東山礦熔劑石灰接替資源方案研究

高占國

(山西太鋼工程技術有限公司)

東山礦位于山西省太原市，是太鋼主要的石灰石原料生產基地。為確保持續穩定地為太鋼提供優質冶金石灰，保證礦山的可持續發展，東山礦開始思考石灰石礦的資源接替問題。石灰石產品的能力接續方案，首先考慮在太原市及周邊尋找接替資源，并自建石灰石新礦山。為此，東山礦和有關單位對太原周邊熔劑灰巖礦點進行了前期地質調查工作，并委托中國建筑材料工業地質勘查中心山西總隊對太原市及周邊熔劑灰巖含礦層位進行了調查，以期為石灰石礦的資源接替提供指導。

1　太原市及周邊熔劑灰巖礦調查

依據《太原市及周邊熔劑灰巖礦調查報告》[1]，太原市周邊熔劑灰巖含礦層位為奧陶系中統峰峰組二段(O2f2)，含礦地層主要分布于太原市東山、西山、陽曲縣南部、壽陽縣西部及北部、盂縣。按照《山西省太原市礦業權設置方案(2013—2015)》[2]中礦產資源開采規劃分區，太原市六城區范圍內屬限制開采區。規劃期內，太原市六城區范圍內不再新建礦山，已有采礦權到期可依法延續，但不再進行擴大礦區范圍、變更開采深度和擴大生產規模等事宜。太原東山位于六城區的限制開采區，太原西山含礦地層分布于汾河南岸西銘—馬頭水—古交小南坪一帶，且馬頭水—古交小南坪一帶為汾河二庫保護區，屬禁采范圍，東部由南往北主要礦業權為太原獅頭水泥集團有限公司、太原西山石膏礦等，也屬于六城區的限制開采區；陽曲縣南部已設置若干個礦權，含礦層位分布范圍內基本無較大的空白區，找到可供進一步工作靶區的前景較小。壽陽縣西部出露大面積峰峰組二段地層，有少量石炭系中統本溪組地層分布，成礦地質條件較好；北部出露含礦地層上馬家溝組頂部，有零星石炭系中統本溪組地層分布，成礦地質條件較好。盂縣含礦地層分布范圍較廣，根據以往地質工作資料，盂縣西部由于剝蝕的原因，上馬家溝組頂部灰巖厚度僅5 m左右，不具備開采價值，東部及南部有少量石炭系中統本溪組地層分布，礦層保存較完整，成礦地質條件較好。

通過綜合分析研究，山西建材總隊和東山礦及有關專業人員對成礦地質條件、找礦前景好的11個礦點(陽曲縣2個，古交市1個，壽陽縣3個，盂縣5個)進行了實地踏勘調查，總結了各礦點熔劑灰巖礦的含礦層位、分布范圍、成礦地質特征、開采技術條件及外部生產環境，并初步估算了各礦點的資源量。

2　接替資源方案研究

通過對踏勘礦點的成礦地質特征及開采技術條件分析，初步確定可作為下一步重點工作的礦點有3個。經過對3個礦點的資源條件、外部建設條件、交通條件和運距綜合分析比較，發現壽陽縣石灰石礦區礦點優勢明顯，故太原市及周邊地區新建石灰石礦山選址初步推薦選擇壽陽縣石灰石礦區。并將壽陽縣石灰石礦區作為東山礦的優質熔劑灰巖接替資源基地開展預查地質工作。

根據《山西省礦產資源總體規劃(2008—2015年)》[3]礦產資源開采規劃分區劃分的熔劑用灰巖開采規劃區塊為嵐縣上馬鋪和杏花嶺區洪子峪北部熔劑用灰巖2個規劃區塊。而太原市杏花嶺區位于六城區的限制開采區，東山洪子峪北區雖已取得礦權，但保有資源儲量小，征地費用高，環保壓力較大。

為此，太鋼地質工程勘察公司對嵐縣上馬鋪石灰石礦進行了地質普查工作。通過普查基本查明了礦區內石灰石礦體的空間分布、產出規律及礦體的形態、產狀、規模、品質、礦石特征，估算了普查區內資源量。據此，對嵐縣上馬鋪與壽陽縣石灰石礦區新建礦山方案在成礦條件、建設條件和成本費用方面進行了比選。從成礦條件和建設條件對比如下：

