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【關(guān)鍵詞】 鈾礦地質(zhì)勘探;坑口;廢石堆;退役治理;環(huán)境修復
【Abstract】The decommissioning disposal and environmental restoration of uranium exploration pits and waste ore dumps are discussed. The uranium exploration pits are sealed permanent and restored the original topography. The uranium waste ore dumps can be covered by soils after centralized management. Implementing the program of vegetation planted on covering soils, the recovery and improve of the ecological environment can be ensured.
【Key words】Uranium exploration; Uranium exploration pits; Uranium waste ore dumps; Decommissioning disposal; Environmental restoration
0 引言
鈾礦業(yè)是國防工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),在國防和經(jīng)濟社會發(fā)展中起著重要的作用,但同時也給環(huán)境造成了很大污染[1]。鈾礦地質(zhì)勘查作為核工業(yè)的前端從20世紀40年代開始得到了高速發(fā)展,早期的鈾礦冶重勘查和開采輕環(huán)境修復,使得環(huán)境保護滯后于生產(chǎn),經(jīng)過30多年后,才意識到環(huán)保問題[2]。鈾礦地質(zhì)勘探是集地表輻射劑量異常和地下礦物元素分析的綜合工程,勘探期間在礦點留下大量的工程子項包括坑口、淺(豎)井、廢石堆、剝土、探槽等。遺留的坑口、廢石堆等鈾礦地質(zhì)勘探設(shè)施持續(xù)向環(huán)境釋放放射性物質(zhì),對周圍環(huán)境和公眾構(gòu)成了危害[3],未封閉的坑口、淺(豎)井等還存在人畜誤入或墜入等安全隱患。
鈾礦地質(zhì)勘探施工中的坑道,其坑口分為無流出水坑口、有流出水坑口兩類。絕大部分沒有封堵,不斷向周圍環(huán)境釋放大量222Rn氣。部分坑口同時伴有放射性核素污水流向環(huán)境,對當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)、生活及身體健康構(gòu)成明顯的或潛在的危害??涌?、廢石堆等釋放氡及其子體對人體會產(chǎn)生內(nèi)照射,對當代和后代具有潛在的危害[4]。此外,部分坑口流出水中放射性核素含量超標,對受納水體產(chǎn)生一定影響。部分廢(礦)石在坑口就地堆放,有些距離村莊較近,還有部分廢石堆放于小溪、河流、農(nóng)田等附近。這些放射性廢(礦)石易被洪水沖刷流失,流入附近河流或小溪影響其水質(zhì),部分廢石流入農(nóng)田,造成放射性核素隨農(nóng)田內(nèi)種植的農(nóng)作物遷移至人體內(nèi),對周圍公眾造成一定的健康危害。
核設(shè)施退役環(huán)境治理的目的,是對放射性廢物進行安全有效地處理和處置[4]。自20世紀80年代末開始,我國已按“輕、重、緩、急”的緊要程度治理的原則逐步對全國鈾礦地質(zhì)勘探設(shè)施進行退役治理[5], 實施后較好地改善了當?shù)剌椛洵h(huán)境質(zhì)量,消除了環(huán)境安全隱患,獲得顯著的環(huán)境效益和社會效益。本文主要討論典型的鈾礦地質(zhì)勘探中坑口和廢石堆退役治理方案,分析退役治理環(huán)境修復穩(wěn)態(tài)。
1 退役治理環(huán)境修復方案
1.1 坑口
在鈾礦地質(zhì)勘探中不可避免會產(chǎn)生大量分布廣泛的坑口等待退役治理設(shè)施??涌谟谰猛艘壑卫聿捎玫牡湫头桨甘欠舛?,針對無流出水坑口和有流出水坑口采用不同工藝進行封堵。
無流出水坑口治理采用兩道毛石墻封堵,中間充填廢石然后覆土掩埋坑口,夯實并植被、種樹。治理方案示意圖見圖1。
