矿床经济技术评价（精选5篇）
矿床经济技术评价 篇1
位于贵州正安县境内的旦坪铝土矿是全国第一批47个整装勘查项目之一的务正道地区铝土矿整装勘查的一个子项目 (图1) , 是全国特别找矿行动计划项目。通过整装勘查, 完成钻探工作量33825.39m, 71个;新发现3个矿体 (图1) , 探求333+334类铝土矿资源量1.1亿t, 具超大型矿床规模[1]。
1—含矿岩系出露线及上覆地层;2—向斜轴;3—铝土矿矿床或矿体;4—研究区位置及形态
该矿床在普查阶段地勘投资为5800万元, 取得采矿权地勘投资按普查阶段所花费资金的3倍估算, 可以大概算出项目的总投资为17400万元, 折合后的铝土矿矿石单位勘查成本1.58元/t, 这个数据显示出地质勘查取得了不错的效果, 既经济, 又合理。在矿床的开采之前, 通过对其进行相关分析, 可以粗略估算出开采的基本收益。通常用的评价方法有经济计算法与综合分析法, 就本文而言, 将其二者结合, 通过对前期费用的均匀平摊、后期开采费用的估算, 并对相关数据进行必要的技术处理, 整理出资金偿还期及静态投资收益率作评价指标[2]。将其作为开采铝土矿时的相关参
1 矿床地质特征
1.1 地层构造
旦坪铝土矿矿体产于下二叠统大竹园组含矿岩系的中上部, 厚1.89~11.09m, 自下而上系由黏土岩、致密状、半土状、碎屑状及豆鲕状铝土矿、黏土岩组成。新模向斜为矿床的主体构造格架, 总体为北东南西向展布, 西陡东缓, 向西侧伏, 向南倾伏, 北部宽缓, 南部紧密的不对称褶皱构造。向斜轴部地层为下三叠统茅草铺组, 两翼地层为下三叠统夜郎组至下志留统韩家店群。矿床断裂构造不发育, 小断层对矿床 (体) 破坏甚微, 不影响矿体分布的连续性和完整性。
1.2 矿床类型及规模
旦坪铝土矿床属沉积型的一水硬铝石铝土矿床。经普查探求333+334类铝土矿资源量1.1亿吨, 具超大型矿床规模。矿床内共3个矿体, 走向长1.5~8km, 宽0.7~3km, 展布面积1.43~17.94km2。矿体内部结构简单, 以单层矿产出为其特征, 平面上偶见无矿天窗, 剖面上偶见无矿地段;矿体呈层状、似层状产出, 偶见不稳定铝土岩夹石。
1.3 矿石质量及矿石类型
矿床矿体平均厚度为1.71m, 矿石平均含Al2O356.90%, Si O2为11.17%, Fe2O3为8.81%, TS为1.97%, A/S为5.09。镜下鉴定铝土矿石系由23种矿物组成, 其中以一水硬铝石为主。矿石自然类型以碎屑状铝土矿为主, 其次为豆鲕状和半土铝土矿, 偶见致密状铝土矿。矿石工业类型以低铁高硫型铝土矿为主, 其次是低铁低硫型铝土矿, 高铁低硫型铝土矿少见。
1.4 矿石加工技术性能
基于有关实验研究结果, 氧化铝的相对溶出率为97.18%, 实际溶出率83.02%, 比较高的数据结果显示其具有非常好的溶出性能。其他相关矿物质的含量也比较合理, 在后期开采过程中可以同时利用其他的矿产资源, 提高铝土矿的综合开采效率, 提高投资的总体收益。
1.5 矿床开采技术条件
矿体的具体位置主要是分布在群页岩的侵蚀面上, 地表无大的水体, 地下水主要补给来源为大气降水, 据此预测未来矿坑涌水十分有限。矿体顶底板围岩为结构较完整的半坚硬岩石, 故工程地质条件为中等。矿床范围内为典型的台地地形, 其面积宽而广, 倾角平缓的铝土矿层 (体) 沿台地边缘分布, 为平坑布设、施工与开采提供了极为有利的地形条件。
2 矿床开发的外部条件
2.1 交通运输条件
旦坪铝土矿位于贵州正安县境内, 正在新建的务正高速公路从矿床南部通过;矿床内有三级公路与矿床中部的303省道相通, 完全能满足大型运载货车通行;矿床距正安县城28km, 务川县城40km, 对外交通方便;矿床距正在修建的务川氧化铝厂50km, 具有较好的地理区位优势。
2.2 供电供水条件
当地供水比较充足, 水电站分布较密集, 总计装机容量6077k W, 完全可以满足开采机械设备的用电需要, 水力发电, 成本较低, 而且对环境的污染程度极低, 很适合作为大型开采设备的动力。此外, 当地水资源丰沛, 流经矿床西部的马河支流水量充足, 可以同时满足矿山开采用水和当地居民用水。
2.3 区域内铝土矿资源
观察图1可以知道, 矿床分布密集, 至今发现的已有25处 (图1) , 现阶段已经探明的铝土矿资源总量在6.8亿吨左右[3], 资源总量可观, 并且质量较高。此外还具有十分有利的开采条件, 进一步说还可以满足黔北铝工业基地对铝土矿的需要。
2.4 配套熔剂灰岩
在制取氧化铝的过程中, 从技术的角度来说, 熔剂灰岩是其最关键的配套资源之一。而在务正道地区分布着大量质地优良的熔剂灰岩, 这一资源配套优势比较独特, 可以很好地满足当地氧化铝厂的配用需要。
3 开采方式和采矿方法
开采方式的选择要结合矿床矿体产出的具体特点以及当地的地形地貌, 可以综合使用机械化平硐开拓。在选矿时以人工手选兼用简单工具剥离为主, 这种方式简单高效。
4 技术经济指标的确定
4.1 铝土矿可采资源量 (Qs) :
