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矿产勘探

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矿产勘探

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勘探原因

　　对经普查详查已确定具有工业价值的矿床，应用有效的手段和方法，为矿山建设设计提供必需的矿产储量和地质技术经济资料而进行的地质工作。又称矿床勘探。矿床勘探主要是为矿山建设设计在确定矿山建设规模、产品方案、开采方式、开拓方案、选择采矿方法、矿石选（冶）或加工技术方法，以及矿山建设总体布置、远景规划和未来矿山企业的经济社会效益等方面提供基础资料和依据。

任务要求

计算其储量

　　对勘探范围内矿体的数量、形状、产状、空间位置和分布，要有一定数量的勘探工程，按照勘探储量级别条件要求进行相应的勘探控制。对地质构造、火成岩和矿体中的夹石及其对矿体的破坏或影响，也要进行必要的勘探控制和研究。对露天开采的矿床，要求圈定矿体的四周边界和露天采场所及的矿体底界，它们是确定露天采场边界的重要依据。对地下开采的矿床，要求控制矿体走向的端部和上下界线及其延深情况。这些是确定开采井口位置、开拓巷道和采场布置等所必需的地质资料依据。

测定物质组成

　　要求查明矿石的矿物组分和化学成分，粒度，结构、构造，有用、有益、有害组分含量，赋存状态及其分布，划分矿石的自然类型或工业类型和品级。为研究矿石的选矿或冶炼加工技术方案和未来矿山产品方案提供基础资料和依据。

技术性能

　　根据矿石物质组成和选（冶）加工难易程度，矿产勘探阶段一般需在前期工作基础上进行矿石的实验室流程试验，难选的或属新类型的矿石需进行半工业试验或工业试验。它既是矿山建设设计在矿石选（冶）加工技术方面的基础资料和依据，也是进行矿床技术经济评价的资料依据。

综合评价

　　在勘探主要矿产的同时,对勘探区范围内具有工业价值的共生矿产和伴生组分，要根据资源条件、国家建设或市场需求和一个工程发挥多用的原则，进行综合勘探和综合评价。对属于伴生组分的矿产，要测定并研究其含量、赋存状态、分配值和分布规律，并进行选（冶）加工技术试验，以评价其综合开采、综合回收的技术经济条件和效益。

地质条件

　　在研究区域水文地质条件的基础上，查明未来矿坑的充水因素、地表水和地下水的水力联系、地下水的补给排泄条件、含水层和隔水层、水质、污染源，并按不同采矿深度(标高)计算未来矿坑涌水量。为矿山选择开采方案，排水、供水设计提供依据。

工程地质与环境地质

　　勘探并研究矿床工程地质、环境地质及其他开采技术条件。测定并研究矿石(体)及其顶底板岩石和夹石的物理机械性能、裂隙发育程度、断层、褶皱构造的破坏或影响情况,有无开采时对人体有害的物质成分,以及可能存在的地热害、岩溶、瓦斯、滑坡、泥石流等，收集影响本地区区域稳定性的地震资料等。这些均是为矿山安全生产和计算矿石开采损失、贫化以及选择采矿方法、井巷布置或确定露天采坑边坡角等从事矿山设计所必需的。

地质图件

　　要求矿产勘探工作提供不同比例尺的各类地形地质图件供矿山设计利用，主要有区域、矿区和矿床地质图，水文地质、工程地质图，勘探线剖面图和储量计算图以及各项地质编录和某些综合图件。

经济评价

　　在地质勘探研究的基础上，对矿床的技术经济条件做出全面评价，预测未来矿业开发的经济社会效益，对矿床合理开发利用建设方案提出意见和建议。对工业指标的论证是勘探阶段进行矿床技术经济评价的重要内容之一。工业指标的制定关系到矿产储量的多少，资源是否得到充分、合理利用，乃至未来矿山企业的建设规模、生产服务年限和经济效益等一系列问题（见矿产工业指标）。

　　为了完成上述任务，矿产勘探阶段将大量动用钻探和坑探工程（见探矿工程），取样工作量也很大，有时也采用物探和化探。勘探阶段的投资比普查、详查阶段大为增加。为了达到勘探工作的最优化，也即以较少时间和人力物力的投入，满足勘探任务的需要，必须要有正确的勘探方法、合理的勘探程度和施工管理。这就涉及到：勘探工程的选择和合理布置，矿体特征和勘探工程间距与求取储量精度（级别）的关系，采样方法，样品采集点布置、间距，样品的代表性和可靠性，正确的样品加工和测试分析，勘探工程合理施工顺序，对勘探工程的编录采样及样品加工的质量管理，工业指标的确定及矿体的正确圈定，合理的矿产储量计算方法等一系列问题。这里对部分重要问题加以阐述。

