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        貴州省安龍縣戈塘鎮(zhèn)礦山礦層對比分析與穩(wěn)定性評價

        2022-02-22 08:51:32文轉(zhuǎn)坤
        世界有色金屬 2022年23期
        關(guān)鍵詞:礦山

        文轉(zhuǎn)坤

        (貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局五總隊,貴州 安順 561000)

        礦山安全事故的發(fā)生是制約礦山生產(chǎn)的關(guān)鍵問題,隨著科學技術(shù)的發(fā)展和礦山生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的調(diào)整優(yōu)化,近些年我國礦山生產(chǎn)安全形勢明顯改善。但是據(jù)相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,礦山安全事故造成的人員傷亡數(shù)量仍占榜首。對此,需對礦層進行對比分析,對穩(wěn)定性進行評價,充分掌握可開采礦山資源的分布狀態(tài)以及地質(zhì)地層運動規(guī)律。在此類工作中,要想提高評估結(jié)果的準確性,需注重參數(shù)的確定和方法的選擇,下文對此進行詳細分析。

        1 項目概況

        安龍縣戈塘鎮(zhèn)礦山由原安龍縣戈塘雙福礦山、宏田礦山整合擴界而成,原采礦證礦區(qū)面積5.6607km2,開采標高+1575m~+1000m,生產(chǎn)規(guī)模為30萬噸/年??刹傻V層為較穩(wěn)定型,構(gòu)造復雜程度簡單。水文地質(zhì)勘查類型為第二類第二型,水文地質(zhì)條件為中等;工程地質(zhì)勘探類型為第三類中等型,工程地質(zhì)條件為中等;環(huán)境條件復雜程度為中等類型。開采技術(shù)條件為中等復雜。

        井田為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l),厚295.05m~351.10m,平均厚325.23m。含礦6~14層,礦層總厚度約3.46m~7.44m,含礦系數(shù)1.06~2.29,平均1.66。井田內(nèi)含可采礦層3層,其中K2礦層全層厚度0.80m~1.92m,平均厚1.39m,礦層結(jié)構(gòu)較簡單,全區(qū)可采;K3礦層采用厚度0.80m~1.23m,平均厚0.97m,礦層結(jié)構(gòu)較簡單,局部可采;K7礦層可采厚度0.82m~2.84m,平均厚1.49m,礦層結(jié)構(gòu)較簡單,大部可采。

        2 礦層對比分析

        當前礦層對比方法較多,常用的有采用標志層法、層間距法、礦巖層組合(巖性)法、古生物組合法、測井曲線物性特征法、礦層特征等。在實際工作中,巖性方面選擇厚度較穩(wěn)定的灰?guī)r作為標志層;在物性特征(測井曲線)方面主要依據(jù)電阻率、自然伽瑪?shù)任镄詤?shù)及測井曲線幅值異常、測井曲線形態(tài)異常及其特殊形態(tài)組合關(guān)系對比礦層;在礦層自身特征方面依據(jù)礦層的厚度、結(jié)構(gòu)、礦質(zhì)及礦層組合關(guān)系對比礦層。本文所述案例主要采用了標志層法、層間距法。

        2.1 對比方法

        井田內(nèi)礦層對比方法采用標志層法,輔以層間距法、礦層物性特征進行礦層綜合對比。

        2.1.1 標志層對比

        根據(jù)巖性、古生物化石確定礦層對比標志層4個,從上至下分述如下:

        (1)B1標志層:

        產(chǎn)于長興組(P3c)的底部,為一層穩(wěn)定的灰?guī)r,局部含生物碎屑,厚2.42m~9.17m,平均厚6.38m,厚度變化相對較小,延伸穩(wěn)定,在地表常形成小陡坎,物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、高伽瑪伽瑪反映,該灰?guī)r層作為礦系地層(P3l)與上覆長興組(P3c)的分界標志,同時作為K7、K8礦層對比標志。

        (2)B2標志層:

        該標志層為區(qū)內(nèi)龍?zhí)督M第三段與第二段的分層標志。巖性為灰白色灰?guī)r,厚3.55m~5.71m,平均厚4.41,厚度變化小,延伸穩(wěn)定,在井田內(nèi)施工的所有揭露K8、K7礦層鉆孔均見該層灰?guī)r。物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、高伽瑪伽瑪反映,該灰?guī)r層作為B2標志。

