取样钻在夕卡岩型矿床的运用及效果研究

何小林，赵 文

（1.江西荡坪钨业有限公司，江西 大余 341514；2.香港大学，香港 999077）

1 矿山生产概况

江西宝山矿区为夕卡岩型白钨铅锌多金属矿，目前矿山已历经几十年的机械化开采，上部矿体基本回采完，矿山生产探矿的重心主要集中在深部矿体。矿山从2004年4月改制重组以来，矿区共投入坑内取样钻进尺21 053.14 m，开动1985个台班，平均台班效率10.6 m；共完工钻孔447个，平均孔深47.09 m，最大孔深149.01 m。

宝山坑口是中晚期矿山，根据矿床特点，该矿床采用平窿+盲斜竖井形式开拓，共开拓了16个中段，本文所述的中段是指实际海拔标高，单位为m。其中 165、120、75、30、-15 为 450 盲竖井开拓，-65、-115、-145为-15盲斜井开拓。165中段以上已结束回采，120、75、30中段基本采完，仅有少量的残难矿体在回收；-65、-115为主采中段，-145为开拓、生探中段，采矿方法采用全面法、留矿法及中深孔崩落法，年采矿能力12.7万t/a。

宝山夕卡岩型矿床的勘探类型属第四勘探类型，勘探线的布置在深部矿体上采取了N30°E平行排列，采用的生产勘探网度为20～40 m（沿走向）×15～25 m（沿倾斜），既在平面上采用20～40 m间距的平巷或取样钻控制，剖面上采用中段标高、结合15～25 m间距的取样钻进行控制（图1）。

图1 宝山矿区-115 m矿体平面图及3#勘探线剖面图Fig.1 -115 m ore body plan and 3#exploration line section for Baoshan mining area

2 矿床地质特征

江西宝山是赣南地区典型的夕卡岩型多金属矿床，宝山花岗岩株位于矿区中央，矿体围绕花岗岩株呈不规则状，断续出露，矿区内主要工业矿体产于通天岩矿段，分为上部矿体和深部矿体（图2）。位于650～350 m标高区间的矿体统称为上部矿体，该矿体已采完。位于-200～277 m标高区间的矿体统称为深部矿体。

图2 宝山矿区3#号勘探线剖面图Fig.2 3#exploration line section of Baoshan mining area

2.1 深部矿体产出层位

矿区夕卡岩矿床赋存于宝山花岗岩株与上石炭系黄龙组—船山组之间（图2）。

2.2 深部矿体特征

矿体主要产于花岗岩与大理岩的接触带中，见图2，矿体形态呈似层状、巢状、锯齿状、火焰状产出，整体呈向南东侧伏之势，矿体工程控制延长超过510 m，最大真厚度31.86 m，平均厚度7.65 m，分布于3#～5#线之间，主要受3个由北东方向向上楔入细粒斑状黑云母花岗岩的指状大理岩凸控制（图1（b））。矿石主要为细粒嵌布的夕卡岩型白钨、铅、锌、铜多金属硫化矿石，围岩为大理石、灰岩、花岗岩。矿体形态不规则，产状、厚度变化大，给矿区深边部探矿工作带来很大难度。

3 取样钻的特点与选择

3.1 取样钻的特点

钻机设备由主机、液压站、操作台和电控箱、水泵部分以及配套钻具组成。

（1）在坑道中可布置任意倾角的取芯钻孔，钻孔深度可达150 m。

（2）体积小、重量轻、分解性强。其钻机设备重量轻者8kg，重者93kg，在井下各中段转场、安装十分方便。

（3）具有油压自动给进机构，大幅度提高钻进效率，减轻工人劳动强度。

（4）采用双柱支撑，施工时占用场地面积小，在坑道内作业机动灵活。

（5）采用直动常闭式夹持器，开合变化范围更大，安全性更高。

3.2 取样钻的选择

宝山矿区的早期钻进工艺是正循环，采用的取样钻机是ZSK50 m机型，钻机钻进遇坚硬岩层时，给进油压不好控制，钻进效率低。自2004年以来，在进行生产探矿时改用取样钻机型号为KD150型，钻孔直径46.5mm，采用单管水力反循环连续取芯钻进技术。

3.3 取样钻探矿方法

3.3.1 钻探技术设计

矿区深部矿体形态不规则，产状、厚度变化大，平孔、斜孔钻进不仅能获得钻探硐室上下中段的地质资料，而其经济效果远优于直孔钻进。因此除个别工程地质所需要采用直孔外，大部分钻孔采用平孔或斜孔钻进。

钻孔结构：宝山矿区的早期所用的钻孔直径是36 mm，自2004年以来，改用46.5 mm钻孔直径，该钻孔直径参数能有效保证取得足够的样品原始重量。

3.3.2 取样钻的布置

鉴于矿区上部矿体基本回采完，矿山生产探矿的工作主要集中在矿区深边部，因此矿区取样钻钻孔的布置主要围绕深部矿体展开，根据不同的条件和目的，在布置上应考虑取样钻的不同情况。

