許星海
(江西省自然資源測繪與監(jiān)測院,江西 南昌 330009)
稀土礦是可熔煉出稀土元素的礦,需要嚴格做好找礦工作,確定稀土礦的位置,對其進行有效勘測,為其提供良好的礦體開采條件。本文對江西省黎川縣坊坪稀土礦勘測工藝進行研究,勘測過程需要充分結合地質特征,制定有效的勘測方案,以保障稀土礦勘測順利進行。
在地層方面,礦區(qū)由大量花崗巖組成,分布于山坡、河床等處,增加了稀土礦的開采難度。在構造方面,由斷裂構造組成,由石英進行填充,構造帶寬為1m~3m,同時存在帶寬為1m~6m的硅化破碎帶。破碎帶與圍巖之間具有明顯分界,使得斷裂結構更加清晰。從斷面結構上看,具有較多的擦痕,斷裂傾角在59°~65°之間。巖石粒狀不均,顏色為灰色或紅色,具有高嶺土化和螢石礦化的特征,在礦區(qū)中位于巖漿巖地帶[1]。
礦體位于硅化破碎帶,礦石組分為CaF2、SiO2等,礦體厚度在0.5m~3.2m之間。礦石結構為破碎膠結結構,構成了多樣化的礦床結構。礦石具有多種結構,包括梳狀、粒狀等,具有豐富的礦石結構類型。在礦石構造方面,一種常見的構造為塊狀構造,一般由螢石晶體聚集而成,主要分布于礦體上部,少量分布于其它部位。另一種常見的構造為條帶狀結構,主要由石英、螢石構成,分布于礦體兩側。
礦石類型主要分為兩種:一種為石英-螢石型,具有晶狀、壓碎狀等結構。在顏色方面,以綠色、乳白色為主,分布在礦脈中部。另一種為純螢石型,多以結晶狀存在,純螢石呈現(xiàn)為綠色。螢石主要由CaF2冷卻結晶形成,冷卻后的巖漿中含有氟,經(jīng)過化學反應后形成CaF2,進而促進螢石的形成。
為更好地反映礦體的分布情況,需要為礦體構建三維模型,便于對礦體的空間分布狀況進行了解,對稀土礦進行有效探查。礦體三維模型基于TIN模型進行實現(xiàn),并且需要通過面模型來劃分礦體邊界,使礦體具有良好的邊界特征,保障模型能更好地對稀土礦特征進行描述,使模型與稀土礦的真實情況相符。通過三維模型可對稀土礦的內部屬性進行表達,使礦體資源能得到有效模擬,并且有助于對礦體儲量的評估[2]。
稀土礦量的估算方法較多,其中常見估算方法為克里金法,采用一種加權估算的方式,提高礦量分析的準確性??死锝鸱ü浪懔鞒倘缦拢菏紫?,需要根據(jù)空間點構建區(qū)域變量,提高數(shù)據(jù)與空間結構的相關性,完成礦體環(huán)境信息的構建。選擇稀土礦的空間點為P(xu,xv,xw),圍繞空間點對礦體進行區(qū)域化處理,對礦體的空間區(qū)域進行規(guī)定,得到區(qū)域變量Z(x)=Z(xu,xv,xw),進而完成區(qū)域化變量的構建。其次,需要進行平穩(wěn)假設,構建礦化帶的具體位置,引入礦化帶的高度h,使Z(x)與Z(x+h)具有相關性,提高礦化帶結構的清晰性。最后,基于空間的結構性構建變異函數(shù),對變異函數(shù)進行擬合,使稀土礦分布情況能夠更加準確。變異模型求取方法為r(x,h)=Var[Z(x)-Z(x+h)],可反映稀土礦的空間分布特征。
