷灰石、锆石等。为勘查区内主要岩体，约占70%以上。

浅黄色中粒黑云二长花岗岩(“莫高金”)：岩石风化面呈浅黄色，新鲜面呈黄色，中粒半自形结构，块状构造。岩石主要由钾长石45%、斜长石20%、石英30%、黑云母3%、角闪石2%等组成，副矿物为磁铁矿、钛铁矿、榍石、磷灰石、锆石等。

2.2.3 矿石物理性能

本次勘查采取10 组物性样共测试11 个项目，矿石小体积质量平均为2.61g/cm3；压缩强度平均为122.69MPa；弯曲强度平均为42.21MPa；肖氏硬度平均为78.5；耐磨性平均为62.04(1/cm3)；耐酸率平均为99.73%；耐碱率平均为99.63%；光泽度平均为80.00；冻融性平均为98.68MPa；坚固性平均为0.33%；吸水率平均为0.17%。根据样品放射性比活度的测试和数据分析(表1)，花岗岩为A类产品。矿石主要化学成分平均值为SiO273.73%、Fe2O32.58%、FeO 1.54%、Al2O311.95%、CaO 1.00%、MgO 0.21%、MnO 0.05%、K2O 4.55%、Na2O 3.77%、TiO20.19%、LOI 0.46%。矿石主要物理机械性能较好，其产销与使用范围不受限制，符合优质饰面石材要求[2]。

表1 青墩峡北十四区块花岗岩岩石放射性比活度测试表

2.3 矿体节理裂隙

Ⅰ号矿体内花岗岩块度较大，节理不甚发育，主节理产状20～40°∠62～72°，一般间距0.5～2m，延伸长度大于20m，主要为剪性节理，局部为张性节理；次节理产状330～360°∠60～70°，节理间距一般在0.20～2m，延伸长度大于5m，主要为剪性节理，局部为张性节理。线裂隙率在0.27～0.89 条/m。

Ⅱ号矿体内花岗岩岩石块度较大，节理不发育，主节理产状300～330°∠60～ 70°，节理间距一般在0.20～1m，延伸长度大于5m，主要为剪性节理，局部为张性节理；次节理产状40～70°∠61～70°，一般间距0.6～3m，延伸长度大于10m，主要为剪性节理，局部为张性节理。线裂隙率在0.27～0.44 条/m。

矿体共圈定8 个节理密集区。密集区整体方位110°，平均延伸365m，宽5～50m 不等，线裂隙率2.7～5.0 条/m，岩石基本都被切割成20～80cm 大小的碎块，很难切出荒料。

3 体图解荒料率测定

根据勘查区露头点素描图，采用叠合图法测定体图解荒料率。素描图呈规划的矩形，一般采用大比例尺1 ∶50、1 ∶100 素描为宜[8]，选择两个平行断面叠合，假定开采台段高度、采掘带宽度、开采段长度，在不同开采台段高度内根据节理、裂隙、层理面、色斑、色线发育程度及对应采深影响范围，最大限度截取荒料，统计各类荒料体积，计算出不同类别块度荒料的荒料率和总荒料率。

3.1 露头点素描位置的选择和布置

本次工作共11 个测定点，其中2 个测定点选在已有采坑(有生产数据)。每个测定点的测定面积均大于40m2，布置在矿体有代表性的位置，比例尺采用1 ∶50，由于测定露头点坡度为0～15°，均小于45°，故采用水平叠合图法。

3.2 体图解荒料率的计算

体图解荒料率成图和计算过程的关键步骤有如下：叠合图的生成(包括水平和竖直两种情况)；荒料的截取；体图解荒料率的统计和计算。

本文从11 个测定点中选择1 处(Ht11)来说明体图解荒料率计算过程。在本矿区依据企业资料生产荒料厚度为1.6m，采掘带宽度为2.0m。首先在1.6m高台阶(0.0～1.6m)进行截取，将野外素描图中节理裂隙按产状投绘，在1.6m 高度上根据倾角计算其水平影响范围，其影响方向跟倾向一致。

然后，在平面内由节理裂隙影响范围与相距2.0m 的采掘带宽度共同组成的不规则既定多边形内按DZ/T0291-2015《饰面石材矿产地质勘查规范》[2]对荒料规格的要求，最大限度地截取荒料(图3)。在0.0～0.4m，0.4～1.6m；0.4～0.8m，0.8～1.6m；0.8～1.2m，1.2～1.6m 共 三 组6张平面图内根据节理裂隙在其台段的赋存状态，按前述截取规则截取荒料。

图3 测定点Ht11 在0.0～1.6m 开采台段高度节理裂隙影响范围内截取荒料

最后，统计7 张图截取的荒料体积，求得其体图解荒料率，测定点Ht11 素描面积48m2，体积76.8m3，所截荒料总体积41.54m3，总荒料率为54.09%，其中中料所占荒料比例为19%，小料所占荒料率比例为81%(表2)。其他测定点荒料率统计数据见表3，矿体加权平均体图解荒料率为51.07%。

表2 Ht11 体图解荒料率统计表

表3 青墩峡北十四区块测定点荒料率统计表

3.3 体图解荒料率的统计结果

通过统计11 个测定点的体图解荒料率，得出加权平均荒料率为51.07%。Ht11 体图解荒料率为54.09%(中国建材地勘中心甘肃总队所做三道泉详查工作中CKE(在勘查区内编号为CK1)，生产荒料率为47.48%；Ht02 体图解荒料率54.95%，生产荒料率42.56%(CK2 企业生产台账)(表4)。

4 体图解荒料率测定、计算注意事项

理论荒料率是通过在采场计算的体图解荒料率和试采荒料率的基础上进行校正并计算的，其计算公式：理论荒料率=体图解荒料率×(试采荒料率/采场加权体图解荒料率)[9-10]。采场体图解荒料率与试采荒料率者差值越小，说明体图解荒料率的值越可靠。

通过对敦煌市青墩峡北十四区块饰面用花岗岩矿图解荒料率的计算，结合每个测定点实际情况，并与生产荒料率进行对比，要提高体图解荒料率的准确率应具备：①选取的测定点应具有代表性；②对矿区内节理裂隙发育情况差异较大的区域，适当增加统计点个数，保证数据的可靠性；③不遗漏测定点的微(隐)裂隙；④排除采坑平台遗留的开采痕迹对测定点素描统计的影响；⑤体图解荒料率计算过程中按顺序截取，保证不遗漏、不重复。

表4 青墩峡北十四区块生产荒料率统计表

5 结论

本文通过详查工作，详细描述了体图解荒料率测定点的选取、野外素描、计算成图等过程，并结合实际生产台账分析了体图解荒料率与生产荒料率之间差值较大的原因，提出了理论能够指导实践相应的措施，希望对同类型矿山勘查开发有一定的帮助。