矿产勘察学之勘探工程系统和勘探工程设计

矿产勘察学 第七章 勘探工程系统和勘探工程设计 第一节 勘探技术手段及其合理应用为完成勘探任务所完成的各种工程和技术方法称为勘探技术手段。勘探技术手段选择和应用是否合理，将直接影响勘探工作的地质与经济效果。因此，勘探技术的选择和合理的应用是一个十分重要的问题。 一 勘探技术手段的种类 目前对金属、非金属矿床勘探来说，经常、大量采用的勘探技术手段是钻探和坑探工程，一般称探矿工程或勘探工程。除探矿工程以外，还配和物探、化探等方法，判断矿体的位置和产状，指导探矿工程的布置，检查钻探工程的质量，寻找盲矿体等。 （一） 坑探工程 挖掘坑道以便揭露和探察矿体，以及进行其他地质勘察工作的坑道工程称为坑探工程，间称坑探。坑探按其所处位置不同，有地表坑道（包括浅坑、剥土、探槽、浅井）与地下坑道（包括竖井、斜井、暗井、平窟、石门、沿脉及穿脉等）。过去曾把地表坑道明作轻型山地工程，而把地下坑道称为重型山地工程。 地表坑道工程 （1）剥土（BT）是在地表清除矿体上浮土的一种工程。它无一定形状，在浮土不超过0.51米时应用。主要来采取样品、确定矿体厚度，追索矿体边界或其他地质界线。剥露面积的大小及深度，应视具体情况而定。 图81探槽断面图。（未做） （2）探槽（TC）是从地表挖掘的一种槽行坑道（图81）。其横断面通常为倒梯形，槽的深度一般不超过35米。深槽断面规格，视浮土性质及探槽深度而定，一般以利于工作，保证安全为原则，其大小关系可参考。 探槽一般要求垂直矿体走向布置，当矿体形态复杂，产状不名时，也可沿矿体的平均走向或根据物探资料进 表81覆盖层性质深度（米）底宽（米）口宽（米）边坡（米）风化十分强烈13 11.66.06573分化强烈，较松散13 11.45.87378分化不强烈，浮土密15 11.37.07387分化较轻，紧密结实15 11.25.07884 主于探槽布置在工作区的主要地质剖面上，应尽量垂直含矿层、含矿带、构造带和围岩的走向，以研究地层剖面、矿化规律与揭露矿体等，工程量一般较大。 辅助探槽是加密于主于探槽之间的短槽，用于揭露矿体界线及有关地质界线。它可与主干探槽平行，但必要是亦可不平行，工程量较小。主要用于追索和圈定覆土下近地表矿体或其它地质界线，一般要求覆盖层不超过3米，当地下水面底时，个别情况下覆盖层在5米时也可采用。（3）浅井（QT）它是从地表向下掘进的一种深度和断面都较小，铅垂方向的地质勘探坑道（图82）。其断面形状一般为正方行或矩形，断面面积为1.22.2平方米，深度一般不超过20米。断面为圆形的浅井。浅井的横断面大小，通常以松散层坚固程度、浅井深度和涌水量大小而定。在岩性稳固的松散层中，浅井也可以基本上不加支护。由于不支护，断面不宜过大，通常为0.81平方米。浅井掘进在松散层中，为了支护及施工方便，经常采用矩形断面，除支护所占据的空间外，其净断面如图82所示。浅井的布置按矿体的的规模和产状不同，其布置也一样。当矿体产状较陡时，在地表开掘浅井，不易恰好打到矿体，则采用在浅井下拉石门或穿脉较为合适。当矿体产状较缓时，浅井应垂直矿体走向沿其上盘布置追索矿体。图82A）。 表82浅井深度（米）净断面（长宽）平方米应用的条件0101.10.7辘轳提升0201.20.8-1.0辘轳或机械提升，吊桶提升0101.31.1辘轳或机械提升，吊桶或汞提升0201.71.3辘轳或机械提升，2台汞提升布置原则用途地形有利时应优先使用地形坡度50度以上（1）揭露、延长矿体。（2）也是人员出入、用输、通风、排水的通道。（1）常用于连接竖井和岩脉。（2）揭露含矿体岩系和平行矿体等。平引矿体走向，在围岩中掘进（一般在沙体下盘），称为石巷或脉外沿脉。（1）了解矿体沿走向的变化（2）在矿体之外的沿脉坑道，可供行人，运输，通风，排水之用。（1）揭露矿体厚度，圈定矿体（2）了解矿石组分及占位（3）查明矿体与围岩接触关系等在矿体上盘掘进，有探矿作用在矿体下盘用岩中掘进，无探矿作用（1）探矿（2）大部分用于运输，人员出入，通风等到作用垂直暗井，又称天井，倾暗井：又称上山或下山， （1）在地下坑道中向上或向下勘探矿体 索和圈定被子错断的矿体 （2）惯中断水平坑通竖井一般布置在矿体下盘，其原因有：（1）矿时还可用，且安全（2）减少矿量损失（3）保证其他地下坑道貌岸然稳固（1）是人负出入，运输通风排水的主要通道 （2）由于竖井成本高，施工技术较复杂，布置时对地表，地下（用钻探）的地质情况要进行详细研究，要有充分的地质依据。 （3）一个矿床设计1-2个就可以了。 浅井主要用于揭露松散层掩盖下的地表的矿体，追索原生矿及其边界，深度一般不超过20米，不多510米。对一些特殊矿床的勘探，有时浅井成为主要的技术手段。像含有金属矿物的花岗岩的大多数硅酸镍矿床，由于矿体埋藏浅，地下水不多，岩石松软而稳固，故常用浅井来勘探。对于要求大体积取样的金刚石沙矿或水晶沙矿来说，只能用浅井来勘探。其它沙矿应用沙矿钻探时，必须用一定数量的浅井检查沙钻的取样质量。 布置原则及用途2 地下坑道工程 1.平窿（PD）它是按一定规格从地表向矿体内部掘进，其一端直通地表的水平坑道(图8-3a)平窿的断面形状多为梯形，是人员出入、运输、通风及排水的通道。在地质勘探中，它常用来揭露、追索和研究矿体。与竖井和斜井比较，它施工简便、运输及排水容易，坑道貌岸然维护方便，使用的机械设备及投资也较少，掘进速度快。