Qs=Q·K·ε=11000×0.7×0.8=6160 (万吨) 式中:
Q—333+334类矿石资源量 (11000万吨) ;
K—采矿境界内可采资源量系数 (0.7) ;
ε—铝土矿采矿回收率 (80%) 。
4.2 生产1吨氧化铝所需矿石的折合比 (A)
式中:
βA—氧化铝产品中Al2O3的平均含量 (拜尔法按一级品取值98.6%) ;
β—铝土矿矿石中Al2O3的平均含量 (56.90%) ;
εA—氧化铝综合回收率 (80%) ;
ρ—矿石贫化率 (6%) 。
矿山服务年限 (T) :T=Qs/F2=6160万吨÷276万吨/年=22.32年。
4.3 矿床全采期的期望总利润 (I)
式中:
P—氧化铝售价:最新国内市场价格为3800元/吨氧化铝 (税后价) ;
C—氧化铝生产成本 (含采矿、运输、破碎、财务和管理费用、资源税等及拜尔法制取氧化铝的成本) , 据有关资料为2000元/吨;
C1—矿山单位铝土矿基建投资 (500元/吨) ;
C2—氧化铝厂投资 (4000元/吨) ;
T—矿山服务年限 (22.32年) ;
E—地勘总投资 (17400万元) 。
5 经济效益计算
按上述技术经济指标公式及参数计算, 其结果为:
Qs=6160 (万吨) ;
A=2.3;
I=4185501.67 (万元) (未扣出贷款利息) 。
6 矿床开发经济效果分析
6.1 投资偿还期 (Ta)
式中:
R1—矿山基建投资
R2—氧化铝厂基建投资
R3—矿山与氧化铝厂的流动资金
6.2 投资收益率 (i)
7 矿床综合技术经济评价
(1) 旦坪铝土矿床规模巨大, 能够开采的铝土矿总量很大, 在开采过程中可以使用坑采的方法开采矿石。还有当地周围的基础设施较为有利, 能够满足相关开采设备、动力的需要。
(2) 良好地质量是最大的优势, 矿床附加值较高, 增加了额外收益, 在整体上提高了开采的经济效益。
(3) 实际开采阶段可取得不错的收益, 根据相关数据折算出三年的平均收益为25.77%, 就整个黔北务正道地区的铝土矿而言, 高于目前国内氧化铝厂参考基准收益率10%-12%的指标, 其勘查开发远景具有一定的扩大空间, 可为氧化铝厂提供后备资源补充。
(4) 带动了当地经济的发展, 激活了相关产业链的发展, 促进劳动力就业, 提高了当地人们的生活水平。同时也为当地带来了比较先进的技术, 推动了当地铝土矿开采技术的进步。
8 结语
通过技术经济的分析论证, 旦坪铝土矿床开发的内外部条件良好, 投资效益显著。应加快地质详查及勘探工作的步伐, 进一步提高矿床勘查程度及资源的可靠性, 以最大限度地降低矿床开发的投资风险。
摘要：正安旦坪铝土矿是贵州务正道地区铝土矿整装勘查的一个子项目, 通过整装勘查, 新发现了一个具超大型规模的铝土矿床, 其矿石资源量达1.1亿吨, 同时具有区位优势, 交通方便, 水电充足和熔剂灰岩配套等优点。经概略技术经济论证, 投资偿还期为3.88年, 投资收益率为25.77%, 开发该矿床投资效果良好, 表明未来矿山、氧化铝厂效益显著。因此, 旦坪铝土矿床需要尽快实施科学勘察, 深入勘察矿床的地质特点及资源的可靠性, 以最大限度地降低矿床开发的投资风险。
关键词：铝土矿,技术经济评价,正安旦坪,贵州
参考文献
[1]陈强, 等.贵州省正安县旦坪铝土矿普查地质报告[R].2013.
[2]叶德书, 等.遵义仙人岩铝土矿床技术经济评价的模式[J].矿产与地质, 2009, 23 (6) :547-552.
[3]雷志远, 等.贵州省务 (川) 正 (安) 道 (真) 地区铝土矿整装勘查报告[R].2013.
加拿大某矿床钾盐资源评价研究 篇2
关键词：钾盐,资源评价,加拿大
我国是一个钾盐资源匮缺的国家, 而钾又是工农业生产中不可替代的基本元素之一。因此, 钾盐矿被国家列入急缺矿种之一。加拿大是世界最大的钾盐生产国, 也是世界最重要的钾盐出口国, 是缓解世界市场钾盐需求的最重要国家。因此, 开展加拿大的钾盐资源评价工作, 能够为中加两国钾盐的评估与开采提供参考, 服务双方建设。本文将通过对加拿大某矿区的区域地质特征、矿藏开采条件进行分析, 并基于二维地震勘探、岩心钻探、地球物理测井、采样化验等综合勘查方法确定富矿区。最后采用单孔外推法确定了研究区内富钾层段的资源量。
1 区域地质特征
研究区内, 地表出露地层绝大部为第四系松散沉积物, 局部地段见有新近系、古近系及白垩系陆相沉积地层, 白垩系以下各地层单位区内未见出露。
区内岩石由前寒武纪中深变质的麻粒岩、角闪岩相构成。沿前陆台区向南广大区域内沉积了显生宙以来不同时代的地层单位, 包括早古生代寒武、奥陶、志留纪, 晚古生代泥盆、石炭、二叠纪, 中生代三叠、侏罗、白垩纪, 这些前陆台沉积地层组成了加拿大的超巨型沉积盆地。
盆地的下部沉积层序 (寒武纪至侏罗纪中期) 形成于被动大陆边缘期, 不同年代地层单位沉积层序在不断变化的浅海盆地中形成, 其下部由基底碎屑岩、碳酸盐和蒸发岩构成。
2 矿藏开采条件