        (3)B3標志層:

        該標志層為區(qū)內(nèi)龍?zhí)督M第一段與第二段的分層標志。巖性為淺灰色生物碎屑灰?guī)r,厚5.67m~19.28m,平均厚10.60m。井田內(nèi)所有施工鉆孔均見此生物碎屑灰?guī)r層,物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、高伽瑪伽瑪反映,此灰?guī)r層定為B3,作為K2礦層對比標志。

        (4)B4標志層:

        該標志層為區(qū)內(nèi)龍?zhí)督M第一段與茅口組的分層標志。巖性為淺灰色鋁土質(zhì)粘土巖,厚0.53m~3.62m,平均厚1.67m,該鋁土巖層在區(qū)域厚度變化小,延伸穩(wěn)定,物性特征為自然伽馬曲線呈高幅值,電阻率曲線呈中、低幅值反映,長源距伽馬伽馬曲線為低幅值反映。此鋁土巖層定為B4標志層。

        2.1.2 礦層層間距對比

        根據(jù)井田內(nèi)施工的14個鉆孔統(tǒng)計,井田內(nèi)礦層間距變化較小(見表1及圖1)。

        圖1 礦山2-2′勘探線剖面圖

        表1 礦層層間距統(tǒng)計表

        2.1.3 巖層曲線對比

        礦層對比主要依據(jù)礦巖層的物性特征、曲線的幅度異常、形態(tài)異常及特殊形態(tài)組合關(guān)系等進行對比。井田內(nèi)主要礦層對比可靠。

        K3礦層:礦層人工伽馬曲線和三側(cè)向電阻曲線均呈中-高幅值單峰狀,自然伽馬均呈高幅值單峰狀。上距礦層5m左右均發(fā)育一層厚約0.7m的礦線,其人工伽馬曲線呈高幅值單峰狀,礦層頂板自然伽馬曲線呈高幅值單峰狀,如圖2所示。

        圖2 K2、K3礦層及B3標志層曲線特征對比圖

        B3標志層:B3標志層為厚約15m左右的灰?guī)r,其視電阻曲線均呈高幅值“箱型”震蕩排列,自然伽馬曲線呈低幅值,人工伽馬曲線呈低幅值。在標志層中部均發(fā)育一層砂質(zhì)泥巖或泥巖,其自然伽馬呈中-高幅值,與B3標志層整體自然伽馬曲線呈“W”型排列。

        K2礦層:礦層人工伽馬曲線和自然伽馬均呈高幅值單峰狀,三側(cè)向電阻曲線呈中-高幅值單峰狀。在距K2礦層上方2m~4m發(fā)育一層厚度約0.3m的礦線,其自然伽馬曲線和人工伽馬曲線呈中高幅值尖刺狀,幅值較K2層低,礦層頂板一般發(fā)育一層厚層灰?guī)r,其三側(cè)向電阻率曲線呈高幅值“箱型”。

        輔助標志層:以連續(xù)發(fā)育且距離間隔相近的多層灰?guī)r為輔助標志層,其人工伽馬曲線均呈低幅值,三側(cè)向曲線均呈高幅值單峰狀,自然伽馬曲線呈低幅值。

        K8礦層:礦層人工伽馬曲線和三側(cè)向電阻曲線均呈中-高幅值單峰狀,自然伽馬呈低幅值。上距K8礦層3m左右發(fā)育一層厚3m左右的灰?guī)r,其三側(cè)向電阻率曲線呈高幅值寬峰狀,且礦層底板下方20m處均發(fā)育K7號礦層。詳情如圖3所示。

        圖3 K8、K7礦層曲線特征對比圖

        K7礦層:礦層人工伽馬曲線和三側(cè)向電阻曲線均呈中-高幅值單峰狀,自然伽馬均呈低幅值單峰狀。在距K7礦層頂板上方9m左右均發(fā)育一層厚約4m左右的灰?guī)r,其三側(cè)向電阻率曲線呈高幅值多峰震蕩排列,自然伽馬曲線呈低幅值多谷排列。在距K7礦層底板下方3m左右均發(fā)育一層厚約10m左右的粉砂巖,其三側(cè)向電阻率曲線呈中-高幅值多峰震蕩排列,自然伽馬曲線呈中-低幅值多谷排列。

