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第三章

矿体描述

3.1简介

如今，大多数的潜在矿体都是通过金刚石钻头钻孔勘探而知。从每个钻孔取样的金刚石钻头岩芯提供了一条连续的地质信息线。仔细研究每根复原后的岩芯并将其所含的信息记载下来，这个过程称作“记录”。每条地质信息线随后又被细分为一系列的段，这些段代表了一个特别的岩石类型、构造特点、矿化类型、品味等等。通过钻这种类型的钻孔，一系列类似的分段线在空间被定位下来。采矿地质学家利用这些信息，连同地质环境知识和其他因素，构建可以显示矿化岩体的三维图。目的是尽可能最佳的量化矿体大小、形状、分布和地质特征。矿石品位的分布变化与岩性、蚀变、构造等地质特点关系密切。其最终结果是得出矿物目录或地质储量。在评估过程这一点并没有引进经济学，因此，并不涉及如“矿石”或“矿石储量”这些术语。

矿物目录的完善涉及到大量对于样品和分析质量的判断、假设，以及基于非常有限的地质特征数据得出的解释和预测。正确收集和译码的地质数据库在以后的多年内都有用。它构成了当前和未来的可行性研究、矿山规划和财务分析的基础。因此，一个成功或失败的项目可能直接依赖于其记录的数据基础，钻孔日志和地质图。

这一章涵盖了一些矿物目录的形成和报告的基本方法。

3.2矿山地图

矿山规划设计各阶段的基本原理。

矿山地图对于露天采矿可行性研究所需的大量数据的

—收集

—概括

—和关联。

这些方面来说是必不可少的。

这些矿山地图是以各种比例尺绘制的。“比例尺”是地图上距离和对应实地距离的线性比。在英语系统中，这个比例在地图上以“英寸”为长度单位，对应相应的实地长度单位“英尺”。可以表示为：

图上距离（英寸）=KEtimes;实际距离（英尺） （3.1）

这里的KE是英语制系统里的地图比例尺。其中一种典型的比例尺为：

KE = 1/200= 1:200

这意味着实际为200英尺的距离在地图上将用1英寸的长度来表示。在米制系统中的地图比例尺，是在图上距离和实际距离以相同的计量单位作比例时得出的：

地图距离（米）=KEtimes;实际距离（米）

或

地图距离（厘米）=KEtimes;实际距离（厘米）

这里的KE是米制地图比例尺。1:1000比例意味着地图上长1米的距离在野外代表长1000米的距离。类似地一个长度为1厘米的距离为代表1000厘米实际距离。比例尺为1:1250的米制比例尺非常接近英制系统中1英寸=100英尺的比例尺。

通常情况下地图之间通常大小不一。图3.1显示了一个以1:50的比例绘制的特定区域。图3.2则是将图3.1中虚线表示的区域以1：20的比例尺绘制而来，因此在图2这个比例下的建筑显得更大。比例尺为1:20的地图大于比例尺为1:50的地图。一张比例尺为1:40的地图比比例尺为1：2000的地图大很多。

一般规则是“绘图比例尺越大，地图越小（1：50的地图就比1：20的大）。”对任何地图来说，最合适的比例尺的选择取决于：

1.所代表地区的面积。

2.地图的用途。

如果要求地图表现更多的细节，则地图的比例尺需要再增加。

例如，矿山规划时的地图应该能保持整个矿井都在同一页地图上，同时能显示足够多的细节。对中型到大型金属矿山来说，通常的矿山规划地图比例尺为：

1英寸=100英尺

2英寸=200英尺

米制系统中，常见的比例：

1:1000

1:1250

1:2000

绘地质图通常是以比如1英寸：40英尺的比例尺绘制的（对应米制比例尺为1:500）。对于矿山规划，表现地质特征（轮廓)的地图要另画在比例尺小一点的地图上。

准备和使用哪一种类型的地图取决于矿山生产的阶段。在勘探阶段，卫星地图也许能提供地质构造带和潜在勘探地点等重要信息。这些信息可以通过红外线照片等完善。对于特定种类的信息，例如冶金厂的位置，小比例尺的地图，比如一张美式地图，也许是最适合的。某些原料，如破碎岩石，与运输成本之间有着高度密切的联系。因此，布局有不同运费价格表圆圈的地方地图在展示潜在市场方面很有用。