区内微地貌略有轻微起伏, 局部地段在水流作用下, 见有切割不深的短浅沟谷, 地形总体上北高南低, 相对高差不大。
区内地表水系较为发育, 流经区内的河流由北西向南东流经本区, 河床宽阔, 水量丰富。在一些汇水洼地由于大气降水和地表水侧向补给, 形成规模不等的季节性湿地 (沼泽) 和时令湖泊, 其中时令湖泊汇水面积和流量大小受季节的影响, 丰、枯水期变化明显。
地层岩性是地下水赋存的基础, 在草原蒸发岩上覆约900m厚的盖层中, 各含水层间分布有厚度不等的泥岩、粉砂质泥岩层, 此类岩层颗粒细、密度高、透水性差, 构成了隔水层, 为上部地下水的储存提供了有利的条件。
据试验钻孔资料, 区内含矿 (钾盐岩) 岩系为一套海相蒸发岩, 由下而上可划分为硫酸盐岩组、岩盐组、钾盐岩组等三个岩组。蒸发岩上覆地层跨越了晚古生代—新生代的地质历史, 地层组成为一套海相、海陆交替相、陆相层状沉积地层, 岩相成分较为复杂, 软、硬岩类兼有, 软 (弱) 岩类:粉砂岩、细砂岩、沙砾岩、泥岩、粉砂质泥岩、粘土质白云岩、白云质页岩、斑脱岩等;硬岩类:海成石英砂岩、白云岩、石灰岩等。现依据现场地质鉴定结果, 对草原蒸发岩上覆岩层各类岩石按工程地质特征作以粗略划分, 大体有:松散岩类的粉砂土砂砾石岩组, 半固结黏土岩组;碎屑岩类的砂岩∕砾岩组, 泥 (页) 岩组;碳酸岩类的白云岩∕石灰岩组。
总体而言, 工作区内钾盐矿床盐背厚度薄, 上覆盖层厚度大, 岩相组合较为复杂, 局部岩体稳定性较差, 重点层段哈伯德盐床和戴维森盐床缺失, 矿床直接顶板为易软化变形的泥 (页) 岩层, 属于容易冒落坍塌的松软顶板。
3 资源量估算方法
本次预测的资源量估算范围是在勘探许可区推断钾盐赋存范围内, 单工程 (试验钻孔) 钾盐矿层厚度、品位均符合工业指标要求。预测的资源量估算的边界为基本工程间距 (6000m) 1/4的平推边界。
根据二维地震勘探解释成果、岩芯钻探成果及地球物理测井成果, 反映出本项目区内蒸发岩盐大范围分布, 且上部赋存有钾盐工业矿层, 推测钾盐矿层延展规模较大, 层位较稳定, 产状近于水平, 倾角一般3°-5°。矿层赋存范围内未发现断裂构造及其他异常。
据此, 参照中华人民共和国《盐湖和盐类矿产地质勘查规范》 (DZ/T0212-2001) , 确定本次预测的资源量估算工业指标如下:边界品位 (KCl) ≥5%;最低工业品位 (KCl) ≥10%;最低可采厚度为0.50m;夹石剔除厚度为0.50m。
水溶系列有害组分最大允许含量为:ω (Ca) ≤0.5%;ω (Mg) ≤0.3%;ω (SO4) ≤2.5%;ω (Na Cl) ≤5%。
工作区地层平缓, 构造复杂程度为中等, 参与预测的资源量估算的钾盐工业矿层共一层 (钾1号矿层) , 矿层厚度较为稳定, 倾角一般小于5°。工程控制为单工程点, 其余最低可采边界界线点为单工程外推点。参照中华人民共和国《盐湖和盐类矿产地质勘查规范》 (DZ/T0212-2001) 相关规定, 本次预测的资源量估算采用水平投影地质块段法, 利用钾盐矿层估算范围中心点 (钻孔) 厚度和水平投影面积估算预测的资源量。
计算公式1:Q=S×M×D
式中:Q-估算范围内的钾盐总矿石量 (104t)
S-估算范围水平投影总面积 (m2)
M-钾盐矿层估算范围中心点 (钻孔) 厚度 (m)
D-钾盐矿层视相对密度值 (t/m3)
计算公式2:P=Q×C
式中:P-估算范围内的氧化钾或氯化钾总资源量 (104t)
Q-估算范围内的钾盐总矿石量 (104t)
C-钾盐矿层氧化钾或氯化钾加权平均品位 (%)
4 资源量估算结果
(1) 预测的资源量估算范围水平投影面积
预测的资源量估算范围水平投影面积 (S) , 利用钻孔坐标计算出所有外推点坐标, 由Auto CAD软件辅助计算面积功能求得。
(2) 预测的资源量估算范围平均厚度
本次钾盐矿层预测的资源量估算, 所采用厚度 (M) 为钾盐矿层估算范围中心点 (钻孔) 厚度, 即M=1.63m。
(3) 预测的资源量估算范围钾盐视密度
本次预测的资源量估算, 钾盐矿石视密度值 (t/m3) 采用加拿大现产矿山 (相邻区) 历史测定数值:D=2.08 t/m3。
(4) 预测的资源量估算范围内的钾盐总矿石量及氧化钾资源量
Q=S×M×D
钾盐总矿石量:Q=4293863×1.63×2.08=14557913=1456万吨
根据实验室的化验数据可知, 氧化钾的加权平均品位为27.10%, 则氧化钾的预测资源量为:1456×27.10%=395万吨。
5 结论
通过二维地震勘探、岩芯钻探与地球物理测井等方法, 初步查明 (二维地震解释) 了加拿大某矿区的基本构造形态, 初步圈定出钾盐分布范围, 指出钾盐成矿区位于盆地边缘次级隆起带上, 利用单井外推法, 对工业矿层钾盐总矿石量进行了预测的资源量估算, 为1456万吨;氧化钾的预测资源量为395万吨。
参考文献
[1]中华人民共和国国土资源部.DZ/T 0212—2002.盐湖和盐类矿产地质勘查规范[S].北京:地质出版社, 2003.
