号岩管勘探与评价

2.5.1 概述

50号岩管的金伯利岩以含(或富含)围岩角砾斑状金伯利岩和金伯利凝灰细砾岩为主。这类岩石的胶结比较松散,钻孔岩矿心采取率低,并伴有选择性磨损现象,不利于正确了解金伯利岩的含矿性。针对这一特点,采取地表用槽井探和钻探相结合,深部用坑探和钻探相结合的工程部署方式进行勘探(图2-38)。

图2-38 50号岩管勘探工程分布图

2.5.2 地质填图

对50号岩管填制了1:2000和1:500矿区地质图,目的是了解地表矿体的分布、形态、产状、地质构造,矿体与围岩关系、寻找新矿体等。

1:2000地形地质图填制方法:采用1:2000地形图,地质穿越法和追索法相结合,观察、收集、记述填图区内各种地质现象,侧重于了解构造。对较大面积掩盖区和重要地质界线以稀疏工程揭露并控制。观察点力争定在地质界限上,观察点、工程以全仪器法分别标在图上,在野外进行实地连图,对宽度大于2米,长度大于20米的地质体均在图上表示。

1:500矿区地质图的填制方法:底图采用实测地形图,以固定间距布置的地表工程对掩盖的矿体进行揭露,以查明矿体形态、边界、产状、岩性、构造等地质特征。对矿体外围的构造、岩脉,地层界线做稀疏控制,以全面踏勘结合追索法填绘各种地质现象;宽度大于0.5米的重要地质体均表示在图上。填图单位划分到层;地质界线和天然露头均在实地绘制,分别以实线和虚线表示;野外的工程和地质观察点均用全仪器法标测在图上。

2.5.3 测量工作

50号岩管的测量工作主要是为满足地质勘探工作的需要而开展的。矿区的平面测量利用已有的5秒独立小三角网为首段控制点,以矿区的晕控点为坐标起始点,以晕控点的方位角作为方位起始点。经验证,矿区的基线测量相对误差为1/77000,基线网观测结果质量4个三角形,9次测回数的三角闭合差为+10.4、+4.7、-1.4、+4.3,测角误差±3.54,扩大边相对中误差1/50000。独立控制网观测质量三角形闭合差最大9″,平均4.3″;测角中误差平差前±2.97,平差后±2.86,最弱边相对中误差1/54000。

2.5.4 勘探工程间距的确定

50号岩管各工程间距按各储量级别要求确定,相应的勘探线间距与段高的间距,见表2-23。

表2-23 50号岩管各工程间距一览表

上述勘探线网度和段高施工后通过验证,表明网度布置合理,可以满足各级别储量的精度要求。

2.5.5 地表与深部工程布设与施工

槽、井(石门)探工程。用于了解地表矿体的边界、形态、产状、岩矿石的类型、断裂构造和采取大体积选矿样品。覆盖层小于3米用槽探,大于3米用浅井(石门)工程,一般尽量垂直岩管边界布设。槽底宽0.6~0.8米,深度控制到基岩0.3~0.5米,采样时按样品规格适当加深或加宽。浅井断面1.2米×1.4米,石门断面1.8米×1.4米。

钻探工程。用于了解岩管深部的产状、形态、规模、岩矿石类型、含矿性和地质构造、水文地质条件等。钻孔一般按勘探线布设,在50号岩管围岩中钻探施工时由于受地层产状影响,钻孔均向南西向偏斜。为了使控制钻孔达到地质目的,对有些钻孔按一定的偏斜规律布设。在布设钻孔时,要避免钻孔打入坑道。为了减少矿心磨损,在金伯利岩中采用合金钻进,钻孔口径为110毫米。钻孔施工结束后,除围岩中的钻孔、未见矿孔、未达到-20米标高的钻孔、水文长期观测孔(19个钻孔)外,均进行了封孔。

坑探工程。斜井用于开掘平巷的运输通道,断面2.8米×2米,长214米。在斜井中近-20米多处见金伯利岩,其余斜井均在围岩中掘进。平巷用于了解+60米及-20米标高的岩管形态、产状、岩矿石类型,地质构造,采集大体积选矿样品。+60米坑道沿脉坑道沿85°方向掘进,长297m,在施工到各勘探线时按北东17°方位开掘穿脉坑道。20m沿脉坑道沿95和°275°方位向东和西分别施工181.60米,施工到勘探线时按方位北东5°方向开掘穿脉。沿脉和穿脉坑道断面为2米×2米。