因此，在地形有利的条件下，应当优先使用平窿。2.石门（SM）是地表无直接出口若悬河与含矿岩系走向垂直的水平坑道貌岸然（图8-3b）。石门常用来联接竖井和沿脉，揭露含矿岩系的地质剖面和某些平行矿体，追索被断层错失的矿体等。3.沿脉（YM）是在矿体中沿走向掘进的地下水平坑道（图8-3c）。沿脉主要用来了解矿体沿走向的变化情况。如果矿体厚度超过2-3米，则需配合使用横穿矿体走向的穿脉坑道（图8-4）。沿脉也有脉外的，供行人、运输、排水和通风之用。4 穿脉（CM）垂直矿体走向并穿过矿体的地下水平坑道（图8-3d）。穿脉坑道貌岸然主要用来揭露矿体厚度，圈定矿体了解矿石组成份和品位变化，以及查明矿体与围岩的接触关系、上下盘岩石的性质，并可探寻地下有无平行矿脉或矿体，因而穿脉是沿着矿体变化之最大的方向掘进的。利用它能获得有关矿体形成条件与矿石质量和数量有关参数的宝贵资料。图8-3 地下坑探工程 图8-4 沿脉配合穿脉圈定矿体a-平窿，b-石门；c-沿脉； 1-花岗岩；2-矿体；3-石灰岩d-穿脉;c-竖井；f-斜井； （图未做）g-天井（图未做）5. 竖井（SJ）是一种直通地表且深度和断面都较大的垂直方向的坑道，也是进入地下的一种主要不得通道（图8-3e）。竖井按用途分勘探竖井和采矿竖井。后者又分主井、副井及通风井等。竖井的断面直径有4，4.5，5，5.5，6，6.5，7平方米等。勘探竖井一般布置在矿体的下盘，其优势是将来采矿时可以应用，不必留保安矿柱，可减少矿石的损失；其缺点是石门较长，在掘进和运输上不经济。竖井若设计在矿井的上盘矿体顶板岩石易于崩塌，影响上盘岩石的石门所以日后开采时难以利用。由于竖井的勘探成本较高，施工技术也较复杂，所以在布置竖井时，必须有充分的地质依据。事先必须对矿床的地表部分进行详细研究，且深部情况也必须用钻探或其它方法先行了解，才能设计竖井。基于上述原因，在初步勘探时一般不用竖井，进入详细勘探之后才能使用，设计竖井数量不宜过多，一般一个竖井12个就够了。（6）斜井（XJ）是在地表有直接出口的倾斜坑道（图83f）。可以代替并勘探产状稳定倾角不大于45度的矿体。和竖井相比优点是减少石门的长度；缺点是承受地压较大。机械磨损较大，勘探同样深度的矿体，斜井长度也比竖井大，缺点比较明显，一般较少采用。（7）暗井（AJ）是在地表没有直接出口的垂直或倾斜的坑道（图85）断面一般为长方行，其规格多为1.52.5平方米。垂直的暗井又称天井，倾斜的暗井又称上山或下山。暗井的主要功能是用来在地下坑道中间上或向下勘探那些不规则的矿体，追索矿体被错断的部分，贯通两个想领中段的水平坑道，揭露上下两个中段之间矿体的变化情况。综上所述，一般情况下，初步勘探阶段，主要采用地表坑道工程和钻探，当转入详细勘探阶段后，只有用详细的地质测量对矿床的地表部分进行周密研究并揭露矿体露头，取得一定钻探资料证实证明深部有矿时，才部署地下坑探工程。首先在最远景最可靠的部分开始。在设计地下坑道时，应尽量考虑将来开采时能被利用。因此，注意运输坑道要避免急转弯，坑道断面要保证车辆通行，坑道间垂直距离应考虑开采系统等。 （二）钻探工程1、含义（1）是通过钻探机械向地下钻孔，并从中取得岩心、矿心、矿粉，借以了解地下地质，矿产情况以及追索全定矿体工程。（2）钻探工程是主要的矿产勘察手段 钻井深度，对于固体矿产为1001000米。 勘探埋止较成的矿体岩心钻 可直孔钻进 也可倾斜钻进（3）钻探工程在矿产勘察各阶段可使用，但使用最多的是评查和勘探阶段。2钻探工程的作用号孔名作用1勘探钻孔在矿床勘探时，用来系统揭露矿床的地下地质情况，追索和圈定矿体，了解矿石质量，矿化深度和矿化范围。2先锋钻孔用来大致了解矿床情况，结论坑道工程的布置。3验证钻孔检验地面物化探异。4水文钻孔了解矿床深部含水情况以及水文地质资料。5构造钻孔查明构造在地下剩部的变化情况。3钻矿工程的优点钻探与地下坑探工程相比，有以下优点。（1）钻探费用低，浅矿的费用更低。（2）钻探施工场地方便，受限性小。（3）地下水涌水量大，也能施工。（4）钻进深度快，消耗动力少，不用支护。（5）钻进深度大，可了解深部情况。转探工程也有其不足的一面，例如钻探的岩心直径有限，不利于地质观察，精度不如坑探工程高。此外对于那些矿化极为复杂的矿床，钻探工程的效果往往不高，它有时还受水源，动力条件的限制等等。（三）井中化探在钻井中间时进行岩石地球化学采样，已受到普遍的重视。它不仅是建立已知矿床原生晕模式、了解矿体蚀变带的基础，而且也是预测和估价深部盲矿体十分的依据。经验表明，它是矿区外围和深部盲矿预测找矿行之有效的一种勘察手段。（四）钻井地球物理勘探钻井地球物理勘探是50年代提出和发展起来的一种技术手段，在煤田和油田勘查中应用较为成熟。根据目前发展的趋势，广义的井中物探可分为成三大类； 测定钻孔之间或附近矿体在钻孔中所产生物理场的方法，主要有充电法、多频感应电磁法、自然电场法、激发极化法、磁法、电磁波法、压电法、声波法等；测定井壁及其附近岩、矿石物理性质的方法，如磁化率测井、密度测井及电阻率测井等；测定钻孔所见矿体的矿物成分及大致含量的方法，如接触极化曲线法、核测井技术等。前者（）称作井中物探；后两种（、）又称为地球物理测井或地球物理取样。1.井中物探井中物探的作用是发现井周或井底深部盲矿，确定矿体相对于钻孔的位置、大小、形状、产状，追赶索和圈定矿体范围，以及研究井间空间矿体的连续性等。