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[3]郑大中, 郑若峰.论钾盐矿床的物质来源和找矿指示[J].盐湖研究, 2006, 14 (4) :9-17.
[4]宫述林, 等.钾盐矿床钻探工艺技术[J].探矿工程 (岩土钻掘工程) , 2011, 38 (7) :25-28.
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[6]马金元.马海钾矿床北部矿段资源概略评价及开采[J].中国工程科学, 2005, 7 (增刊) :296-300.
[7]C.F佩鲁萨.加拿大萨斯喀彻温钾盐选矿工艺评述[J].国外金属矿选矿, 2003, 10:23-26.
矿床经济技术评价 篇3
对项目方案进行经济评价的方法有很多, 其中有两种较为重要且常用的方法, 净现值法和内部收益率法。这两种方法的适用范围、经济含义各不相同, 又有各自的优点及缺陷, 往往在投资项目的经济评价中结合应用。
1.1 净现值法
净现值 (Net present value) 表示方案在整个寿命期内各期的净收益按一定折现率折算为起始点的总纯经济效益, 其实质可视为净收益的现值总额, 简而言之, 就是方案的总收入现值和总收入之间的差额。计算公式为:
其中NPV为净现值, (CI-CO) 为第t年的净现金流量 (其中CI为现金流入, CO为现金流出) , i0为基准收益率, 该铅锌矿的基准收益率取7%, n为计算期。
运用净现值方法对方案评价时:若NPV>0, 表明方案除了能获得基准收益率i0外, 还能获得超额收益;若NPV=0, 表明方案仅能获得基准收益率i0;若NPV<0, 表明方案无法获得预期收益率i0。
1.2 内部收益率法
内部收益率 (Internal Rate of Return) 是指方案周期内收入的现值总额等于支出的现值总额时的收益率。简而言之就是方案周期内净现金流累计为零时的收益率, 它反映了方案周期内单位资金的盈利能力, 其计算公式为:
其中:IRR为内部收益率, (CI-CO) 为第t年的净现金流量, CO为现金流出, CI为现金流入, i0为基准收益率, n为计算期。一般采用内插法求得内部收益率的近似解。若IRR≥i0, 则方案可行;反之则方案不可行。
2 灰色局势决策法与财务评价结合
只采取财务评价方法来进行项目优选仅仅是基于财务评价方法的计算结果来选取某一个 (或几个) 指标来对所有备选方案进行评估并作出决策, 这种人为挑选某个评价指标的方法很显然会导致入选方案存在严重的主观片面性。而选择更多评价指标来对方案进行评估, 则很可能会出现应用不同评价指标得到的评价结果相互矛盾, 且评价过程很复杂的局面[2]。为了解决基于财务评价的众多指标无法或很困难做到评价指标系统的综合量化考量的问题, 我们可以采用上述灰色局势决策法, 结合财务评价的结果, 选取合适的参数, 以定量分析的角度完成对影响方案的所有经济评价指标的指标体系综合量化, 从而可以在众多经济可行方案中选出目标综合测度最佳的方案, 已达到对备选方案的综合评估客观优选的目的。
表1某铅锌矿开发方案
3 实例及结论
本文以某铅锌矿为例, 通过计算三个方案的基础财务数据和现金流表[3], 可以得到六个方案分别获得8763.15万元、11593.46万元、19596.32万元、23057.33万元、24358.71万元和25098.52万元的累积净现值, 内部收益率分别为22%、33%、41%、52%、55%和57%, 投资利润率分别为25%、29%、33%、38%、40%和41%。这些主要经济指标表明六个方案在经济上都是合理的, 在没有引入其他优选方法的情况下, 只依托财务评价方法的计算结果很合理的优选出一个最佳方案, 此时我们运用灰色局势决策法来对六个方案进行优选验证。
首先以矿山生产规模方案构建局势, 选取对矿山影响最大的两个参数, 边界品位和矿山服务年限作为事件与对策, 采用投资回收期、财务净现值、财务内部收益率、投资利润率、正常年份企业留利、投资估算和总成本这7大参数为决策指标体系, 如表1。
依上述灰色局势决策法的各公式计算, 可以得到某铅锌矿床开发经济评价方案 (局势) 的综合效果测度矩阵。
从实际应用的结果分析来看, 方案四为最优方案, 而该矿床的生产实践也验证了方案四的有效性。采用以上灰色局势决策也达到了调和财务评价计算结果中各经济指标之间不平衡性、矛盾性和缺乏共度性的目的, 以对方案影响较大的财务指标来组成评价指标体系, 对方案进行综合评估, 确保方案可以取得最佳经济效益。因此, 结合财务评价方法和灰色局势决策法来对矿床开发经济评价方案进行优选, 克服了单一财务评价方法无法进行动态、综合和全面评价各个备选方案的缺陷, 是一种行之有效且较为合理的综合方法, 且计算过程并不复杂, 在实践中取得了良好的效果。
参考文献
[1]张忠.矿业项目经济评价的特点与方法[J].矿业工程, 2004, 2 (4) :6-8.
[2]徐凌, 王志辉, 温春齐.灰色系统理论在矿床经济评价中的应用[J].地质找矿论从, 2003, 18 (7) :257-261.
