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2.2基础金属勘探与地质

J. DAVID LOWELL

勘探技术

矿床要适合露天开采，必须要产于地表或相对较近的地表，并且必须具有相比于垂直尺寸较大的水平尺寸。通常层控、层状、斑岩或富集盖层矿床适合露天开采。经验表明，在块状低品位贱金属矿中，当剥离率达到2:1 ~ 5:1时，地下开采成本通常与地表开采成本相当。相比较之下，少数的铅锌矿床适合露天开采，大多数的斑岩铜矿可采用露天开采方法开采，尤其是具有表生富集盖层的斑岩铜矿。

本章的前一节描述了一些探索技术和技术的应用。这些技术中有许多既适用于基层，也适用于在已知矿藏周围和已建立的矿区进行详细勘探。

在设计勘探方案以测试某一特定地区的矿床时，应考虑若干因素。这包括预期的矿体大小、深度、原始露头百分比、微量元素弥散现象的存在、硅酸盐蚀变现象的存在、通过结构特征控制矿化、与某些类型的侵入体的关联、与某些古盆地环境的关联、土壤或河流的存在。异常或相关的外来或砂矿矿床，以及矿床的物理性质，这将有合理的机会产生诊断性地球物理响应。

如果地球物理、地质和地球化学调查（其设计应符合上述标准）表明显示的或已知的矿床可能具有商业价值，则表明设计可能用于确定矿床物理尺寸的金刚石钻探。如果本次钻探的结果（通常使用AX或BX尺寸的岩心）表明存在具有商业重要性的足够尺寸的沉积物，则应进行详细的钻探和取样。

取样和测试

通常必须使用某种类型的钻井设备对地表开采矿床的所有三个维度进行取样。钻头样品通常包括用冲击式或旋转式钻头切割的分割，或使用岩心分割器或金刚石锯进行的钻头岩心分割。有时整个岩心作为一个样本，其中一些岩心保存为骨架岩心记录。

根据钻探深度、岩石条件和矿化岩石的取样特征，选择一种或多种钻探方法。普通钻头：按最便宜到最贵排列的方法如下:

1.用卡车或空车式履带式钻机进行冲击钻井。钻井深度通常限制在91米(300英尺)左右，但可以达到152米(500英尺)或更高。样品由较细的岩屑组成。地下水位以上的良好岩石的样品质量从一般到良好，地下水位以下的不良岩石的样品质量从一般到良好。

2.车载旋转三锥钻头和井下锤击钻井，使用的钻井介质为泥浆、压缩空气或经多级空压机产生的高压大体积空气。钻井深度通常限制在610米(2000英尺)左右，但大型油田类型的设备可以钻很深的孔。样品由细粒岩屑组成，当在坚硬的岩石中使用井下锤击时，其范围可达粗粒岩屑。样品质量范围从泥浆旋转钻井的一般质量到在较浅深度的良好岩石中进行空气旋转钻井的良好质量。通常取岩心作为点岩心来校准岩石识别和样品精度，如果钻机装有取心设备，则取岩心作为连续线岩心。

3.反循环旋转或冲击钻井。在这个系统中，钻孔介质(通常是压缩空气)在钻杆外部的孔中循环，岩屑被吹回钻杆内部。通常在井底或接近井底的地方安装钻套，以便将岩屑样品的污染降到最低。反循环钻井通常比旋转钻井稍贵一些，但可以产生更精确的样品。广泛应用于批量低品位金、氧化铜矿的取样。

4.金刚石岩心钻探使用卡车装、橇装或由汽油或柴油发动机、电动或液压或压缩空气发动机驱动的便携式钻机。近年来，岩心回收率和样品精度有了很大的提高，对于袋装式轻便钻井，岩心回收率从差到好;对于使用精心控制的钻井液的大型钢丝绳钻机，岩心回收率从好到好;

5. 大直径岩心钻孔，用于获取冶金试验的大体积样品。岩心尺寸通常为PQ [85.0 mm (3.346英寸)直径]，或152 mm (6 英寸)直径，需要为项目制造岩心筒。岩心回收率通常很好，采样精度也很好。较重的岩心处理起来有些困难，成本通常比传统的岩心钻井高出50%，但如果这种方法消除了一些地下采空区，并能得到矿体更好的三维冶金图像，其收益远远大于增加的成本

样品制备技术往往与取样和分析准确度一样重要。应由具有特定类型矿石取样经验的人员规划和监督。应使用外部实验室对样品制备和分析进行系统和系统的检查。开发钻井项目的典型样品制备程序如下：

NX尺寸的钻芯每天在钻机上取下，并运至中央钻芯棚。在分裂之前，在35毫米的彩色胶片上对它进行拍摄，以便以后的岩石力学和结构解释。然后将岩心放在测井表上，用于地质和岩土测井和测试。进行了岩石质量指标（RQD）和岩心回收率测量。然后进行地质测井和点荷载测试等测量。分析断裂是在任意长度上（2或4米或（5或10英尺）是常见的样品间隔），或由地质学家根据岩性或矿石矿物学选择的断裂。这一决策在一定程度上取决于预期的品位控制和选择性开采问题。地质记录表和岩石力学记录应包括数据输入格式，以便于关键点的输入和易于阅读。地质数据的计算机化不应缺少良好的图形地质记录，因为从中可以直接绘制易于理解的地质剖面。