这不仅加大和补充了地面物探方法的勘探深度，同时也扩大了钻孔的有效作用半径，可更合理地布置钻孔，及时指导钻进或停钻，提高勘探速度和见矿率。2.地球物理测井主要用于研究井壁地质情况，其具体任务是：划分和校验钻孔地质剖面，查明矿层位置并确定其深度和厚度；直接测岩矿石物性参数；研究和确定矿石成分及含量，以实现局部不取岩心或无岩心钻进。测井方法目前已由单一电测井发展到磁、电磁、放射性等多种参数综合测井。在研究和确定矿石成分及含量方面，核物理测井（r能谱测量、选择性rr测井、核磁共振、中子活化法及x 萤光测井等）技术将成为一种主要手段，已引起国内外重视。主要井中物探方法及其用途列于表413中。3.小结（1）不同勘查技术手段的作用和应用范围是有限的，各有所长和不足；（2）各种勘查技术手段虽然由于科学技术的进步有很大发展和改进，但仍然因为技术原因和地质现象复杂等，某些技术成果常常具有多解性，因而使用权其应用受到某种局限；（3）不同勘查技术手段应用实际上是提示，研究和利用控矿条件及矿化信息的某一方面的特性，而矿床是所有这些方面都具有密切内在联系的统一整体。 表413 主要井中物探和地球物理测井方法及其用途方法名称 用 途使用条件孔径（mm）探测距离（m）充电法探测良导硫化矿、磁化矿、定位置、规模和矿体相关性单、双孔孔径36500多频感应电磁法探测致密、脉状硫化矿、定位置和产状要素单、双孔孔径46单孔5080，双孔120自然电场法探测致密、脉状硫化矿，定位置和延深单、多孔孔径36100激发极化法探测硫化矿（包括浸染型），定位置，可估算规模单、多孔孔径36100（如用充电方式，可达500）磁法探测磁体，定位置大小和产状单孔孔径36150250电磁波法（无线电波法）探测良导体，定矿体位置、规模和形态双孔为主，单孔少用，孔径3650400压电法探测石英脉型、伟晶岩型矿床及硅化带，定位置、规模和形状单、多孔孔径3650120声波法探测铬铁矿、多金属矿、煤矿等、定位置、规模和形状单、多孔孔径5980400接触极化曲线法定硫化矿矿物组分，估算致密和脉状矿规模，定矿段相关性。单、多孔孔径46核测井法定硫化矿、氧化矿物成分及含量单孔孔径36因此，在矿床勘查及评价工作中，人们只有综合合理有效地采用不同技术手段才能取得更多的信息，使其互相补充、验证，才能变多解为单一解，达到多快好省地发现，认识和评价矿体的目的。采用多种手段联合勘探矿床，是提高矿床勘探及评价的效果与速度，提高经济效益的重要方向和途径。二.矿区地质填图大比例尺地质图的测制是矿床勘探初期必须进行的一项基本地质工作，常驻需辅以矿区地表探矿工程和物化探技术资料完成。矿区地质图或矿床地形地质图，是详细表示矿区地形、地层、岩浆岩、构造、矿体、矿化带等基本地质特征及相互关系的图件。目的在于为详细研究矿体赋存地段的地质构造特点和控制矿化的地质因素，查明矿体分布规律和地表矿化带或矿体地质特征，从而推断矿床深部的情况；为正确地布置勘探剖面及深部勘探工程提供地质依据；也是进行矿床正确评价、储量计算和编制矿床开采设计的重要依据。它是勘探矿区最基本的图件之一，也是编制其他地质图件的基础。矿区地质图一般采用的比例尺是1：50001：2000，必要时可用1：5000，以适应圈矿和采矿的需要。地质构造的复杂程度、矿体规模大小及形态复杂程度是先择比例尺的决定性因素，此外，地质研究的任务与要求，以及矿区基岩出露情况等也是选择比例尺应该考虑的因素。1.编制大比例尺矿区地质图的基本特点和要求（1）其测区面积大小和范围常常是根据矿床的大小来确定的，并兼顾与矿有关的岩石与构造等条件，以便使全部矿体及各种控矿因素都能表示在测区面积之内。测区面积一般不超过几平方公里，甚至小于1km2 。图纸上的测区范围不一定要限制其左右界线平行经线、上下界线平行纬线而成矩形或正方形，而以便于表明整个矿床地段的地质结构为原则。（2）由于大比例尺地质测量是对有工业价值的含矿地段进行全面深入的地表地质调查，深入研究矿区地表地质构造及矿体特点，指导进一步的勘探工作和对矿床的工业评价，因之要求对地表各种地质现象作细致深入的观察和描述，其详细程度是很高的。它要求查明所有出露于地表的矿体露头，确定矿体的边界和规模，研究矿体所赋存的地层、岩石、构造特点及它们在空间和成因上的联系，并要求将上述内容按比例尺要求尽可能地反映在地质图上。（3）为了保证地质图的精度，所的观测点都有应采用仪器测量。（4）为了详细查明地表地质构造及矿体地质特征，必须以地质观察为基础，保证应有的详细程度和精确度，必须有足够的天然露头，如天然露头不足，还需补充必要的人工露头。这样，常常要投入相当数量系统加密的轻型山地工程，因此观测点的数目和密度也较大，其具体数目可参考有关规范。（5）矿体地段在表地质测量不但要依靠地表观察，还要依据钻孔和物化探提供的资料，这样有助于编制更详细精确的地表地质图。对于薄矿体（层）、标志层及其他有特殊意义的地质现象必要时应扩大表示。2.大比例尺地质编测程序大比例尺地质图编测程序一般可分为踏勘、地层剖面研究和地质填图三个阶段。填图的基本方法是剖面法和追索法，必要时辅以其他技术方法。（1）剖面法 它是通过测制许多横穿矿体或矿区主要构造线的地质剖面而进行地质填图的方法。先是平行矿体走向或构造线方向用仪器测出一条（或几条）基线，又垂直基线测出一系列平行的剖面线。剖面线间距根据矿区地质构造的复杂程度来具体研究确定，原则上要使相邻剖面线上地质体可以对比连接。