建筑用石料地質勘查評價指標和樣品布置采集方法探討

李文臣, 張文強， 張 徐

（1.中材地質工程勘查研究院有限公司，北京 100102；2.中國建筑材料工業地質勘查中心安徽總隊，安徽 合肥 230601）

在地質勘查工作中，各類樣品的采集是十分重要的基礎工作之一，通過采集樣品的分析測試，獲取相關信息數據，為后期研究、評定礦床礦體提供依據。因此，采集樣品的代表性和樣品質量會直接影響礦床的正確評價及工業利用。

建筑用石料指可加工成不同粒級的碎石、機制砂、塊石等建筑用的天然巖石，以及自然形成的砂、卵石。建筑用石料礦產特點是礦石類型多、用途多，礦石類型按產狀分為原生巖石類和次生砂、卵石類，兩類樣品的采取方式和測試項目差異較大。

本文著重從建筑用石料礦勘查工作中評價指標和樣品采集所面臨的主要問題，對已經存在的行業及地方規范、要求和典型礦床實例進行剖析，提出一些新的見解和建議。

1 建筑用石料勘查標準現狀

目前，建筑用石料勘查相關行業標準主要有NB/T 20503-2018《核電廠混凝土用建筑骨料調查技術規程》、TB 10084-2007《鐵路天然建筑材料工程地質勘察規程》；地方標準主要有《浙江省普通建筑石料礦產地質勘查技術要求》、《河南省普通建筑石料地質礦產勘查技術要求》等；建材地勘行業標準《建材—非金屬礦地質工作指南續集(含勘查技術方法)》——《建筑用砂和卵石礦產地質工作指南》。

1.1 行業建筑用石料勘查要求

在現行的行業建筑用石料地質勘查工作中，樣品采取及樣品測試基本一致，樣品測試包括原巖及產品的測試，主要有天然砂試驗、人工骨料原巖試驗、碎石試驗、機制砂試驗、堿活性試驗。

采樣應具有代表性，應采取新鮮巖石或微風化巖石樣， 每一主要巖性不應少于6組；巖樣應在鉆孔巖芯、爆破巖塊中選取；巖石堿活性試驗應按巖性分別進行采樣，每一主要巖性采樣組數不應少于6組。當少數樣品存在潛在堿活性危害時，應增加采樣組數。混凝土骨料技術指標必須進行檢測，檢測時每種巖性初查不少于3組，詳查不少于6組。

1.2 地方建筑用石料礦產地質勘查技術要求

地方建筑用石料礦產地質勘查技術要求主要針對碎石和機制砂等石料的勘查要求，劃分為2個勘查階段，對礦體的地質特征和石料質量進行研究。測定普通建筑石料礦產的硫酸鹽和硫化物含量、巖石抗壓強度、堅固性、壓碎指標值、堿集料反應等確定石料質量等級。

取樣的主要要求為：巖礦鑒定樣、化學分析(硅酸鹽分析)樣、質量指標樣和小體重樣的采集與測試必須配套進行，一組樣品應取自同一位置的同種巖石；進行巖心鉆探的勘查區，必須取巖心樣配套測試；首采塊段必須有一組測試樣。

在質量指標樣品的采集、測試數量方面，浙江省和河南省標準一致，規定按巖性采集樣品1～2件，未對樣品取樣方法及規格等作出具體要求。

浙江省標準的優點是將建筑用石料礦產勘查的評價指標劃分為地質研究指標和質量指標兩類，使建筑用石料礦產勘查評價時的復雜指標體系變得簡單易行。地質研究指標主要包括小體重、巖礦鑒定、硅酸鹽分析樣，質量指標主要包括硫酸鹽和硫化物含量、巖石抗壓強度、堅固性、壓碎指標值、堿集料反應等。

1.3 《建筑用砂和卵石礦產地質工作指南》要求

《建筑用砂和卵石礦產地質工作指南》主要針對砂卵石礦床采樣，未涉及原巖石料礦產。一般1m采取一件樣品，若礦層較厚則2m一件樣品。樣品按不同工程、不同礦體、不同礦石類型分別連續采取。采取樣品需要測試12項，有表觀密度、孔隙率、吸水率、含泥量、泥塊含量、針片狀顆粒含量、有機質含量、硫酸鹽及硫化物含量、堅固性、壓碎指標、堿集料反應和顆粒級配。

1.4 建筑用石料勘查存在的主要問題

主要表現在評價方法和質量標準不統一兩個方面：①建筑用石料勘查沒有統一的標準規范，一般采用原巖對應的礦種勘查規范，或者采用產品標準，或者參考行業標準，或者參考《建筑用砂和卵石礦產地質工作指南》，或者只依據《固體礦產地質勘查規范總則》；②建筑用石料質量評價標準及采樣方法不統一，測試項目一般較少、部分過多，部分礦床只取1個或2個樣品，多數僅有抗壓強度指標，對影響礦石質量的成分、結構等內在影響因素多數勘查報告中未提及；部分礦區將建設用砂卵石的全部質量指標作為評價依據，造成過度勘查。

