劉 晶,張涯胸
(1.中國鋁業(yè)貴州分公司礦業(yè)公司,貴州 貴陽 550000;2.貴州息烽磷礦有限責任公司,貴州 貴陽 550000)
地質工作是指運用地質科學理論和各種傳統(tǒng)及現(xiàn)代化的技術方法、手段對地質體進行調查研究,經(jīng)濟有效地摸清地質情況和探明礦產(chǎn)資源的工作。地質工作中的礦產(chǎn)普查勘探工作一般分為區(qū)域地質調查、礦產(chǎn)普查、礦床勘探、礦山地質等幾個階段,地質科研工作貫穿于各階段之中。由此可見,地質礦產(chǎn)普查勘探工作既是一個由面到點,由表及里,由淺入深的連續(xù)的調查研究過程,也是一個由粗到精、不斷深化的發(fā)展過程[1]。本文所談的是地下非煤礦山礦產(chǎn)普查勘探工作的最后一個階段——礦山地質。
(1)礦山地質的概念。地下非煤礦山地質工作就是在地下非煤礦山礦體范圍內及其周邊區(qū)域,為了確保礦山采礦工作的順利進行所采取的不同類型的地質勘察工作;一個地下礦床經(jīng)地質勘查得出其礦體參數(shù),并結合市場需求經(jīng)過論證,確定其具有工業(yè)開采價值后,從礦山基建、生產(chǎn)直到礦山閉坑等不同階段的地質工作,都屬于其工作范圍。礦山的地質工作就是要確保摸清礦體的賦存狀態(tài),為采礦工作提供設計和施工的依據(jù)。
(2)礦山地質的基本任務:①通過采礦巷道及探礦工程,深入研究礦體形態(tài)、礦石質量及圍巖賦存情況等,得出清晰的地質資料,用以指導礦井設計及施工,確保地下非煤礦山安全穩(wěn)定地生產(chǎn);②指導工程技術人員對礦石進行合理開采,控制礦石的損失、貧化指標,并對礦石產(chǎn)量、質量進行管控等;③及時解決因水文地質、工程地質等原因而造成的影響礦山正常生產(chǎn)的各種地質問題;④采礦過程中邊采邊探,摸清生產(chǎn)部分礦體情況,并在礦山外圍進行地質勘探,尋找新的資源,以期擴大礦山生產(chǎn)能力或延長礦山服務年限;⑤在地下非煤礦山采場、中段乃至礦井開采結束后,及時進行驗收與總結,不斷推進礦山的安全生產(chǎn)[2]。
(1)日常性的礦山地質工作。在地下非煤礦山生產(chǎn)中,為了確保采掘工程能夠順利開展,必須要有針對性的開展各項地質工作。主要包含:生產(chǎn)勘探、地質取樣和地質編錄;資源存儲量核算及生產(chǎn)管控;礦石品質平衡、貧化和損失控制等。
(2)專門性的礦山地質工作。地下礦山生產(chǎn)過程中,常常會出現(xiàn)一些難以預見的地質問題,對癥下藥為了及時處理好這些問題,礦山地質工作人員必須有針對性的開展井下地質工作。主要內容:評估礦石及圍巖穩(wěn)固性(見圖1);開展水文地質調查工作妥善處理礦井排水問題;為了革新地下非煤礦山安全生產(chǎn)技術開展的與礦體賦存條件、采礦工藝相關的地質工作等。
圖1 技術人員對采場進行調查
(3)礦山地質技術管理工作。地下非煤礦山地質措施管制工作主要包含:資源儲量控制,礦石品質控制和品質平衡;采掘過程中礦石損耗以及貧化的控制;礦石工業(yè)貧品位、出礦地質品位、采礦過程礦石質量的控制;采掘計劃的編制工作以及采礦施工管理等。
(4)礦區(qū)深部找礦工作。要想在礦區(qū)范圍內向深部進行探礦以及在礦床周邊進行勘察,找尋未知礦體甚至新的礦種,必須綜合分析各類地質工作的成果,并以此為基礎,通過先進的選冶技術提高可利用礦石范圍及礦石綜合使用效率,不斷拓展可利用礦石范圍,以期增大礦石資源存儲量,并達到延長礦山服務年限的目的。
地下非煤礦山的所有重要工作幾乎全部都要在地下進行,摸清礦體及圍巖的地質構造、斷層的狀況及其它地質結構,以此確保采礦工作的安全進行,就成為地質工作人員的首要任務。但是地質勘察所進行的內容無法弄清楚全部的地質狀況,同時采場因采礦工作存在更為復雜的地質情況。并且,伴隨著礦場開采的時間慢慢的變長,礦場里的礦量逐漸變少、采空區(qū)地質結構變化巨大、井下巷道水害頻繁、經(jīng)濟評估、環(huán)境污染、三廢的預防等,都是地質人員要處理的的問題。所以,我認為礦山地質工作在地下非煤礦山的關鍵用途如下。
(1)為地下非煤礦山設計提供依據(jù)。礦山的各種設計,主要的是采場和巷道掘進的設計,還有機電工程的設計,甚至通風、排水設計等,都需要勘察清楚設計部位的地質情況,才能夠確保設計符合現(xiàn)場情況,設計的結果才能夠指導實際生產(chǎn)。沒有符合地下采場實際的真實可靠的地質資料,所有的地下非煤礦山的設計,就是無源之水,不具備實際操作的可能。調查清楚地質情況,相應的設計才有可靠的地質基礎,再遵循相應的設計規(guī)范,才能得出具備指導實際生產(chǎn)的切實可行的合格的設計。
