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石英石矿床地质特征与开采技术条件

发布日期:2020-04-22  浏览次数:751
 摘要:石砬沟石英石矿床是近年来新发现和开发的,矿区内出露岩石有石英岩、绢云石英片岩夹变质石英砂岩等。石英岩矿体厚大,层位稳定,矿石质量良好,品位稳定,SiO2含量最高为99.94%。矿床水文地质条件简单,工程地质分类为Ⅳa~Ⅴ,属中等坚固性岩石。矿山采用露天开采,因此对环境的影响较大。地下水对矿山开采影响较小。矿山回采完毕后,要进行采坑回填及覆土植被,减少对环境的危害。

关键词:石砬沟,石英石矿床,地质特征,开采技术条件,甘肃永登

1.前言

石英岩是以石英(SiO)为主要成分的沉积变质岩石,为2主要硅质原料,其主要用途是:(1)冶工业:主要用于制造耐火材料,冶炼硅质合金(硅、硅、硅)和作熔剂。(2)玻璃工业:是制造玻璃的主要原料。(3)建筑工业:可作重要的建筑基石。(4)化学工业:硅石可制作各种硅化物和硅酸盐及硝酸盐,质佳者可作耐酸性的硫酸塔中的充填物。(5)研磨业:石英岩和石英砂岩可制作磨石、油石、砂纸及碳酸硅等研磨材料;石英砂也多用来锯石料、磨光玻璃、磨金属制品及石器制品的表面,石英也用于琢磨珠宝。(6)其他工业:可作搪瓷和陶瓷原料[1,2]。世界上石英岩分布很广,主要产于苏联、日本及加拿大等地。我国石英岩资源丰富,探明储量约32亿吨。甘肃石英岩产出量亦较大,主要集中在北山及祁连山地区,陇南、甘南地区相对较少。石砬沟石英石矿床是近年来新发现和开发的,对其矿床地质和水文、工程和环境开采技术条件还缺乏足够的研究,这对矿床下一步勘探开发不利,基于此,笔者在矿床地质特征的基础上,讨论了其开采技术条件,以期为后期开发提供参考。

2.区域地质背景

区域出露地层属震旦系黑龙群上组(Z2hl3),由石英岩、绢云石英片岩、变砂岩等浅变质岩系组成。自下而上依次可分为五个岩性段:灰黑—黑色绢云石英片岩;白色—灰白色厚层状石英岩;灰黑色绢云石英片岩;白色—灰白色厚层状石英岩,为本次核实工作的含矿岩层;灰黑色绢云石英片岩。此外,该区第四系分布广泛,主要由黄土、残坡积及冲洪积组成。矿区位于祁秦地轴西部北缘,次级小褶皱仅局限于绢云石英片岩层中,一般多为小型牵引褶曲。断裂构造不发育,且规模小,主要断裂有两组。区内仅见花岗闪长岩体,出露于该区西部和北部。与围岩地层呈侵入接触,接触面平直光滑。岩体呈灰—灰绿色,粗粒结构,块状构造,西部呈片麻状构造,主要有斜长石、石英、黑云母、角闪石、阳起石等组成[3]。在岩体与绢云石英片岩接触处,局部形成厚约10cm的绿泥石化带,在围岩中具角岩化和褪色现象,局部有铁染。

3.矿床地质特征

3.1岩层

矿区内出露岩石有石英岩、绢云石英片岩夹变质石英砂岩等。岩层走向与山系延伸方向大体一致,一般为310°~300°,SW倾向,倾角50°~70°。石英岩裸露地表,形成险峻的山峰;而绢云石英片岩多为植被覆盖,形成缓坡,仅在石砬沟西侧及放马沟一带出露较好。区内地层自下而上分别为五层:绢云石英片岩夹变质石英砂岩、薄层石英岩层。白色—灰白色厚层状石英岩。绢云石英片岩夹变质石英砂岩、石英岩。石英岩,为矿层。绢云石英片岩夹变质石英砂岩、薄层石英岩层。

3.2构造

区内为一单斜构造,产状为205°~215°∠50°~70°,见有小型断层,对矿体影响不大,摩擦面或角砾岩中含铁质较高时对矿石质量有一定的影响。

3.3岩浆岩

本区仅见一花岗闪长岩体。分布于矿区西北部,呈岩基产出。岩体呈灰—灰绿色,内有肉红色脉状花岗岩分异体,粗粒花岗结构,块状构造,矿物成分主要有斜长石、石英、黑云母、角闪石、阳起石等。岩体与围岩界线清楚,产状平直,SE倾斜,倾角多在85°以上。内接触带有围岩(绢云石英片岩)捕虏体,生成时代为加里东期。

3.4矿体地质特征

区内石英岩矿体厚大,层位稳定,质地良好,出露长度1500m左右,分割范围内矿体长1400m,厚度150m~350m。近围岩处局部呈中厚至薄层状,单层厚0.2m~0.4m。沿层面有少量粘土质薄膜、铁质物呈细脉状杂乱分布。厚层石英岩质量良好,薄层石英岩质量较差。STB均位于2400m标高以下,不在本次分割范围内。顶底板围岩均为绢云石英片岩夹变质石英砂岩、薄层石英岩层。矿体与上覆围岩界线分明,而与下伏围岩似有渐变过渡趋势(即石英岩→石英岩与绢云石英片岩互层→绢云石英片岩夹石英岩、变质石英砂岩薄层),过渡带一般宽10m~20m。