2.5.6 50号岩管基岩选矿工作

基岩选矿样用来确定岩管的金刚石品位,样品体积越大越具有代表性,但体积太大也会给勘探和选矿的工作带来一定的困难,增加勘探成本。反之样品体积小,代表性则差,满足不了勘探时地质上的要求。怎样确定基岩选矿的合理体积和样品的合理个数,取决于采样方法和选矿流程,是金刚石评价中一项非常重要的工作。

2.5.6.1 合理采样体积确定的原则

根据岩管勘探程度和储量级别的有关要求,B级储量允许误差±25%,C₁级储量允许误差±40%,结合岩管本身特点,拟定B级储量块段以能取到矿石中金刚石的重量85%以上的选矿样体积为合理体积,C级储量块段以能取到金刚石的重量75%以上的选矿样品体积为合理体积,此外根据不同含矿岩石类型,应分别求出各类岩石的合理体积。

2.5.6.2 合理采样体积的确定方法

根据50号岩管的大量样品数据,结合以往勘探经验,按下列公式求出B级和C级储量块段的合理体积:

中国金刚石矿床专论:中国金刚石矿找矿与开发

式中:P_B为估算B级储量级合理的样品体积,为V样品总体积,n为2~4毫米级金刚石总颗数。

中国金刚石矿床专论:中国金刚石矿找矿与开发

式中:P_C为估算C级储量级合理的样品体积,0.75为C级储量块段品位允许精度。

据上式计算的不同岩石类型及不同储量级别的合理体积见表2-24。

表2-24 储量级别合理体积统计表

采用三类岩石中合理体积的最大值0.6立方米作为矿区最小合理采样体积。

2.5.6.3 勘探块段样品个数的确定

在对矿体有了全面了解,已有大量大于合理体积的可靠选矿样品的基础上,采用以下数理统计区间估计公式确定块段样品的个数:

中国金刚石矿床专论:中国金刚石矿找矿与开发

式中:n为样品个数;v为品位变化系数,P为储量相对允许误差,k为在一定置信概率条件下的置信区间长度(50号岩管取1.5,相应的置信概率为86.2%)。

在勘探评价金刚石矿床时,必须保证有足够样品个数,在计算岩管金刚石品位时才能同时达到允许误差和置信概率的要求。

2.5.6.4 采样方法

地表选矿样品。在浅井式石门中采集风化带中的金伯利岩,样品体积4立方米左右,样品间距15~20米。

坑道选矿样品。在每个水平的沿脉和穿脉中,按不同岩性布设采样点。样品间距原则上为10米,用缩分法采集,即在采集点的矿石中,从每4车矿渣中取1车矿石,约由6车矿石合成1个样品,体积在1.5立方米左右。也可用连续缩分法采集,即每15车取1车,约由15~20车矿石合成一个样,体积4立方米,样品采集后用称重法求出体积。

钻孔选矿样品。在每个见矿孔中,每40米采1个样,采集所有矿心,样长不能跨段高。在同一段高内,若矿心不超过60米,则为1个样品。体积用称重法求得,夹石剔除厚度为2米。大体积样品代表性强,作为储量计算依据可靠。矿区的大体积样部署在地表、+60米、-20米坑道三个断面,可控制整个岩管;且每个样品的数量与体积均有保证;加之大体积样品均按勘探网度并兼顾不同岩性均匀布设,具有空间上、岩性上的代表性。这些都为储量估算奠定了可靠的取样基础。

力学试验样品。主要用于测定岩石力学性能指标。采样位置布设于地表以及+60米、-20米两个水平的坑道内,选择有代表性的矿体与围岩处,取11组毛样。在采样时应标定层面,沿垂直、平行两个试验方向采取,并加工厂磨制成标准规格试件送实验室测定。

综合利用试验样品。在+60米坑道按三种不同岩性比例分别采集2立方米试验样,送实验室进行综合利用选矿试验。

同位素年龄样品。主要在钻孔和坑道中的斑状富金云母金刚石岩中采取,经实验室加工取金云母15克,送有关单位进行同位素年龄测定。

人工重砂样品。是为了了解金伯利岩的矿物组合以及与金刚石含量变化而采取的样品。在地表和+60米、-20米坑道,按不同岩性分别采集3个左右,每个样品重150gk,个别超过1吨,送实验室进行样品处理和分析鉴定。