选择和布置

　　这决定于矿体的大小、形态、产状、埋藏深度，矿石和围岩物理性质的差异，矿区地形条件和勘探任务。实践表明按剖面布置工程能最好的阐明矿床构造、矿体形态产状、矿体内部构造、矿石品级分布等问题，也为矿山建设设计所采用。勘探剖面一般要布置在垂直矿体总体走向方向上，剖面上的单一钻孔或坑道要尽量沿矿体厚度方向布置，因为在这些方向矿体形态和物质组分常常变化最大，应有连续的取样。随矿体形态和产状的不同可以有垂直剖面、水平剖面，或两者兼用。

勘探类型

　　合理的工程间距是勘探工程数量多少和所探求储量精度的决定因素。中国现行的矿产储量分级划分出能利用储量(平衡表内储量)和暂不能利用储量(平衡表外储量)两类，并按工程对矿体和地质构造的勘探控制程度、矿石质量等的研究程度,将储量分为A、B、C、D四级,A级由矿山生产部门求得作为开采依据,一般情况下地质勘探阶段只探求B、C、D级储量作为矿山建设设计依据。对于探求某一级别储量所采用的勘探工程间距是按矿床所属勘探类型确定的。而矿床勘探类型则是总结以往各类矿产勘探经验，按矿床地质复杂程度和勘探难易程度划分的。划分矿床勘探类型的依据是矿体规模的大小、形态结构的复杂性、厚度稳定性和主要组分分布的均匀程度以及地质构造的破坏或影响的复杂程度等。根据上述因素将每类矿产分为若干勘探类型，对每种类型求取某种级别储量时的工程间距做了具体规定，供矿床勘探时参照使用。这项规定也是矿产储量委员会验收勘探地质报告时衡量对矿体(床)勘探控制程度的要求和依据。20世纪70年代后期中国对十多种矿种进行了开采结果与勘探成果的对比，总结了过去勘探工作的经验教训，修订和编制了相应的矿种地质勘探规范，作为目前划分勘探类型和确定合理工程间距的参照依据。

主要任务

　　①进一步查明矿体的形状、产状和赋存的地质条件，包括查明矿体四周边界，提出准确地质图件，以便确定合理采矿方案。

　　②查明矿石的工业品级、矿物组成、结构构造、有用和有害组分及其分布等，作为确定矿石选、冶技术加工方案的基础地质资料。

　　③进行矿产工业指标论证，这是决定矿产资源合理利用及未来矿山企业经济效益的根本问题。工业指标包括矿产的边界品位、工业品位、最低可采厚度和夹石剔除厚度等。依据工业指标，计算矿石的平均品位和储量，这是决定矿山企业生产规模、服务年限等的重要依据。

　　④查清矿体及其顶、底板和夹石的物理机械性质、裂隙发育程度、构造破坏情况等，以选定合理的采矿技术，避免矿石贫化损失和保证安全生产。

　　⑤查明矿区水文地质条件，在调查区域水文地质条件的基础上，查明矿区中含水层和隔水层分布、地下水补给及排泄条件、水量、水质、污染源等，为矿山生产中的供水、排水设计和环境保护措施提供依据。

　　⑥对矿床的经济技术条件做出全面评价，估算未来企业的经济效益，对合理开发利用和建设方案提出意见及建议。

　　为完成上述任务，将大量采用钻探和坑探（包括探槽、浅井、平硐、斜井等）工程，进行系统采样和测试，还常配合物探、化探等方法。为了达到勘探工作的最优化，即以较少时间和人力、物力的投入，完成勘探任务，必须采用正确的勘探方法、合理的勘探程度和高效的施工管理。

矿产取样

　　从矿体或某些地质体中采集一小部分矿石或岩石，用以进行分析、测试、鉴定，达到研究矿石质量、岩石特点和性能的专门性工作。

取样目的不同

　　根据取样目的不同可分为以下几种：①化学分析取样。目的是对矿石进行化学分析，以确定矿石中的主要有用组分、伴生组分、有害组分含量，用以圈定矿体边界、划分矿石类型及工业品级，是最为常见的一种取样。②技术取样。是为研究某些非金属矿如云母、石棉等的技术工艺性能，圈定矿体边界或品级以及对岩石的物理性质进行测定，对矿山开采技术条件做出评价的取样工作。③加工技术取样。是为确定矿石选矿、冶炼性能而进行的工作。④岩矿鉴定取样。目的是对矿石及岩石进行矿物学、矿相学及岩石学研究，确定其矿物组成、结构构造，为研究矿石加工技术性能、综合利用可能性及矿床成因提供依据。

取样的关键问题

　　取样的关键问题在于取样的可靠性及代表性。可靠性是指单个样品采集、加工、测定的正确程度，也即技术性误差大小。代表性指抽取的样品对该被取样对象的代表程度。影响取样代表性的因素，除矿体本身变化大小外，是样品数量、分布和间距以及样品的几何特征。经济有效地获得具有一定代表性和可靠性的结果是取样工作的核心问题。