一个州地图如图3.3可以提供大量的基本信息：

—最近的公路，

—最接近的城镇，

—物业位置。

—铁路线路和

—大概的财产所有关系

典型的州地图比例尺为1英寸比15英里。

不过，很快地，进一步详细的矿山规划需要更大比例尺的地图。在美国，这些地图往往是美国地质调查局编制的地形图。这些“四方图”备有两个系列。7frac12;分系列为1:24000无比例单位（米制）地图。（面积为7frac12;分纬度（高）7frac12;分经度（宽）的区域）。这相当于1英寸比2000英尺的比例尺。15分钟系列包含的是在经纬度上都是15分的区域。应该的是注意，一分钟代表六十分之一度。

四边图能显示地形、道路、河流和排水区域等地质特征，如（图3.4）。

这类地图可以扩大到任何所需的比例（图3.5和3.6），在完成更详细的测量前发挥基础地图的作用。某地区的航空照片有时可在州或县工程师办公室或联邦机构获得。美国的许多地区都已被美国工程兵团绘制在救灾地图上。

在一个待采的矿区的早期阶段，准备一张土地所有权地图是很有必要的。在美国，最好的土地所有权地图可以从县公证员或县委书记办公室获得。在美国西部，大部分的土地和矿产都是由国家或国家的联邦政府所拥有。一个四步走的过程完成之后（帕尔amp; Ely，1973）即可确定土地的当前现状。

第一步，咨询国家土地局、美国地质调查局或国家或区域国土局土地管理局。这些办公室可以决定是否可获得上述的土地，或是否可以办理有效的探矿许可证/租约

第二步，如果涉及国有土地的话，应对土地情况征求有关国家土地局意见。

第三步，向合适的县记录员或其他办公室核查采矿请求记录。

第四步，亲访该地应确定是否存在任何（如采矿请求的地标，已采矿坑等）

未完成的核查程序

对矿山规划和设计来说有三种不同比例尺的地图（菲尔普斯、1968）：

1区域地图 2 通用矿山地图 3 详细矿山地图（平面图和截面图）。

通用区域地图的作用是显示各种相关特征：

—地质特征（矿体长度，矿化带）

—交通线路（公路、铁路、水路），

—资产所有权及其控制，

—到市场、选矿或转运点的距离（适用运费率），

—通畅出入口

—供电线的传播点位置（满足连接所需的能力及建筑距离）

—当前和未来可能的供水/库区的位置，

—合适的尾矿、泥浆和垃圾处理区。

因此，它被认为是一张可以直接或通过透明覆盖图版把数据添上去的小比例尺地图。些地图上。图3.7是一幅普通区域地图。图3.8是一幅普通区域地质图。

一般的矿山地图是一幅“中等”比例尺的地图，它涵盖了特定区域内的总面积。因为比例尺较大，可以在上面显示更多的细节。图3.9是一幅普通的矿山地图。这种地图可能包括以下这些信息：

—选矿厂地点

—矿山构造

—输电线

—供水

—公路入口

—运输线

图3.7常用地区地图图例(McWilliams, 1959).

—管道

—矿体位置

—尾矿池位置

— 资产所有及其控制

—矿山开发提议时间

图3.10所示为一般矿山地质图。用于实际露天矿规划的是详细的矿山地图。基本规划方案由规划图和横截面图两者组成。钻孔位置根据需求以适当比例布局在规划地图上。在北半球，地图的布局通常位于东北象限（图3.11）。

该地图的有效部分的初始坐标选得足够大，使其他象限没有受影响的危险。一旦其他象限受影响，就不得不使用 , minus;坐标或西和南这样不容易处理的命名法。这两种命名法都容易导致混乱或错误。在南半球，经常使用的是西南象限。

地图上方向“北”的选择并非全球通用。一些矿山选择地理上的北作为地图上的北，一些选择磁场北作为地图上的北方。据说有一个大型矿山选择的北是矿山经理从他的办公室窗户观察整个矿山的方向。对于较长的矿体，如图3.12所示，矿体主要截面走向为N-S.

