李長(zhǎng)虎（新疆有色地質(zhì)勘查局地質(zhì)研究所　烏魯木齊830000）

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新型設(shè)備在烏什縣闊西塔西釩磷礦勘探中的應(yīng)用

李長(zhǎng)虎
（新疆有色地質(zhì)勘查局地質(zhì)研究所烏魯木齊830000）

摘要新疆烏什縣闊西塔西釩磷礦在勘查過(guò)程中，受礦體特征制約，常規(guī)的機(jī)械巖芯鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中因礦體部位較為松散，礦芯的采取率無(wú)法達(dá)到勘查規(guī)范的要求，甚至無(wú)法取芯。經(jīng)研究后采用了美國(guó)產(chǎn)Niton XL2手持式合金分析儀和RC巖粉鉆鉆探工藝，有效地解決了礦芯采取率不足的問(wèn)題，為資源量的估算提供了依據(jù)并從很大程度上推進(jìn)了該礦床勘查程度的深入。

關(guān)鍵詞釩磷礦新型設(shè)備手持式合金分析儀RC巖粉鉆新疆

闊西塔西釩磷礦位于位于新疆烏什縣南東部，距烏什縣直線距離約25 km，行政區(qū)劃隸屬新疆維吾爾自治區(qū)烏什縣管轄。區(qū)內(nèi)廣泛出露有寒武系下統(tǒng)的玉爾吐斯組地層，由一套灰黑色碳質(zhì)泥頁(yè)巖夾薄層硅質(zhì)巖、灰?guī)r和灰綠色薄層細(xì)砂巖夾薄層硅質(zhì)巖、灰白色白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖組成。該地層中礦產(chǎn)資源豐富，分布有磷、釩、鈾、石膏、白云巖等礦床。

1　問(wèn)題的提出

自上世紀(jì)60年代起，就有單位在本區(qū)及其周邊進(jìn)行過(guò)相關(guān)工作。2007年新疆有色礦產(chǎn)勘查院在該區(qū)進(jìn)行了以磷、釩礦為主的預(yù)查工作，初步認(rèn)為該區(qū)有形成中到大型磷、釩礦的條件。2008年，內(nèi)蒙古自治區(qū)第五地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)院在該區(qū)進(jìn)行了以磷、釩礦為主的普查工作，在礦區(qū)先后施工了3個(gè)械巖芯鉆鉆孔，但均因礦芯采取率低于30%而報(bào)廢，最終未對(duì)本區(qū)的釩磷礦資源量作出評(píng)價(jià)。

究其原因，主要是受礦體特征的控制，常規(guī)的機(jī)械巖芯鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中，因礦體部位較為松散，礦芯隨冷卻水循環(huán)反出，礦芯的采取率無(wú)法達(dá)到勘查規(guī)范的要求，甚至無(wú)法取芯。由此致使該區(qū)域長(zhǎng)時(shí)間處于勘查程度較低、有礦但無(wú)法提交資源量的窘境。

如何解決該地區(qū)鉆探巖芯采取率不足的問(wèn)題，成了本區(qū)進(jìn)行勘查工作要解決的首要難題。

2　礦區(qū)地質(zhì)背景

闊西塔西釩磷礦位于塔里木地臺(tái)北緣柯枰斷塊之內(nèi)，阿克蘇鼻狀隆起西北緣。區(qū)內(nèi)廣泛分布震旦系和古生代地層，其中震旦系-志留系主要屬淺海相、濱海相碳酸鹽沉積。

闊西塔西釩磷礦礦區(qū)內(nèi)出露地層較為單一，主要為寒武系下統(tǒng)薩爾布拉克組，局部出露中上寒武統(tǒng)阿瓦塔格群及震旦系上統(tǒng)蘇蓋提布拉克組。此外，在山前及溝谷低洼處出露有第四系沖洪積物與坡積物。

3　釩礦體地質(zhì)特征

3.1釩礦層空間形態(tài)分布特征

礦區(qū)內(nèi)釩礦層位于薩爾布拉克組中段底部（∈1sr2-1），礦體呈層狀、似層狀延伸比較穩(wěn)定，局部隨沉積基底的起伏而呈波狀起伏，在空間分布上自下而上可分為四層：

(1)層：底板，灰-灰黑色磷塊巖、結(jié)核狀磷塊巖，厚度0.1~1.2 m，一般為0.2~0.5 m，個(gè)別地段缺失。

(2)層：黑色硅質(zhì)巖與泥頁(yè)巖、泥質(zhì)巖、粉砂巖互層，礬土礦即賦存于泥頁(yè)巖、泥質(zhì)巖、粉砂巖層中，厚度為1~4 m，一般2~3 m。

