发布时间：2021-12-04所属分类：工程师职称论文浏览：1次
摘 要： [摘要]针对鹰屋山开发利用存在的地质勘查控制程度较低、中西部无深部控制、现有开发利用方案无法利用高碱灰岩等问题，通过开展补充勘查工作，提高了矿体控制程度，查明了高碱灰岩资源潜力，进一步修编了开发利用方案，可充分利用高碱灰岩延长矿山服务年限，为类似水泥
[摘要]针对鹰屋山开发利用存在的地质勘查控制程度较低、中西部无深部控制、现有开发利用方案无法利用高碱灰岩等问题，通过开展补充勘查工作，提高了矿体控制程度，查明了高碱灰岩资源潜力，进一步修编了开发利用方案，可充分利用高碱灰岩延长矿山服务年限，为类似水泥灰岩矿山开采提供了经验。
[关键词]水泥灰岩矿;勘查;高碱灰岩;延长矿山服务年限
1地质背景
江苏省徐州市贾汪区鹰屋山水泥用石灰岩矿山位于中朝准地台(华北地台)-淮河台坳-淮北台陷褶带-徐(州)宿(县)弧形断褶带北段、徐州-江庄复背斜北端近核部[1]，分布地层主要为华北地台型寒武系和奥陶系地层。徐州地区在采的水泥灰岩矿山含矿层位主要为中寒武统张夏组(∈2z)，其次为上寒武统崮山组下段(∈3g1)，其他地层有下寒武统馒头组(∈1m)、中寒武统毛庄组(∈2m)和徐庄组(∈2x)、上寒武统长山组(∈3c)和凤山组(∈3f)、下奥陶统三山子组(O1s)和肖县组(O1x)。断裂构造大多数为区域性断裂派生的次级断层,主要有北西向、近南北向2组。矿山及附近区域岩浆岩不发育。
2矿床特征
2.1矿体特征
鹰屋山矿床成因类型均为浅海-滨海相沉积的碳酸盐岩(内碎屑灰岩)型层状矿床。张夏组及崮山组下段构成了鹰屋山山体，同时也是赋矿层位，在以往勘查工作中未细分矿体(层)，而将鹰屋山山体整体视为一矿体[2]。
鹰屋山矿体形态较简单，略呈梯形状，总体呈南北向展布，南北最大长度1250m，东西最大宽度700m。除矿权范围西部外围少量第四系覆盖外，其余多裸露地表。矿体总体呈单斜层状，近山顶处见小范围扭曲及倒转，正常产状153°～240°∠5°～29°。矿体延伸方向受F12断层影响较大，使得矿床底板抬高，矿层厚度减小。
2.2矿石质量
自然类型：有灰、黄灰、灰红色薄~厚层豹皮状灰岩，鲕状灰岩，泥质条带状灰岩等。
矿物成分：比较简单，主要成分为方解石，少量白云石、泥(铁)质矿物和微量石英。
结构构造：结构主要有泥(微)晶结构、细晶结构、鲕粒结构，构造主要有块状构造、豹皮状构造、条带状构造。
化学成分：CaO为矿石中主要有用组分，MgO、K2O+Na2O为主要有害组分。其中，CaO含量高，在40.37%~55.38%，平均含量为51.45%，沿走向、倾向、厚度方向变化不大，矿石质量稳定;MgO含量局部较高，总体含量较低，在0.06%~5.76%，平均含量为1.37%，沿走向变化不大，沿倾向和厚度方向稍有变化，表现为深部高、地表低，但差值不大;K2O+Na2O含量在0.05%~1.66%，平均含量为0.34%，沿走向、倾向变化不大，沿厚度方向稍有变化。
3以往勘查工作及开发利用现状
2005年，在该区域开展了水泥用灰岩普查、详查工作，将大蒋门矿区划分为大蒋门、双顶山、鹰屋山等3个矿段。其中鹰屋山矿段查明水泥用灰岩矿石资源量6224.6万t。
鹰屋山矿段最大标高248.4m，山体呈南北走向。某国有企业持有鹰屋山水泥用灰岩矿采矿权，采矿权范围位于鹰屋山山脊线西侧，开采方式为露天开采，生产规模为440万t/a，面积0.5585km2，开采深度在248.4~50m。根据开发利用方案，开采境界内圈定可利用资源储量5988万t[3]。
2019年修建了通向山顶的运矿道路，在山顶开采形成了+230、+215、+200m3个开采平台，截至2020年底仅开采资源储量170万t，开采区域水平投影面积约0.03km2。
4补充勘查工作的必要性
4.1现有地质勘查对矿体控制程度较低
根据2005年勘查报告，勘查工程布置如图1所示。
从图1可以看出，鹰屋山矿段仅有2条间距400m的探槽和2个间距360m的钻孔控制深部。根据DZ/TD213-2020《矿产地质勘查规范石灰岩、水泥配料类》Ⅱ类勘探类型要求，详查工程间距应为200m，因此，采矿权范围内控制程度低于详查工程间距要求，仅满足普查工程间距要求。
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ZKy0003和ZK12个钻孔均位于鹰屋山东部Y00线上，中西部无深部控制。矿权范围内深部仅有ZKy00031个钻孔揭露，对矿体控制程度较低，矿石质量深部变化情况不明，向深处开采风险较高。
4.2可综合利用的高碱灰岩资源潜力有待查明
2005年勘查显示，鹰屋山矿段资源储量估算采用的(部分)工业指标如下：①矿石质量：CaO≥45%，MgO≤3.5%，K2O+Na2O≤0.8%。②开采技术条件：最小可采厚度≥8m。