        2.2 可采礦層的對比可靠程度

        根據(jù)標志層、測井物性特征以及礦層的自身特征(厚度、結(jié)構(gòu)、礦質(zhì)、礦層頂、底板特征等)、礦層層間距進行礦層對比,結(jié)果為:

        K7礦層:位于龍?zhí)督M上部第一層可采礦層,礦層一般不含夾矸,礦層結(jié)構(gòu)簡單。上距長興—大隆組底界(B1標志層)27.56m~47.38m,平均40.79m。礦層的各方法曲線反映為從明顯的單峰狀漸變到呈較明顯的雙峰狀,對比標志明顯,對比可靠。

        K3礦層:下距B3標志層11.23m~17.09m,平均厚14.42m,結(jié)構(gòu)較簡單,礦層的各方法曲線反映為從明顯的單峰狀漸變到呈較明顯的雙峰狀。對比標志明顯,對比可靠。

        K2礦層:上距B3標志層1.72m~5.81m,平均厚4.35m,0~1層夾矸,礦層結(jié)構(gòu)較簡單,礦層的側(cè)向電阻率曲線和伽瑪伽瑪曲線呈無規(guī)則的雙峰狀或單峰狀異常,對比標志明顯,對比可靠。

        3 礦層穩(wěn)定性評價

        本次礦層穩(wěn)定性評價按“定性為主,定量為輔”的原則,通過對礦層厚度、可采性、結(jié)構(gòu)的變化特征進行定性評價,結(jié)合礦層厚度、可采性的定量評價確定礦層的穩(wěn)定性。

        3.1 評價方法

        3.1.1 定性評價

        井田內(nèi)K7礦層厚度變化較大,礦層結(jié)構(gòu)較簡單,礦質(zhì)變化中等,屬較穩(wěn)定的全區(qū)大部可采礦層;K3礦層厚度變化較大,礦層結(jié)構(gòu)較簡單,礦質(zhì)變化中等,屬不穩(wěn)定的局部可采礦層;K2礦層厚度變化較小,礦層結(jié)構(gòu)較簡單,礦質(zhì)變化中等,屬穩(wěn)定的全區(qū)可采礦層。

        3.1.2 定量評價

        定量評價所采用的指標有:平均值(X),標準差(S),礦層變異系數(shù)(V),最低可采厚度(h),礦層穩(wěn)定程度指數(shù)(W)。

        (1)礦層可采性:

        (面)可采率(P):P=P′/P,P′—可采面積,P—總面積。

        (2)變異系數(shù)(V):

        V=S/X,S—礦層厚度標準差;X—礦層厚度平均值。

        3.1.3 礦層穩(wěn)定程度指數(shù)(W)

        W=H2s/x2(%),h—最低可采厚度(m);s—礦層厚度標準離差;x—礦層厚度平均值。

        3.2 評價結(jié)果

        綜合上述井田內(nèi)礦層穩(wěn)定性定性、定量評價分析,按“定性為主,定量為輔”的原則,評價結(jié)果如下:井田內(nèi)K2礦層厚度變化小,礦層結(jié)構(gòu)簡單,礦質(zhì)變化中等,屬較穩(wěn)定的全區(qū)可采礦層;井田內(nèi)K3礦層厚度變化小,礦層結(jié)構(gòu)較簡單,礦質(zhì)變化中等,屬不穩(wěn)定的局部可采礦層;井田內(nèi)K7礦層厚度有較大變化,礦層結(jié)構(gòu)較簡單,礦質(zhì)變化中等,屬較穩(wěn)定的大部可采礦層。

        4 結(jié)語

        綜上所述,隨著近些年礦山開采問題的頻繁出現(xiàn),相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)對礦區(qū)礦層地質(zhì)的勘察分析工作日益重視,采用多種分析評價方法對礦山資源的開采的可行性進行基礎(chǔ)調(diào)查。本文所述案例經(jīng)調(diào)查分析,礦層結(jié)構(gòu)較為簡單,局部為不穩(wěn)定的可采礦層,在后期生產(chǎn)規(guī)劃中,需就上述資料做好開采設(shè)計工作。

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