矿床经济技术评价 篇4
关键词：硅石矿,资源潜力评价,夷陵区
1 概况
夷陵区硅石矿资源主要分布于夷陵区中东部的小溪塔街办官庄~龙泉镇柏家坪村柏家坪~分乡镇百里荒村高场一带, 面积129.91Km2, 区内主要为丘陵~中低山区, 海拔150~1263m, 最大高差1100余米。属处区域为大陆季风型气候, 年平均气温16~17℃, 极端最高气温40℃, 最低-5.2℃。
年平均降雨量1100~1300mm, 7~8月为雨季, 12月~次年1月为霜雪期。区内地表植被较发育, 多为灌木丛及少量针叶林。区内人口较密集, 以农业种、养为主, 工业主要以硅石、铁矿开采为主, 目前已有数家矿山企业。
2 区域成矿地质背景
评价区大地构造位置处于扬子准地台上扬子台坪鄂中褶断区黄陵断穹南东缘。黄陵断穹轴向北东16度, 南北长70余公里, 东西宽40余公里, 为东翼平缓西翼较陡的二元短轴断穹构造。
断穹核部由晚太古代~晚元古代中深变质岩、混合岩及岩浆岩组成基底构造层。翼部由震旦系至三叠系地层 (缺失下泥盆统和下石炭统) 组成沉积盖层构造层, 主要岩性为碳酸盐岩或碎屑岩, 由老至新围绕断穹核部依次展布。
区域断裂构造较发育, 主要为北西向、北北西向及北北东向断裂, 前者以雾渡河断裂为代表, 斜切黄陵断穹核部;北北西向以通城河断裂、远安断裂及仙女山断裂为代表, 北北东向新华断裂为黄陵断穹与神农架背斜的分界。
以上诸组断裂规模宏大, 具有多期次活动特征。其中雾渡河断裂走向长数十公里, 对黄陵断穹地区地质景观起着重要的控制作用, 以其为分界, 核南部侵入大量岩浆岩, 核北部则以中深变质岩为主。
区域矿产资源丰富, 矿种较全, 有赋存于南华系下统大塘坡组的锰矿, 震旦系下统陡山沱组樟村坪段及胡集段的磷矿、白果园段的银钒矿、上统灯影组的铅锌矿 (层控型) 、寒武系下统牛蹄塘组的镍钼钒矿、泥盆系中统云台观组的硅石矿、泥盆系上统黄家磴组和写经寺组的赤铁矿 (宁乡式) 、二叠系下统梁山组和上统龙潭组的煤矿以及奥陶系下统南津关组、红花园组和石炭系黄龙组的石灰岩、震旦系和寒武系的白云岩等。产于结晶基底中的矿产主要有石墨矿、金矿、磁铁矿、铬铁矿、辉钼矿、铜铅锌多金属矿、硫铁矿、硅线石、石榴子石、橄榄岩、蛇纹岩、大理岩、花岗石等。
其中:磷矿、锰矿、银钒矿、石墨矿、宁乡式铁矿有大、中型矿床产出, 是本区的优势矿产资源。
评价区的赋矿地层云台观组在宜昌地区出露较广泛, 在夷陵区境内主要分布于黄陵断穹东缘的官庄、黄花、分乡一带, 且矿层厚度较大, 质量好, 具有较好的资源潜力。
3 地质特征
3.1 地层
评价区地层分区位于扬子地层区上扬子分区黄陵小区, 区内地层总体呈走向近南北向展布, 由西至东依次出志留系下统新滩组、罗惹坪组、下~上统纱帽组, 泥盆系中~上统云台观组 (含矿岩系) 、上统黄家蹬组, 石炭系大埔组、黄龙组、二叠系下统梁山组、栖霞组、茅口组、三叠系下统大冶组地层, 南部白垩系下统石门组、五龙组地层呈角度不整合超覆于上述地层之上。
3.2 含矿岩系地质特征
区内硅石矿赋存于泥盆系中~上统云台观地层中, 含矿岩系在区内普遍发育, 主要为一套灰白色石英砂岩, 上部夹砂岩、粉砂岩及页岩, 厚度36.66~58.73m。含矿岩系岩性特征列述如下:
泥盆系上统黄家蹬组 (D3h) :
15) 灰黄色砂质页岩夹泥灰岩、紫红色砂岩, 局部夹暗紫红色赤鲕状铁矿薄层。
整合:
泥盆系中~上统云台观组 (D2-3y) :总厚58.73m。
14) 灰白色厚层~块状石英砂岩, 厚3.34m;
13) 灰黄色, 局部夹紫红色页片状粉砂质泥岩, 厚0.43m;
12) 灰白色厚层状石英砂岩, 厚2.39m;
11) 灰白色块状石英砂岩, 中部夹一层厚0.2m的砂质泥岩, 厚7.79m;
10) 灰白~浅灰色中厚层状砂岩, 厚1.90m;
9) 灰白色厚层状石英砂岩, 厚5.83m;
8) 灰黄色中厚层状泥质砂岩, 厚1.15m;
7) 暗紫红色泥岩, 厚0.44m;
6) 土黄色砂质泥岩, 厚0.35m;
5) 灰白色厚层状石英砂岩, 质地较纯, 沿裂隙多见褐黄色和紫红色铁染, 厚19.79m;
4) 灰白色厚层状石英砂岩, 风化表面见紫红色铁染, 厚12.09m;
3) 灰黄色厚层状粉砂质泥岩, 厚0.26m;
2) 灰白色厚层状石英砂岩, 厚2.96m;
平行不整合
志留系下~中统纱帽组 (S1-2s赞) :
1) 灰绿色厚层状杂砂岩夹泥质粉砂岩。
评价区内, 矿层赋存于云台观组地层中下部 (2~5层) , 受地层控制, 产状与地层一致。野外硅石矿层由于不易风化, 地形上常为陡崖, 突出于上下地层。
3.3 构造
评价区位于黄陵断穹东缘, 总体呈一倾向南东的单斜构造, 倾角平缓, 一般6~15度, 次级褶皱不发育, 区域大断层雾渡河断裂呈北西向从北部高场一带通过, 在其北部派生出一系列北西西向的次级张断裂。断裂构造对云台观组硅石矿层的连续性有一定破坏作用。