2 典型建筑用石料礦床勘查工作實例

以安徽省銅陵市小沖建筑用砂巖礦勘探項目為例，對其基本評價特點進行研究。該礦區礦層賦存于上泥盆統五通組(D3w)上段中厚層石英砂巖夾粉砂巖、泥質粉砂巖中。勘查報告以《浙江省普通建筑石料礦產地質勘查技術要求》作為工作依據，按照地質勘查階段開展工作。

評價質量指標為：①巖石抗壓強度(飽和狀態)≥45MPa；②硫酸鹽及硫化物(SO3質量計)＜1.0%；③對于礦區中的傳統夾石類巖層，不作為夾石處理，當作宕渣評價。

該報告基本將礦區中的各類巖石按照不同礦種和可能的工業用途分別進行了評價，主礦種中增加了公路用集料的測試項目。該報告中也存在明顯的不足，主要表現在：①主礦種評價時，對于主礦種建筑用石料質量指標體系中的其他指標樣品取樣原則和取樣方法未做詳細說明；②抗壓強度樣品采集過多(135件)，根據不同勘查工程、不同巖性按照一定的間距進行了采樣，與浙江省標準規定中“無勘查工程和間距的要求”不一致，對采樣的原則、方法及代表性等未做詳細說明。

3 評價指標的確定

建筑用石料礦床的質量指標可以按照巖(層)的性狀，在地質勘查中的重要程度和在石料產品使用中的影響分為兩類：①勘查工作的主要評價指標，包括強度、成分類指標，屬于內在因素，如抗壓強度、堅固性、堿集料反應、硫酸鹽及硫化物含量等；②輔助評價指標，為產品、結構類指標，屬于外在因素，如松散密度、孔隙率、針片狀顆粒含量等。勘查工作中的主要評價指標及輔助評價指標分類見表1、表2。

表1 原巖質量指標分類

表2 砂卵石類質量指標分類

在水飽和狀態下巖石抗壓強度應滿足：火成巖≥80MPa，變質巖≥60MPa，水成巖≥30MPa。

4 樣品采集的原則和方法的探討

目前建筑用石料礦床地質勘查評價還沒有全國統一的取樣原則和采集方法，各行業和各地方標準不統一，地質工作中依據的標準也不一致，給建筑用石料礦的勘查工作帶來諸多不便。

按照GB/T 13908-2002《固體礦產地質勘查規范總則》要求，結合有代表性的地方勘查標準和各類典型礦床勘查實例的分析研究，認為《建筑用石料地質勘查技術要求》中對于評價指標的確定和樣品布置采集原則應做如下規定。

4.1 樣品的采集原則

樣品的采集要遵守代表性原則。勘查工作的質量主要體現在樣品的采集質量和樣品分布合理方面，樣品的代表性主要通過它的均勻性來體現，是勘查評價工作的重要依據和核心。在礦區巖礦體分類(層)的基礎上按照巖石類型進行取樣，樣品的分布應該以工程為單位，視巖礦層的厚度、質量變化特征分別采集，盡量使樣品在礦區中分布均勻，樣品劃分必須符合相關標準或規范的要求。

4.2 樣品的采集方法和數量要求

一般指標是礦床評價的主要依據，是礦與非礦劃分的標準；輔助指標是對礦石質量定量分類的依據；地質研究類指標主要用于研究礦床的地質特征。由于其重要性、針對性不同，對于一般指標和輔助類指標作如下要求：在勘查工程中按照層位或巖性分別采集一般指標樣，在同一剖面的工程中按層位或巖性分別采集輔助指標樣并按照工程所控制層位或巖性的厚度將相同層位或巖性采集的輔助指標樣進行組合，當剖面為單工程時，可以用單工程樣品單獨測試，但必須保證每條剖面、每種巖性有2組輔助指標樣。

4.3 原生礦床取樣方法及要求

原生礦床一般工業指標樣品的采集要求見表3。

4.4 天然砂、卵石取樣方法及要求

(1) 天然砂：一般指標主要包括云母含量、堅固性、硫酸鹽及硫化物含量、氯化物。樣品以工程為單位按照礦層采集，采用刻槽或劈半法連續取樣，單個樣品長度一般≥2m。

(2) 天然卵石：一般指標同于原生礦床，取樣方法同于天然砂或從天然砂樣品中分選。

表3 原生礦床樣品采集要求

5 結語

本文旨在對建筑用石料勘查工作中的評價指標及樣品采集方法進行探索，通過對眾多產品指標進行研究，將決定礦石質量的內在因素作為一般評價指標，對樣品采集方法進行說明，使勘查工作更具有科學性、可操作性和廣泛的實用性，使建筑用石料礦產勘查能夠做到循序漸進、有章可循，避免勘查工作不足或過度勘查。