(2)為地下礦山安全提供指導。地下礦山的特點使得安全問題在所有的工作中必須首先得到切實的解決,這就要求地質工作人員必須在原有的資料上結合生產(chǎn)現(xiàn)場情況得出更為翔實的地質資料,用以指導采場及礦山其它區(qū)域的安全工作;地質工作的主要內容就是探清楚礦床圍巖與礦體的厚度與產(chǎn)狀,及巖性破碎的程度與其強度,采空區(qū)的地應力變化情況等。只有形成系統(tǒng)、可靠的地質資料,對有可能發(fā)生的事故做好預防工作,降低甚至消除事故的發(fā)生。需要強調的是,采場是地下非煤礦山最重要的基礎生產(chǎn)單元,也是發(fā)生安全事故概率較大的場所之一,所以要保障礦山安全生產(chǎn)首先必須解決采場的安全問題。
(3)為地下礦山生產(chǎn)提供指導。地下非煤礦山涉及采礦、掘進、機電、通風及排水等多方面的工作,但是其中最重要、最基礎的任務之一就是礦山地質工作。沒有詳細可靠的地質工作,就無法開展生產(chǎn)工作。所以必須以認真細致的礦山地質工作來提供真實的地質資料,以此指導礦山的安全生產(chǎn)。礦山地質工作內容包括生產(chǎn)勘探、礦量平衡、礦石貧化損失管理和監(jiān)督等。礦山的前期勘探工作一般由有資質的地質勘察隊伍提供,這只是對地下礦床的一個初步了解,可以用于礦井的基建,但是由于其對礦床的控制精度不夠高,還不能夠滿足生產(chǎn)的需要;同時由于礦床賦存條件的復雜性和礦體自身的多變性,在采礦過程中隨時會遇到圍巖地質變化以及礦體負變或尖滅等不可預計情況;這就要求地質工作人員在生產(chǎn)過程中,必須結合每一個采場、每一條巷道的現(xiàn)場實際地質情況,以及礦體的賦存情況,圍巖穩(wěn)固情況等具體問題,才能夠指導實際的生產(chǎn),解決的辦法就是認真負責的做好井下地質工作。做好地質工作以確保探明地質情況的礦量能夠滿足生產(chǎn)的需要,并且礦體賦存情況能夠用現(xiàn)有的辦法實現(xiàn)安全生產(chǎn),這樣才利于礦山整體的發(fā)展。
(4)延長礦山的服務年限。每一座地下非煤礦山一旦取得采礦許可證,其開采范圍內的礦石儲量是有限的;在設計年限內只能保持一定的生產(chǎn)能力,并且隨著礦山服務年限的增加,可采礦量只會越來越少。在經(jīng)濟高速發(fā)展的今天,為了增強市場競爭能力,很多礦山都在擴能,使得這種資源減少的趨勢越來越明顯。同時,易于開采的淺地表礦床大多已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并開采,地表找礦難度越來越大,在已知礦區(qū)尋找深部礦體、新礦床便成為了延長礦山服務年限的一個重要辦法。
隨著地質工作的進步和選冶技術的提高,尤其是市場需求的增大,使得在已知礦區(qū)尋找深部礦體、新礦床逐漸成為可能。對低品位礦石的利用,以前由于品位較低無經(jīng)濟價值的礦體也因市場的需要逐漸具備開采的經(jīng)濟價值,這也為擴大礦石的開采范圍提供了可能。采礦過程中已知礦床的揭露,成為了礦山地質工作的有利條件,再加上新理論、新技術的綜合利用,使得發(fā)現(xiàn)深部礦體和鄰近的新礦體,開發(fā)利用低品位礦石,延長礦山服務年限成為了現(xiàn)實。世界上有許多礦山運用新的成礦理論成果,采用新的找礦技術,都在已知礦床、已知礦區(qū)尋找到了未知礦體、深部礦體、新礦床.如:澳大利亞的布羅肯希爾、塔斯馬尼亞等多金屬礦床,我國的杏山鐵礦、息烽磷礦、柿竹園多金屬礦床等。
礦山地質工作使用數(shù)據(jù)繁多,人工處理費時費力(見圖2);但是由于計算機的廣泛利用,幾乎所有的地質工作都可以利用計算機軟件進行處理,得出科學嚴謹、生動直觀的圖像和數(shù)據(jù)資料(見圖3);通過計算機的強大功能,進行各類地質數(shù)據(jù)的收集和圖紙資料的編制;這是新時代信息技術和現(xiàn)代化礦山結合的必然產(chǎn)物,同時也為礦山生產(chǎn)使用計算機進行各類技術工作創(chuàng)造了必要條件。
圖2 某非煤礦山部分地質取樣數(shù)據(jù)
圖3 根據(jù)地質取樣數(shù)據(jù)繪制的地質素描圖
計算機技術的應用,可以將礦山井下地質情況較為直觀的展示出來,給設計和施工提供了感性的概念,比理性的分析更容易為管理者和生產(chǎn)者接受。
礦山地質工作是地下非煤礦山安全生產(chǎn)過程中一項最重要的基礎工作;準確、及時的礦山地質工作,可以給確保采礦工作的順利進行。信息技術的應用為礦山地質工作的開展提供了一個新的方式,可以更直觀、真實的展示井下的地質情況。結合社會的發(fā)展和技術的進步,不斷提升礦山地質工作的精確度,才能真正意義上指導地下非煤礦山方方面面的工作。