　　矿产取样的工作程序一般包括:样品采集(采样),样品加工及样品的分析、鉴定、测试。

采样方法

　岩心钻探时对所取岩（矿）心劈取一半做样品，一半保留。样品连续采取于矿化部位，每样长一般1～2米以上。露头及山地工程中采样时，有刻槽法、方格法、剥层法、全巷法、拣块法、打眼法等。刻槽法最为常用，它是在矿体上按一定规格断面（一般宽×深为 5×2～10×5平方厘米）刻出规则的长槽，将刻出物全部作为样品。为了保证样品有代表性,在横切矿体的穿脉坑道中,在一壁或两壁以1～2米样长，水平连续采样，在顺矿体走向的沿脉坑道中则在掘进掌子面上采样，探槽中样品多布置在槽底。剥层法是在矿体上剥下一薄层矿石做样品。全巷法是在矿体内所掘进坑道掘进过程中按一定进尺将全部矿石作为样品。

方格法是依一定网格，在交叉点上采取大致相同大小矿石块，合并做为一个样品。后几种方法应用较少。拣块法是在爆破的矿堆上，按方格网拣块合并为一个样品。打眼法是在坑道掘进过程中收集打炮时的岩粉或岩泥作为样品，它们只用于矿山生产探矿。

实验室测试对样品重量和粒度有专门要求，对所采样品要做专门加工处理，对化学分析样品，要经过多次破碎、过筛、拌匀、缩分的专门加工程序，以保证其加工质量和代表性。

　　矿产勘查中样品测试、鉴定和试验研究，由专门实验室或测试研究单位承担。化学分析样品要按专门的规定抽取一定比例的样品进行内部检查及外部检查分析以保证化验的可靠性。

　　随着科学技术的发展，可以不采样，而以地球物理探矿方法在矿体露头或探矿工程中直接测定矿石有用组分含量的方法，正在发展，如用磁法研究磁铁矿矿石质量,用放射性测量法求铀矿品位，用X射线放射性测量法测定铅、锌、钨、钼等元素的含量等。

勘探程度

　　勘探过程中对整个矿床的地质、技术和经济问题研究所达到的最合理的详细程度，它决定了勘探投资的多少和时间长短以及未来矿山企业投资回收的风险度。矿床勘探提供矿山设计利用的各级储量的级别构成或其合理比例,前述矿床勘探研究程度的8项要求以及矿床勘探深度，是衡量合理勘探程度的客观标准。前述8项要求是针对矿床整体的,各级储量的构成或其合理比例则是体现在矿床（体）某一局部块段的，整体和局部既有区别又有联系；至于矿床的勘探深度既取决于矿床地质体赋存情况，还与矿山建设规模、服务年限或大矿需分期分段建设悠关。而分布于先期开采地段的高级储量，能保证矿山企业的如期投产和投资的回收。中国在矿产地质勘探规范中对此有明确的要求。

重要矿物

自然金

　　多为分散的粒状，或不规则的树枝状集合体。金黄色，随其成分中含银量的增高则渐变为淡黄色。条痕与颜色相同。有强烈的金属光泽。硬度2.5～3。具强延展性，可以锤成金箔。纯金的比重为19.3。导电性良好，化学性能良好，除溶于王水外，不溶于任何酸类。熔点1062℃。用于货币，制造精密仪器及装饰品。主要产于石英脉中，自然金常富集成沙金矿床。

金刚石

　　晶形呈八面体、菱形十二面体，较少呈立方体，而大多数呈圆粒或碎粒状产出。无色透明或带有蓝、黄、褐和黑色。标准金刚光泽。具强色散性。硬度10。性脆。比重3.50～3.52。在紫外光照射下能发生黄、绿、紫荧光。用于精密及特种切削工具，制造金属钢丝的拉模、钻头及贵重的宝石。

　　常产于超基性岩的金伯利岩（即角砾云母橄榄岩）中。当含金刚石的岩石遭风化后，可形成金刚石砂矿。

高岭石

　　常呈土状、粉末状、鳞片状。纯净者颜色白，如含杂质，则染成浅黄、浅灰、浅红、浅绿、浅褐等色。蜡状光泽。硬度极低，1～3度。比重2.6。吸水性强，舌舔有黏性。

　　为陶瓷、造纸、橡胶等重要化工原料。

　　高岭石的来源，有黏土沉积形成，有长石、霞石等风化而成。

磷灰石

　　单晶体为六方柱状或厚板状，集合体为块状、粒状、结核状。

　　其颜色因成因而异，纯净者无色或白色，但少见。一般呈黄绿色，亦有灰、绿、褐、蓝、紫等色。油脂光泽。

　　主要用于制造磷肥以及化学工业上的各种磷盐和磷酸。

　　海相沉积成因者形成胶磷矿，具有巨大的经济价值。有时与火成岩有关者，也可能有经济价值。