大部分情況,有流出水坑口流出水載帶有放射性核素,這些核素的排放將對居民和環(huán)境造成危害。因此,有流水坑口的退役治理顯得尤為重要。退役治理采用兩道混凝土墻封堵,在兩墻間疏水過濾池的方案??涌诜舛路桨甘疽鈭D見圖2??涌谙騼?nèi)約10m巖性堅固處砌筑第1道嵌入式混凝土墻,同時預埋4根管??涌谙騼?nèi)約1.5m處設(shè)置一道漿砌石墻,同時預埋PVC管。漿砌石墻外側(cè)地面鋪設(shè)漿砌石作為過濾池,在漿砌石墻的另一側(cè)及底板處堆放礫石,礫石按照自然安息角堆放在漿砌石墻內(nèi)側(cè),同時保證管的完整性。在礫石及PVC管的上面鋪設(shè)一層土工布,用礫石壓實。在坑口處砌筑第2道混凝土墻,砌到與漿砌石墻高度相同時,在過濾池上放置鋼筋砼預制板,然后覆土掩埋坑口,夯實進行植被綠化。這樣,設(shè)置在兩道封堵墻中的疏水過濾池對流水中載帶的放射性核素進行過濾,使得出水口排出的水質(zhì)達到退役治理要求。
1.2 廢石堆
廢石堆是鈾礦地質(zhì)勘探設(shè)施退役治理中的重要子項,一般采取原地覆蓋或遷移集中的治理方案。遷移集中治理后其原址可無限制開放使用,但原地覆蓋治理后為有限制開放使用,禁止放牧等人為侵入活動。
廢石堆原地覆蓋退役治理首先原址規(guī)整并根據(jù)需要設(shè)置馬道;然后覆土并分層壓實;最后植樹、種草并設(shè)置警示標志。而遷移集中治理是將廢石及下部污染土一并挖除,污染物就近回填至坑口內(nèi),剩余運至鄰近廢石堆處置,原址平整并植被。
為保持廢石堆長期穩(wěn)定性,治理時砌筑擋土墻,布設(shè)馬道,修砌截水溝,設(shè)置護坡設(shè)施。邊坡一般采取植草護坡;高大坡陡的則采用漿砌片石截水骨架護坡和土工網(wǎng)復合植被護坡。
2 治理結(jié)果及環(huán)境修復分析
2.1 治理結(jié)果
本文選取華南地區(qū)鈾礦地質(zhì)勘探設(shè)施“十二五”退役整治工程(福建片區(qū))核退役中的典型工程子項作為退役治理環(huán)境修復討論對象。
2.1.1 坑口治理后監(jiān)測結(jié)果見表1。從表中數(shù)據(jù)可知,治理后,天然鈾濃度降至0.18μg/L~0.73μg/L,226Ra濃度降至3.2×10-3Bq/L~6.7×10-3Bq/L,低于《軍工鈾礦冶設(shè)施退役工程前期工作暫行規(guī)定》所推薦的參考限值,即退役治理后,坑口流出水進入環(huán)境時,在排放口下游最近取水區(qū)中,天然鈾濃度確定為50μg/L,226Ra濃度確定為1.1Bq/L??鄢镜缀螅涌讦猛庹丈湮談┝柯史秶鸀?.7×10-8Gy/h~9.2×10-8Gy/h,滿足《鈾礦地質(zhì)輻射環(huán)境影響評價》中有限制開放要求,即退役治理后扣除本底外照射吸收劑量率低于17.4×10-8Gy/h。
2.1.2 廢石堆治理后監(jiān)測見表2。從表中數(shù)據(jù)可知,廢石堆整治后,γ外照射吸收劑量率得到了有效地控制,扣除本底后,γ外照射吸收劑量率降至2.9×10-8Gy/h~6.7×10-8Gy/h,低于《鈾礦地質(zhì)輻射環(huán)境評價要求》規(guī)定的扣除本底后低于17.4×10-8Gy/h的標準;氡析出率降至1.41×10-2Bq/m2?s ~4.52×10-2Bq/m2?s,低于0.74Bq/m2?s。
2.2 環(huán)境修復分析
本次退役整治的目的是有效防止坑(井)口氡氣外逸和廢水所帶來的危害,防止或降低對公眾的輻射照射水平,凈化水源,保障當?shù)丨h(huán)境及生態(tài)安全;保持廢石堆長期穩(wěn)定,防止由于自然力或其他原因引起的塌垮流失,以免造成環(huán)境污染事故,同時恢復當?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境。
為抑制222Rn析出和屏蔽貫穿輻射的目的,采用大量土作為覆蓋材料??涌诓捎糜谰梅舛潞蟊砻娓餐敛⒅脖灰苑乐顾亮魇?。結(jié)合本次退役治理及以往治理經(jīng)驗[3-4,6],坑口流水采用過濾疏導外排是一種較為可靠的處理方案,不僅能夠防止坑內(nèi)積水,同時保證排出水中放射性核素的量盡可能低,確保生態(tài)環(huán)境的長期安全。
廢(礦)石堆植被恢復既是退役環(huán)境治理的重要組成部分,也是保持廢(礦)石堆治理工程長期穩(wěn)定的重要工程措施之一[7]。植被設(shè)計采用的植物群落類型為草灌型,以灌木、草本類為主而建造的植物群落適用于陡坡、易侵蝕坡面及周圍為農(nóng)田、山地等,是廢(礦)石堆治理的主要選型。
3 結(jié)論與建議
