礦山地質勘查與找礦技術要點研究

陶其磊

（云南羅平鋅電股份有限公司，云南 羅平 655800）

我國已探明的礦山中有包含18種礦種，全國共有礦山34071座，其中大中型礦山1860座，國有大中型礦山1368座。大部分開發時間較長的礦山存在不同程度的礦山資源危機問題。

在對現有的大中型礦山進行抽樣調查中，所調查的1010座礦山中有632座礦山存在資源危機。其中輕度危機的有70座，中度危機的有169座，嚴重危機的有393座。全國礦山的資源危機發生率高達62.6%。我國礦山資源逐漸開發，礦山資源危機問題還在不斷加劇。深部找礦是解決危機礦山發展問題的重要途徑。研究礦山地質勘查找礦技術對于提高深部找礦和延長老危礦山的生命周期有著重要的意義。

1 深部找礦意義

對于地質專業技術人員而言，找礦需要通過尋找與資源及礦床相關的信息，并將找礦信息有機的整理到一起，來確定礦床的產出部位。

深部找礦需要在掌握現有地質資料的基礎上對地質情況及找礦信息做出判斷，分析地質結構構造及流體信息，找到深部資源[1]。深部找礦的價值在于解決我國資源短缺問題和危機礦山的發展問題。不少礦床的深部存在著其他類型的礦床和沉積變質礦床。

2 簡述礦山地質勘查技術

2.1 地質勘查的目的

礦山地質勘查的目的在于獲取全面可靠的地質資源信息，查明影響礦床的地質因素，提高礦山的儲量級別，增加礦山生產的可采儲量，并延長礦山服務年限，確保礦山的正常生產。

2.2 地質勘查的特點

2.2.1 時間性

礦山地質勘查最終的目的是服務于礦山生產。因此，礦山勘查活動不能影響到礦山正常的采掘及生產計劃，這要求礦產地質勘查活動在時間既不能過早，也不能過晚，有著極強的時間性特點。

2.2.2 有利性

礦山地質勘查設計利用現有的豐富資料進行工程布置的勘查，以及礦山井下掘進向各個方向進行的條件。礦山井上井下的資料信息有利于勘查設計，即礦山地質勘查的有利性。

2.2.3 繼承性與補充性

礦山地質勘查是建立在現有礦山資源勘查資料基礎上的，勘查資料信息的應用具有繼承性特點。而礦山勘查設計本身是對于工程布置及礦井生產信息的補充，地質勘查的信息的獲取應側重與補充過去遺留的問題和不足的信息。

2.2.4 針對性和局部性

礦山地質勘查針對一些專門問題時，任務活動較為單純，地質勘查范圍有一定的局限性。地質勘查設計的資料及結果最終直接應用于針對性的礦山生產。

2.3 地質勘查的任務與內容

2.3.1 勘查生產礦山并完善設計

礦山地質勘查的第一步是勘查設計。我國現有的礦區中，有許多存在資源危機的礦山。針對這類危機礦山，應加大地質勘查，通過地質勘查和深部找礦活動，進一步擴大生產礦山的資源儲量，解決危機礦山生產不穩定、效益不穩定、開采年限受限的問題。通過地質勘查與找礦技術，提升礦山采掘生產的精準性，提高礦山的生產效益。同時，通過對生產礦山的地質勘查，積累更多豐富的礦山地質勘查原始資源，擴充地質勘查資料數據庫，對礦山產量、儲量信息做精細化分類歸檔，以便于后續長期開展礦山環境及條件的動態化監測。

2.3.2 勘查危機礦山找到接替資源

危機礦山面臨最大的問題是資源不足問題。想要延長礦山開采的年限，提升礦山開采效率，就需要加強對危機礦山地質勘查和找礦，通過地質勘查及找礦找到危機礦山的接替資源，來提升危機礦山的競爭優勢，保證危機礦山后續生產能有較好的優勢資源儲量以供高效生產。

2.3.3 延伸、擴建礦山勘查

生產礦山的深部、外圍可能還存在多種類型或更多的資源。通過地質勘查和深部找礦，對礦山深部及外圍進行勘查設計，組織勘查活動及資源探測，擴大生產礦床的范圍，增加生產礦山的儲量，用勘查到的資源在未來接替礦山現有的生產計劃，延長礦山生產開采的壽命[2]。