(1)壽陽縣石灰石礦區含礦層位為奧陶系峰峰組二段，嵐縣上馬鋪石灰石礦含礦層位為奧陶系上馬家溝組二段，兩個礦點的交通條件便利，外部建設條件較好。

(2)壽陽縣石灰石礦區估算資源量為28 000萬t，嵐縣上馬鋪石灰石礦估算資源量為3 400萬t，壽陽縣石灰石礦區資源量是上馬鋪石灰石礦資源量的8.2倍，壽陽縣石灰石礦區服務年限長。

(3)嵐縣上馬鋪石灰石礦的礦體厚度較大，約70 m左右，但夾層多，開采過程中礦石損失貧化大，質量不穩定。

(4)上馬鋪石灰石礦運距較長，約為壽陽縣石灰石礦區運距兩倍，且上馬鋪石灰石礦需要二次倒裝。

通過成本費用對比分析，嵐縣上馬鋪石灰石礦的年度費用比壽陽縣石灰石礦區要高。經過對壽陽縣石灰石礦區與嵐縣上馬鋪石灰石礦成礦條件、建設條件及成本費用等的綜合比較，新建礦山選址推薦壽陽縣石灰石礦區，采用公路運輸石灰石塊礦至東山礦的運輸方案。

為了進一步驗證壽陽縣石灰石礦區運輸方案的可行性，對壽陽縣石灰石礦區運輸方案進行了現場踏勘，對礦石進行了取樣化驗、試驗，同時開展了預查地質工作。通過預查地質工作共探求得壽陽縣石灰石礦區熔劑石灰巖資源量8 000萬t，礦石CaO平均品位為53.9%。此次預查地質工作探求的資源量與原估算約2.8億t的資源量出入較大，為了能夠獲取更好的接替資源，最終為東山礦新建石灰石礦區選定可靠的礦山后備基地，根據山西建材總隊提供的資源信息情況，探察到距東山礦140 km的平定縣石灰石儲量豐富且資源集中，東山礦對平定縣石灰石礦區進行了現場踏勘和進一步的地質調查，現場取樣進行了石灰石指標化驗和試驗室焙燒試驗，了解了平定縣石灰石礦區的礦體產狀、規模等地質情況及外部建設條件。并對平定縣石灰石礦區的資源開發方案與壽陽縣石灰石礦區的資源開發方案進行了對比分析，對比分析結果見表1、表2。

表1　兩個礦區開發方案資源狀況與交通條件對比分析

由表1、表2可知，壽陽縣石灰石礦區資源劣于平定縣石灰石礦區，運輸條件優于平定礦區。考慮平定石灰石礦區利用村莊范圍以外1.37億t資源，平定礦區較壽陽礦區投資高出86 000萬元；平定礦區石灰成本較壽陽礦區成本高出16.4元/t。初步確定將壽陽縣石灰石礦區和平定縣石灰石礦區作為東山礦接替資源的新建礦點。

3　結　語

(1)通過東山礦熔劑石灰的接替資源工作研究，綜合考慮了石灰石產品的能力接續和礦山的可持續發展。首先在太原市及周邊尋找接替資源，對太原周邊熔劑灰巖含礦層位進行了地質調查；然后根據山西省礦產資源總體規劃分區劃分對嵐縣上馬鋪與壽陽縣石灰石礦區新建礦山方案進行了比選，同時對壽陽縣石灰石礦區開展了預查地質工作。因預查工作探求的資源量與原估算資源量出入較大，進一步對距東山礦140 km的平定縣石灰石礦區與壽陽縣石灰石礦區進行了對比分析。經過多方案論證、比選，初步確定將壽陽縣石灰石礦區和平定縣石灰石礦區作為東山礦接替資源的新建礦點。

表2　兩個礦區開發方案建設投資與運行成本對比分析

(2)盡管選取的新建石灰石礦區的石灰綜合成本較東山礦要高，但東山石灰石礦位于六城區的限制開采區，東山洪子峪北區雖已取得礦權，但環保壓力和批采難度較大。為了能持續穩定地為太鋼公司提供優質冶金石灰，應加快對東山礦新建石灰石礦區的可行性研究工作，盡快進行立項建設。

[1]中國建筑材料工業地質勘查中心山西總隊.太原市及周邊熔劑灰巖礦調查報告[R].太原：東山石灰石礦，2015.

[2]山西省太原市國土資源局.山西省太原市礦業權設置方案(2013—2015)[R].太原：太原市國土資源局，2013.

[3]山西省人民政府辦公廳.山西省礦產資源總體規劃(2008—2015年)[R].太原：山西省政府辦公廳，2011.