雾渡河断裂以南, 地层总体倾向南东 (140~160°) , 倾角平缓, 一般10~15°, 断裂构造不发育, 总体为一倾向南东的单斜构造, 构造简单。雾渡河断裂以北, 地层总体倾向北西~北北东 (330~10°) , 倾角15~21°, 近东西向断裂发育, 对硅石矿层的连续性破坏作用较大。
4 硅石矿层地质特征
4.1 硅石矿层地质特征
4.1.1 硅石矿层地质特征
评价区内硅石矿层均赋存于泥盆系中~上统云台观地层中下部, 总体来看, 区内硅石矿层为同一矿层, 由于地形、断层的切割和剥蚀造成矿层部分地段缺失。
区内矿层厚度较大, 出露地表且分布连续, 露头断续长25Km。矿体呈层状, 厚24.02~42.87m, 平均32.99m。Si O2品位98.13%。整个含矿岩系并非全部达到工业要求, 工业硅石矿层产出平含矿岩系中下部, 矿层部分岩性较单一, 上部则夹层较多, 不能达到工业要求。矿层受地控制, 产状与地层一致。雾渡河断裂以南, 矿层总体倾向南东, 倾角平缓, 一般10~15°, 雾渡河断裂以北, 矿层总体倾向北西~北北东, 倾角15~21°。
矿层直接底板为志留系下~中统纱帽组 (S1-2s赞) 杂砂岩, 为平行不整合接触, 界面较平直, 二者岩性决然, 易于区分;矿层顶板为云台观组上部泥质砂岩夹泥岩, 二者呈整合接触, 界线平直。矿层直接底板为志留系下~中统纱帽组 (S1-2s赞) 杂砂岩, 为平行不整合接触, 界面较平直, 二者岩性决然, 易于区分;矿层顶板为云台观组上部泥质砂岩夹泥岩, 二者呈整合接触, 界线平直。
4.1.2 矿石矿物成分、结构构造及自然类型
硅石矿具中细粒砂状结构, 块状构造。主要矿物成份为石英 (约98%) , 另含少量的玉髓、白云母、金属矿物, 偶见电气石、锆石、岩屑等。矿石自然类型为灰白色中厚一厚层状石英砂岩。
4.1.3 矿石化学成分
据勘探系统取样分析、统计, 以官庄矿区1号矿层为例, 矿石的化学成份平均含量如下:Si O298.13%, Al2O30.70%, Ca O0.06%, P2O50.012%。其它未测试, 据邻近矿区分析, 同层位矿石中含少量Fe2O3, 含量一般小于0.5%。
4.2 硅石矿成矿规律初步探讨
4.2.1 控矿地质因素
处在扬子地台滇黔桂渝湘鄂成矿带鄂西成矿区, 赋矿地层泥盆系中~上统云台观组在鄂西、鄂西南地区的松滋、长阳、宜都、夷陵、建始等地广范分布, 硅石矿层严格受地层控制在上述地区广范发育。矿层的分布主要受云台观组地层和中~晚泥盆世岩相古地理控制。
1) 地层:泥盆系中~上统云台观组地层在鄂西地区广范分布, 区域地层厚度一般在20~40m, 最大81m, 向西、南逐渐变薄为3~12m。在夷陵区境内仅出露于黄陵断穹东翼的小溪塔街办官庄~龙泉镇柏家坪~分乡镇高场一带, 含矿地层厚度36.66~56.17m。矿层赋存于含矿岩系中下部, 呈层状, 分布连续, 厚度较稳定。区内矿层厚厚24.02~42.87m, 平均32.99m。
2) 岩相、古地理:鄂西地区中、晚泥盆世为典型的陆表海环境, 全区地势平坦, 岩相展布稳定, 总体上属于与湘中连通的无障壁海岸沉积。
中泥盆世晚期, 随着由西南向北东的大规模海侵的推进, 鄂西地区结束大陆环境转变的海域, 发育一套成分、结构成熟度极高的滨岸前滨相砂岩沉积, 区域上沉积了一套细粒石英砂岩并广范分布, 且具有明显的穿时性, 随着海侵的推进, 前滨相沉积随之前移, 由南西~北东石英砂岩层位渐次抬高, 沉积厚度也随之增大。晚泥盆世早期, 海侵继续扩大, 鄂西普遍发育一套杂色砂页岩沉积, 间夹泥灰岩、灰岩及1~2层赤铁矿层, 总体演变为近滨相~远滨相上部沉积环境。
由此可见, 本区硅石矿受中~晚泥盆世北西向无障壁海岸滨岸前滨相控制。
4.2.2 成矿规律与矿床成因类型
本区域内, 所有的硅石矿床均为赋存于云台观组地层中的石英砂岩矿床, 矿床严格受地层控制。矿层均产于云台观组中下部, 质量、厚度稳定, 向上夹石变多, 矿石质量下降。
矿床 (层) 的分布明显受云台观期北西向无障壁海岸滨岸前滨相控制。含矿岩系岩石组合为一套石英砂岩、砂岩、泥岩组合, 总体为一套由下向上, 碎屑粒度由粗变细的正粒序层理, 矿层严格地层控制。矿石矿物成分主要为石英, 另含少量玉髓、白云母等矿物。矿层中普遍发育交错层理、平行层理、斜层理。矿石自然类型为石英砂岩型, 其成分成熟度、结构成熟度极高, 同时与海相赤铁矿层和页岩共生, 应属无障壁海岸前滨相沉积型石英砂岩矿床。
5 评价区硅石矿资源潜力评价
对评价区内硅石矿总量进行了预测, 对本区资源资源潜力进行了评价。
1) 评价区硅石矿资源总量预测在收集利用前人的勘查成果的基础上, 结合本次工作, 对区内硅石矿产进行资源总量预测。
资源总量预测方法是:
资源总量 (万吨) =区内矿层分布面积 (m2) ×矿层平均厚度 (m) ×矿石平均体重 (t/m3) ×地质可靠系数÷10000。