（1）储量钻。按照正规的网度获得122b基础储量，利用穿脉巷道作立钻硐室，在已知矿体或夕卡岩存在的地段，沿矿体倾斜方向上布置扇形钻孔，孔距控制在15～20 m之间，终孔孔深要求穿透矿层或夕卡岩 3～5 m 为宜（图 1（b））。

（2）控制钻。根据成矿规律及构造条件，圈定矿体边界和寻找深边部隐伏矿体，多布置在主矿体的附近或有夕卡岩出露的地段（图1（b））。

（3）构造钻。这是较为特殊的一种，主要用来揭露花岗岩接触带，围绕接触带以不等距离布置（图1（a））。

4 运用实例及效果

为了探明矿体延长和各种有益组分的分布，都需要在已知矿体左右的边部掘进数量较多的水平坑道。自公司改制以来，矿区已有一定数量的穿脉坑道被取样钻所代替。如矿区120中段东区，已有一穿脉坑道揭露出夕卡岩矿体，取样化验结果钨、铅、锌品位都很高，根据接触交代型矿床特点，推测矿体在其东部仍有延长的可能。于是计划投入220m坑探工程量，花费3个月的时间，在主运输巷道上每隔20 m沿勘探线方位掘进两条穿脉坑道探明该空白区。但坑道掘进到设计长度时都未能遇见矿体，因此，决定停止坑道掘进，改用取样钻探矿，在三个分巷中布置了6个钻孔410 m钻探工程量，仅用一个半月就完成，穿到矿体厚度均小于1 m，证明该区矿化较弱，没有工业价值的夕卡岩矿体（图3）。又如矿区－145 m中段，为增加可利用储量，经过多种因素的对比研究后，我们决定东二分巷以东采用坑钻组合的探矿方法，在中段平面上利用中段主运输平巷上施工的东三、东五立钻硐室加密水平钻钻孔，有效探明该范围内花岗岩与灰岩之间夕卡岩矿体的形态，及厚度变化，获得122b级储量13.3万t，钨铅锌金属量5 013.2 t（图4）。

图3 宝山矿区120 m中段平面图Fig.3 Theplanemapofthemiddlesection(120m)inBaoshan miningarea

图4 宝山矿区－145 m中段平面图Fig.4 The plane map of the middle section（-145 m）in Baoshan mining area

4.1 地质效果好

岩矿心采取率高。取样钻是该矿床的主要勘探手段，矿区从2004年到2016年，采用金刚石钻头钻进，共施工取样钻钻孔447个，总进尺21053.14m，平均岩心采取率为83.7%，398个参加储量计算的钻孔，矿心采取率平均达90.8%。同时，因为岩（矿）心在水力的推动下不断返回，所以其在矿体与围岩接触面上的磨损很少，所取岩心比较完整，岩（矿）心采取率就很高。

地质资料取得可靠。下面以矿区－145 m中段74线到94线钻探与坑探工程对比为例，说明取样钻所取得的地质资料可靠程度。该中段74线到94线矿块在开拓期间，分别在 74、92、94三条勘探线施工Bck16009、Bck16020、Bck17001三个钻孔，后来在采准阶段，沿74、92、94三条勘探线掘进了3个采准平巷。

在矿体水平厚度方面，54线Bck16009孔矿体厚度17.8 m，分巷中所见到的厚度为16.8 m，相差1 m，92线Bck16020孔厚度11.2 m，分巷中结果为11.9 m，相差0.7 m，94线Bck17001孔矿体厚度分为前后两层，第一层矿体厚2.26 m，分巷中结果为2.67 m，相差0.41m，第二层矿体厚4.32m，分巷中结果为5.11m，相差0.79 m，从坑道所穿过的矿体厚度，与钻孔效果基本吻合。

在品位方面，宝山钨多金属矿坑探、钻探工程品位对比见表1。

从表1数据可知，取样钻探矿效果良好，取得的地质资料可靠，应该说明的是在厚度方面略有变化，这是因为在同一条勘探线上，坑道掘进与钻孔施工的位置不完全重叠在同一位置上，矿体下盘界线相差0.5～1 m，两者揭露矿体的总轮廓相似，品位结果相近，表明以钻探代坑探，能获得同样的地质目的和探矿效果。

表1 宝山钨多金属矿坑探、钻探工程品位对比Tabl.1 Grade comparison between pit exploration and drilling engineering in Baoshan tungsten polymetallic ore

4.2 钻探效率高且成本低

2004年至2016年，宝山矿区取样钻探矿累计进尺21 053.14 m，开动1 985个台班，平均台班效率10.6 m；坑探累计进尺7 180.3 m，开动6 042班次，平均台班效率1.18 m，在取样钻探与坑探的经济对比中，钻探成本仅是坑探成本的四分之一，所用的工时也仅是坑探的三分之一，如按勘探网度20～40m×15～25 m坑探比用取样钻探要多花一千多万元。其中对比情况见表2。