(3)層：細(xì)晶-中晶中厚層白云巖夾不規(guī)則條帶硅質(zhì)巖，厚度2~3 m，局部厚度可達(dá)3~5 m，該層同時(shí)也是本區(qū)礬土礦找礦的標(biāo)志層。

(4)層：頂板，為灰白色細(xì)晶白云巖夾泥質(zhì)白云巖、灰質(zhì)白云巖。

3.2釩礦層規(guī)模、產(chǎn)狀、厚度、品位、變化特征

礦區(qū)釩礦層出露規(guī)模較大，礦體延伸達(dá)3 500~ 4 000 m。礦層產(chǎn)狀較為平緩，傾角在5°~15°，局部接近水平，具有較好的走向及傾向延伸，礦體品位、厚度總體變化不大。礦區(qū)釩礦層最低V2O5含量0.5×10-2，最高2.49×10-2，平均為0.83×10-2；礦層的頂?shù)装鍘r性穩(wěn)定，其中底板為中厚層細(xì)晶-中晶白云巖，頂板為含硅質(zhì)條帶中厚層白云巖、泥質(zhì)白云巖。

3.3礦石質(zhì)量

釩不呈單獨(dú)礦物出現(xiàn)，礦石中釩礦物主要賦存在鐵鋁氧化物、云母類及黏土礦物和難溶硅酸鹽中。釩礦體由薄層狀的釩土礦和硅質(zhì)巖互層構(gòu)成。釩土礦呈灰褐色或土黃色泥片狀、粉末狀、土狀薄層，較為松散，厚度多在1~3 cm之間，局部達(dá)5~10 cm。硅質(zhì)巖薄層呈灰黑色，厚度多在3~10 cm間，裂隙發(fā)育，易碎。

4　使用的設(shè)備及工作方法

為解決巖芯采取率不足甚至無(wú)法取芯的難題，經(jīng)多方咨詢、反復(fù)試驗(yàn)，并借鑒國(guó)外礦業(yè)公司勘查手段。2009年烏什縣闊西塔西釩磷礦礦區(qū)勘查過(guò)程當(dāng)中，首次采用了美國(guó)產(chǎn)Niton XL2手持式合金分析儀和RC（reverse circulation）巖粉鉆鉆探工藝。

本次勘查工作所采用的鉆機(jī)型號(hào)為FSL500A型，開孔孔徑為90 mm，施工鉆孔均為90°直孔，鉆進(jìn)過(guò)程中無(wú)變徑。工作原理為：高壓空氣自回轉(zhuǎn)頭通過(guò)雙層鉆桿的套層進(jìn)入潛孔沖擊器，沖擊做工后，自潛孔沖擊器前部的鉆頭外側(cè)排出，再通過(guò)鉆頭中心-潛孔沖擊器中心-鉆桿中心-回轉(zhuǎn)頭排出孔外-分樣機(jī)分離。

鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中，自開孔每1 m取1個(gè)樣，將巖粉裝入樣品袋并編號(hào)。鉆進(jìn)至預(yù)計(jì)見(jiàn)礦位置時(shí)，即礦體頂板含硅質(zhì)條帶白云巖（見(jiàn)礦標(biāo)志層位，此時(shí)灰白色白云巖中夾雜有少量的灰黑色硅質(zhì)巖碎屑，比較容易辨認(rèn)）時(shí)，回次進(jìn)尺按0.25 m鉆進(jìn)。并依據(jù)美國(guó)產(chǎn)Ni?ton XL2手持式合金分析儀對(duì)五氧化二釩的分析結(jié)果劃分礦體。每鉆進(jìn)0.25 m，取樣一次，直至進(jìn)入礦體后，按0.5 m對(duì)礦體取樣，裝入樣品袋并編號(hào)。穿過(guò)礦體進(jìn)入圍巖后，繼續(xù)按1.0 m取樣至終孔。

礦體部位每取完一個(gè)樣后，為防止孔內(nèi)殘留的巖粉對(duì)礦體造成污染，將鉆具停留在孔內(nèi)用壓縮氣體持續(xù)吹至沒(méi)有巖粉反出后繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)礦體樣品的鉆進(jìn)取樣。

