泥炭工程学
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第一节 泥炭矿产勘查

一、泥炭矿产勘查阶段的划分

矿产勘查是一个逐步探测的过程。预査提供靶区,普査发现矿产,详査评价其工业价值,勘探提供矿山设计数据,是一个由浅入深、循序渐进的认识过程。勘查阶段是矿产勘查工作有序进行的纲领。每个阶段结束都要提交相应精度的资源储量,预査提供预査资源储量,普査提供普査资源储量,详査提供详査资源储量,勘探提供勘探资源储量,可靠性依次提高,风险性依次降低,其用途也依次提升,勘探信息的价值逐步提升。

我国DZ/T 0215—2002《煤、泥炭地质勘查规范》将泥炭勘查划分为泥炭预查、泥炭普查、泥炭详查和泥炭勘探四个阶段。不同阶段的地质勘查具有不同的地质目标和工作方法。泥炭的预查、普査、详査是地质勘查系统内部对泥炭矿产勘查程度的升级过渡阶段,要求有较高的地质素养和理论水平。泥炭预查、普査和详查工作,必须熟知找矿标志、控矿条件、成矿规律、矿床类型和矿与非矿初步鉴别的技巧,做出有无工业价值的评价,工作比较系统,着眼于总体的控制,只是勘查工程比勘探稀疏,因此理论推断与预测的成分比勘探大,需要深厚的理论和经验功底。泥炭矿床的勘探则需要向矿山建设设计利用提交专业报告,直接向下游产业提供产品,因此,泥炭勘探是有规范约束的,勘探网度、取样数量、研究程度都有具体规定,而普查、详査只有勘查通则。然而正是泥炭勘探的明确目标,给泥炭矿产的普査、详查指明了方向,对预査、普査、详査起到重要的指导作用。泥炭勘查阶段不同,勘查工作目标和方法明显不同。

(一)泥炭预查

依据区域地质资料、卫星数据判读和前人文献资料,进行初步野外观测和极少量工程验证,提出可供普查的地区,有足够依据时可估算预测的资源量。有经验的遥感工作者可以判读大部分泥炭沼泽和退化泥炭地位置、范围和规模,这些是泥炭预查的有效手段。

(二)泥炭普查

泥炭普查的目的是初步查明泥炭资源的分布、资源量和质量,为进一步详查提供依据。普查的工作任务是初步查明区内泥炭的分布面积、矿层层数及其厚度、质量等情况,初步了解泥炭赋存的地质、地貌及水文地质条件和泥炭的成因类型,估算推断的和预测的资源量。初步评价泥炭的开采利用技术经济条件。

泥炭普查的工作方法是:查阅前人有关工作成果,研究区域地质、水文地质等有关资料确定成矿远景区。访问、踏勘、了解泥炭资源的分布和开发利用情况。编制普查工作设计。野外工作底图可选用1∶50000地形图或免费地质图、第四季地质图,较大矿区要圈定范围。有条件的可选用较大比例尺地形图。

勘查手段和施工必须从泥炭普查目的和经济效果出发,根据地质、地形及泥炭埋藏条件,矿层厚度选择探矿工具和手段。根据野外具体情况和采取孢粉和14C样品需要,可布置适当探坑与探井。有条件的可采用遥感技术,配合一定的地面工程,提高普查工作速度。

泥炭普查时,取样和样品分析对含矿面积小于0.5km2的矿点取1~3个,大于0.5km2的矿点不应少于3个,以确定泥炭质量及进行综合利用初步评价为原则。取样时可采用探坑刻槽或钻孔取样,并要做详细的取样记录。泥炭沼泽取样的湿样质量不应少于2kg,埋藏泥炭的湿样质量不应少于1kg。样品包装一般用塑料袋或其他不易污染的材料,样品标签放于两层塑料袋之间并在外面贴上编号胶布。泥炭样品的采样数量和分析项目根据综合利用评价的需要而定。

普查阶段的泥炭样品测试项目主要为一般理化性质测定,包括:泥炭颜色、自然含水量、吸湿水、干容重、纤维含量、pH值(水浸、盐浸)、粗灰分、有机质、总腐植酸、黄腐酸、棕黑腐植酸、全氮、全磷、全钾。有代表性矿床和样品还应该进行灰成分分析(Si,Al,Fe,Ca, Mg,K,Na),有机组成分析(苯沥青、易水解物、半纤维素、纤维素、腐植酸、木质素、不水解物),微量元素和重金属、有机元素组成(C,H,O,N,S)分析。此外,还应该选择少量有代表性剖面采样进行孢粉、残体、 14C年代分析,进行泥炭成因类型和成矿年代研究。

