李文臣, 張文強(qiáng)， 張 徐

（1.中材地質(zhì)工程勘查研究院有限公司，北京 100102；2.中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心安徽總隊(duì)，安徽 合肥 230601）

在地質(zhì)勘查工作中，各類樣品的采集是十分重要的基礎(chǔ)工作之一，通過采集樣品的分析測(cè)試，獲取相關(guān)信息數(shù)據(jù)，為后期研究、評(píng)定礦床礦體提供依據(jù)。因此，采集樣品的代表性和樣品質(zhì)量會(huì)直接影響礦床的正確評(píng)價(jià)及工業(yè)利用。

建筑用石料指可加工成不同粒級(jí)的碎石、機(jī)制砂、塊石等建筑用的天然巖石，以及自然形成的砂、卵石。建筑用石料礦產(chǎn)特點(diǎn)是礦石類型多、用途多，礦石類型按產(chǎn)狀分為原生巖石類和次生砂、卵石類，兩類樣品的采取方式和測(cè)試項(xiàng)目差異較大。

本文著重從建筑用石料礦勘查工作中評(píng)價(jià)指標(biāo)和樣品采集所面臨的主要問題，對(duì)已經(jīng)存在的行業(yè)及地方規(guī)范、要求和典型礦床實(shí)例進(jìn)行剖析，提出一些新的見解和建議。

1 建筑用石料勘查標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

目前，建筑用石料勘查相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要有NB/T 20503-2018《核電廠混凝土用建筑骨料調(diào)查技術(shù)規(guī)程》、TB 10084-2007《鐵路天然建筑材料工程地質(zhì)勘察規(guī)程》；地方標(biāo)準(zhǔn)主要有《浙江省普通建筑石料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查技術(shù)要求》、《河南省普通建筑石料地質(zhì)礦產(chǎn)勘查技術(shù)要求》等；建材地勘行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建材—非金屬礦地質(zhì)工作指南續(xù)集(含勘查技術(shù)方法)》——《建筑用砂和卵石礦產(chǎn)地質(zhì)工作指南》。

1.1 行業(yè)建筑用石料勘查要求

在現(xiàn)行的行業(yè)建筑用石料地質(zhì)勘查工作中，樣品采取及樣品測(cè)試基本一致，樣品測(cè)試包括原巖及產(chǎn)品的測(cè)試，主要有天然砂試驗(yàn)、人工骨料原巖試驗(yàn)、碎石試驗(yàn)、機(jī)制砂試驗(yàn)、堿活性試驗(yàn)。

采樣應(yīng)具有代表性，應(yīng)采取新鮮巖石或微風(fēng)化巖石樣， 每一主要巖性不應(yīng)少于6組；巖樣應(yīng)在鉆孔巖芯、爆破巖塊中選??；巖石堿活性試驗(yàn)應(yīng)按巖性分別進(jìn)行采樣，每一主要巖性采樣組數(shù)不應(yīng)少于6組。當(dāng)少數(shù)樣品存在潛在堿活性危害時(shí)，應(yīng)增加采樣組數(shù)?；炷凉橇霞夹g(shù)指標(biāo)必須進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)每種巖性初查不少于3組，詳查不少于6組。

1.2 地方建筑用石料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查技術(shù)要求

地方建筑用石料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查技術(shù)要求主要針對(duì)碎石和機(jī)制砂等石料的勘查要求，劃分為2個(gè)勘查階段，對(duì)礦體的地質(zhì)特征和石料質(zhì)量進(jìn)行研究。測(cè)定普通建筑石料礦產(chǎn)的硫酸鹽和硫化物含量、巖石抗壓強(qiáng)度、堅(jiān)固性、壓碎指標(biāo)值、堿集料反應(yīng)等確定石料質(zhì)量等級(jí)。

取樣的主要要求為：巖礦鑒定樣、化學(xué)分析(硅酸鹽分析)樣、質(zhì)量指標(biāo)樣和小體重樣的采集與測(cè)試必須配套進(jìn)行，一組樣品應(yīng)取自同一位置的同種巖石；進(jìn)行巖心鉆探的勘查區(qū)，必須取巖心樣配套測(cè)試；首采塊段必須有一組測(cè)試樣。

在質(zhì)量指標(biāo)樣品的采集、測(cè)試數(shù)量方面，浙江省和河南省標(biāo)準(zhǔn)一致，規(guī)定按巖性采集樣品1～2件，未對(duì)樣品取樣方法及規(guī)格等作出具體要求。