化学分析和光谱分析样品。为了解金伯利岩的化学成分和微量元素含量,研究金伯利岩化学特征采集的样品。在地表、坑道、钻孔中分别取样,要求样品中不含或含极少异源物质,无碳酸盐化或硅化。

薄片鉴定样品。为配合野外岩石正确定名,了解矿物赋存状态、生成顺序等而采集的样品,采集后送实验室鉴定。

矿石体重样品。分大、小体重样。小体重样在金伯利岩氧化带与钻孔、坑道的金伯利岩及围岩中,按不同的标高及岩性采取。大体重样主要是为了验证小体重,按不同的岩性在坑道中采集,规格要求严整,体积用钢尺直接丈量求出,并用充砂和充水方法进行验证。在大体重样四角分别采4个小体重样,以便与大体重样相互验证。

松散系数样品。是为了了解风化金伯利岩和围岩的松散系数而采取的样品,在地表采样过程中测定松散体积V₂和原岩体积V₁,并求出松散系数P=V₂/V₁。

经测定50号岩管风化金伯利岩和围岩松散系数分别为1.6和1.74。新鲜的金伯利岩的松散系数在坑道采样过程中测定,方法是选择坑中两个矿段距离内,各测量高和宽各30次,计算出平均高度和宽度,求出原岩体积V₁。然后统计两个矿段中采出的矿石车辆数,按每个车辆的体积计算出矿段总体积V₂,用以上公式求出新鲜金伯利岩的松散系数。经采样计算,50号岩管新鲜金伯利岩原岩的平均松散系数为1.78。

安全角测定。主要在坑口附近堆积的矿石和围岩碎块堆中所形成的自然坡度上测定。对矿石堆和围岩堆分别测8~10次即可,50号岩管平均安全角为3830′。

湿度样品。按不同季节在坑道中不同部位和不同岩性中采样,一般采20个样品,50号岩管经测定总平均湿度为0.97%。

2.5.6.5 选矿试验流程

根据矿石性质和可选性试验结果,考虑地质工作特点和现有条件,对50号岩管地表和坑道分别确定选矿流程(图2-39)。

图2-39 50号岩管选矿流程

2.5.6.6 选矿试验结果

选矿回收率是选矿试验的最主要结果参数。50号岩管金刚石的选矿回收率用以下公式计算:

中国金刚石矿床专论:中国金刚石矿找矿与开发

式中:∑为金刚石选矿回收率;a为原矿金刚石品位,Q为尾矿金刚石品位。

经统计计算,50号岩管勘探时金刚石选矿回收率为99.1%×99.0%=98.10%,详见表2-25至表2-29。

表2-25 50号岩管粗选工作金刚石回收率计算统计表

注:据50号岩管地表坑道的215.56立方米样品试验样统计

表2-26 50号岩管跳汰工作金刚石回收率计算统计表

表2-27 50号岩管X射线选金刚石回收率计算统计表

表2-28 50号岩管油选金刚石回收率计算统计表

表2-29 50号岩管粒度选金刚石回收率计算统计表

50号岩管勘探所获金刚石经过采样和选矿以后,金刚石完整度平均达到71.6%。在剩余28.4%不完整的金刚石中,原生破碎占12.3%,次生破碎占16.1%。在16.1%次生破碎的金刚石中,由于自然界作用和矿石因素造成的破碎约占1%,在选矿过程中造成的破碎约占15.1%。

2.5.6.7 50号岩管金刚石的鉴定

对50号岩管金刚石,主要鉴定金刚石颗粒与重量大小、晶体晶形、颜色、透明度、表面特征、包裹体、碎裂情况、完整度等。

用立体双筒显微镜观察,放大10倍进行鉴定。首先将每个样品的金刚石按粒级分类并称重,0.23~1毫米级的金刚石在镜下进行鉴别。尾矿鉴定采用互鉴方式,回收率要求在99%以上。各级金刚石经酸碱处理后,用1/20万天平称重,每个样品的重量均需要内部检查,误差应小于0.04毫克。在自然光下观察颜色,包裹体和晶体特征以双筒镜观察为主。