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铁矿的地质勘查技术

  1.铁矿地质勘探类型和探矿工程密度
  在铁矿地质勘探中,按照经济的原则使用探矿工程控制矿体,首要的是确定探矿工程密度。依据矿体分布范围、规模大小、形态变化、构造复杂程度和矿石质量变化情况等,也就是按照控制矿体难易程度,将铁矿床划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四种勘探类型,然后分别不同勘探类型采用不同的工程密度布置工程,以控制铁矿体的变化和圈定矿体。
  在我国铁矿地质勘探工作中,经常采用经验法、类比法、勘探线剖面精度分析法、稀空法、探采资料对比法确定勘探类型及勘探工程网度。近年来开始采用数理统计分析法来确定矿床的勘探网度,其中地质类比法是常常采用的方法。我国已知铁矿中,第Ⅰ类型有受变质沉积成因的南芬铁矿、海相沉积成因的庞家堡铁矿;第Ⅱ类型有岩浆成因的攀枝花铁矿,水厂、梅山和大顶铁矿因形态简朴、品位变化小,也属此类型;第Ⅲ类型有大冶铁山、金岭、西石门、姑山铁矿等,一般是接触交代型和陆相火山岩型铁矿床;第Ⅳ类型铁矿规模小,形态复杂,产状变化大,矿石质量和数目分布不不乱、不连续等。
  2.铁矿地质勘探程度和深度
  铁矿勘探的深度要根据矿山建设和出产实际要求来确定。根据我国当前开采技术前提,铁矿勘探深度一般为300~500m,垂深大于500m的矿体以稀疏钻孔控制其储量前景,为矿山总体规划提供资料。铁矿勘探规范中所确定的深度,是按矿山开采下降速度每年10m深,服务年限30年计算的,因此从矿床露头起向下延深300m,即为矿床的勘探深度。大型矿床勘探要分期、分阶段进行,防止过早勘探而造成铺张;矿床地质勘探应以探明矿山第一期设计规模所需要的各级储量为原则。
  在铁矿地质勘探中,因要知足矿山设计对地质资料和矿产储量的需要,故对矿体不同部位应确定不同的勘探控制程度。通常将铁矿储量划分为A、B、C、D四个级别:A级储量供矿山编制采掘计划用,一般由矿山出产部分勘探;B级储量是地质勘探阶段取得的高级储量,分布于矿山建设的首采地段;C级储量是矿山设计的依据,其勘探工程密度较B级储量控制稀疏;D级储量是由稀疏探矿工程控制,只能作为矿山前景规划或进一步勘探的依据。
  在地质勘查的不同阶段,以及不同类型矿床,各种级别的储量比例要求不同:矿区勘探阶段,铁矿床B级储量要达到10%~20%,B+C级储量要达到50%;矿区详查阶段一般不要求B级储量,其中,C级储量占主要比例,D级储量占10%~30%;矿体比较复杂的矿床,只要求探明C+D级储量,C级储量占全部储量的40%即可。在主要勘探区段或第一期开采范围以外的矿体或区段,只用稀疏工程配合物探方法大致查明矿体规模、形态和分布范围,控制D级储量,作为今后扩大矿山规模和延长矿山服务年限的依据。
  3.铁矿勘探技术要求
  为确保铁矿地质研究程度,提供可靠的地质资料,各项地质技术工作均要遵循有关勘探规范,使勘探工作质量保证有章可循,达到划定的要求指标。例如矿区地质图比例尺要达到1/1000~1/5000,地质底图必需采用国家测地坐标系统的相应比例尺正规地形底图;地质丈量的填图密度要符合相应比例尺要求,并结合矿区地质复杂程度确定每平方公里观测点;磁性铁矿床必需运用磁力勘测方法对矿区(体)进行不同精度的地磁丈量,对钻孔要运用三分量磁测井工作;探矿工程,包括探槽、浅井、坑道、钻孔必需根据矿体产状、外形和地形前提准确使用,公道配布,每种工程都应以最大交角穿透矿体;钻探工程要有严格质量要求,如矿心采取率(包括顶、底板5m范围内的围岩)不得低于75%,岩心均匀采取率不得低于65%等。
  查明铁矿石质量是勘探中最主要的地质工作,所有勘探工程的目的就是最大限度地穿切矿体并系统采取矿样。因此,矿石的样品采取、加工和测试都有明确划定,以保证样品及化验结果的可靠性和代表性。其中:
  (1)基天职析 主要查明矿石中铁组分含量,要求按矿石类型分段连续取样,一般样长1~2m,槽井和坑道采样一般用刻槽法,断面规格5cm×2cm或10cm×3cm。基天职析项目为全铁(TFe),但当硅酸铁、硫化铁及碳酸铁含量达到5%时,应增做磁性铁(mFe),用mFe圈定矿体,并用来圈定氧化矿体界线。对矿石中的伴生有用组分、有害杂质、造渣组分等,应根据其含量变化和产业指标要求,确定是否做基天职析或组合分析。
  (2)组合分析 查明有益、有害组分含量与分布,并计算伴生组分的含量。组合样须分矿体、矿石类型等按工程组合,重量一般为100~200g,从基天职析样的副样中按样长比例提取。分析项目一般根据光谱全分析和化学全分析结果确定,分析项目主要是SiO2、S、P等。