一般情况下，剖面线间距在相应比例尺的图纸上为35cm。地质人员沿剖面线作地质观察、绘制地质剖面图。地质体分界的观测点，用仪器测定位置并精确地标在地形图上。在剖面观测的基础上，进行剖面之间矿体和其分各种地质体的连接，以完成地质填图。剖面法适用于地质构造简单，矿体和岩层沿走向变化不很大的矿区，在植被覆盖面积大的矿区也可考虑采用此法。（2）追索法 它是通过追索矿层、标志层、产要岩层分界线和构造线的方法进行地质填图和矿区地质构造研究。应用此法，要求先查明岩层层序和岩体的岩相分带，找出标志层和主要的岩层界线、岩体界线，构造线的位置，然后沿着走向进行追赶索。在追赶索过程中，每隔适当距离，或在地质体发生变化的位置，布置观测点，作描述记录，并用仪器测定其位置，标在地形图上；最后连接地质界线完成地质图。这种方法适用于基岩出露较好，地质体接触界线一般比较清楚，并有良好标志层的矿区。应用追索法经常需有剖面法的补充，以检查主要地质体界线之间的其他地质界线的变化和有无界线遗漏。故矿区地质填图常可理解为上述两种方法的联合使用。在松散沉积物覆盖普遍的矿区，地质现象的直接观测受到很大的限制，因此选择有效的物、化探方法，适当加密布置系统的轻型山地工程或浅钻，用以揭示、追索松散层下岩层、岩体、矿体和断裂构造的分布，是保证地质图编测精度的一项重要措施。通过矿区大比例尺地质图的编测和部分地表工程的揭露，对矿区地表地质构造情况较详查阶段有了更加全面深入的了解，初步建立矿床地质模型，这就为勘探工程的进一步正确布置提供了重要的依据。 三. 影响选用勘探工程的因素在第一节介绍了金属与非金属矿床勘探的主要技术手段是坑探工程与钻探工程，下面我们介绍一下影响坑探工程与钻探工程的先择的因素。关于物化探的影响因素这里不作叙述。影响坑探工程与钻探工程选择的主要因素可分为以下几种：地质的、地形的、水文的、气候的、自然界经济的，其中地质因素是最重要的。 （一）地 质 因 素 矿体的形状与大小（1）矿体规模大小一般用矿体在三度空间的延长或长度、延深或宽度的几何尺寸参数（一般取平均值）来度量；可用与之相关与之相关的矿石（或有用组分）储量大小来表示，总体上反映着阶段勘探成果。人们按矿产种娄或矿床种类的不同规定了不同的特大、大、中、小型矿床划分标准。（2）矿体形状一般是指矿体外部边界的线与面要素组合成的轮廓。其边界复杂程度及延伸和尖灭特征应是矿体形态分类的基本依据。一般常是按矿体长度、宽度、厚度三者比例关系来分类。B. M克列特尔划分出二种基本类型；一向延长的筒状、柱状、条状矿体；二向延长的层状、似层状、透镜状及其他扁平脉搏状矿体；三向延长的等轴状、囊状、巢状、瘤状矿体。矿体的形状与大小对坑探工程与钻探险工程的选择往往具有非常重要的意义。所谓矿体形状既包括矿体原来的外形，也包括后来由于地质构造作用所引起的改造的形状。如果矿体较大，形状不复杂，如层状或脉状矿床，则可利用钻探工程进行勘探。若矿体大小不一，形状复杂、像不规则的脉搏状，零散分布的串珠状、巢状矿体，那么钻孔穿过矿体的机会很小，因而钻探效果不会好，应考虑选择勘探坑道，钻探工程只能起辅助作用。断面不大，形状复杂的简状矿体，一般吸有选择坑道进行勘探，如果我们想从地表用钻探工程进行勘探，那吸有在矿体非常大的情况下才能允许，但所进行的钻孔还须用坑道进行检查。 矿体的产状与埋深矿体空间位态则是指矿体产状和埋藏状况。矿体产状；一般常以其总体走向、倾向、倾角三要素表示，故其实质往往是具有代表性的平均值；而要反映矿体产状在局部地段的细节变化，则必须进行详细地加密测量。对于一向延长（如脉状、管柱状）和某些二向延长（如透镜状）矿体，当延深方向与倾向不一致时，还必须考虑矿体的侧伏方向及倾伏角大小，以便准确确定矿体空间位置和正确有效地布置勘探工程。矿体埋藏状况：矿体埋藏深度分为出露的或覆盖的、隐伏的或深埋的等；矿体与其他地质体（如围岩）的关系，即同生或后生，包裹或并列，界限渐变或截然，整合或非整合等。与地质构造的关系：包括与断裂、褶皱、层理、片理等构造的空间位置关系。矿体间的空间关系，如排列形式有平行、侧列、尖灭再现及间距有大小，或各种交叉、复合的等等。总体构成大小不等到的矿段、矿带、矿床、矿田等不同成矿单元。勘探工程手段的选择常常取决于矿体的产状和埋深。如矿体产状平缓、埋深不大，就可以采用浅井或浅钻进行勘探。若产状较陡，埋深又较大的矿体则适用于地下坑道或岩心钻探。若矿体的埋深很大，这时用坑道貌岸然勘探势必很大的工作量花费在围岩里，因此，钻探工程就显得比较优越。勘探深度很大时，必须全面考虑勘探的时间、费用及施工技术的难度问题。当然，最后选择还得通过技术经济的比较与分析，同时也要考虑其它的因素。3. 矿体的产状与地形矿体的产状要素和地形的关系对勘探工程的选择有着十分重要的意义。当矿体的走向横截山坡倾斜面，这时矿体在地表露出了一个“脊线”（图811），对勘探非常有利。在这种情况下，如果矿体呈脉搏状，倾角陡，脉本身结构复杂，矿石工业价值很高，则平窿是最常采用的，它们直接布置在地表露头上，将矿脉截成几段。当矿体走向基本上平行山坡倾斜面，而矿体倾向或者与山坡一致或者相反：若矿体的倾向与山坡一致，在地形陡峻处，可优先选择平窿，地形低平处可以选择钻探工程（图812）。若矿体倾向与山坡相反，则对勘探十分不利，因为在这种情况下，愈勘探到深部，在地表进行的坑探与钻探在围岩中的进尺愈多，且受地形限制，施工愈来愈难，这时往往舍地表坑钻工程式，而用平窿及地下苫勘探（图813）。