使用手动或液压驱动的岩心分离机分离岩心样品，将一半的岩心保存在盒子中，以备将来参考或后续重新取样。将分析裂口粉碎至4.8 mm（3/16 in.），然后通过琼斯分割至八分之一的头部样品，并将4.8 mm（3/16 in.）的废料储存起来，以进行可能的冶金测试或重新测定。对开孔重新冲至-2.0 mm，对开孔至一半重量，然后使用板式或环形和圆盘式粉碎机粉碎。从所得样品中分离出两种分析制样。其中一个进行了分析，第二个用于检查分析或复合分析样品。

根据易发生反应的元素的组合、氧化作用、难熔成分的存在以及天然金、银或铜的存在等因素的影响，贱金属矿床中的分析程序变化很大。由于有许多变量，通常最好在决定对给定类型的岩石和矿化进行分析程序之前先进行测试程序。目前大多数贱金属的分析都是采用原子吸收法，但在某些情况下，化学比色法分析更为可取。目前正进行大量的x射线荧光和核活化分析，其成本低、速度快的优点超过了一些高精度测定的分析法。在勘探方案中，每隔10或20个样本，系统地发出检验样本，并定期使用统计方法对检验结果进行比较是非常重要的。

其他类型的实验室工作的存在通常在基底金属勘探项目中是合理的。如果热液蚀变或对特定寄主岩的精确识别对程序很重要，则应制作一组具有代表性的岩石学薄片。如果硫化物质地或固溶体问题是重要的，也应进行抛光处理。X射线分析可用于某些矿物学测定，尤其是粘土矿物，电子探针通常可用于识别元素与宿主矿物之间的联系。复合样品的光谱分析用于确保矿石中没有潜在的副产品或副产品被忽视。由于在大多数地区，所有热液矿化都与一个侵入事件有关，因此绝对年龄测定越来越多地用于识别有利的与矿石有关的侵入体。在某些组织中，这些实验室技术可以在内部完成，但在大多数情况下，通过使用具有特定问题经验的商业实验室或顾问，可以获得更低的成本和更准确的结果。

为获得具有代表性的冶金样品进行台架试验或中试磨试验而进行的批量取样通常是涉及冶金学家和勘探地质学家的联合项目。试样必须具有冶金试验所要求的体积和碎片大小，并且必须在品位、矿物学、可磨性等方面充分代表矿体的质量，以显示矿体性质的任何横向或纵向变化。典型的变化可能是由强氧化向新鲜硫化物的垂直向下变化，或由铜-钼芯向外到斑岩铜矿体的铜-锌边缘的垂直或横向金属分带。冶金试验程序通常从复合试验法废弃岩心样品的台架试验到涉及地下下降、漂移、上升或大直径岩心孔的数百吨或数千吨矿石的中试试验。

下面的例子来自Benguet公司的Dizon项目，说明了批量取样的有效使用和开发井距的有效选择。Dizon矿体最初由日本矿业公司和三菱公司测试，在大约200米(656英尺)的网格上钻了42个BX和NX金刚石岩心孔。岩心回收率相对较低，从回收的岩心样品中，原本存在于矿体氧化物部分的大量黄金丢失。日本项目也是在金价较低、含金量较低的情况下完成的，但在目前的金价水平下，1.0 gmt黄金信贷的价值高于0.5%的铜信贷。

在开发钻井项目的规划中，最重要的决策之一是网格钻井间距的选择。在斑岩铜矿项目中，这种间距通常在76米(250英尺)(任务矿山, AZ 开发钻孔间距)到183米(600英尺)(卡拉马祖矿, AZ钻孔间距)之间。典型的孔间距为100米或400英尺。影响孔间距的因素包括矿石品位和矿物学的均匀性、构造错动的程度以及矿体预期的成矿能力:一个明显具有成矿能力的矿床可以比边际矿体钻得更宽。Benguet对Dizon钻井的一项统计研究表明，在200米(656英尺)网格孔和最后100米(328英尺)网格孔之间，铜的变化小于0.01%。

Benguet勘探项目中钻取的15个填充孔中，大多数是大直径的核心孔[PQ 85.0毫米（3.346英寸）岩心]，其布置方式是为了完成图1所示的100 m（328 英尺）网格。几个孔还将以前的钳子孔缠绕在一起，以校准以前取样和化验的准确性。在15 m（49英尺）的台阶间隔上对大直径岩心样品进行了划分，并对穿过整个矿体厚度的每个钻孔中的每个台阶间隔完成了单独的大块浮选台阶试验。结果得到了完整的矿体三维冶金图像。此外，在两个水平的矿体上驱动了三个坑道，从中开采了足够吨位的矿石，用于中试磨试验和磨矿流程图的开发。大直径取芯孔有三个功能：校准矿石品位，将钻孔网格填充至100 m（328英尺）间距，并提供一套具有代表性的大块冶金样品。