  (3)光谱全分析 及化学全分析前者是了解矿石和围岩中的元素及其大致含量,以作为确定化学全分析项目的依据,样品从矿体不同部位及不同矿石类型样品中采取。后者是定量查明各种矿石类型中主要元素及其组分含量,以确定铁矿石的性质与特点,它是在光谱全分析及岩矿鉴定基础长进行的。样品或从组合分析副样中提取,或单独采集有代表性的样品。每种矿石类型一般需做1~3件,全分析总和应在99.3%~100.7%范围以内。
  (4)物相分析 主要是利用物理化学相分析方法,确定铁矿石中铁的赋存状态、含量及分配率,以确定矿石的天然分带,为确定矿石选冶工艺及前提提供依据。铁矿物相分析一般分析磁性铁、硅酸铁、碳酸铁、硫化铁及赤褐铁矿5个种别。
  (5)单矿物分析 查明矿石中铁矿物化学成分,伴生有用组分的赋存状态及分布规律,主要为产业利用确定选冶流程。易分选的单矿物样一般重2~20g。
  铁矿石样品加工要按Q=Kd2公式进行,并抽3%~5%样品进行内检,样品缩分误差不大于3%。化学测试的质量要进行内、外检查,以确定基天职析的无意偶然和系统误差。内检数目要达到10%,外检数目要达到3%~5%,样品总数较少时,必需不少于30件。铁矿石的化学分析和物相分析答应无意偶然误差不能超过"规范"的划定。
  为确定矿石产业利用机能和选冶加工工艺流程,凡需选矿石均应采取选矿试验样。具体普查阶段和矿区勘探阶段都应进行可选性试验及流程试验。选矿试验结果是评价铁矿床产业价值及确定含量计算产业指标的依据,选矿试验样必需具有充分的代表性。实验室扩大连续试验样品重量一般为数吨,半产业和产业试验所需样品重量跟着试验工厂的出产规模和试验时间而定。选矿试验一般由勘探单位负责进行,半产业试验由勘探单位和产业部分配合进行,产业试验则由产业部分负责进行。
  矿床开采技术前提的查明和研究是铁矿勘探工作中的重要环节。在工作中要测定矿石和近矿围岩的物理技术机能,为铁矿开采提供必要的技术参数:包括体重、块度、湿度、孔隙度、疏松系数和安息角等。其中,铁矿石的大、小体重也是储量计算的重要参数,按"规范"划定铁矿石体重测定,小体重测定每一种类矿石不得少于30件;大体重测定,每件(次)体积不得小于0.125m3。
  铁矿床地质勘探终极工作要进行储量计算。勘探阶段计算储量所采用的产业指标不同于普查和详查阶段所采用的通用指标,而要由地质勘探部分根据各个矿床地质实际资料来确定边界品位、产业品位、可采厚度和夹石剔除厚度等,并经产业利用部分和有关上级部分审定批准,然后根据批准下达的指标圈定矿体和计算矿石储量。通常应严格按照指标圈定矿体,并选择最公道和准确的储量计算方法,按矿体、分矿石类型划分各类边界和块段,分别计算其储量和均匀品位,同时计算能综合回收利用组分的储量,规定采空区和氧化带深度等。
  4.矿区水文地质勘查技术要求
  铁矿地质勘查各个阶段均需开展水文地质工作。普查阶段在分析区域水文地质前提的基础上,结合矿区水文、地貌和地质特征,一般评述矿区水文地质前提;具体普查阶段则需开展相应的矿区水文地质调查及简易水文观测工作;矿区勘探阶段则需部署矿区水文地质详查和专门水文地质工作。矿区水文地质工作是在研究区域水文地质前提的基础上,查明矿床充水原因,矿床水文地质前提复杂程度,矿区含水层各种特征和富水性。通过专门的水文地质工程及抽水试验,取得可靠的水文数据。准确计算和预计矿坑(井)的最大涌水量,以便提供研究矿床开拓方案、开采方法、矿山用水和防水措施。
  5.矿山开采技术前提的研究要求
  该项研究主要是在矿区勘探阶段实施。要求查明岩、矿石性质和构造破碎带对矿山开采的影响;测定矿体和矿体顶、底板岩石的力学物理性质,包括矿石技术物理特性,矿体顶、底板岩石的不乱性,岩石硬度,抗压、抗拉和抗剪强度;确定和计算开采剥离比、帮坡角、贫化率;确定氧化带及其他不利开采前提等。要根据铁矿区地质前提,分析确定矿床工程地质类型和复杂程度,以便进一步开展工程地质勘查工作。对矿山可能带来的环境污染和人为劫难做出猜测评价,以及一切对矿山出产建设有影响的因素,都要在地质勘探阶段给予充分的估计和猜测。
  6.矿床技术经济评价要求
  根据地质勘探提供的地质资料、探明储量和矿床技术经济前提,对矿床未来产业开发利用的经济价值进行全面、系统、切当的评价,以及论证矿山建设的公道性,保证铁矿山基建投资的可靠,预估矿床未来开发利用的经济价值和经济效果。在铁矿床的技术经济评价中,要充分考虑共生矿产和伴生矿产的综合利用、矿产资源保护、环境污染和生态平衡等因素对矿山开发的影响。
  铁矿地质勘探工作的成果、实施过程和技术要求是按同一的规范进行的。我国的《铁矿地质勘探规范》,于1958年第一次颁布,以后跟着钢铁产业和铁矿采掘业的发展而不断修改增补。最初的铁矿勘探规范全称为《矿产储量分类规范(铁)》。1977年颁布了《金属矿床地质勘探规范总则(试行)》。1981年地质部和冶金产业部联合颁布了《铁矿地质勘探规范(试行)》。1989年全国储量治理委员会试编新的铁矿地质勘探规范,增加了矿床综合经济评价的内容等,给铁矿勘探注入了经济分析的新内容。



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