礦區(qū)成礦組成較為復雜,需要做好成礦預測工作,獲取稀土礦的確切信息。礦區(qū)成礦預測流程如下:首先,需要遵守一定預測準則,提高成礦預測的準確性,具體內容如下:第一,就礦找礦。當發(fā)現(xiàn)稀土礦后,可沿著礦脈走向繼續(xù)勘測,往往能發(fā)現(xiàn)更多的礦脈。第二,控礦要素分析。通過正長巖及斷裂構造對稀土礦空間分布進行分析,使成礦空間位置能得到準確地分析。第三,類比推斷。圍繞放射源進行勘測,將其作為稀土礦的預測標志??筛鶕?jù)不同的巖石特征確定地質超礦標志,對于正長巖類,稀土含量一般在300ppm以上,因而可將正長巖作為稀土礦的標準,以此來對稀土礦進行探查。同時,還可將放射性作為標志,放射性越強,說明存在稀土礦的可能性越大,需要對放射性來源進行勘探。最后,對成礦預測區(qū)進行圈定,確定稀土礦的整體分布情況,對礦區(qū)形成有效地預測。
新式洛陽鏟由銅頭、鍍鋅水管等結構構成,重量通常在10kg~15kg之間,主要用于淺層稀土礦勘測,對礦體情況進行判斷。新式洛陽鏟使用時,需以兩人為一組,采用垂直掘進的形式對勘測區(qū)域進行鉆孔。對于技術較高的施工人員,日鉆孔量通常為3~4個,深度在70m左右。通過新式洛陽鏟可對風化層進行揭露,了解礦體的具體風化情況,有助于對風化層進行分析,進而確定礦體的延伸與走向。新式洛陽鏟具有良好適用性,可應對鉆機無法進入的環(huán)境,尤其是粘土類風化物,能有效對其進行勘測,便于礦體取樣。而且,新式洛陽鏟的勘測成本較低,有助于勘測成本的控制,保障勘測過程的高效性[3]。
獲取勘測樣本后,需要通過定性分析的方式對稀土礦樣本進行判斷,對稀土含量進行檢測,對礦區(qū)價值進行評估。定性分析可用于離子吸附型稀土礦的檢驗,具體檢測方法如下:首先,對離子進行析出處理。常見的浸取液有NaCl、NaOH等,將稀土投入到溶液中后可將稀土元素析出,析出過程為離子交換反應。其次,對稀土礦物進行沉淀處理,可在其中加入10%的草酸溶液,使稀土元素與草酸根結合形成沉淀。最后,對沉淀物中稀土元素的含量進行檢測,得出樣本中稀土元素的含量。假設稀土元素為RE,在離子交換反應后,以RE3+離子形式存在,與草酸反應后,將會形成沉淀物,化學式為RE2(C2O4)3·nH2O。樣本檢驗是確定稀土元素含量的關鍵,需要嚴格做好定性分析工作,保障稀土礦勘測的價值。
在稀土礦勘測過程中,需要做好平面測量工作,基于GPS技術對測量點進行定位,保證平面測量的精準性。在平面控制測量中需要注意以下幾點:第一,需要對GPS控制網(wǎng)絡進行組建,在關鍵位置進行標石埋設,進而確定稀土礦分布區(qū)域的坐標點,對稀土礦分布情況進行分析。第二,需要做好外業(yè)觀測工作,并做好精度控制工作,靜態(tài)基線控制誤差為5mm±1ppm,保障外業(yè)觀測的精準程度。第三,需要做好平差計算工作,對靜態(tài)GPS數(shù)據(jù)進行處理,采用GPSADJ4.0軟件進行分析,使平面誤差得到有效限制。第四,需要對GPS網(wǎng)精度進行控制,將誤差控制在標準水平,其中閉合誤差控制在3.9ppm以下,使GPS網(wǎng)能得到準確布置,使平面能夠得到準確測量。
在稀土礦勘測過程中,需要采取有效的地形測量措施,創(chuàng)建完善的地形條件,確定稀土礦所處的地形環(huán)境。地形測量過程中需要注意以下幾點:第一,地形數(shù)據(jù)采用全站儀進行測量,標準精度需要控制為2mm+3ppm,保障全站儀能得到正確應用,保障地形測量的合格率。第二,在地圖比例尺方面,基本等高距需要控制為5m,使地形具有良好的測量條件,保證測量過程能順利進行。第三,需要做好地形圖的高程調整工作,根據(jù)觀測情況對高程進行校正,將擬合度控制在±30mm以內,使地形圖更加準確,進而完成稀土礦地形圖的繪制工作[4]。