浙江省標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)是將建筑用石料礦產(chǎn)勘查的評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為地質(zhì)研究指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)兩類，使建筑用石料礦產(chǎn)勘查評(píng)價(jià)時(shí)的復(fù)雜指標(biāo)體系變得簡(jiǎn)單易行。地質(zhì)研究指標(biāo)主要包括小體重、巖礦鑒定、硅酸鹽分析樣，質(zhì)量指標(biāo)主要包括硫酸鹽和硫化物含量、巖石抗壓強(qiáng)度、堅(jiān)固性、壓碎指標(biāo)值、堿集料反應(yīng)等。

1.3 《建筑用砂和卵石礦產(chǎn)地質(zhì)工作指南》要求

《建筑用砂和卵石礦產(chǎn)地質(zhì)工作指南》主要針對(duì)砂卵石礦床采樣，未涉及原巖石料礦產(chǎn)。一般1m采取一件樣品，若礦層較厚則2m一件樣品。樣品按不同工程、不同礦體、不同礦石類型分別連續(xù)采取。采取樣品需要測(cè)試12項(xiàng)，有表觀密度、孔隙率、吸水率、含泥量、泥塊含量、針片狀顆粒含量、有機(jī)質(zhì)含量、硫酸鹽及硫化物含量、堅(jiān)固性、壓碎指標(biāo)、堿集料反應(yīng)和顆粒級(jí)配。

1.4 建筑用石料勘查存在的主要問題

主要表現(xiàn)在評(píng)價(jià)方法和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一兩個(gè)方面：①建筑用石料勘查沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，一般采用原巖對(duì)應(yīng)的礦種勘查規(guī)范，或者采用產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，或者參考行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，或者參考《建筑用砂和卵石礦產(chǎn)地質(zhì)工作指南》，或者只依據(jù)《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》；②建筑用石料質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及采樣方法不統(tǒng)一，測(cè)試項(xiàng)目一般較少、部分過多，部分礦床只取1個(gè)或2個(gè)樣品，多數(shù)僅有抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，對(duì)影響礦石質(zhì)量的成分、結(jié)構(gòu)等內(nèi)在影響因素多數(shù)勘查報(bào)告中未提及；部分礦區(qū)將建設(shè)用砂卵石的全部質(zhì)量指標(biāo)作為評(píng)價(jià)依據(jù)，造成過度勘查。

2 典型建筑用石料礦床勘查工作實(shí)例

以安徽省銅陵市小沖建筑用砂巖礦勘探項(xiàng)目為例，對(duì)其基本評(píng)價(jià)特點(diǎn)進(jìn)行研究。該礦區(qū)礦層賦存于上泥盆統(tǒng)五通組(D3w)上段中厚層石英砂巖夾粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖中。勘查報(bào)告以《浙江省普通建筑石料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查技術(shù)要求》作為工作依據(jù)，按照地質(zhì)勘查階段開展工作。

評(píng)價(jià)質(zhì)量指標(biāo)為：①巖石抗壓強(qiáng)度(飽和狀態(tài))≥45MPa；②硫酸鹽及硫化物(SO3質(zhì)量計(jì))＜1.0%；③對(duì)于礦區(qū)中的傳統(tǒng)夾石類巖層，不作為夾石處理，當(dāng)作宕渣評(píng)價(jià)。

該報(bào)告基本將礦區(qū)中的各類巖石按照不同礦種和可能的工業(yè)用途分別進(jìn)行了評(píng)價(jià)，主礦種中增加了公路用集料的測(cè)試項(xiàng)目。該報(bào)告中也存在明顯的不足，主要表現(xiàn)在：①主礦種評(píng)價(jià)時(shí)，對(duì)于主礦種建筑用石料質(zhì)量指標(biāo)體系中的其他指標(biāo)樣品取樣原則和取樣方法未做詳細(xì)說明；②抗壓強(qiáng)度樣品采集過多(135件)，根據(jù)不同勘查工程、不同巖性按照一定的間距進(jìn)行了采樣，與浙江省標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定中“無勘查工程和間距的要求”不一致，對(duì)采樣的原則、方法及代表性等未做詳細(xì)說明。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