(三)泥炭详查

对普查圈定的详查区通过大比例尺地质填图及多种勘查方法和手段,系统取样分析检测,对详查区泥炭资源做出是否具有工业价值的评价。

二、泥炭勘探

泥炭勘探的目的是在泥炭详查圈出的范围内详细查明泥炭矿体的规模、储量和质量,做出综合评价。要详细查明泥炭分布范围、面积和矿层厚度、层数及泥炭质量变化规律,详细查明泥炭赋存的地质、地貌及水文地质特征,确定泥炭的成因类型和形成时代,准确圈定矿体边界,控制矿层变化,估算探明的、控制的、推断的资源/储量。评价泥炭开采利用技术经济条件。目前地勘系统提交报告的勘探研究程度精度普遍较高,但对成因类型和形成时代研究普遍缺失。

泥炭勘探阶段要使用比例尺1∶(5000~10000)地形图进行地质地形测量,通过地质填图基本查明矿区地层层序、岩性组合、层位时代,观察点密度以能基本控制地质体为原则。 进行水文地质调查工作,查明地下水和地表水的补给、排泄条件,计算涌水量。

工程网度按达到探明的资源/储量标准的工程网度进行施工。对简单勘查类型矿床,要取得探明储量,需要布置200m×(200~100)m网度钻孔;要获得控制储量,需要布置400m×(400~200)m网度钻孔。对复杂性框架类型,要取得探明数量,需要布置100m×(100~50)m网度钻孔;要取得控制储量的,需要布置200m×(200~100)m网度钻孔。为避免漏掉埋藏较深的泥炭层,应打1~2个深孔,普查或详查阶段已有深孔控制除外。矿体边界控制在地形变化不明显地段,其外侧要在两个钻孔不见矿时方可圈定。

勘探阶段提交的成果储量不是一组简单的数字,而是矿产数量、质量及其经济性三度空间分布规律的表达,为求得三度空间内每一点上的一组数据,都要通过探矿工程、取样测试来取得。探矿工程越密,数据测量点越多,对矿床的认识就越全面、越接近真实。但是矿产勘査工程的经济性规律要求探矿工程测点越少越好,因此必须寻求一个平衡点,既满足开采设计需要,又用最少的探矿工作量。根据矿体规模、矿体形态复杂程度、内部结构复杂程度,以及矿石有用分布的均匀程度、构造复杂程度等主要地质因素,可以确定勘査类型,区别难易程度,按勘探类型正确选择勘探方法和手段,合理确定勘査网度,就可以用最经济的勘査工程投入完成对矿体及其变化规律有效的圈定和控制。

泥炭矿体裸露地表,矿层厚度普遍不深,一般钻孔成本不高,加密钻孔难度不大。但对埋藏泥炭或深厚矿体,普通人力钻孔难以完成,机械钻孔成本明显提高,增加钻孔密度,提高泥炭勘探网度难度增加。泥炭矿成因类型不同,泥炭矿体厚度变化方向有明显区别。沟谷型、牛轭湖型泥炭矿纵向变化小,横向变化大,有时矿体横向长度小于200m,如果不加密钻孔,不仅容易漏矿,也无法掌握泥炭厚度变化趋势,给泥炭储量计算带来困难。因此,泥炭勘探网度控制一定要根据矿体厚度变化特征灵活采用,切不可简单机械,贻误工作。

泥炭勘探项目不应将一个矿区都布置成一种网度,勘査工作必须尊重经济规律,遵循以最小的投入满足开采设计需求原则。为了经济评价和开采总体设计必须做全区的控制,同时探矿工程应该由稀到密、由浅入深、由已知向未知探寻,密集工程地段发现总结出的地质规律可以推断稀疏工程地段,稀疏工程地段的推断需要密集工程地段来印证。一个矿区有不同网度、不同可靠程度的块段,其标识就是块段资源储量级別,是111等储量类别的细化。低级别的资源储量在矿山生产勘探和储量管理过程中,需要升级,进而进入三级矿量、编制采矿计划,并按照资源储量动态监管制度,上报政府部门统计。

勘探阶段的取样要采用自然发生层或等距采样,样长不超过1m。孢粉样品应该在矿区有代表性剖面系统采样,包括顶底板,采样间距0.05~0.2m,样品重量50g,顶底板样品数量不小于200g。样品要密封、及时送样鉴定。 14C样品是确定泥炭成矿年代的重要手段,应该在泥炭层顶部、底部和泥炭层中变化明显的层位采样,样厚不超过0.1m,样品量不少于500g,普查阶段已有14C成果,勘探阶段可以不做。勘探阶段的分析项目见表3-1。

表3-1 勘探阶段泥炭采样数量和分析项目