郭 旻 朱明海

(五礦礦業(yè)(安徽)工程設(shè)計(jì)有限公司)

在固體礦產(chǎn)勘查過(guò)程中，最重要的工作是進(jìn)行礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算，由于礦床的多樣性和礦體形態(tài)的復(fù)雜性，使得勘查方法多種多樣，相應(yīng)的資源儲(chǔ)量估算方法也種類(lèi)繁多[1-5]。傳統(tǒng)的估算方法主要有幾何法和統(tǒng)計(jì)分析法[6-9]，幾何法應(yīng)用相對(duì)較廣[10]。幾何法是將形態(tài)復(fù)雜的礦體描繪成與該礦體體積大致相等的幾何形體，利用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式計(jì)算其體積，利用體積與礦石平均體積體重來(lái)估算資源儲(chǔ)量，主要方法有垂直斷面法、平行斷面法、塊段法等[11-14]。在采用垂直斷面法時(shí)，采用的體積計(jì)算公式主要有梯形體積公式、截錐體積公式、錐形體積公式和楔形體積公式。本研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于既不作錐形尖滅，也不作楔形尖滅的礦體，僅采用錐形體積公式和楔形體積公式對(duì)塊段體積進(jìn)行估算，易存在偏差。本研究以山西省臨汾市西里北鐵礦為例，采用斜楔形體積公式估算資源量，以提高礦體塊段資源儲(chǔ)量估算的準(zhǔn)確性。

1 礦床地質(zhì)特征

西里北鐵礦位于華北地臺(tái)南緣，秦嶺—大別山活動(dòng)帶北緣[15-16]。礦區(qū)地表大部分被第四系覆蓋，僅在礦區(qū)東部出露二疊系上統(tǒng)石千峰組長(zhǎng)石砂巖。二疊系下統(tǒng)下石盒子組泥巖、細(xì)砂巖、粉砂巖，上統(tǒng)上石盒子組粉砂巖、細(xì)砂巖；石炭系上統(tǒng)山西組泥頁(yè)巖、太原組長(zhǎng)石石英砂巖；奧陶系中統(tǒng)峰峰組薄層—厚層灰?guī)r、上馬家溝組泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r等地層僅在鉆孔有揭露。礦區(qū)地表僅在南部發(fā)育一條壓性正斷層，深部由鉆孔控制，斷層傾角為70°～80°，穿過(guò)二疊系地層。礦區(qū)內(nèi)地表巖漿巖僅在北部出露巨斑正長(zhǎng)巖，深部主要為閃長(zhǎng)巖、輝石二長(zhǎng)閃長(zhǎng)玢巖，均屬燕山期產(chǎn)物，侵位于奧陶系下統(tǒng)下馬家溝組頂部至二疊系上統(tǒng)石千峰組[15]。巖體侵位形成似背型隆起，走向?yàn)镹E向，在與灰?guī)r的接觸帶內(nèi)形成了接觸交代型磁鐵礦床，成為礦區(qū)成礦母巖。礦床為中型隱伏接觸交代型磁鐵礦床，礦體產(chǎn)于燕山期閃長(zhǎng)玢巖與奧陶系中統(tǒng)灰?guī)r的接觸帶上。由于受巖體與灰?guī)r接觸帶控制，礦體分層明顯，總體呈似層狀產(chǎn)出，空間上表現(xiàn)為波狀起伏[15]。目前，礦區(qū)自上而下圈定了4個(gè)礦體，編號(hào)分別為Ⅰ#、Ⅱ#、Ⅲ#、Ⅳ#，各礦體的形態(tài)特征見(jiàn)表1。

表1 西里北鐵礦礦體特征[15，17]

2 資源儲(chǔ)量估算

2.1 斜楔形體塊段幾何形態(tài)及體積計(jì)算公式

同一塊段的2相鄰剖面(1個(gè)剖面為有效面積，另1個(gè)剖面為無(wú)效面積(面積為0))即可構(gòu)成斜楔形體塊段[18]，斜楔形體幾何形態(tài)見(jiàn)圖1。

