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淺談石英石礦床地質特征與開采技術條件論文
摘要：石砬溝石英石礦床是近年來新發現和開發的，礦區內出露巖石有石英巖、絹云石英片巖夾變質石英砂巖等。石英巖礦體厚大，層位穩定，礦石質量良好，品位穩定，SiO2含量最高為99.94％。礦床水文地質條件簡單，工程地質分類為Ⅳa~Ⅴ，屬中等堅固性巖石。礦山采用露天開采，因此對環境的影響較大。地下水對礦山開采影響較小。礦山回采完畢后，要進行采坑回填及覆土植被，減少對環境的危害。
關鍵詞：石砬溝，石英石礦床，地質特征，開采技術條件，甘肅永登
1.前言
石英巖是以石英（SiO）為主要成分的沉積變質巖石，為2主要硅質原料，其主要用途是：（1）冶金工業：主要用于制造耐火材料，冶煉硅質合金（硅鐵、硅錳、硅鉻）和作熔劑。（2）玻璃工業：是制造玻璃的主要原料。（3）建筑工業：可作重要的建筑基石。（4）化學工業：硅石可制作各種硅化物和硅酸鹽及硝酸鹽，質佳者可作耐酸性的硫酸塔中的充填物。（5）研磨業：石英巖和石英砂巖可制作磨石、油石、砂紙及碳酸硅等研磨材料；石英砂也多用來鋸石料、磨光玻璃、磨金屬制品及石器制品的表面，石英也用于琢磨珠寶。（6）其他工業：可作搪瓷和陶瓷原料[1，2]。世界上石英巖分布很廣，主要產于蘇聯、日本及加拿大等地。我國石英巖資源豐富，探明儲量約32億噸。甘肅石英巖產出量亦較大，主要集中在北山及祁連山地區，隴南、甘南地區相對較少。石砬溝石英石礦床是近年來新發現和開發的，對其礦床地質和水文、工程和環境開采技術條件還缺乏足夠的研究，這對礦床下一步勘探開發不利，基于此，筆者在礦床地質特征的基礎上，討論了其開采技術條件，以期為后期開發提供參考。
2.區域地質背景
區域出露地層屬震旦系黑龍群上組（Z2hl3），由石英巖、絹云石英片巖、變砂巖等淺變質巖系組成。自下而上依次可分為五個巖性段：灰黑—黑色絹云石英片巖；白色—灰白色厚層狀石英巖；灰黑色絹云石英片巖；白色—灰白色厚層狀石英巖，為本次核實工作的含礦巖層；灰黑色絹云石英片巖。此外，該區第四系分布廣泛，主要由黃土、殘坡積及沖洪積組成。礦區位于祁秦地軸西部北緣，次級小褶皺僅局限于絹云石英片巖層中，一般多為小型牽引褶曲。斷裂構造不發育，且規模小，主要斷裂有兩組。區內僅見花崗閃長巖體，出露于該區西部和北部。與圍巖地層呈侵入接觸，接觸面平直光滑。巖體呈灰—灰綠色，粗粒結構，塊狀構造，西部呈片麻狀構造，主要有斜長石、石英、黑云母、角閃石、陽起石等組成［3］。在巖體與絹云石英片巖接觸處，局部形成厚約10cm的綠泥石化帶，在圍巖中具角巖化和褪色現象，局部有鐵染。
3.礦床地質特征
3.1巖層
礦區內出露巖石有石英巖、絹云石英片巖夾變質石英砂巖等。巖層走向與山系延伸方向大體一致，一般為310°~300°，SW傾向，傾角50°~70°。石英巖裸露地表，形成險峻的山峰；而絹云石英片巖多為植被覆蓋，形成緩坡，僅在石砬溝西側及放馬溝一帶出露較好。區內地層自下而上分別為五層：絹云石英片巖夾變質石英砂巖、薄層石英巖層。白色—灰白色厚層狀石英巖。絹云石英片巖夾變質石英砂巖、石英巖。石英巖，為礦層。絹云石英片巖夾變質石英砂巖、薄層石英巖層。
3.2構造
區內為一單斜構造，產狀為205°~215°∠50°~70°，見有小型斷層，對礦體影響不大，摩擦面或角礫巖中含鐵質較高時對礦石質量有一定的影響。
3.3巖漿巖
本區僅見一花崗閃長巖體。分布于礦區西北部，呈巖基產出。巖體呈灰—灰綠色，內有肉紅色脈狀花崗巖分異體，粗粒花崗結構，塊狀構造，礦物成分主要有斜長石、石英、黑云母、角閃石、陽起石等。巖體與圍巖界線清楚，產狀平直，SE傾斜，傾角多在85°以上。內接觸帶有圍巖（絹云石英片巖）捕虜體，生成時代為加里東期。
3.4礦體地質特征
區內石英巖礦體厚大，層位穩定，質地良好，出露長度1500m左右，分割范圍內礦體長1400m，厚度150m~350m。近圍巖處局部呈中厚至薄層狀，單層厚0.2m~0.4m。沿層面有少量粘土質薄膜、鐵質物呈細脈狀雜亂分布。厚層石英巖質量良好，薄層石英巖質量較差。STB均位于2400m標高以下，不在本次分割范圍內。頂底板圍巖均為絹云石英片巖夾變質石英砂巖、薄層石英巖層。礦體與上覆圍巖界線分明，而與下伏圍巖似有漸變過渡趨勢（即石英巖→石英巖與絹云石英片巖互層→絹云石英片巖夾石英巖、變質石英砂巖薄層），過渡帶一般寬10m~20m。
3.5礦石質量