但舍取之根据是技术经济的比较与分析。图811 用平窿勘探走向横截山坡的矿体 （图未做）图812 矿体倾向与山坡一致用平窿及钻孔勘探 （图未做）图813 矿体倾向与山坡相反，用平窿及一下钻孔勘探 （图未做） 矿体的矿石品位变化及结构构造特点矿体内部结构是指矿体边界范围内的各组成部分在三度空间的搭配与排列分布特点，即包括矿化连续性、工业矿化与非工业矿化地段的空间关系、夹石层或无矿天窗的特征、矿石自然类型、工业品级的种类和分布特征等。矿体内部结构即反映了矿体内部物质成分的宏观组全形成，也在某种程度上影响矿体形态的复杂程度，矿体外部形态与内部结构之间存在着矛盾的对立统一关系。矿体中矿石品位变化的复杂程度和矿石的结构构造特点对勘探工程的选择，影响也很大。对于矿化均匀或较均匀，结构构造均一的矿体钻探能担供足够全面且有一定代表性的资料，因此，可以广泛采用钻探工程。反之，钻探工程式对勘探坑道来说即有逊色。因为，矿化极不均匀的矿体，变化较大，研究矿化规律需要更多的资料才能进行，而每一个钻孔只能提供一个点或其附近小范围的资料，所以，在这种情况选择坑探工程就显出优越性。 岩石的性质不同种类岩石的性质也影响勘探工程珠选择，不同岩石的坚硬程度不同，是坚硬的砾岩还是软硬相间的夹层，对岩心迥转钻探就不利。若岩石松软，裂隙又多，岩心采取率必然要低，因而也不宜用岩心钻探。硬质合金钻探适用于软质的和中硬度的岩石。钻粒钻进则适于中等和坚硬的岩石。金刚石钻探则适用于坚硬而少裂隙的岩石。所以在选择勘探手段时必须注意岩石的坚硬程度和裂隙的发育程度。 二 地 形 因 素矿床地区的一形对勘探手段的选择的关系也是很密切的。例如地形割剧烈，矿体已经在垂直方向被切割，那么，矿体标高高于山谷的部分用平窿和探槽，而标高低于山谷的部分用钻探较为合适。如果是在平原地区或丘陵地区，最好用浅钻、浅井或其它类型的钻探。竖井也可采用，这要看勘探的阶段，在初步勘探阶段一般不采用竖井。对于某些外生矿床，如砂矿，沉积锰矿等，古地形也影响选择勘探手段，因为古地形控制着成矿物质的迁移、富集和分布规律。 三 水 文 因 素当勘探矿区不管是地表水，还是地下水都非常缺少的条件下，例如在沙漠地区，选用钻探勘探就有困难，而应当多用坑探。但是，当勘探矿区的含水量非常大时，对浅井、小圆井、竖井、暗井及斜井的使用都不利，有时甚至不得不放弃这些坑道貌岸然，而改为钻探工程。矿体上部的松散覆盖层的含水性对勘探工程的选择影响颇大。若覆盖层很薄，有利于应用地表槽探及浅井工程；若覆盖层的厚度很大，一般广泛采用钻探工程，较少采用竖井。除覆盖层的厚度外，覆盖层的性质也很重要。如疏松不稳固、含水性大，则不利于采用地表坑道貌岸然，要采用钻探险工程。若松散层中多巨大坚硬的漂砾，则不能用回转钻探险，而采用冲击钻等。 四 自然经济因素矿产的供求情况矿产的供求是否平衡，关系着工业生能否正常进行。如果工业对该种矿产非常急需，那么在勘探手段的选择上，特别是在选择勘探工程种类时从经济角度考虑要适当放宽。例如黑色治金工业急需铬铁矿和富铁矿石；或者为了发展原子能工业而急需铀一钍矿石，这时常驻常驻优先坑道勘探。当然，这种具有强烈的时间性的要求，并不是常见的。气候条件在一般的气候条件下，对选择勘探工程并不显得十分重要，但是，在特殊气候条件下，却能防碍地表的勘探工作。例如，海南岛的田独铁矿区夏季酷热高温在30以上；黑龙江省北部、内蒙的冬季严寒气温低达零下40冻土层很厚，进行地表勘探十分困难。除气温之外，雨季也有影响。如华北地区雨季在78月；长江中下游一般在46月，而江南地区的最有利的工作季节是秋冬两季。但是年终为编写报告时间，所以现场施工多逢雨季。由于我国幅员辽阔，由北而南，气候万千，在不影响矿区基建时间的原则下，把南北方各省的勘探进程，因地制宜的适当按排可以提高工作效率。交通情况交通是否便利，对勘探工作影响是大的。如果矿区交通不便，大型和重型机械设备无法运进矿区，所以有时不得不放弃钻探和机掘坑道等勘探工程。如我国东川铜矿即因交通不便而采用手掘坑道勘探，小松山铁矿采用手摇钻机勘探也是同样原因。动力情况动力供应对坑道与钻探都是不可少的，但机掘坑道比钻探所消耗的动力大得多。一般用凿岩机掘进坑道所耗的动力约三倍于岩心钻探所消耗的动力。支护木材支护木材是在不稳固岩石中掘进坑道时所必需的。勘探矿区要缺少支护木材，则会妨碍坊道的应用。当非用坑道不可，则必须远地运去木材和支护材料，勘探成本势必增高，我国西北花牛铅锌矿即如此。 五 探矿技术因素在勘探时选择什么样的勘探手段，除以上各种因素之外，还要考虑我国的探矿技术水平，以及技术设备条件。也就是说，有没有技术装备的问题。反过来说，在现在有备条件下，如何充分利用这些装备也是要考虑的。以上我们介绍了许多影响勘探工程式选择的因素，其中，地质因素是最主要的因素，但是，在特殊条件下，其它因素也会变为主要因素。因此，在选择勘探手段的过程中，必须首先考虑影响的主动脉因素，然后，再考虑次要因素，对所选择的手段进行必要的经济分析和对比，方能最后确定下来比较好的方案。 第二节 勘探工程系统矿床勘探时所采用的勘探工程式，很少单独使用，往往是几种勘探工程的联合应用，这样就构成了勘探工程系统。所谓勘探工程系统是指勘探工程的组合形成。一个矿床运用那一种勘探工程系统最合适？主要取决于矿体的形态和产状，以及矿床的规模大小等地持因素和其它一些因素。