2.3.4 勘查關閉礦山環境

一些已經關閉的礦山采坑進行復墾時，需要對地質情況依法做進一步的勘查，來了解礦山區域的環境，并根據礦山勘查的資料進行針對性的礦山生態環境的恢復。

2.3.5 臨時性生產地質勘查

未來解決采區準備和工作面回采等環節中影響生產的地質因素及相關問題，進行臨時性勘查工作。

2.3.6 建井地質勘查

為了查明井巷所在位置的巖層、構造及水文地質情況，用于滿足井筒與主要運輸港道設計施工的需求。

3 深部找礦的常用技術

3.1 甚低頻電磁法找礦技術

甚低頻電磁法指通過觀測、研究地下不均勻介質在磁場作用下感應產生的綜合畸變場分布規律的勘探方法。它屬于工程電法勘探技術，其優勢是操作靈活、便捷、找礦效率高、找礦深度、位置、儲量探測精準，綜合質量高。通過甚低頻磁傾角測量及傾角資料的Fraser濾波、線性濾波處理技術，可以獲得的精準性極高的結果[3]。結果可用于分析礦區隱伏型礦段礦體的流向及衍生，確定礦化富集部位的埋藏深度，以及礦體形態、儲量大小、產狀、空間發展趨勢等。甚低頻電磁法找礦技術的應用有效的縮短了礦山地質勘查找礦的時間。結合礦區地質條件的差異性，在對原有礦山勘查資源的綜合分析基礎上，還可較為精準的確定隱蔽礦體的位置，為深部高質高效的找礦提供了更多可靠的參考信息。

3.2 X熒光技術

X熒光技術借助X熒光光譜儀熒光散射的原理，對礦山中某些礦物質或元素的波長進行激發，使這些物質在較短的時間內呈現出具體成分等相關信息。X熒光技術找礦的優勢是操作簡單方便、獲取信息快速全面、效率高、信息準確完整,能夠了解到詳細的礦物質成分元素。使用X熒光光譜儀時，需要先采樣，再對樣本進行X熒光射線的照射。對一個礦區不同礦段地質勘查時，為了保證找礦信息的全面性，應盡可能多的采集樣本，針對不同礦物元素進行照射。對于同一類礦物質元素，也需要從不同區段采取多份樣本，用于對照分析，了解不同礦物質元素放射線的差異。經過對采集樣本礦物質元素的綜合分析，可以尋找到地下的隱伏構造，了解礦體的走向，大致圈定出礦體的界限及礦體厚度，以此來積累礦山深部找礦的地質資料，尋找深部礦床。

3.3 重砂找礦技術

重砂找礦法也叫重砂測量，是一種傳統的找礦技術。它最早應用于淘金。重砂測量的優勢是經濟性好、操作簡單方便。目前，重砂找礦已經相當普及，它在金、錫、汞、金剛石、稀土等資源的普查中應用及其廣泛。常見查找方式，重砂找礦分為自然重砂法、人工重砂法兩種。前者多借助河流、殘坡等自然條件的影響，分析自然變化形成的分層。后者通過人工或借助科技工具查找礦區資源。人工重砂測量常用到的工具有圓形淘砂盤、船型淘砂盤等[4]。在應用重砂法探測和查找資源時，需要對礦區條件做出分析，根據礦區條件做出找礦方法的選擇。在水源發育較為良好的區域或者山坡區域的效果較為良好，可借助水源或坡地的自然優勢，就其沿線做樣品采集及礦產資源的分布分析。一般樣本采集的越多，勘查越細致，找礦分析結果就越精準。特別是在地質勘查活動發現重要礦物質以后，就需要就發現區域多采集幾個地點。同時，還需要借助X熒光技術對重要物質成分及礦物質元素做深度分析，進一步確定重要礦物質的類型、埋藏深度、儲量大小。

3.4 地質填圖找礦技術

野外地質填圖也是一種較為普及的找礦技術。該技術貫穿在礦山地質勘查的各個階段。測量人員將測繪的結果按照一定的比例填繪在地質圖上，再根據對探測到的礦床結果，根據礦床埋藏深度、分布位置、流體流向、儲量等，并在地質填圖上標明巖土情況、地層結構和礦產資源的類型等信息，構成直觀清晰的勘探礦區的地質填圖[2]。地質勘查人員就可以根據實測的地質剖面等地質資料對礦區資源做出預測與分析，并對是否需要進一步深部找礦做出預測。

3.5 化學勘查找礦技術

化學勘查找礦技術值利用非宏觀標志查找隱伏礦、盲礦、隱礦物質及覆蓋區域的方法。相對于宏觀直接找礦而言，化學法找礦以巖石化學反應為依據，通過分析化學反應的結果推理礦山中礦產資源的分布規律。化學法勘查同樣需要先采集樣本，再進行化學實驗，獲取結果。最后借助化學實驗的結果分析和預測礦區的礦產資源分布情況。它的應用優勢是經濟性好、輸出結果快。在實際應用中，常與溯源追蹤法結合應用，來收集更多的礦區成礦條件及相關資料。

3.6 金屬礦地震勘探法

地震勘探法作為地球物理勘探技術的常用技術之一，通過人為因素造成地震波，根據不同地層的傳播規律來識別地下深部地質構造，圈定隱伏巖體，從而判斷該區域的成礦情況，所以其適用于更深的地質層，探測精度足夠高、結果精準，尤其在工程地質勘探、金屬找礦等領域應用更多，其中金屬找礦的地質條件更為艱難、苛刻，所以需要更高的波長分辨率和動態分辨率，同時還要結合多種物探技術，包括地震和電法、地震和重力等綜合運用，能更快速、準確的提升勘探結果[5]。