多數(shù)的稀土礦往往深埋于地下,需要通過找礦技術進行勘測,確定稀土礦的質量,同時可對稀土礦的分布情況進行判斷。常見找礦技術的勘測應用如下。
2.8.1 定向鉆探技術
當稀土礦深度較深時,需要采用定向鉆探技術進行找礦,通過鉆探來確定礦產(chǎn)的位置。應用定向鉆探技術可應對復雜的地質結構,對地質的深部進行準確勘探,并且具有較高的勘探效率。在定向勘測過程中,需做好鉆進方向的控制工作,鉆進偏差不能超過1°,并且需要時刻做好鉆進校正工作,表面鉆頭發(fā)生傾斜,偏離預定的鉆進方向,導致鉆頭無法到達指定鉆進位置。在鉆進過程中,需要做好鉆速的控制工作,當遇到松軟地質時,需要加大鉆進速度,防止鉆頭被土質粘連。當遇到堅硬土質時,需要降低鉆進速度,保證鉆進的同時避免對鉆頭造成損傷。
2.8.2 巖芯鉆探技術
巖心鉆探技術是一種重要的鉆探方式,并且鉆探工藝較為成熟。在鉆頭方面,采用了圓柱狀鉆頭,可有效降低鉆進時巖石的阻力,并且可降低鉆頭的損傷,對巖石進行有效鉆進。使用巖心鉆探技術時,需要注意以下幾點:首先,需要合理選擇鉆進設備,一般采用液壓動力鉆,滿足鉆進的動力需求,克服巖石阻力作用,保證鉆進過程的進行。其次,需要注重設備的保養(yǎng)工作,鉆探一段時間后,需要進行停機操作,使機械的疲憊狀態(tài)得到緩解,使其能實現(xiàn)正常工作。最后,需要注重液動沖擊器的應用,提高巖心鉆探的效率,鉆進速度可達到1.2m/h,實現(xiàn)良好的巖心鉆進量。鉆進過程中對沖擊器的損傷較大,需要注意零件的更換與維護,避免反復進行提鉆操作。
2.8.3 金剛石繩索鉆芯技術
金剛石繩索鉆芯技術是一項新興的技術,具有顯著的鉆芯效果,進而對稀土礦進行取樣。該技術采用金剛石繩索作為鉆頭,具有較強的抗壓、抗磨能力,可有效地提高鉆進速度,降低鉆頭的損傷程度。該技術可實現(xiàn)連續(xù)鉆進,由于不易發(fā)生損壞,能減少提鉆次數(shù),并且具有較高的使用壽命。該技術可滿足深鉆孔的要求,能夠滿足1000m的深鉆需求。在鉆進過程中,需要注意鉆具組合形式的應用,為擴大鉆孔量,可將鉆桿、鉆頭、繩索進行綜合運用。通過這種方式,可有效地增加鉆孔量,對大量的稀土樣本進行采集,保證取樣效率。
2.8.4 X熒光及低頻電磁技術
在稀土礦勘測過程中,可采用發(fā)射X射線的方式對稀土礦進行預測,實現(xiàn)深部找礦。當X光照射礦物時,將會產(chǎn)生一定波長,通過對波長進行檢測實現(xiàn)對稀土礦的判斷,確定稀土礦的含量情況。X光機可隨著鉆頭送進地下深處,就地對礦石進行檢驗,判斷其是否為稀土礦石。而且,通過X熒光勘探技術可對礦產(chǎn)范圍進行確定,進而確定稀土礦的實際分布情況,進而繪制出準確的礦產(chǎn)分布圖,為稀土礦的開采工作進行準備。另外,還可采用低頻電磁技術實現(xiàn)找礦,該技術的識別率較高,但應用范圍較小。同時,該技術需要基于Fraser進行處理,對測量數(shù)據(jù)進行分析,進而確定稀土礦的分布和方位。
綜上所述,稀土礦勘測過程較為復雜,需要合理地對勘測工藝進行應用,對勘測過程進行嚴格分析,提高稀土礦的勘測水平。通過稀土礦的勘測工作,可為采礦過程提供依據(jù),當稀土礦含量達到一定的要求后,才能對礦山進行開采,保障稀土礦開采的有效性。