矿山地质采矿特征及创新方法研究

2021-08-06 07:07许江涛
中国金属通报 2021年9期
关键词:矿产资源矿区勘查

许江涛

(山西省煤炭工业厅资源地质局,山西 太原 030045)

在中国矿产行业高速发展的数十年中,如何更高效率、更科学地实施矿山地质采矿工作,也备受社会相关研究群体的关注。在采矿工作实施前,相关开采人员需要对矿山或待开采区域进行前期的矿山地质勘查,即掌握并了解与矿山地质相关的地质信息,包括矿区水文信息、矿区地层数据、矿区构造信息等[1]。在掌握与矿山地质采矿相关的信息后,需要将获取的矿区信息与数据库内部信息进行对比,掌握地区矿产资源的赋存情况。在此基础上,尝试将矿山地质环境与地质相关的延伸环境进行对比,深入地的挖掘矿山地质信息与相关数据。总之,正确认知矿山地质结构、总结矿山构造演化规律、科学地选择矿山地质采矿方法,属于开采工作的前期准备工作,也是矿山采矿的必须执行工作。截止目前,我国针对矿山地质采矿的相关研究已取得了相对显著的成果,并在较多著名的造矿带与产矿区域内产出了较多的矿产资源。因此,对矿山地质采矿开展深入的研究,不仅对于地质找矿工作存在重大意义,同时对于满足市场需求而言,也具有直接的推动作用。本文也将在相关研究成果的基础上,对矿山地质采矿特征及创新方法展开进一步的研究,并希望通过此种方式,实现并做到对矿山结构的深度研究,确保我国矿产行业在经济社会的稳定发展[1]。

1 矿山地质采矿特征

1.1 差异性特征

在开展矿山地质采矿工作前,需要相关执行单位进行采矿特征的研究。考虑到矿山开采过程中,地质环境是不断发生变化的(主要受到地质变迁与地壳迁移的影响),因此这一趋势也属于在某种程度上加大了采矿工作的实施难度。并且,在开展地质勘查工作时,发现不同深度的矿产资源的出矿质量也是不同的,因此在针对不同矿区进行采矿的过程中,需要选择的开采技术也是不同的。例如,在我国中南部地区,现存的矿山中含有大量的矿产物质,结合对地区的地质勘查结果数据,也可以看出地区内矿产资源的分布相对较广。倘若针对此部分地区采用了较不合理的开采方式,不仅会导致采矿成本的提升,同时也会在侧面降低了矿产行业在市场的经济效益。为此,在针对大型矿区进行采矿行为时,应当根据矿山地质环境、地层变化趋势等,制定科学合理的采矿方案。常规情况下,具备高质量矿产资源区域的地质结构较为复杂(包括存在水环变化特征、地质坍塌现象等)、地质变化呈现一定规律(地质表面具有显著的纹路、纹路具有肉眼可见的变化规律等)。总之,不同地区的矿山地质采矿特征是不同的。

1.2 剥离斜层存在断层

在赋存矿产资源的矿山地质结构中,大部分区域内存在低斜角,且地质结构在不断地变迁与演化过程中极易生成浅层地层结构[2]。以剥离断层矿山地区为例,在针对此地区进行矿山地质勘查工作时发现,区域矿产资源赋存超过1000.0km2,核心资源区域内地质采矿存在水平位移特征,位移距离超过50.0km,贴近地表区域的地层厚度发生显著的断层变化,断层深度在2.0km~4.0km。同时,在对矿山地质采矿特征进行深度勘查的过程中发现,深地表区域存在沉积层,沉积层与表层之间的交角在15.0°~25.0°之间。考虑到我国当下地质勘查与开采工作的实施已趋近于地层产状水平,因此,在勘查工作中,可实现的地质断层勘查深度应至少大于5.0km[3]。按照中世纪矿山地质标准开采模型而言,地壳在进行水平开采的过程中,是存在某种延伸作用力的,即在主轴存在压力的前提下,矿山地质采矿的轴截面存在应力场,铅直现象也发生在应力场中,在此种条件下,剥离斜层将形成一个正断层,此时正断层的高倾斜角度应至少大于60.0°。

除上述提出的矿山地质采矿剥离斜层特征,在对剥离斜层上、下两层岩石进行形变研究的过程中发现,不同断层中存在的形变与质变趋势是不同的,常规情况下,断层是呈现一种过渡趋势的。上层通常会呈现一种褶皱构造方式,下层为正平面切割方式,且下层断层面的脆性相比上层相对较大。