本地矿山为了方便，选择垂直于矿床长轴方向为北。对于大型的、近似圆形的矿床（图3.13）地图上北方的选择则不怎么明显。

有时露天坑另有一个由矿体几何学与矿体整体决定的不一样的坐标系统。

勘探和开发时的的金刚石钻头钻孔一般都是以近似规则的模式布局。进行矿体评估时，如果钻孔和矿山网格对齐，虽然并不是非此不可，但是使用截面却会方便很多。当用块体模型来表示矿体，使不使用截面就不这么重要了。

表3.1包含一些矿山地图编制指南。应仔细选择边界的线宽和坐标系统，以便可以方便看到它们，同时不能干扰地图的主要目的——即表示地质信息。现代CAD（计算机辅助设计）绘图系统已经极大地简化了以往非常单调沉闷、耗时的工作。

维护各种不同校订/版本的地图是非常重要的。

地图坐标标为1600N,1400S等。如图3.14所示

基于规划图的垂直截面。如表3.14所示，有两种构建N-S走向截面的方式。

在构建截面1050e时，会得到图3.15a所示结果，3.15b取决于是否视角是从东到西或从西到东。由于我们习惯于数字由左至右递增，所以选择从东到西这一种。

钻孔的位置已被添加到图3.16中。DDH这个命名经常用来定义金刚石钻头钻孔。也把这些孔加到垂直剖面图中（图3.17）。一般情况下，垂直方向截面的比例尺与水平方向相同。

如果这样不这样做，则露天边坡等矿山特征会变得扭曲。

表3.1。矿山地图编制指南（来源不明）。

通过检查给定截面里钻孔岩石类型和品味表现，地质学家把类似的特征连接起来（图3.18）。用这种方式，可对矿体大小、外形和长度等达到一个初步的了解。这些剖面及其相关的规划图是矿井规划设计中使用的基本元素，不过有时把等距投影用于可视化是非常有用的。图3.19既是一个对翰峡谷铜矿场的投影。

3.3地质信息

任何已给定矿物的矿床的开采作业都可分为四个阶段。找矿阶段（1阶段）：寻找有价值的矿产。随着矿物质的发现，该部分土地既有了矿产价值。探到有矿后即进行勘探以获得一些关于矿床大小、外形、位置、特征和价值的信息。如果这个勘探阶段（阶段2成功了，那么就会做出进入阶段3（开发阶段）的决定。在本阶段的早期，必须收集详细的地质信息并使之随时可供查询，以辅助矿山规划和设计。（沃特曼amp;黑曾1968）

包含以下要点：

1.矿化带地质；

2.矿床的物理尺寸和形状；

3.在截止边界内的矿物品味和吨位的量化数据

4.矿石的矿物学与冶金学特征；

5.矿石和废石的物理特性；

6.地表条件、地下水等对矿山设计和开采有影响的因素的相关数据。

阶段4是矿床的实际开采。

虽然掘沟，竖井挖凿，与隧道掘进在露天矿的前景评估中都时有用到，但是露天采矿中用得最多的是钻孔，无论是最初的地质信息数据的采集，还后续的数据采集都需要钻孔。 各种钻井方法及其特点见表3.2。这里的重点是金刚石钻头打孔，用于钻孔取岩芯来记录和分析。有两种基本类型的金刚石钻头打孔法：（a）常规法（b）电缆法。在常规的钻孔中，岩芯保留在一个岩芯弹簧或位于岩芯后的岩芯筒里。当岩芯筒充满或钻完一定长度后，必须把整个钻柱取出，以提取岩心。

缆线法使用的岩芯筒可通过位于电缆终端的带有封锁装置的钻杆内部移动。用这种方法，可获得任何所需点的岩芯。由于内置的岩心桶占据了钻杆内部空间。记载下复原的岩芯数，并为每个岩芯段提供描述。选出有代表性的岩芯送去分析。表3.4显示了表3.3中描述的岩芯分析结果。这类信息可以直接绘制在截面图上，或者输进计算机里的数据文件以进行处理。表3.5所示既是这样的一个计算机文件例子。同样的孔径，电缆法获得的岩芯比传统方法获得的要小。最常见的岩芯是NX/N，名义上直径为3英寸的孔，获得直径为英寸的岩心.表3.3是钻孔日志的一个例子

除了需要用来计算岩石品位和吨位的这类信息，岩石构造数据对于矿坑边坡设计很重要。表3.6和3.7所给的分别是更加简化和更加全面的构造数据记录表。这些数据是规划和设计步骤的基础。单个钻孔所代表的信息被扩展到包括这个孔所在的相当大一个区域。因此，在评估、不当钻孔操作、低岩心复原、草率档案记录等过程中的错误都可能会导致严重的后果。一旦这些数据被输入到计算机或截面图和矿山规划中，与他们相关的水准或不确定性就会消失，数据完或不完整在该阶段作用就会差异不大。因此，在这个早期阶段，谨慎地给所有信息提供彻底和准确的评估十分重要。每个孔都很贵，而且使它们的价格保持到最小的空间很小。另一方面，基于不充分的数据做出的不当决策也很昂贵。这种实际成本与项目效益之间的权衡并不容易。

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