勘探一个矿床采用什么样的勘探工程系统？在达到地质要求的基础上选择技术经济方面最合理的系统，所以要进行各种勘探工程系统的比较，这对提高勘探的经济效果是十分重要的。前面介绍了四种勘探技术手段，其中搞探工程和钻探工程是构成勘探工程系统的主要部分，由于物探和化探险方法 主要是配合坑探工程和钻探工程使用，因而，考虑勘探工程系统的分类，主要是从坑探工程和钻探工程的配合来划分。B.N,毕留科夫根据勘探剖面的形式和勘探工程种类，把勘探工程划分三个系统九个组（表86）： 固体矿产勘探基本系统分类表勘探剖面形式勘探工程手段的种类坑探工程坑探和钻探工程钻探工程垂直的1组垂直坑道系统4组垂直坑道和钻探系统7组垂直钻探系统水平的2组水平坑道系统5组水平坑道和钻探系统8组水平钻探系统垂直与水平结合的3组水平和垂直坑道系统6组水平和垂直坑道及钻探系统9组水平与垂直钻探系统一.勘探工程系统勘探工程系 统的概念勘探工程系统适用条件采用勘探工程适用的矿床举例示意图 矿床勘探时，往往是几种勘探工程联合应用，这样就构成了勘探工程系统。所谓勘探工程系统是指勘探工程的组合形式。（一）坑探工程系统 垂直坑道系统应用于矿体埋藏不深，产状水平或缓倾斜的矿床常用探槽或浅井水平产状的层状矿床风化壳型的矿床界水平坑道系统适用于地形较陡，矿脉产状较陡，且地势有利多采用平隆沿脉穿脉。为脉金脉钨矿床水平和垂直的坑道系统适用于矿体形态复杂，埋藏比较深，地形平坦或地形较陡的情况下。平行和垂直坑道相结合。（二）坑探和钻探工程系统垂直的坑道和钻探系统应用于埋藏较浅，产状较缓或远水平的矿体浅井和浅钻相间水平的坑道和钻探系统适用于产状较陡的筒状，脉状或复脉带状的矿床往往是在水平断面上进行勘探在水平坑道中向水平方向进行钻探。固定矿体的边界线发现平行矿脉水平和垂直的坑道和钻探系统用于产状中等，延伸较深，形态复杂的矿体。上部用坑道，深部用钻探。（三）钻探险工程系统适用于各种产状，埋藏浅深的层状矿样。埋藏较大的、形状复杂的矿体。浅钻系统浅钻与深钻相结合的系统深钻系统 二勘探刨面任何一个矿床都是由矿体与围岩按照一定的地质构造特点和规律构成的非均质成矿单元，任何一个矿体是由多种有用和无用元素和矿物、矿石与夹石物质组成的非均质构造的地质体。在空间几何形态上，任何一个矿体都是由无数的“点、线、面、段”按照一定结构规律组合构成的几何体。矿体切面则在其“点、线、面、段、体”结构系统中起着承上启下的关键与枢纽的作用。勘探刨面，或称勘探断面，就是为了正确地圈定矿体，了解的基本查明矿体不同部位的形态、产状和内部结构，使勘探资料更好的为矿山设计所利用，通常在矿床勘探阶段，将勘探工程沿一定的切面加密系统布置和加工，这些由勘探工程及其所揭露的地质现象构成的切面既勘探刨面，所获得的反映勘探切面成果的基本图件是勘探刨面图，只要按一定系统和规律设置勘探刨面。用一定的勘探刨面技术手段揭露与查明勘探刨面上必要的“点、线、”地质构造和矿化特征，就能获得足够精度的矿体勘探资料；然后，综合都比研究各相领刨面资料，按其间的联系与区别研究推断地质构造特点，就能达到在三度空间从整体上控制与基本探明矿体形态特征的目的。在矿床勘探实际工作中，人们根据矿床地质构造特征和勘探工程手段特点往往选择一组平行或垂直的或水平的勘探刨面系统为基础的总体工程布置方式。前者称为勘探线法，有时也采用两种相交勘探线构成勘探网；后者称为水平勘探。生产勘探中还常利用坑、钻工城将勘探线法与水平勘探结合起来，构成各试坑道或钻孔组合的格架系统。勘探网与各试工程格架系统，其目的是为了获得多组较中却的系统勘探刨面资料，更好地满足矿山建设与生产设计需要。 第三节 勘探工程总体布置形式矿床勘探的过程就是对矿体的追索和圈定的过程。而追索和圈定的最基本的方式就是编制矿床的勘探刨面。因为只有通过矿体各方向上的刨面才能正确客观地反映矿体的形状，产状，厚度变化，有用和有害成分、矿石自然类型和工业品级的分布，以及储量计算所需的各种参数。所以，要想获得矿体的完整概念，就要求用来揭露矿体的各种在一个刨面内，以便根据它们来编制刨面。一 勘探工程布置的原则为了多快好省地对矿体进行勘探，实践经验和研究结果表明，布置勘探工程，必须遵循以下原则；（1）各种勘探工程必须按一定的加密刨面系统布置，以使各种工程相互联系有利于制作系统的加密勘探刨面和所获得的参数，以便综合对比的进行地质分析。（2）勘探刨面的方向应该根据矿体属性特征变化最大的方向来确定，而矿体属性特征变化最大的方向往往与其厚度方向一致，所以勘探工程应尽量垂直矿体走向或构造线方面的布置。并保证沿厚度方向穿过整个矿体或含矿带。只有这样，才能反映矿体几其他地质体属性特征的最大变化程度及变化性质。实验研究证明，当勘探刨面间距一定，其方向与矿体走向夹角小于3045度时，几何误差急剧增强。（3）如果用坑道勘探，则应保持穿脉相对均匀，并穿透整个矿体或矿带，若使用脉内沿脉探矿，也必须保证等间距均匀揭露矿脉的全厚，而对较厚矿体往往需配合穿脉或坑脉内钻探矿，以保证矿体的完整性；还应使坑道工程尽可能为将来开采时所利用。（4）在曾经进行过程勘探工作的矿区内，布置勘探工程时，要充分利用原有的工程。总之，勘探工程布置应力求贯穿以最少的工程量、最少的投资和最段的时间，获取全面、完整、系统、准确和数量尽可能的地质资料信息和成果的地质勘探工作原则。前面所介绍的各种勘探工程系统与各种勘探刨面相适应，而勘探刨面的具体布置又取决于矿体形状。