圖1 斜楔形體幾何形態(tài)

斜楔形體積計(jì)算公式為

式中，V為礦體塊段體積，m3；a0為無(wú)效面積尖滅長(zhǎng)度或礦層厚度，m；as為有效面積的對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)或有效斷面之平均礦層厚度，m；S為有效斷面面積，m2；L為線距或外推距離，m。

2.2 斜楔形體積公式的應(yīng)用

西里北鐵礦存在諸多斜楔形體礦塊，故而不宜籠統(tǒng)地采用楔形公式或錐形公式進(jìn)行資源儲(chǔ)量估算，本研究采用斜楔形體積公式進(jìn)行資源儲(chǔ)量估算。該鐵礦主礦體的資源儲(chǔ)量估算平面如圖2所示。由圖2可知：Ⅰ#礦體中涉及的斜楔形體塊段主要為332-3、333-1、333-4、333-5、333-6、333-7，Ⅱ#礦體中涉及的斜楔形體塊段主要為332-1、333-1、333-5、333-6；Ⅲ#礦體中涉及的斜楔形體塊段主要為332-1、332-2、332-3、332-4、333-1、333-10；Ⅳ#礦體中涉及的斜楔形體塊段主要為332-1、332-4、333-1、333-10。上述斜楔形體的資源儲(chǔ)量估算結(jié)果見(jiàn)表2。

3 討 論

3.1 斜楔形體積計(jì)算公式的應(yīng)用條件

(1)當(dāng)?shù)V體沿走向或傾向作無(wú)限外推時(shí)(如本研究礦床中各礦體中333級(jí)別塊段)，外推塊段體積應(yīng)采用斜楔形體積公式進(jìn)行計(jì)算。

(2)當(dāng)1個(gè)剖面有2個(gè)或2個(gè)以上工程控制，另1個(gè)剖面有1個(gè)工程控制時(shí)，如本研究各礦體中332級(jí)別塊段體積宜采用斜楔形體積公式進(jìn)行計(jì)算。

圖2 西里北鐵礦各礦體資源儲(chǔ)量估算水平投影

表2 西里北鐵礦斜楔形體塊段資源儲(chǔ)量估算結(jié)果

3.2 斜楔形體積公式驗(yàn)證

當(dāng)無(wú)效面積呈直線a0尖滅，而a0小于有效面積對(duì)應(yīng)的塊體厚度as(圖3(a))時(shí)，可將圖3(a)中EF延長(zhǎng)至G點(diǎn)，使得EG=as，則FG=as-a0，則塊段體積計(jì)算公式即為本研究斜楔形體積計(jì)算公式。

當(dāng)無(wú)效面積呈直線a0尖滅，而a0大于有效面積對(duì)應(yīng)塊體厚度as(圖3(b))時(shí)，斜楔形體積公式仍可采用上式進(jìn)行計(jì)算。

圖3 斜楔形體形態(tài)

當(dāng)a0=0時(shí)，則V=L·S/3，即為錐形體積公式；當(dāng)a0=as時(shí)，即為楔形體積公式。由此可知，對(duì)于同一塊段的2相鄰剖面，1個(gè)剖面為有效面積，另1個(gè)剖面為無(wú)效面積(面積為0)時(shí)，斜楔形體積公式具有普遍意義，錐形體積公式和楔形體積公式僅為斜楔形體積公式的特例。

4 結(jié) 語(yǔ)

分析了山西省臨汾市西里北鐵礦的礦床地質(zhì)特征，并采用斜楔形體積公式估算了主要礦體各礦段的資源儲(chǔ)量，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析了該公式的應(yīng)用條件。研究表明，在資源儲(chǔ)量估算中，常使用的錐形體積公式和楔形體積公式僅為斜楔形體積公式的2個(gè)特例，應(yīng)用斜楔形體積公式對(duì)于提高礦體部分特殊塊段資源儲(chǔ)量估算的合理性及準(zhǔn)確性有一定的實(shí)際意義。

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