矿层分布面积:在1∶25000地质图上读取矿层分布范围的水平投影面积, 再乘以面积系数 (625) 作为资源总量预测面积, 而不再进行斜面积换算。通过在图上读取计算, 矿层分布面积为77119375m2。
矿层平厚度:由于区内硅石矿层厚度较稳定, 所以采用本次在重点评价区内通过剖面和探槽控制的矿层平均厚度, 即32.99m。
矿石平均体重:采取平均体重, 即2.55t/m3。
地质可靠系数:本次资源总量预测地质可靠系数取值为0.4。
矿石平均品位:通过剖面和探槽控制的矿石平均品位, 即Si O232.99%。
经计算, 全区预测硅石矿资源总量为26亿吨。
矿床经济技术评价 篇5
1 矿山概况
黄岗梁铁矿I区矿体顶底板直接围岩为蚀变凝灰质粉砂岩、各种矽卡岩及花岗岩。矿体夹层为各种矽卡岩。Ⅰ区地质构造条件中等, 构造破碎带较发育, 风化带厚度30m~55m。大部分矿体位于当地侵蚀基准面 (1473.87 m) 及地下水位以下, 区域补给条件好, 在54线以西, 矿体位于查木罕河古河道及其掩埋阶地下部, 古河道中沉积了厚70 m~160 m富水砂层。也有部分矿体为风成砂覆盖, 易于形成流沙, 个别矿段矿层和近矿围岩 (矽卡岩) 处, 空洞发育, 岩石破碎。该矿床属水文地质、工程地质条件复杂类型的矿床。矿区主要含水层有第四系冲-洪积孔隙潜水、第四系冰水沉积承压水、基岩风化裂隙潜水含水层。
2 问题的提出
最近几十年的强化开采导致了生产矿床的储量逐渐枯竭。而目前正在劫探的矿床大都不具备良好的开采条件。在开采复杂富水矿床时要求综合研究技术、经济和生态诸多问题, 这是很费动力和材料的工艺过程[1,2]。
内蒙古黄岗梁铁矿位于富水地带, 不能进行正常开采, 为了不造成资源的浪费, 有效地解决富水矿床的开采问题, 必须采用先进的技术进行有效开采。根据黄岗梁铁矿的开采实践, 本文提出定向钻孔和注浆封堵井下突水技术以及高黏性细粒尾矿胶结充填技术的应用分析。
3 定向钻孔和注浆封堵井下突水技术的应用
采用本技术的原因是:
(1) 矿区的水文地质条件复杂, 对破碎带导水构造认识不足及巷道支护处理不当。
(2) 破碎带的蚀变充填物被高水位压力作用软化, 强度降低, 造成突水。
3.1 地表注浆方案
黄岗梁铁矿采用注入水泥浆固结破碎带松散体并封堵充填突水巷道的施工方案。
注浆段起始位置:突水点上、下各10m区段为注浆段, 即钻孔274.4~296m, 钻孔斜长21.6 m。
注浆材料:首先选用普通525#硅酸盐水泥加0.5%的氯化钠和0.05%的三乙醇胺做早强促凝剂制备成的单液水泥浆, 对注浆起始岩帽段和断层破碎带进行多分次定量灌注, 封堵突水巷道及破碎裂隙带。最后选用MG-646化学浆液封堵水泥浆固结后与巷道岩壁产生的收缩裂隙及岩体的微细裂隙。其水泥单液浆具有结石体的高强度, 与岩石的黏结性能好的特点。化学浆液黏性好, 有良好的可灌性和快速止水作用, 可形成可靠的加固止水带。
3.2 大位移定向钻孔施工工艺
定向钻孔技术要求:为达到水平位移106.9m的要求, 经计算钻孔需垂直钻进60m, 然后造斜。注浆孔要穿过120m的松散表土层, 即在土层中有60m直孔和70m斜孔。设计130m以上孔径为241mm, 井壁管长130m, 护壁管径180mm, 130~299m变孔径152mm, 裸孔钻进。
定向造斜钻具组合:牙轮钻头-井下动力钻具-无磁钻铤-钻杆-定向钻机立轴 (钻头型号:y4-y5;钻进方法:无芯造斜) 。
钻进过程:利用地球磁场和本地区磁偏角以及孔口和靶心坐标, 按计算钻孔轨迹进行造斜和测定方位, 输入计算机及时掌握孔内动态。在钻孔钻进过程中, 将探头从钻杆内下入无磁钻铤内, 跟踪钻孔测斜, 发现钻孔偏离时, 调整钻具参数扭动钻具, 达到设计装置角值为止。
3.3 注浆工艺
水泥单液浆:采用KWS型止浆塞进行严格分段后, 进行定量、多次复注, 每次注入30~60 m3浆液待凝固后再扫孔复注直至升压。MG-646化学浆:通过止浆塞、钻杆、注浆泵将化学浆液压入钻孔, 用于封闭细小裂隙, 直至达到设计压力后停止注浆。
3.4 应用效果
此次定向钻孔注浆堵水用时60d, 突水点经定向钻孔注浆封堵后, 从清淤揭露情况看, 破碎带裂隙被浆液充满, 整个过水通道均被水泥浆液封堵, 凝固后的水泥体须打眼爆破处理, 巷道顶板没有淋水, 底板仅有0.2 m3/h的涌水, 说明大位移定向钻孔和注浆封堵井下突水技术的实施效果良好[3,4]。
4 高黏性细粒尾矿胶结充填技术应用
4.1 高黏性细粒尾矿工艺性能
通过对尾矿采用标准筛筛分法进行粒度组成测定, 结果表明该尾矿以-325目微细粒为主, -325目含量达到68.71%, -200目含量达到76.38%。尾矿最大粒度约为0.18 mm (-0.18 mm含量占98.50%) 。
4.2 胶凝材料的选择及充填料浆配比
为了确定不同胶凝材料的性能及确定适宜的充填料浆配比, 分别采用水泥和MC胶固粉进行了试验。从试验结果来看, 与普通水泥相比, 采用胶固粉胶结表现出以下几个特点:
