發布時間：2021-12-04所屬分類：工程師職稱論文瀏覽：1次
摘 要： [摘要]針對鷹屋山開發利用存在的地質勘查控制程度較低、中西部無深部控制、現有開發利用方案無法利用高堿灰巖等問題，通過開展補充勘查工作，提高了礦體控制程度，查明了高堿灰巖資源潛力，進一步修編了開發利用方案，可充分利用高堿灰巖延長礦山服務年限，為類似水泥
[摘要]針對鷹屋山開發利用存在的地質勘查控制程度較低、中西部無深部控制、現有開發利用方案無法利用高堿灰巖等問題，通過開展補充勘查工作，提高了礦體控制程度，查明了高堿灰巖資源潛力，進一步修編了開發利用方案，可充分利用高堿灰巖延長礦山服務年限，為類似水泥灰巖礦山開采提供了經驗。
[關鍵詞]水泥灰巖礦;勘查;高堿灰巖;延長礦山服務年限
1地質背景
江蘇省徐州市賈汪區鷹屋山水泥用石灰巖礦山位于中朝準地臺(華北地臺)-淮河臺坳-淮北臺陷褶帶-徐(州)宿(縣)弧形斷褶帶北段、徐州-江莊復背斜北端近核部[1]，分布地層主要為華北地臺型寒武系和奧陶系地層。徐州地區在采的水泥灰巖礦山含礦層位主要為中寒武統張夏組(∈2z)，其次為上寒武統崮山組下段(∈3g1)，其他地層有下寒武統饅頭組(∈1m)、中寒武統毛莊組(∈2m)和徐莊組(∈2x)、上寒武統長山組(∈3c)和鳳山組(∈3f)、下奧陶統三山子組(O1s)和肖縣組(O1x)。斷裂構造大多數為區域性斷裂派生的次級斷層,主要有北西向、近南北向2組。礦山及附近區域巖漿巖不發育。
2礦床特征
2.1礦體特征
鷹屋山礦床成因類型均為淺海-濱海相沉積的碳酸鹽巖(內碎屑灰巖)型層狀礦床。張夏組及崮山組下段構成了鷹屋山山體，同時也是賦礦層位，在以往勘查工作中未細分礦體(層)，而將鷹屋山山體整體視為一礦體[2]。
鷹屋山礦體形態較簡單，略呈梯形狀，總體呈南北向展布，南北最大長度1250m，東西最大寬度700m。除礦權范圍西部外圍少量第四系覆蓋外，其余多裸露地表。礦體總體呈單斜層狀，近山頂處見小范圍扭曲及倒轉，正常產狀153°～240°∠5°～29°。礦體延伸方向受F12斷層影響較大，使得礦床底板抬高，礦層厚度減小。
2.2礦石質量
自然類型：有灰、黃灰、灰紅色薄~厚層豹皮狀灰巖，鮞狀灰巖，泥質條帶狀灰巖等。
礦物成分：比較簡單，主要成分為方解石，少量白云石、泥(鐵)質礦物和微量石英。
結構構造：結構主要有泥(微)晶結構、細晶結構、鮞粒結構，構造主要有塊狀構造、豹皮狀構造、條帶狀構造。
化學成分：CaO為礦石中主要有用組分，MgO、K2O+Na2O為主要有害組分。其中，CaO含量高，在40.37%~55.38%，平均含量為51.45%，沿走向、傾向、厚度方向變化不大，礦石質量穩定;MgO含量局部較高，總體含量較低，在0.06%~5.76%，平均含量為1.37%，沿走向變化不大，沿傾向和厚度方向稍有變化，表現為深部高、地表低，但差值不大;K2O+Na2O含量在0.05%~1.66%，平均含量為0.34%，沿走向、傾向變化不大，沿厚度方向稍有變化。
3以往勘查工作及開發利用現狀
2005年，在該區域開展了水泥用灰巖普查、詳查工作，將大蔣門礦區劃分為大蔣門、雙頂山、鷹屋山等3個礦段。其中鷹屋山礦段查明水泥用灰巖礦石資源量6224.6萬t。
鷹屋山礦段最大標高248.4m，山體呈南北走向。某國有企業持有鷹屋山水泥用灰巖礦采礦權，采礦權范圍位于鷹屋山山脊線西側，開采方式為露天開采，生產規模為440萬t/a，面積0.5585km2，開采深度在248.4~50m。根據開發利用方案，開采境界內圈定可利用資源儲量5988萬t[3]。
2019年修建了通向山頂的運礦道路，在山頂開采形成了+230、+215、+200m3個開采平臺，截至2020年底僅開采資源儲量170萬t，開采區域水平投影面積約0.03km2。
4補充勘查工作的必要性
4.1現有地質勘查對礦體控制程度較低
根據2005年勘查報告，勘查工程布置如圖1所示。
從圖1可以看出，鷹屋山礦段僅有2條間距400m的探槽和2個間距360m的鉆孔控制深部。根據DZ/TD213-2020《礦產地質勘查規范石灰巖、水泥配料類》Ⅱ類勘探類型要求，詳查工程間距應為200m，因此，采礦權范圍內控制程度低于詳查工程間距要求，僅滿足普查工程間距要求。
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ZKy0003和ZK12個鉆孔均位于鷹屋山東部Y00線上，中西部無深部控制。礦權范圍內深部僅有ZKy00031個鉆孔揭露，對礦體控制程度較低，礦石質量深部變化情況不明，向深處開采風險較高。
4.2可綜合利用的高堿灰巖資源潛力有待查明
2005年勘查顯示，鷹屋山礦段資源儲量估算采用的(部分)工業指標如下：①礦石質量：CaO≥45%，MgO≤3.5%，K2O+Na2O≤0.8%。②開采技術條件：最小可采厚度≥8m。