2 矿山地质采矿方法创新

2.1 引进信息化技术定位矿山地质采矿标识

为了全面落实对矿山地质的采矿工作,在相关工作中,可采用引进信息化技术的方式,定位矿山地质采矿标识。例如,在此过程中,使用光学定位技术,在矿区布设监控站点、主控站、信息接收站等。其中主控站的作用主要是为了保障对多个站点之间信息的有效传输;信息接收站的作用主要是为了落实对指令的接收与注入;监控站点的作用主要是为了卫星定位轨道相关参数的计算与定位。在完成对区域站点相关工作的布设后,由监控站点发送矿区信息定位数据,并同步向卫星发送定位指令。当卫星接收端获取到指令信息后,对指定或圈定的矿区进行地质扫描,获取多个维度的矿区地质概图。当终端信息接收站完成对概图的接收后,计算机将结合区域地质环境,根据矿山地质采矿特征与水文地质条件,为采矿工作的实施圈定矿区。矿山地质采矿标识示意图可用如下图1表示。

图1 矿山地质采矿标识定位

如上述图1所示,A、B、C、D、E、F、G等区域为地层区域,结合卫星定位可知,此部分地区的赋存存在断层,因此可以认为此部分区域内存在常规矿物质(包括独立矿金属元素或组合矿金属元素等)。在使用无线电定位技术进行对矿区深度进行开采与勘查的过程中,发现H区域下层存在密集异常现象。因此,可采用远程探测仪对H中心区域进行地质的深度勘查,包括获取地区矿产资源样本、空气样本等方式,检测矿区内是否存在瓦斯气体存在。倘若获取的采样样本中存在空气浓度超过0.716kg/m³密度时,则认定采矿区域内存在瓦斯气体。针对存在瓦斯气体的采矿区域,有关的单位需要在执行采矿工作的过程中,佩戴相对应的防毒面具,避免由于瓦斯的渗透性导致相关采矿工程的实施受阻。在此基础上,对识别到存在瓦斯气体的周边矿物质进行勘查,判定其周边矿物质是否呈现一种游离状态或吸附状态。在完成对采矿区域的地质勘查工作后,输出A、B、C、D、E、F、G等区域对应的范围,定位区域位置,导出位置坐标,以此完成对矿山地质采矿标识的定位。

2.2 联系物理手段与化学手段创新采矿流程

在完成对矿山地质采矿标识的识别与定位后,需要联系物理手段与化学手段,对采矿流程进行创新。在此过程中,需要在采矿工作前,选择合理的矿产资源勘查软件。获取采矿区域数据层信息,并通过多渠道获取数据层信息,在条件允许的情况下,使用科学合理的手段,将获取的卫星定位信息、地质信息等转化为地质采矿的图示。结合获取的图像,构建地区采矿三维地质模型,并建立采矿过程中的直接参数优化方法、工艺流程优化方案,在完成相关准备工作后,将模拟的数据信息经过一系列的手段,将其转换为一种可执行的采矿操作方案。

在此基础上,结合采矿三维地质模型中的决策支撑层信息,对整合的信息进行可预见性分析,即明确执行不同探矿与采矿行为预计取得的成果。在采矿工作实施的过程中,所执行的物理采矿行为包括卫星探测直接观察法(对获取的卫星信息进行直接观察,以此定位采矿标识)、获取数据综合分析法(将多渠道获取的采矿信息进行综合分析,以此种方式圈定找矿区域)、图像对比法(对比图像中的异常区域与常规区域,分析异常区域是否存在矿产资源)。所执行的化学采矿行为包括磁场定位法(结合矿区磁场的异常变化,分析区域矿产资源赋存情况等)。在进行地区实际探矿的过程中,可根据地区矿产资源赋存,选择合理的采矿手段。此过程中,应注意在完成对矿区的开采与勘查工作后,应同步进行矿区地质恢复工作,以此种方式降低矿山开采工程对区域地质环境的干扰与影响。综上所述,通过信息化技术的使用,精准定位矿山地质采矿标识,并联系物理手段与化学手段在矿山开采工作中的使用,创新采矿流程,以此完成对矿山地质采矿方法的创新。

3 结语

基于我国矿产行业的不断发展与进步,相关矿山地质采矿与矿产资源开采的研究,成为了有关单位的关注与研究重点。为了进一步实现对高质量矿产资源的产出,本文从差异性特征与剥离斜层存在断层两个方面,对矿山地质采矿特征进行分析,并在此基础上,引进信息化技术定位矿山地质采矿标识、联系物理手段与化学手段创新采矿流程,提出矿山地质采矿创新方法。总之,要实现对我国矿产资源的高效率产出,可在后期的相关研究中,从现代化层面入手,结合智能化测绘技术与信息化勘查手段等层面实施,定位不同矿区内赋存的资源类型,并将早期获取的地质数据以一种统一的格式,进行数据库统一管理,通过此种方式,保障信息采集的效率,确保通过本文的研究,为我国矿产行业的可持续建设与发展提出指导,实现矿产行业在经济市场内经济效益的稳步提升。

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