3.7 地質鉆探技術

地質鉆探技術是在地面鉆孔以獲取地下巖心，進而得到深部巖層的巖性特征，從而直觀準確的通過巖心觀察分析來判斷深部地層成礦情況。由此可見，這種技術可以獲得更精準、更直觀的巖石基本信息，而且省時省力、破壞性小，能夠快速的獲取大量的信息。當然針對不同的環境、不同的要求所需要的鉆探設備和技術也有差異，就目前來看，常用的鉆探技術包含反循環鉆探技術、繩索取心技術、定向對接井鉆探技術、液動潛孔錘鉆技術以及新型的節水鉆探技術[3]。

4 地質勘查與找礦關鍵技術的應用

4.1 案例分析

陽山鐵礦地處福建省中部，位于東經118°，北緯25°一帶。礦區長5000m，寬2000m，面積約有10平方公里。礦區北東方向聳立著海拔1856米的戴云山主峰，北有大墘河、和平溪、均溪、板面溪，南有上姚河。礦區北部水系流量為1噸/秒～5噸/秒，南部水系流量為0.2噸/秒～0.5噸/秒之間[6]。勘查單位整理陽山鐵礦東段資料編制地質勘查設計，組織地質勘查及深部遠景鉆孔控制、深部找礦。遠景控制孔共計14個，設計深度6619.30米。需要應用地面磁法對礦區及其外圍掃面物探，并對主要鐵礦點和磁異常做地表評價和深部驗證，完成1:2000地質圖修測、1：5000地面磁測、礦床成因專題研究、礦床地表揭露。通過各種技術的綜合應用，確實勘查此處具有磁鐵礦資源。

4.2 地質勘查的任務及技術難點

鐵礦在國內的需求較大。陽山鐵礦有著成熟的礦石采掘經驗。本次礦山地質勘查主要有以下幾項任務：①勘查生產礦區主體構造，預測和分析含礦層，為礦區采取布置做好地質勘查；②探明鐵礦區東段的礦產資源類型、儲量及TFe品位；③補充前期地質勘查的資料，擴大主體礦的范圍，進行深部找礦的研究；④對礦區東段鐵礦石礦床進行工業評價資料的建立。本次地質勘查的難點在于找礦深度超過1000米[7]。

4.3 找礦關鍵技術

4.3.1 制定找礦技術路線

陽山鐵礦東段本次地質勘查與找礦確定了以地質研究為主的找礦思路，在技術上選擇物探結合化探的方法來確定中找礦地段。礦區及外圍掃面物探、深部勘探鉆孔提供的信息揭露了礦體的位置。

4.3.2 創建三維一體地質預測的方法

在地質預測與分析上，確立了以成礦地質體、礦田構造、成礦流體為主的三維一體地質預測的方法。成礦地質體以陽山鐵礦東段礦區地質體為核心，以已開采的礦山為圓心，選擇地質礦條件好、地理條件好、礦種類豐富、自然經濟好、交通便利的地區進行地質勘查。礦田構造如下：①斑巖體近似“盆狀”，巖石斑狀結構明顯，石英斑晶雙錐體發育，多有裂紋；斜長石斑晶環帶構造明顯。②花崗閃長巖呈“小巖株”狀，邊部有似斑狀結構和見有雙錐狀石英斑晶；斜長石環帶發育；成巖后有較大的爆破角礫巖伴生。成礦流體雜巖體初熔溫度在750°～800℃。隨著實驗壓力增高，初熔溫度又有降低趨勢，變化最明顯是在＜500～1500巴，而超過1500巴時則變化不明顯[8]。

4.3.3 地質勘查與找礦方法的應用

地質勘查與找礦過程應用了地面磁法、地質填圖法、甚低頻電磁法、X熒光技術、同位素地球化技術、數字地震勘查技術、化學勘查找礦技術等多種技術，以及航測、衛星、遙感等輔助測繪技術，有效的提升了找礦作業的效率和精度，獲得了精準的地質勘查結果。

5 結語

綜上所述，礦山地質勘查設計與找礦技術是為了更好的服務與礦山生產與采掘。隨著我國礦山資源的開發程度加深，許多的礦山都出現了危機。針對礦山危機，深部找礦及時解決了危機礦山生產制約及效益低問題的根本途徑。在應用深部找礦技術時，應結合不同礦山發展中面臨的實際問題，確定深部找礦技術路線，并結合礦山發展規劃進行針對性的地質勘查和找礦。地質勘查與找礦中，建議采用多種勘查手段和找礦技術創建成礦地質體、礦田構造、成礦流體三位一體的地質預測方法，對礦山區域深部進行探測勘查，保障深部找礦工作的高效高質化開展。