ZKy0003鉆孔揭露的礦權范圍東部的礦體情況如圖2所示。
根據工業指標要求，礦體位于標高208~143m;標高60~143m為中寒武統張夏組灰巖，因部分樣品K2O+Na2O含量高于0.8%而劃為礦體底板，稱之為高堿灰巖;繼續向下，標高60~23m為奧陶系蕭縣組白云巖，非礦體。
標高60~143m的高堿灰巖中除部分樣品的K2O+Na2O含量超標外，所有樣品的CaO、MgO含量均滿足工業指標。高堿灰巖厚度最大83m，東部最厚、向西尖滅，數量可觀。目前礦山開采的所有采出物均可加以利用，位于準采標高+50m以上的高堿灰巖不應遺留在采場。
但是在編寫開發利用方案期間，開采境界的確定僅考慮盡可能圈入較多礦石，其圈定的開采境界，僅利用了標高143m以上的礦體，高堿灰巖被圈出了開采境界之外，不能利用。開發利用方案確定的最終境界平面如圖3所示，其中東部標高65~155m邊坡向西突出。因此，需要補充勘查，查明高堿灰巖資源潛力，并以此為基礎修編開發利用方案，在采礦權范圍內擴大開采境界，將高堿灰巖圈閉在開采境界內。
4.3延長礦山服務年限
礦山企業生產水泥依賴礦產資源的支撐，開采數年后礦山企業將面臨可利用資源儲量不足的問題，將高堿灰巖采出后與優質礦石合理搭配，進行綜合利用，能夠為礦山企業增加原料儲備，可以有效延長礦山的服務年限。
高堿灰巖的K2O+Na2O平均含量為0.84%，礦石的K2O+Na2O平均含量為0.34%，將1t高堿灰巖搭配0.1t礦石進行均化后，K2O+Na2O含量即可滿足工業指標≤0.8%的要求。目前，礦山企業綜合利用率達到100%，如果將高堿灰巖全部搭配利用，是完全可以做到的。根據有關廠礦的經驗，這種高堿灰巖甚至可以直接作為水泥原料使用。
如保留目前境界要素(安全平臺寬度5m、清掃平臺寬度10m、臺階高度15m、坡面角70°)，將開采境界東部65m之上各平臺向東外擴，由于平臺越高外擴面積越小，則65m平臺外擴面積最大，155m平臺外擴面積最小。用AutoCAD2016讀取65m平臺外擴面積為12萬m2，155m平臺外擴面積為0.5萬m2;用截錐體公式V=[(S1+S2+(S1·S2)1/2)]L/3來估算外擴體積，外擴體積為596萬m3，由于鷹屋山巖(礦)石平均密度為2.69t/m3，則平臺外擴后能夠開采的高堿灰巖為1205萬t，再與優質礦石搭配利用，按核定產能440萬t/a計算，可延長礦山服務年限2.7a。修編開發利用方案可采高堿灰巖資源量估算如表1所示。
5補充勘查工作的可行性
5.1在采礦山不需辦理勘查許可證
鷹屋山屬于在采礦山，在采礦權范圍內以及以往勘查工作基礎上開展補充地質勘查工作，升級地質控制程度和資源儲量類型，屬于生產勘探，不需辦理勘查許可證。根據《國土資源部關于礦山企業進行生產勘探有關問題的通知》(國土資發[2002]344號)精神，生產勘探得到支持和鼓勵。
5.2已有工程為補充勘查工作提供了基礎條件
通過2005年勘查工作實施的2個鉆孔和2條探槽，掌握了礦山地質構造、礦層分布和礦石質量概略情況，為補充勘查工程布置提供了借鑒，為后續資源儲量估算提供了基礎數據�，F有的礦山開拓道路揭露了部分礦層，為部分樣品和地質觀察點布置提供了露頭條件，為補充勘查工作提供了的交通條件。
5.3經費投入相對極低
依照DZ/TD213-2020《礦產地質勘查規范石灰巖、水泥配料類》要求，暫定礦床勘查類型為第Ⅱ勘查類型。補充勘查工作充分利用已有勘查工程，與已有勘查線平行增設2條勘查線，增設后線距為200m，在各勘查線上以200m孔距對張夏組上部和崮山組下段含礦層位沿傾向的變化情況進行系統控制。
經統計，主要工作量為：擬布設9個鉆孔，孔深在70~160m，累計950m;探槽2條，累計土石方950m3;主要采集基本化學分析樣品600件(不含內外檢)，組合分析樣品150件(不含內外檢)，輔以小體重樣、巖石力學性能試驗樣等。
根據蘇國土資發[2012]322號《江蘇省地質勘查基金項目預算標準(2012)》，結合市場價格，經預算，補充勘查工作總預算費用為170萬元。另外，國家已取消地質勘查資質，部分工作如探槽施工、取樣化驗等可由礦山企業利用生產設備自主完成，其余部分委托地勘單位承擔，節約了勘查經費。
按照市場行情，修編開發利用方案費用約30萬元，加之補充勘查費用170萬元，累計投入200萬元。如前文所述，可綜合利用高堿灰巖1205萬t，按2020年徐州地區灰巖毛石市場價格60元/t估算，潛在經濟價值7.23億元，經費投入占潛在經濟價值的0.2%。
6結論
針對鷹屋山開發利用存在地質勘查控制程度較低、中西部無深部控制、現有開發利用方案無法利用高堿灰巖等問題，通過開展補充勘查工作，擴大了開采境界，可增加利用高堿灰巖1205萬t，延——論文作者：張統1，黃友波2，黃陽2，宗德林2
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