鉆孔終孔后，圍巖巖粉采用分樣器野外現(xiàn)場(chǎng)分樣裝袋，連同礦體樣品及時(shí)運(yùn)回巖粉庫(kù)。將巖粉用水沖洗后，按鉆孔編號(hào)、回次編號(hào)對(duì)應(yīng)的裝入巖屑盒內(nèi)并編號(hào)。待巖屑干燥后制作鉆孔柱狀模板，按1∶50比例尺，用木工膠將巖屑粘貼在備置好的復(fù)合木板上，注明鉆孔編號(hào)、開終孔日期，孔深及回次。鉆孔柱狀模板上能直觀而全面的反應(yīng)出每個(gè)鉆孔的信息，非常便于地質(zhì)編錄。依據(jù)快速分析儀的分析結(jié)果取樣并參照鉆孔柱狀模板進(jìn)行地質(zhì)編錄后歸入巖芯庫(kù)永久保存。

5　取得的成果及其有效性

RC巖粉鉆結(jié)合Niton XL2手持式合金分析儀結(jié)合后的運(yùn)用，有效的解決了礦體取芯難、采取率不足的問(wèn)題。已施工的鉆孔巖礦心采取率均在90%以上且提高了工作效率，節(jié)約了成本。

但就RC巖粉鉆在鉆進(jìn)過(guò)程當(dāng)中能否準(zhǔn)確定位礦體頂?shù)装褰缦?、厚度、品位的?wèn)題，有專家提出了質(zhì)疑；加之工區(qū)施工鉆孔均為90°大孔徑直孔，并未進(jìn)行鉆孔彎曲度測(cè)量。為解決上述問(wèn)題，決定運(yùn)用坑道對(duì)已施工的鉆孔R(shí)ZK2210、RZK2206、RZK18N08進(jìn)行驗(yàn)證。

5.1鉆孔孔斜驗(yàn)證

坑道掘進(jìn)至鉆孔地表復(fù)測(cè)坐標(biāo)位置后，準(zhǔn)確的找到了RZK2206、RZK18N08鉆孔，RZK2210鉆孔經(jīng)擴(kuò)大坑道斷面后也找到。由表1可知，RZK2206鉆孔、RZK18N08鉆孔和RZK2210鉆孔3個(gè)驗(yàn)證孔的孔斜測(cè)量指標(biāo)均在規(guī)范允許范圍以內(nèi)，符合規(guī)范要求，見(jiàn)表1。

表1　驗(yàn)證孔孔斜驗(yàn)證結(jié)果表

5.2鉆孔礦體位置、厚度、品位驗(yàn)證

坑道掘進(jìn)至驗(yàn)證孔位置后，經(jīng)定向爆破，基本保留了鉆孔的一壁，能直觀的和鉆孔內(nèi)的礦體厚度進(jìn)行對(duì)比?？拥纼?nèi)采用10 cm×5 cm刻槽樣，樣品的取樣位置及長(zhǎng)度和鉆孔取樣相一致。具體驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)驗(yàn)證孔礦體厚度、品位對(duì)照表(表2)。

表2　驗(yàn)證孔礦體厚度、品位對(duì)照表

由表2可知，通過(guò)坑道驗(yàn)證，RC巖粉鉆鉆探過(guò)程中，對(duì)礦體頂?shù)装褰缦?、礦體厚度及品位的控制，都與坑道內(nèi)驗(yàn)證的結(jié)果相一致。

6　結(jié)束語(yǔ)

烏什縣闊西塔西釩磷礦因受礦體特征的控制，以往施工的常規(guī)機(jī)械巖芯鉆機(jī)在鉆進(jìn)過(guò)程中，礦芯的采取率無(wú)法達(dá)到勘查規(guī)范的要求，甚至無(wú)法取芯。

2009年礦區(qū)的勘查過(guò)程當(dāng)中，首次采用了RC （reverse circulation）巖粉鉆鉆探工藝結(jié)合美國(guó)產(chǎn)Ni?ton XL2手持式合金分析儀的勘查手段。通過(guò)坑道工程驗(yàn)證后，巖粉鉆鉆進(jìn)過(guò)程中，對(duì)礦體厚度及品位的控制，都與坑道內(nèi)驗(yàn)證的結(jié)果相一致，說(shuō)明巖粉鉆鉆探工藝在本礦區(qū)是行之有效的。

新型設(shè)備的使用，有效地解決了礦芯采取率不足的問(wèn)題，且提高了效率，降低了成本。為資源量的估算提供了依據(jù)并從很大程度上推進(jìn)了該礦床勘查程度的深入。

本次勘查過(guò)程中新型設(shè)備的運(yùn)用，作為一個(gè)礦床勘查的案例，與行業(yè)同仁進(jìn)行交流和探討。希望能在周邊礦區(qū)或是類似的礦床勘查中進(jìn)行推廣并不斷完善，有不足之處敬請(qǐng)指正。

收稿：2015-01-06

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2015.02.007