表2 宝山深部取样钻探与坑探成本、工时对比Tab.2 Cost and working time comparison between drilling and pit exploration Baoshan deep sampling

通过表1、表2统计表明，利用取样钻在区深部生产探矿的效果很好，经济效益可观宝山矿。

4.3 有利于安全生产

随着取样钻在矿区的普及应用，钻探工程量逐年增加，代替了大量坑探工程，减少了坑探掘进工程量，减轻了竖井出渣的压力，同时取样钻施工过程产生的粉尘少，降低了矿山职业病病例的出现，有利于安全生产。

5 结 语

研究采用取样钻在宝山矿区作为主要勘探手段，采用钻探为主，坑探为辅的探矿原则，达到了增加可采储量的目的，矿区钻探工程量逐年增加，为取样钻在同类型矿床的应用提供参考依据。

（1）矿区使用取样钻生产探矿的十多年中，坑道工程量由3 471 m降低到276 m，取样钻单位成本只有坑道的百分之二十，大幅降低了生产探矿成本，节约了生产投资，充分发挥了矿山的生产潜力。

（2）矿山从2004年4月以来，共投入坑内取样钻进尺21 053.14 m，开动1 985个台班，共完工钻孔447个，平均台班效率10.6 m；而坑道掘进平均台班效率1.18 m，钻探所用的工时也仅是坑探的三分之一，大大加快了矿区生产探矿步伐。

（3）分析上部中段取样钻所获得的地质资料，为-115 m中段大钻的施工提供参考依据，使大钻布置位置更合理可靠。

[1] 肖 凯，王 卓.坑内钻在小柳沟钨矿区生产勘探中的应用[J].露天采矿技术，2014（3）：24-27.XIAO Kai，WANG Zhuo.Pit drill in exploration of little willow ditch tungsten production application [J].Journal of Open-pit Mining Technology，2014（3）：24-27.

[2] 李火炎.坑内钻在生产探矿中的应用 [J].山东工业技术，2013（13）：43，42.LI Huoyan.Pit drill in production prospecting application[J].Journal of Shandong Industrial Technology，2013（13）：43，42.

[3] 王庆峰.坑内钻在阿希金矿生产勘探中的应用[J].新疆有色金属，2013，36（1）：7-9.WANG Qingfeng.Pit drill used in the production of Axi Gold Deposit Exploration[J].Xinjiang Nonferrous Metals，2013，36（1）：7-9.

[4] 尧亮亮.坑道钻探在东乡铜矿的应用[J].铜业工程，2017（3）：39-41.YAO Liangliang.The application of tunnel drilling in Dongxiang copper mine[J].Copper Engineering，2017（3）：39-41.

[5] 许远清，荆 元.坑内钻探技术在大厂铜坑矿的应用[J].中国矿山工程，2013，42（1）：9-11，46.XU Yuanqing，JING Yuan.The application of drilling technology in the Dachang copper pit mine in Dachang [J].China Mine Engineering，2013，42（1）：9-11，46.

[6] 刘荣军.江西崇义宝山矿区深部生产探矿实践 [J].中国钨业，2008，23（4）:8-10.LIU Rongjun.Jiangxi Chongyi Baoshan mine deep mining practice[J].China Tungsten Industry，2008，23（4）：8-10.

[7] 周雪燕.坑内钻探在下雷锰矿生产勘探中的应用[J].中国锰业，2016，34（5）：58-60.ZHOU Xueyan.The production of pit drilling next ray manganese ore prospecting application [J].Chinese Manganese Industry，2016（5）：58-60.

[8] 李成庚.矿山勘探中以钻代坑的效果[J].地质与勘探，1985（5）：69-70.LI Chenggeng.The effect of drilling in the mine exploration[J].Geology and Exploration，1985（5）：69-70.

[9] 汪 斌，黄寿元.坑内钻探技术在冬瓜山铜矿的应用[J].采矿技术，2014，14（4）：102-104.WANG Bin，HUANG Shouyuan.The application of the hole drilling technology in the Dong Guan Mountain Copper Mine[J].Mining Technology，2014，14（4）：102-104.

[10] 刘荣军.江西宝山花岗岩体的特征初探[J].中国钨业，2009，24（2）：15-19，47.LIU Rongjun.Baoshan granite rock mass characteristics of Jiangxi province[J].China Tungsten Industry，2009，24（2）：15-19，47.

[11] 蔡富春，吴开兴.江西宝山夕卡岩型钨多金属矿床成矿规律及深部成矿预测[J].中国钨业，2016，31（5）：1-6.CAI Fuchun，WU Kaixing.Baoshan in Jiangxi tungsten polymetallic ore deposit geological characteristics and mineralization enrichment regularity study[J].China Tungsten Industry，2016，31（5）：1-6.