地下工程中的大量样品存在一个困难的取样问题。一个典型的18 t（20 英石）渣土样品必须减少到一个代表性的4.5 kg（10 磅）分析样品。这通常需要建造一个样品工厂。还可以采集通道和汽车样本进行比较。在新墨西哥州希尔斯堡市对53.7 Mt 0.42% Cu, 0.012% Mo铜扁斑岩铜矿体进行评价时安装的昆塔纳矿物磨矿厂就是一个设计良好的样品磨矿机的例子。(邓恩,1981)。大块冶金样品来自190 m（623 英尺）减去15°的下降，从中以Y型方式将两个总计478 m（1568英尺）的漂移打入矿体。样品磨机布置如图2所示。

岩土工程研究与水文

岩石力学研究基本上是针对所有新的露天基矿进行的。这项工作对于深坑和围岩相对不合格的地方更为重要，但在所有地表采矿作业中都有应用。在勘探钻井工程中，一旦发现有可能发展成商业性矿体，应立即收集RQD或其他裂缝密度信息。通常进行的测量包括点荷载测试、比重测试，有时还包括压缩测试。

这些数据可用于预测基坑边坡、粉末因数、碎屑大小和水流，并可与冶金试验相结合，确定整体可磨性和功率因数等。

近年来，地质统计分析在矿产勘查中得到了广泛的应用，其结果有好有坏。在缺乏构造错动的大型均匀矿体中进行矿山规划研究，取得了较好的效果;在试图解释复杂矿体的地质而非矿石分布的研究中，得到的结果最差。一般来说，在母金属项目勘探阶段，如果不根据多边形或剖面图，利用所有现有地质图和剖面图进行常规的矿石储量计算，依靠地质统计学的矿石储量计算是不安全的。地质统计技术变得越来越有用，因为整体形状和一般的坡度分布变得清晰，需要重复的三维坡度计算，而不是地质解释

流入矿山的水以及工厂和营地的水源是重要问题，项目地质学家可能会遇到这些问题，但通常会向地下水地质学家或水文学家咨询。如果存在问题，可对勘探钻孔进行抽水试验，观察水流、静止水位和水位下降。然而，由于平均勘探钻孔不太适合水文观测，除了测量静态地下水位外，通常从建造的井田收集地下水信息。Montgomery和Harshbarger（1985）最近的一篇论文描述了智利和秘鲁安第斯山脉非常成功的地下水勘探项目。

参考文献

Aiken，D.M.和West，R.J.，1978年。”亚利桑那州皮马县Sierrita Esperanza铜钼矿床的一些地质特征，“亚利桑那地质学会文摘，第二卷，第117-128页。

Ambrus，J.，1977年，“智利El Abra斑岩铜矿地质”，《经济地质》，第72卷，第6期，第1062-1085页。

Ambrus，J.，1978年，“Chuquicamata矿床”，《国际钼·无核白百科全书》。A.Sutulov，ed.，Alexander Sutulov Intermet出版物，智利圣地亚哥，第87-93页。

Anderson，C.A.、Scholz，E.A.和Strobell，J.D.，Jr.，1955，“亚利桑那州亚瓦帕县巴格达地区的地质和矿床”，专业论文278，美国地质调查局，103 pp.Anon.，1977，“摩洛哥Zeida的铅矿”，采矿杂志，12月，第608-617页。

《 巴布亚新几内亚布干维尔庞古纳斑岩铜矿床的地质和品位分布》，Baldwin，J.T.、Swain，H.D.和Clark，G.H.著，1978年，经济地质，第73卷，第690-702页。

Barter，C.G.和Kelly，J.L.，1982年，“亚利桑那州皮马县皮马矿区双底矿床地质”，第20章，北美西南部斑岩铜矿地质进展，S.R.Titiey，Ed.，亚利桑那大学出版社，图森。《巴布亚新几内亚布干维尔岛庞古纳铜矿床》，

Baumer，A.和Fraser，R.B.著，1976年，澳大利亚和巴布亚新几内亚经济地质。C.L.Knight，ed.，澳大利亚采矿和冶金研究所，第855-866页。

《伊朗库珀矿床》，Basin，D.和Hubner，H.著，1964年，第13号报告，伊朗地质调查，232页，

Bergey。W.R.、Carr，J.M.和Reed，A.J.，1971年，“Highmont铜钼矿床，Highland Valley British Colum·Bia”，CIM公告，第64卷，第716号，第68-76页。

《育空基诺山的原生锌》，Boyle，R.W.著，1961年，加拿大矿物学家，第6卷，第5部分，第692-694页。

《菲律宾斑岩铜矿床地质注释》，Bryner，L.，1968年，矿物工程杂志。第19卷，第12-23页。

《菲律宾矿床地质导论》，Bryner，L.，1969年，经济地质学，

资料编号：[4990]