(1) 用量较低。在浓度50%~60%的范围内, 用量15%的条件下7d的胶结强度可达到0.72~1.34 MPa, 可达到水泥用量20%的胶结强度。
(2) 对浓度的适应性较强。尽管随着尾矿浓度的降低, MC胶固粉的胶结强度也在逐渐降低, 但与水泥相比, 其胶结强度的降低幅度较小。
(3) 早期强度相对较高。在灰砂比1:6时, 采用水泥胶结, 尾矿浓度为55%~60%时, 3d的胶结强度为0.12~0.31 MPa;采用MC胶固粉胶结, 尾矿浓度为55%~60%时, 3d的胶结强度为0.42%~0.52 MPa。从不同浓度的试验结果可以看出, 当灰砂比为1∶6、尾矿浓度在55%~60%的范围内变动时, 3 d的强度均可达到0.3~0.5 MPa、7d的胶结强度达到0.8~1.1 MPa, 可满足正常生产的要求。但是, 当浓度降低至50%, 其胶结强度明显降低, 28d强度未达到1.5 MPa。因此, 尾矿浓度不宜过低。经过不同的胶凝材料的试验对比, 选择采用MC胶固粉作为胶凝材料, 可降低充填材料成本, 其用量明显低于水泥, 一般灰砂比1∶6左右即可达到充填强度的要求 (>1.5 MPa) , 而且早期强度相对较高, 充填体凝固1 d后即可行人, 实测充填体强度均可达到1.5~2.0 MPa, 完全满足采矿要求。
4.3 高黏性细粒尾矿充填料浆流变性研究
尾矿浓度不仅影响充填料浆的胶结强度, 而且也是影响流动性、确定充填能力的关键因素。为了确定该类高黏性细粒尾矿的适宜充填浓度, 为实际充填时料浆浓度的选择提供依据, 对不同浓度充填料浆的流动性进行了研究。
4.3.1 充填料浆塌落度的测定
随着料浆浓度的增加, 扩展度和塌落度呈现出逐渐减小的趋势, 并且随着料浆浓度的增加, 两者的降低幅度增大。当料浆浓度小于63.3%、尾矿浓度小于60%时, 随着浓度的增加, 扩展度和塌落度降低较为缓慢;当料浆浓度大于63.3%、尾矿浓度大于60%时, 下降的趋势加剧, 说明料浆的流动性急剧变差。
4.3.2 料浆浓度对料浆流速的影响
为了进一步考查砂浆浓度对流动性的影响, 参照高阳铁矿目前的充填倍线, 通过实验室斜管流动试验, 考察了不同浓度砂浆对流动速度的影响。
试验结果表明:随着料浆浓度的增加, 其流动速度逐渐减小, 说明浓度是影响其流动性的重要因素。另外, 当尾矿浓度从60%增加至61%时, 流速急剧降低;进一步增加尾矿浓度, 流动速度降低变缓。说明尾矿浓度60%左右是该尾矿流动性变化的转折点。
4.4 充填工艺
4.4.1 尾矿胶结充填流程
充填系统采用可编程控制器 (PLC) 和相应的检测仪表来完成对工艺的控制, 并采用1台计算机进行监测和管理。仪表采集的数据送给PLC, 由PLC通过编程控制砂浆和水泥的加入量、水的加入量, 保证混合充填料浓度的稳定。
4.4.2 充填造浆工艺
针对此工艺存在的尾矿难以充分分散、充填效率低、能耗高等问题, 经过实验室试验, 确定了“强力搅拌-缓冲槽”连续造浆工艺, 该工艺将卧式砂仓造浆改为强力搅拌机造浆, 采用1台JS3000。
型卧式双轴强制式搅拌机替代原来的300 m3卧式砂仓及气力造浆系统, 利用搅拌机的强力剪切搅拌作用, 一方面可以将结块滤饼硬块打散, 另一方面浓度的调节和控制更为简单。由于该搅拌机为间歇工作, 每批尾矿搅拌时间为5~6 min, 为了保证连续制浆, 在搅拌机后设置2个4.5m3缓冲铁槽 (1.5m×1.8m×1.8m) 。饼状尾矿经搅拌机搅拌后流入缓冲槽, 通过已安装的小型移动式3m3空压机向缓冲槽吹气, 以使浆液混合均匀。在槽内可继续稀释, 控制搅拌浓度为60%左右时, 按一定流量输送到原来安装的二次搅拌机内, 与胶凝材料混合后进行井下充填。这样尽管双轴搅拌机的生产是间断性的, 但是整个生产线却是连续的[5,6,7]。
5 结论
创新采用大位移定向钻孔和注浆封堵井下突水、高黏性细粒尾矿胶结充填等技术, 将治水技术与矿体回采进行了系统的整合, 消除了矿山原有两步骤回采的技术、安全难题, 提高了生产效率和资源回收率。有效地控制了顶板岩层移动, 保护隔水层, 避免了地下采矿造成的地表塌陷和安全隐患, 减少了尾矿地表堆存的占地和环境污染, 在国内类似矿山具有广泛的推广应用前景。但对于复杂富水矿床安全的开采还不能做到经济化。类似以上技术还需要进一步研究。
摘要：针对内蒙古黄岗梁铁矿在复杂富水矿床开采过程中存在的技术难题, 采用大位移定向钻孔和注浆封堵井下突水、高黏性细粒尾矿胶结充填等技术, 将治水技术与矿体回采进行了系统的整合, 提高了资源回收率, 有效地控制顶板岩层移动, 避免了地下采矿造成的地表塌陷和安全隐患, 实现了矿体的安全高效开采。
关键词：复杂富水矿床,安全开采,技术研究
参考文献
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