所以，在勘探工程总体布置之前，必须对矿体形态的基本类型有一个全面的分析。 一 矿体基本形态类型与勘探刨面自然界的矿体形态是变化多端的，但根据其几何形态标志，可以划分三个基本类型；（一）一个方向短，两个方向长的矿体，这一类矿体包括水平的、缓倾斜的、以及陡倾斜的薄层状、似层状、脉状及扁豆状矿体等。这种矿体在自然界出现的较多。这种形态的矿体，变化最大的方向是厚度方向，因此，在多数情况下勘探刨面布置在垂直矿体走向的方向上。图821水平层状矿床的勘探刨面。 图821近水平层状矿床的勘探刨面 （未做）（二）一个方向长，两个方向短的矿床，这一类矿体主要是向深部延伸较大的筒状矿体或产状陡厚较大的层状矿体等。这种最重要的方法是通过水平断面来反映矿体的地质特征（图822）。也即用水平断面在不同的标高截断矿体，然后综合各水平断面中的矿体特征，得出矿体的完整概念。（三）无走向的等轴状矿体，这类矿体包括那些体积巨大的，没有明显走向及倾向的块状矿体，如各种斑岩型铜、钼矿床等。这种矿床形状在三度空间的变化可视为均质状态，因此勘探刨面的方向是影响不大的，但从技术施工和研究角度出发，一般均应用两组互相垂直的勘探刨面（图823）。图822简状矿体的勘探刨面 图823块状矿体的勘探刨面 （未做） （未做） 二 矿体形态的基本类型和勘探工程布置方法自然界的矿体形态变化多端，根据矿体几何形态标志，可以划分为三个基本类型。类型几何形态标志勘探工程布置方法图示1一个方向短，两个方向长的矿体。变化最大的是厚度方向。 厚度方向短 走向倾向方向长大多数情况下，勘探刨面上矿体走向，如水平的倾斜的，陡斜的、层状、似层状、脉状、扁豆状矿体。2一个方向长，两个方向短的矿体。如简状矿体 延伸长 走向、倾向方向短用水平断面在不同标高截断矿体。3三向延长的等轴状矿体，如班岩型铜、钼矿床等。采用两组互相垂直勘探刨面。 三 勘探工程总体布置形态（1）勘探线勘探线是垂直于矿体总体走向的铅垂勘探刨面的交线。勘探工程布置在一组地表相互平行的勘探线所在铅垂刨面内的一种总布置方式，称之为勘探线法。勘探线的布置几乎总是垂直于矿层、含矿带，或者主要矿体的走向，以保证各勘探工程沿厚度方向揭穿矿体或含矿带，且各条勘探线应竟量相互平行。以便各勘探线刨面的资料进行对比，减少误差，也便于正确计算储量。当矿层或含矿带走向有强烈变化时，勘探线的方向也须作相应的改变。一般可先作基线代表其总体走向。然后垂直基线布置勘探线。（图410）各勘探线之间往往是平行的等距的，勘探线刨面上各工程揭穿矿体点之间的距离也往往是等距的。故应尽量使勘探工程从地下按一定间距沿勘探线布置，以便获得系统且均匀控制的地质勘探刨面资料。勘探线是勘探布置的一种最基本的形式。尤其适用于呈两个方向延伸，产状较陡的层状、似层状、透镜状等矿体。它一般不受地形及工程种类的影响，各线上工程的位置可根据地质和地形情况灵活布置，因此应用最为广泛。 图410 勘探线布置示意图 （未做）一组勘探工程从地表到地下按一定间距布置在与矿体走向基本垂直的铅垂勘探刨面内，并在不同深度揭露或追索矿体（图824）。这种勘探工程的总体布置形式，称勘探线。在勘探刨面上可以是同一类勘探工程，如全部为钻孔，或全部为坑道（图816）；而在多数刨面上可以是各种勘探工程手段的综合应用（图825）。但是，不论勘探工程手段是单一或是多种的，都必须保证各种工程在同一勘探刨面之内。图824 用勘探线勘探矿脉立体示意图。 （未做）图825 矽卡岩白钨矿的勘探线刨面图。 （未做）勘探线一般适用于两个方向延长，产状中等至较陡的层状，似层状、透镜状及脉状的矿体。勘探线的布置，使用线的延长方向与矿体向或平均走向相垂直，也就是勘探线沿矿体倾斜方向布置，保证勘探线的工程沿厚度方向揭穿矿体。一般情况下，对于矿体或含矿带的勘探线应相互平行，便于勘探资料的整理。便于储量计算。当一个矿体的规模很大，矿体或含矿带受构造影响在不同地段的产状变化较大，则应按具体情况划分若干地段，并用不同方向的各组平行勘探线对各部分进行布置。决定对一个矿体或含矿带采用勘探线进行勘探时，则最先的几排勘探线应布置在矿体或矿化带的中部，经全面详细的地表地质研究之后，并已确定为最有远景的地段，然后再逐渐向外扩展勘探线。（二）勘探网勘探工程布置在两组不同方向勘探线的交点上，构成网状的工程总体布置方式，称勘探网。其特点是可以依据工程的资料，编制二至四组不同方向的勘探刨面，以便从各个方向了解矿体的特征勘探线。勘探网布置工程的方式，一般用于矿区地形起伏不大，无明显走向和倾向的等向延长的矿体，产状呈水平或缓斜的层状、似层状以及无明显边界的大型网脉状矿体。勘探网与勘探线的区别在于各种勘探工程必须是垂直的，勘探手段也只限于钻探工程和浅井，并严格要求勘探工程布置的网格交点上，使各种工程在不同方向上互相联系。而勘探线不受这种限制，且有较大的灵活性，在勘探线刨面上可以应用各种勘探工程。勘探网有以下几种网形；正方形网、长方形网、菱形网及三角形网。一般正方形和长方形网在实际工作中最长用，后两者用较少，尽管有人证明三角形网可节省工程，但应用者无几。下面分别介绍各种网形（图826） 图826 勘探网的基本类型 （未做）1 正方形网由两组相互垂直的勘探线组成相等的正方形网，在网格交点上布置垂直的钻孔或浅井。正方形网用于在平面上近于等向，而矿体又无明显边界矿体，如斑沿型矿床、产状平缓或近于水平的沉积矿床、似层状内生矿床及风化壳的矿床，如斑岩型矿床、产状平缓或近于水平的沉积矿床、似层状内生矿床及风化壳型矿床等。