礦石呈灰白色，粒狀變晶結構、塊狀構造，主要礦物成分為石英及微量絹云母。石英占97％以上，呈等軸粒狀或他形粒狀，粒度大小不等，大者達1.5mm×0.8mm，小者＜0.005mm，一般0.15mm×0.7mm，彼此呈齒狀鑲嵌。礦石有破碎現象，局部被碾碎成隱晶質石英，絹云母<2％，呈細鱗片狀，常分布于石英粒間或呈集合體無定向排列，為后期變質礦物。破碎帶及其附近的石英巖局部呈尖棱粒狀，粒度大小懸殊，大者約0.8mm~1.4mm，小者呈糜棱狀，其形狀極不規則，膠結物石英及少量粘土質，并含有少量鐵質。后者多為褐鐵礦，且呈粉末狀或細脈狀稀疏分布。礦石質量良好，品位穩定，SiO2含量最高為99.94％。礦區地表礦石平均品位：SiO2：98.29％，Al2O3：0.59%，各剖面礦石品位變化如下表：
4.開采技術條件
4.1水文地質
區域上屬內陸干旱地帶，水文地質簡單，主要地下水補給為附近的大通河，是黃河的二級支流，平均流量為82m3/s；礦床附近的西寺溝亦有地表徑流，但位于分水嶺另一側，屬另一水文地質單元，流量為0.5m3/s。河谷開闊，逕流、排泄暢通。礦區水文地質條件簡單，地下水補給為大氣降水。礦區地形自河漫灘至分水嶺高差約600m，水平距離2540m。在水平分布上，存在地下水的地層主要位于階地第四系碎屑沉積物砂礫層。其底部存在少量孔隙水，但水量較少，形成不了地下潛流。區內巖層風化裂隙發育，巖石表層破碎，加之由于構造裂隙的影響，本應該是雨水下滲的良好通道，但由于礦區地形坡陡溝深，在短短的水平距離之內，高差懸殊太大，故致使降水利于流泄而不利于滲透；同時，由于礦體位于陰坡，地表又不同程度地有黃土及植被覆蓋，因而在礦區雖然地層風化裂隙發育、破碎，而在淺部卻不存在基巖裂隙水。石英巖節理發育，通過對淺井、采場的觀察，礦層基本不含裂隙水，圍巖片巖及變質石英砂巖從巖石裂隙發育看，應該是含水的有利部位，但經過調查，卻未見含水的跡象，其原因是得不到補給。同時經過這些年的采礦證實，礦體在地形上位于較高部位，在暴雨季節也有有利的地形條件排水。因此，礦床水文地質條件簡單。大的斷裂構造在區內少見，且礦床開采范圍位于侵蝕基準面之上200m左右。在小的斷裂內未見充水現象。
4.2工程地質
礦區巖石只有明顯的兩種巖性，一種石英巖，為礦體，另一種絹云石英片巖，是圍巖，二者的工程地質穩固性如下：石英巖呈塊狀結構，工程地質分類為Ⅲ類，屬堅固性巖石，圍巖由于片理化較發育，穩定性較差，工程地質分類為Ⅳa~Ⅴ，屬中等堅固性巖石。松散系數：礦石松散系數平均值為1.74，圍巖松散系數平均值1.70。自然安息角：平均值44°45′28″。礦石比重：2.6t/m3;巖石比重：2.59t/m3。
4.3環境地質
礦區位于馬雅雪山山脈東南部，據中國地震區劃圖：基本烈度Ⅶ度，地震分組屬第二組，設計地震基本加速度值0.10g。礦山采用露天開采，因此對環境的影響較大。開采過程中，SiO2粉塵濃度較高，為避免從業人員吸入SiO2粉塵后，對身體造成危害，應盡量應用濕式作業，配備防毒面具，采場和爆破堆上派專人灑水防塵土，尤其是在破碎篩分過程中產生的粉塵，要進行噴水和通風除塵，盡量減少粉塵的污染。采場采空形成的邊坡，盡管圍巖相對較為穩定，但由于地形高差大，表層分布有第四系松散碎屑物質，易造成坍塌等地質災害，故頂板以上的地表植物和自然地形，不要任意破壞，對采礦形成的邊坡盡量恢復植被，避免造成巖石崩落，水土流失。廢料的堆放不僅占有相當大的場地，更污染環境，盡量做到綜合利用，以變廢為寶，改善環境。同時廢石堆放因暴雨而造成泥石流危害，應建立防水、排水系統，在場地附近開挖排水溝，以防突發性洪水暴發而引起渣堆被沖毀，以及由此而造成的經濟損失和環境污染［4］。破碎篩分場地生產用水，能做到循環使用，凈化達標后排放。礦山回采完畢后，要進行采坑回填及覆土植被，減少對環境的危害。
參考文獻：
［1］李樹江.淺析新疆東疆地區石英巖礦的地質特征及找礦標志[J].世界有色金屬，2017（12）：139-140.
［2］吳逍.高純石英原料選擇評價及提純工藝研究[D].西南科技大學，2016.
［3］陳全.石拉溝石英石礦礦區邊坡分布特征及防治措施探討[J].甘肅科技縱橫，2010，39（4）：77-78.
［4］許文飛.某石英巖礦山邊坡地質災害評估及綜合治理[J].現代礦業，2013，29（1）：138-139.
［5］佚名.石英砂的歷史[J].西部資源，2014（5）：69-69.
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