ZKy0003钻孔揭露的矿权范围东部的矿体情况如图2所示。
根据工业指标要求，矿体位于标高208~143m;标高60~143m为中寒武统张夏组灰岩，因部分样品K2O+Na2O含量高于0.8%而划为矿体底板，称之为高碱灰岩;继续向下，标高60~23m为奥陶系萧县组白云岩，非矿体。
标高60~143m的高碱灰岩中除部分样品的K2O+Na2O含量超标外，所有样品的CaO、MgO含量均满足工业指标。高碱灰岩厚度最大83m，东部最厚、向西尖灭，数量可观。目前矿山开采的所有采出物均可加以利用，位于准采标高+50m以上的高碱灰岩不应遗留在采场。
但是在编写开发利用方案期间，开采境界的确定仅考虑尽可能圈入较多矿石，其圈定的开采境界，仅利用了标高143m以上的矿体，高碱灰岩被圈出了开采境界之外，不能利用。开发利用方案确定的最终境界平面如图3所示，其中东部标高65~155m边坡向西突出。因此，需要补充勘查，查明高碱灰岩资源潜力，并以此为基础修编开发利用方案，在采矿权范围内扩大开采境界，将高碱灰岩圈闭在开采境界内。
4.3延长矿山服务年限
矿山企业生产水泥依赖矿产资源的支撑，开采数年后矿山企业将面临可利用资源储量不足的问题，将高碱灰岩采出后与优质矿石合理搭配，进行综合利用，能够为矿山企业增加原料储备，可以有效延长矿山的服务年限。
高碱灰岩的K2O+Na2O平均含量为0.84%，矿石的K2O+Na2O平均含量为0.34%，将1t高碱灰岩搭配0.1t矿石进行均化后，K2O+Na2O含量即可满足工业指标≤0.8%的要求。目前，矿山企业综合利用率达到100%，如果将高碱灰岩全部搭配利用，是完全可以做到的。根据有关厂矿的经验，这种高碱灰岩甚至可以直接作为水泥原料使用。
如保留目前境界要素(安全平台宽度5m、清扫平台宽度10m、台阶高度15m、坡面角70°)，将开采境界东部65m之上各平台向东外扩，由于平台越高外扩面积越小，则65m平台外扩面积最大，155m平台外扩面积最小。用AutoCAD2016读取65m平台外扩面积为12万m2，155m平台外扩面积为0.5万m2;用截锥体公式V=[(S1+S2+(S1·S2)1/2)]L/3来估算外扩体积，外扩体积为596万m3，由于鹰屋山岩(矿)石平均密度为2.69t/m3，则平台外扩后能够开采的高碱灰岩为1205万t，再与优质矿石搭配利用，按核定产能440万t/a计算，可延长矿山服务年限2.7a。修编开发利用方案可采高碱灰岩资源量估算如表1所示。
5补充勘查工作的可行性
5.1在采矿山不需办理勘查许可证
鹰屋山属于在采矿山，在采矿权范围内以及以往勘查工作基础上开展补充地质勘查工作，升级地质控制程度和资源储量类型，属于生产勘探，不需办理勘查许可证。根据《国土资源部关于矿山企业进行生产勘探有关问题的通知》(国土资发[2002]344号)精神，生产勘探得到支持和鼓励。
5.2已有工程为补充勘查工作提供了基础条件
通过2005年勘查工作实施的2个钻孔和2条探槽，掌握了矿山地质构造、矿层分布和矿石质量概略情况，为补充勘查工程布置提供了借鉴，为后续资源储量估算提供了基础数据。现有的矿山开拓道路揭露了部分矿层，为部分样品和地质观察点布置提供了露头条件，为补充勘查工作提供了的交通条件。
5.3经费投入相对极低
依照DZ/TD213-2020《矿产地质勘查规范石灰岩、水泥配料类》要求，暂定矿床勘查类型为第Ⅱ勘查类型。补充勘查工作充分利用已有勘查工程，与已有勘查线平行增设2条勘查线，增设后线距为200m，在各勘查线上以200m孔距对张夏组上部和崮山组下段含矿层位沿倾向的变化情况进行系统控制。
经统计，主要工作量为：拟布设9个钻孔，孔深在70~160m，累计950m;探槽2条，累计土石方950m3;主要采集基本化学分析样品600件(不含内外检)，组合分析样品150件(不含内外检)，辅以小体重样、岩石力学性能试验样等。
根据苏国土资发[2012]322号《江苏省地质勘查基金项目预算标准(2012)》，结合市场价格，经预算，补充勘查工作总预算费用为170万元。另外，国家已取消地质勘查资质，部分工作如探槽施工、取样化验等可由矿山企业利用生产设备自主完成，其余部分委托地勘单位承担，节约了勘查经费。
按照市场行情，修编开发利用方案费用约30万元，加之补充勘查费用170万元，累计投入200万元。如前文所述，可综合利用高碱灰岩1205万t，按2020年徐州地区灰岩毛石市场价格60元/t估算，潜在经济价值7.23亿元，经费投入占潜在经济价值的0.2%。
6结论
针对鹰屋山开发利用存在地质勘查控制程度较低、中西部无深部控制、现有开发利用方案无法利用高碱灰岩等问题，通过开展补充勘查工作，扩大了开采境界，可增加利用高碱灰岩1205万t，延——论文作者：张统1，黄友波2，黄阳2，宗德林2
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