貴州省安龍縣戈塘鎮礦山礦層對比分析與穩定性評價

文轉坤

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局五總隊，貴州 安順 561000）

礦山安全事故的發生是制約礦山生產的關鍵問題，隨著科學技術的發展和礦山生產企業發展戰略的調整優化，近些年我國礦山生產安全形勢明顯改善。但是據相關調查數據顯示，礦山安全事故造成的人員傷亡數量仍占榜首。對此，需對礦層進行對比分析，對穩定性進行評價，充分掌握可開采礦山資源的分布狀態以及地質地層運動規律。在此類工作中，要想提高評估結果的準確性，需注重參數的確定和方法的選擇，下文對此進行詳細分析。

1 項目概況

安龍縣戈塘鎮礦山由原安龍縣戈塘雙福礦山、宏田礦山整合擴界而成，原采礦證礦區面積5.6607km2，開采標高+1575m～+1000m，生產規模為30萬噸/年?？刹傻V層為較穩定型，構造復雜程度簡單。水文地質勘查類型為第二類第二型,水文地質條件為中等；工程地質勘探類型為第三類中等型，工程地質條件為中等；環境條件復雜程度為中等類型。開采技術條件為中等復雜。

井田為二疊系上統龍潭組（P3l），厚295.05m～351.10m，平均厚325.23m。含礦6～14層，礦層總厚度約3.46m～7.44m，含礦系數1.06～2.29，平均1.66。井田內含可采礦層3層，其中K2礦層全層厚度0.80m～1.92m，平均厚1.39m，礦層結構較簡單，全區可采；K3礦層采用厚度0.80m～1.23m，平均厚0.97m，礦層結構較簡單，局部可采；K7礦層可采厚度0.82m～2.84m，平均厚1.49m，礦層結構較簡單，大部可采。

2 礦層對比分析

當前礦層對比方法較多，常用的有采用標志層法、層間距法、礦巖層組合（巖性）法、古生物組合法、測井曲線物性特征法、礦層特征等。在實際工作中，巖性方面選擇厚度較穩定的灰巖作為標志層；在物性特征（測井曲線）方面主要依據電阻率、自然伽瑪等物性參數及測井曲線幅值異常、測井曲線形態異常及其特殊形態組合關系對比礦層；在礦層自身特征方面依據礦層的厚度、結構、礦質及礦層組合關系對比礦層。本文所述案例主要采用了標志層法、層間距法。

2.1 對比方法

井田內礦層對比方法采用標志層法，輔以層間距法、礦層物性特征進行礦層綜合對比。

2.1.1 標志層對比

根據巖性、古生物化石確定礦層對比標志層4個，從上至下分述如下：

（1）B1標志層：

產于長興組（P3c）的底部，為一層穩定的灰巖，局部含生物碎屑，厚2.42m～9.17m，平均厚6.38m，厚度變化相對較小，延伸穩定，在地表常形成小陡坎，物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、高伽瑪伽瑪反映，該灰巖層作為礦系地層（P3l）與上覆長興組（P3c）的分界標志，同時作為K7、K8礦層對比標志。

（2）B2標志層：

該標志層為區內龍潭組第三段與第二段的分層標志。巖性為灰白色灰巖，厚3.55m～5.71m，平均厚4.41，厚度變化小，延伸穩定，在井田內施工的所有揭露K8、K7礦層鉆孔均見該層灰巖。物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、高伽瑪伽瑪反映，該灰巖層作為B2標志。

（3）B3標志層：

該標志層為區內龍潭組第一段與第二段的分層標志。巖性為淺灰色生物碎屑灰巖，厚5.67m～19.28m，平均厚10.60m。井田內所有施工鉆孔均見此生物碎屑灰巖層，物性特征為高電阻率、低自然伽瑪、高伽瑪伽瑪反映，此灰巖層定為B3，作為K2礦層對比標志。

（4）B4標志層：

該標志層為區內龍潭組第一段與茅口組的分層標志。巖性為淺灰色鋁土質粘土巖，厚0.53m～3.62m，平均厚1.67m，該鋁土巖層在區域厚度變化小，延伸穩定，物性特征為自然伽馬曲線呈高幅值，電阻率曲線呈中、低幅值反映，長源距伽馬伽馬曲線為低幅值反映。此鋁土巖層定為B4標志層。

2.1.2 礦層層間距對比

根據井田內施工的14個鉆孔統計，井田內礦層間距變化較小(見表1及圖1）。

圖1 礦山2-2′勘探線剖面圖

表1 礦層層間距統計表

2.1.3 巖層曲線對比

礦層對比主要依據礦巖層的物性特征、曲線的幅度異常、形態異常及特殊形態組合關系等進行對比。井田內主要礦層對比可靠。

K3礦層：礦層人工伽馬曲線和三側向電阻曲線均呈中-高幅值單峰狀，自然伽馬均呈高幅值單峰狀。上距礦層5m左右均發育一層厚約0.7m的礦線，其人工伽馬曲線呈高幅值單峰狀，礦層頂板自然伽馬曲線呈高幅值單峰狀，如圖2所示。