这些矿床无论体形态、厚度、矿石品位！变化也在各种方面无名差别正方形网的特点在于能够用以编制几组精度较高的刨面，一般两组刨面；同时还可以编制沿对角线方向的精度捎底的辅助刨面。正方形网的第一线应通过矿体中部的某一基线的中点，然后沿两个垂直方向按相等距离从中部向四周扩展，以构成正方形网去追赶索和圈定矿体。2 .长方形网长方形网是正方形网的变形。勘探险工程布置在两组互相垂直但边长不等的勘探线交点上组成沿一个方向勘探工程较密而另一方向上工程较稀的长方形网。矩形勘探网适用于平面上沿一个方向延伸较长、另一方向延伸较短的产状平缓的层状、似层状矿体；或矿体某些特征标志沿一个方面变化大、沿另人个方面变化较小的矿体。矩形勘探网的短边（即工程较密）的方向，应是矿体某些特征标志变化较大的方向。（3）菱形勘探网 将矩形勘探网各线之勘探工程相互错开工程间距的二分之一，则构成菱形网，也就是勘探工程布置在两组斜交勘探线所组成的菱形网格的交点上。其特点在于沿矿体长轴方向和垂直长轴方向，每组勘探工程相同地控制矿体，并可节省部分勘探工程。对那些矿体规模很大，而沿某一方向变化较小的矿床可采用菱形勘探网。从另一角度来看，菱形勘探网也可视为三角形勘探网。采用勘探网的形式布置工程，还要求矿区地形起伏不大，一般可获得两组到四组不同方向较高精度的垂直剖面，故其可提高勘探程度，并为完善与优化采矿工程布置提供基础。由于勘探网适用条件限制较多，在金黄色属矿床勘探中远不如勘探线方式应用广泛。（三）水平勘探当主要采用水平坑探工程琢坑内水平钻，勘探产状为陡倾斜矿体或地形切割有利的矿床时，要求各工程沿不同标高水平（中段）揭露矿体，以获得一系列不同标高水平的勘探断面，这种勘探工程布置形式叫做水平勘探（图412）。它尤其适用于陡倾斜的矿体，特别是柱状、筒状、管状矿体，采用水平勘探地质效果好。必须指出，所谓按线按网布置工程都是指勘探工程对矿体的截穿点成线或成网，而不是指工程在地表的位置成线或成网，但两者在一定程度上相关。许多情况下两者往往是一致的，即不仅工程在矿体上成线成网，在地表勘探工程也成线成网。勘探工程应当按线或按网布置，原因在于：（1）为了能获得较多的高精度的地质勘探剖面，便于现详细地研究矿体的形态、产状、内部结构等特征。（2）在矿体属性特征具有方向性变化，而又了解不够的情况下，若工程的数量一定，按规则的线、网均匀地布置工程，能够最大限度地获得信息，满足抽样代表性的要求，试验表明不均匀网的矿体几何误差总是高于均匀网的误差。（3）能更好地圈定矿体，使相邻勘探剖面及工程之间有较好的可比性。（4）便于信息资料的计算机自动处理，规则网点要比不规则网点的处理容易得多，精度也高。如果地表施工条件受限制，可以通过具体设计加以调整，如改变钻孔的倾角等。当然强调按线按网布置工程，也不是毫无灵活性的，一般来说，在技术条件达不到时，也可以在一定容许范围内挪动工程的位置，但这种灵活性以不超过影响地质效果的限度为前提。（四）灵活布置工程从概率论的角度看，当人们对所要勘探的矿床的信息（各种矿体参数）了解的先验概率很小的时候，采用规则勘探网布置工程获得信息的概率要大。反之，当我们加强了地质规律的研究，对矿床的变化规律有了一定的认识，也就是说可以对矿体的变化作一定的预测的时候，就不一定非用规则的勘探网不可，这时就可以采用有目的的、有根据的、有的放矢的布置工程，这就是灵活的布置工程。例如鞍山地区的变质铁矿，由于品位均匀，因此勘探时的主要关键是控制矿体形态的变化。但是，经过地质控制因素的研究了解到矿体厚度变化主要受次级横向和纵向褶皱控制，因此，勘探线的布置就不是等间距的，而是在矿体形态变化的转折点及横向褶皱轴部，这样布置显然比等间距布置更能准确的圈定矿体，而且节省工程（图828）。（图未做）再如江西某花岗岩风化壳稀有金属矿床的勘探，先期在一个地段用8040米的长方形网布置小圆井，但由于矿区面积大，工程量太大，改用8080米的正方形网勘探仍然满足不了矿山建设对时间的要求。在这种情况下，发现该矿床有如下的规律：1,矿床品位变化小，矿体边界可以根据矿化强度确定，唯矿体厚度变化较大，因机时勘探时主要问题是查明厚度的变化；2, 矿体厚度变化与地形有关，一般山顶矿体厚度大，向山脚逐渐变薄，接近于线性变化关系（图829）。按地形实际变化布置工程与按正方形网布置工程的比较（图未做）据以上两点，勘探时将工程布置在由山顶到山脚的中点附近，结果，各工程所得到的厚度资料，基本上代表了矿体的平均厚度。将正方形网布置工程所取得的平均厚度与按地形规律布置所取得的平均厚度作一比较，相差小于4%，而后者节省工程总数的50%。 勘探工程间距的确定一, 勘探工程间距的含义 勘查工程间距，又称1 .勘探网度或称勘探工程密度是指每个截穿矿体的勘探工程所控制的矿体面积，通常以工程沿矿体走向的距离与沿倾斜的距离来表示。例如：勘探网度10050米1.描工程式沿矿体走向的距离 2.沿矿体倾斜或变化最大方向合理的工程间距，就是矿体获提的地质成果与真实情况之间的误差在允许范围之内的最稀工程间距。也就是能够保证勘探所有的某一级别储量，符合列入这一级别储量所要求的最稀工程间距。第四节 勘探工程间距的确定一 勘探工程间距的含义为了圈定矿体 查明矿体各标志的变化特征，需要足够数量的系统勘探工程牟矿体加以控制。勘探工程间距通常是指沿