3.5矿石质量

矿石呈灰白色,粒状变晶结构、块状构造,主要矿物成分为石英及微量绢云母。石英占97%以上,呈等轴粒状或他形粒状,粒度大小不等,大者达1.5mm×0.8mm,小者<0.005mm,一般0.15mm×0.7mm,彼此呈齿状镶嵌。矿石有破碎现象,局部被碾碎成隐晶质石英,绢云母<2%,呈细鳞片状,常分布于石英粒间或呈集合体无定向排列,为后期变质矿物。破碎带及其附近的石英岩局部呈尖棱粒状,粒度大小悬殊,大者约0.8mm~1.4mm,小者呈糜棱状,其形状极不规则,胶结物石英及少量粘土质,并含有少量铁质。后者多为褐铁矿,且呈粉末状或细脉状稀疏分布。矿石质量良好,品位稳定,SiO2含量最高为99.94%。矿区地表矿石平均品位:SiO2:98.29%,Al2O3:0.59%,各剖面矿石品位变化如下表:

4.开采技术条件

4.1水文地质

区域上属内陆干旱地带,水文地质简单,主要地下水补给为附近的大通河,是黄河的二级支流,平均流量为82m3/s;矿床附近的西寺沟亦有地表径流,但位于分水岭另一侧,属另一水文地质单元,流量为0.5m3/s。河谷开阔,迳流、排泄畅通。矿区水文地质条件简单,地下水补给为大气降水。矿区地形自河漫滩至分水岭高差约600m,水平距离2540m。在水平分布上,存在地下水的地层主要位于阶地第四系碎屑沉积物砂砾层。其底部存在少量孔隙水,但水量较少,形成不了地下潜流。区内岩层风化裂隙发育,岩石表层破碎,加之由于构造裂隙的影响,本应该是雨水下渗的良好通道,但由于矿区地形坡陡沟深,在短短的水平距离之内,高差悬殊太大,故致使降水利于流泄而不利于渗透;同时,由于矿体位于阴坡,地表又不同程度地有黄土及植被覆盖,因而在矿区虽然地层风化裂隙发育、破碎,而在浅部却不存在基岩裂隙水。石英岩节理发育,通过对浅井、采场的观察,矿层基本不含裂隙水,围岩片岩及变质石英砂岩从岩石裂隙发育看,应该是含水的有利部位,但经过调查,却未见含水的迹象,其原因是得不到补给。同时经过这些年的采矿证实,矿体在地形上位于较高部位,在暴雨季节也有有利的地形条件排水。因此,矿床水文地质条件简单。大的断裂构造在区内少见,且矿床开采范围位于侵蚀基准面之上200m左右。在小的断裂内未见充水现象。

4.2工程地质

矿区岩石只有明显的两种岩性,一种石英岩,为矿体,另一种绢云石英片岩,是围岩,二者的工程地质稳固性如下:石英岩呈块状结构,工程地质分类为Ⅲ类,属坚固性岩石,围岩由于片理化较发育,稳定性较差,工程地质分类为Ⅳa~Ⅴ,属中等坚固性岩石。松散系数:矿石松散系数平均值为1.74,围岩松散系数平均值1.70。自然安息角:平均值44°45′28″。矿石比重:2.6t/m3;岩石比重:2.59t/m3。

4.3环境地质

矿区位于马雅雪山山脉东南部,据中国地震区划图:基本烈度Ⅶ度,地震分组属第二组,设计地震基本加速度值0.10g。矿山采用露天开采,因此对环境的影响较大。开采过程中,SiO2粉尘浓度较高,为避免从业人员吸入SiO2粉尘后,对身体造成危害,应尽量应用湿式作业,配备防毒面具,采场和爆破堆上派专人洒水防尘土,尤其是在破碎筛分过程中产生的粉尘,要进行喷水和通风除尘,尽量减少粉尘的污染。采场采空形成的边坡,尽管围岩相对较为稳定,但由于地形高差大,表层分布有第四系松散碎屑物质,易造成坍塌等地质灾害,故顶板以上的地表植物和自然地形,不要任意破坏,对采矿形成的边坡尽量恢复植被,避免造成岩石崩落,水土流失。废料的堆放不仅占有相当大的场地,更污染环境,尽量做到综合利用,以变废为宝,改善环境。同时废石堆放因暴雨而造成泥石流危害,应建立防水、排水系统,在场地附近开挖排水沟,以防突发性洪水暴发而引起渣堆被冲毁,以及由此而造成的经济损失和环境污染[4]。破碎筛分场地生产用水,能做到循环使用,净化达标后排放。矿山回采完毕后,要进行采坑回填及覆土植被,减少对环境的危害。

参考文献:

[1]李树江.浅析新疆东疆地区石英岩矿的地质特征及找矿标志[J].世界有色金属,2017(12):139-140.

[2]吴逍.高纯石英原料选择评价及提纯工艺研究[D].西南科技大学,2016.

[3]陈全.石拉沟石英石矿矿区边坡分布特征及防治措施探讨[J].甘肃科技纵横,2010,39(4):77-78.

[4]许文飞.某石英岩矿山边坡地质灾害评估及综合治理[J].现代矿业,2013,29(1):138-139.

[5]佚名.石英砂的历史[J].西部资源,2014(5):69-69.

作者:魏振元 单位:腾达西北铁合金有限责任公司

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