圖2 K2、K3礦層及B3標志層曲線特征對比圖

B3標志層：B3標志層為厚約15m左右的灰巖，其視電阻曲線均呈高幅值“箱型”震蕩排列，自然伽馬曲線呈低幅值，人工伽馬曲線呈低幅值。在標志層中部均發育一層砂質泥巖或泥巖，其自然伽馬呈中-高幅值，與B3標志層整體自然伽馬曲線呈“W”型排列。

K2礦層：礦層人工伽馬曲線和自然伽馬均呈高幅值單峰狀，三側向電阻曲線呈中-高幅值單峰狀。在距K2礦層上方2m～4m發育一層厚度約0.3m的礦線，其自然伽馬曲線和人工伽馬曲線呈中高幅值尖刺狀，幅值較K2層低，礦層頂板一般發育一層厚層灰巖，其三側向電阻率曲線呈高幅值“箱型”。

輔助標志層：以連續發育且距離間隔相近的多層灰巖為輔助標志層，其人工伽馬曲線均呈低幅值，三側向曲線均呈高幅值單峰狀，自然伽馬曲線呈低幅值。

K8礦層：礦層人工伽馬曲線和三側向電阻曲線均呈中-高幅值單峰狀，自然伽馬呈低幅值。上距K8礦層3m左右發育一層厚3m左右的灰巖，其三側向電阻率曲線呈高幅值寬峰狀，且礦層底板下方20m處均發育K7號礦層。詳情如圖3所示。

圖3 K8、K7礦層曲線特征對比圖

K7礦層：礦層人工伽馬曲線和三側向電阻曲線均呈中-高幅值單峰狀，自然伽馬均呈低幅值單峰狀。在距K7礦層頂板上方9m左右均發育一層厚約4m左右的灰巖，其三側向電阻率曲線呈高幅值多峰震蕩排列，自然伽馬曲線呈低幅值多谷排列。在距K7礦層底板下方3m左右均發育一層厚約10m左右的粉砂巖，其三側向電阻率曲線呈中-高幅值多峰震蕩排列，自然伽馬曲線呈中-低幅值多谷排列。

2.2 可采礦層的對比可靠程度

根據標志層、測井物性特征以及礦層的自身特征（厚度、結構、礦質、礦層頂、底板特征等）、礦層層間距進行礦層對比，結果為：

K7礦層：位于龍潭組上部第一層可采礦層，礦層一般不含夾矸，礦層結構簡單。上距長興—大隆組底界（B1標志層）27.56m～47.38m，平均40.79m。礦層的各方法曲線反映為從明顯的單峰狀漸變到呈較明顯的雙峰狀，對比標志明顯，對比可靠。

K3礦層：下距B3標志層11.23m～17.09m，平均厚14.42m，結構較簡單，礦層的各方法曲線反映為從明顯的單峰狀漸變到呈較明顯的雙峰狀。對比標志明顯，對比可靠。

K2礦層：上距B3標志層1.72m～5.81m，平均厚4.35m，0～1層夾矸，礦層結構較簡單，礦層的側向電阻率曲線和伽瑪伽瑪曲線呈無規則的雙峰狀或單峰狀異常，對比標志明顯，對比可靠。

3 礦層穩定性評價

本次礦層穩定性評價按“定性為主，定量為輔”的原則，通過對礦層厚度、可采性、結構的變化特征進行定性評價，結合礦層厚度、可采性的定量評價確定礦層的穩定性。

3.1 評價方法

3.1.1 定性評價

井田內K7礦層厚度變化較大，礦層結構較簡單，礦質變化中等，屬較穩定的全區大部可采礦層；K3礦層厚度變化較大，礦層結構較簡單，礦質變化中等，屬不穩定的局部可采礦層；K2礦層厚度變化較小，礦層結構較簡單，礦質變化中等，屬穩定的全區可采礦層。

3.1.2 定量評價

定量評價所采用的指標有：平均值（X），標準差（S），礦層變異系數（V），最低可采厚度（h），礦層穩定程度指數（W）。

（1）礦層可采性：

（面）可采率（P）：P=P′/P，P′—可采面積，P—總面積。

（2）變異系數（V）：

V=S/X，S—礦層厚度標準差；X—礦層厚度平均值。

3.1.3 礦層穩定程度指數（W）

W=H2s/x2(%)，h—最低可采厚度（m）；s—礦層厚度標準離差；x—礦層厚度平均值。

3.2 評價結果

綜合上述井田內礦層穩定性定性、定量評價分析，按“定性為主，定量為輔”的原則，評價結果如下：井田內K2礦層厚度變化小，礦層結構簡單，礦質變化中等，屬較穩定的全區可采礦層；井田內K3礦層厚度變化小，礦層結構較簡單，礦質變化中等，屬不穩定的局部可采礦層；井田內K7礦層厚度有較大變化，礦層結構較簡單，礦質變化中等，屬較穩定的大部可采礦層。

4 結語

綜上所述，隨著近些年礦山開采問題的頻繁出現，相關生產企業對礦區礦層地質的勘察分析工作日益重視，采用多種分析評價方法對礦山資源的開采的可行性進行基礎調查。本文所述案例經調查分析，礦層結構較為簡單，局部為不穩定的可采礦層，在后期生產規劃中，需就上述資料做好開采設計工作。