建筑用石料礦床的質(zhì)量指標(biāo)可以按照巖(層)的性狀，在地質(zhì)勘查中的重要程度和在石料產(chǎn)品使用中的影響分為兩類：①勘查工作的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，包括強(qiáng)度、成分類指標(biāo)，屬于內(nèi)在因素，如抗壓強(qiáng)度、堅(jiān)固性、堿集料反應(yīng)、硫酸鹽及硫化物含量等；②輔助評(píng)價(jià)指標(biāo)，為產(chǎn)品、結(jié)構(gòu)類指標(biāo)，屬于外在因素，如松散密度、孔隙率、針片狀顆粒含量等?？辈楣ぷ髦械闹饕u(píng)價(jià)指標(biāo)及輔助評(píng)價(jià)指標(biāo)分類見表1、表2。

表1 原巖質(zhì)量指標(biāo)分類

表2 砂卵石類質(zhì)量指標(biāo)分類

在水飽和狀態(tài)下巖石抗壓強(qiáng)度應(yīng)滿足：火成巖≥80MPa，變質(zhì)巖≥60MPa，水成巖≥30MPa。

4 樣品采集的原則和方法的探討

目前建筑用石料礦床地質(zhì)勘查評(píng)價(jià)還沒有全國(guó)統(tǒng)一的取樣原則和采集方法，各行業(yè)和各地方標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，地質(zhì)工作中依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)也不一致，給建筑用石料礦的勘查工作帶來諸多不便。

按照GB/T 13908-2002《固體礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范總則》要求，結(jié)合有代表性的地方勘查標(biāo)準(zhǔn)和各類典型礦床勘查實(shí)例的分析研究，認(rèn)為《建筑用石料地質(zhì)勘查技術(shù)要求》中對(duì)于評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定和樣品布置采集原則應(yīng)做如下規(guī)定。

4.1 樣品的采集原則

樣品的采集要遵守代表性原則?？辈楣ぷ鞯馁|(zhì)量主要體現(xiàn)在樣品的采集質(zhì)量和樣品分布合理方面，樣品的代表性主要通過它的均勻性來體現(xiàn)，是勘查評(píng)價(jià)工作的重要依據(jù)和核心。在礦區(qū)巖礦體分類(層)的基礎(chǔ)上按照巖石類型進(jìn)行取樣，樣品的分布應(yīng)該以工程為單位，視巖礦層的厚度、質(zhì)量變化特征分別采集，盡量使樣品在礦區(qū)中分布均勻，樣品劃分必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范的要求。

4.2 樣品的采集方法和數(shù)量要求

一般指標(biāo)是礦床評(píng)價(jià)的主要依據(jù)，是礦與非礦劃分的標(biāo)準(zhǔn)；輔助指標(biāo)是對(duì)礦石質(zhì)量定量分類的依據(jù)；地質(zhì)研究類指標(biāo)主要用于研究礦床的地質(zhì)特征。由于其重要性、針對(duì)性不同，對(duì)于一般指標(biāo)和輔助類指標(biāo)作如下要求：在勘查工程中按照層位或巖性分別采集一般指標(biāo)樣，在同一剖面的工程中按層位或巖性分別采集輔助指標(biāo)樣并按照工程所控制層位或巖性的厚度將相同層位或巖性采集的輔助指標(biāo)樣進(jìn)行組合，當(dāng)剖面為單工程時(shí)，可以用單工程樣品單獨(dú)測(cè)試，但必須保證每條剖面、每種巖性有2組輔助指標(biāo)樣。

4.3 原生礦床取樣方法及要求

原生礦床一般工業(yè)指標(biāo)樣品的采集要求見表3。

4.4 天然砂、卵石取樣方法及要求

(1) 天然砂：一般指標(biāo)主要包括云母含量、堅(jiān)固性、硫酸鹽及硫化物含量、氯化物。樣品以工程為單位按照礦層采集，采用刻槽或劈半法連續(xù)取樣，單個(gè)樣品長(zhǎng)度一般≥2m。

(2) 天然卵石：一般指標(biāo)同于原生礦床，取樣方法同于天然砂或從天然砂樣品中分選。

表3 原生礦床樣品采集要求

5 結(jié)語

本文旨在對(duì)建筑用石料勘查工作中的評(píng)價(jià)指標(biāo)及樣品采集方法進(jìn)行探索，通過對(duì)眾多產(chǎn)品指標(biāo)進(jìn)行研究，將決定礦石質(zhì)量的內(nèi)在因素作為一般評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)樣品采集方法進(jìn)行說明，使勘查工作更具有科學(xué)性、可操作性和廣泛的實(shí)用性，使建筑用石料礦產(chǎn)勘查能夠做到循序漸進(jìn)、有章可循，避免勘查工作不足或過度勘查。