采用永久封堵坑口的方式能夠達到預想的退役治理設(shè)想,廢石堆覆土穩(wěn)固模式能夠很好的防止放射性核素進入環(huán)境。退役治理中采用的植被綠化不僅能夠保持退役設(shè)施的長期有效,而且能夠使得自然生態(tài)環(huán)境得到恢復和改善。但鈾礦地質(zhì)勘探設(shè)施作為永久退役治理,應關(guān)注退役設(shè)施的長期穩(wěn)定性,比如過濾設(shè)施穩(wěn)態(tài)、植被破壞等。因此,建議制定合適方案定期對退役治理后有流水坑口外排水中放射性核素進行長期監(jiān)測,以及對覆蓋植被的長期監(jiān)護。
【參考文獻】
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關(guān)鍵詞:鄂爾多斯盆地北部;水文地質(zhì)特征;砂巖型鈾礦;成礦前景
1 區(qū)域地質(zhì)概況
鄂爾多斯盆地屬穩(wěn)定的克拉通盆地,由古生代地臺發(fā)展演化而成的中新生代陸相盆地。在整個早白堊世,本區(qū)主要為內(nèi)陸拗陷盆地內(nèi)沖積、洪積平原上發(fā)育的河湖相組沉積,而以河流相占絕對優(yōu)勢。下白堊統(tǒng)統(tǒng)稱為志丹群,自下而上可分為:洛河組(K1zh2)、華池-環(huán)河組(K1zh3+4)、羅漢洞組(K1zh5)以及涇川組(K1zh6)。從洛河組到華池-環(huán)河組均為連續(xù)沉積,并構(gòu)成了K1zh2-K1zh3+4和K1zh5-K1zh6兩個大的沉積旋回。
2 區(qū)域水文地質(zhì)特征
2.1 含水巖層巖組的劃分
目的層下白堊統(tǒng)志丹群含水層的水文地質(zhì)特征應是研究的重點。根據(jù)地層巖性,沉積相特征和水文地質(zhì)特征的差異,下白堊統(tǒng)志丹群自下而上劃分為洛河組、華池-環(huán)河組、羅漢洞組和涇川組等含水巖組,巖性固結(jié)程度較弱,其中華池-環(huán)河組為區(qū)內(nèi)分布最廣的一套含水巖組。
2.2 潛水發(fā)育特征
下白堊統(tǒng)發(fā)育層狀裂隙孔隙潛水,不同含水巖組含水特征不同(表1)。
表1 下白堊統(tǒng)志丹群潛水特征表
2.3 承壓水發(fā)育特征
區(qū)內(nèi)發(fā)育下白堊統(tǒng)層狀裂隙孔隙承壓水,當各含水巖組頂板埋深小于約300米時,其承壓水頭順地表水系而逆地層傾向降低,水位隨地形而起伏,其賦存狀態(tài)具潛水的特點,而在水動力學和水化學成分方面則具承壓水的特征,稱之為“上部承壓水”。當各含水巖組頂板埋深大于300米時,其承壓水和一般自流盆地所見的承壓水完全相同,稱之為“下部承壓水”(表2)。
2.4 下白堊統(tǒng)含水巖組的補、逕、排特征
區(qū)內(nèi)潛水的補給最終來源于大氣降水,排泄于當?shù)厍懈钭钌畹暮庸然蛲莸兀送?,蒸發(fā)也是主要的排泄途逕,年蒸發(fā)量平均為2513.40mm,是年降雨量的10倍。承壓水的補、逕、排條件較為復雜,難以確定區(qū)域性地下水的排泄區(qū),因而補給和逕流也相對復雜化了??偟目磥硭难a給方式有兩種:
垂向補給:指的是潛水或上層組承壓水對下伏承壓水的滲補。這種補給方式是由下白堊統(tǒng)地層結(jié)構(gòu)與巖性特征所決定的,由于砂、泥巖在縱向和橫向上的多變性,難以存在統(tǒng)一的區(qū)域性隔水層,在空間上存在較多的透水“天窗”。這類承壓水流向大致受地勢水系的控制,排泄于各主河谷和湖泊洼地,兼有潛水的性質(zhì)和承壓水的特點,前面稱之為“上部承壓水”,埋深應小于300米。
水平補給:指的是同一含水巖組的潛水轉(zhuǎn)化為承壓水逕流。由于下白堊統(tǒng)(特別是K1zh2和K1zh3+4)具有向斜構(gòu)造和含水有利的巖性特征,造成各承壓水組從盆地向斜東西兩翼區(qū)得到補給,形成順巖層傾向的承壓水逕流,并朝向斜軸部和排泄區(qū)運動,排泄區(qū)為向斜軸一線,是隱伏的,其埋深大致在300米以下,這種承壓水前面稱之為“下部承壓水”。
2.5 古水文地質(zhì)
盆地北部從南到北有一條與地貌上分水嶺近乎一致的地下水分水嶺(圖1),使下白堊統(tǒng)志丹群的潛水和上部承壓水(約300米以上)由盆內(nèi)逆地層傾向盆緣的黃河流動,具有滲出型盆地的水動力特征。而本質(zhì)上下白堊統(tǒng)自流水盆地并不是典型的滲出型盆地,是由于受后期構(gòu)造運動(黃河斷陷的形成)而造成古水文地質(zhì)條件的改變。所以研究盆地古水文地質(zhì)具有重要意義。
2.5.1 早白堊世沉積時的水文地質(zhì)條件
鄂爾多斯盆地屬穩(wěn)定的克拉通盆地,構(gòu)造變動相對較弱,繼承性強,有利于志丹群原始沉積相帶發(fā)育完善和具有穩(wěn)定的水流方向。雖然經(jīng)過了侏羅紀填平補齊作用,但伊陜斜坡由東向西仍顯示為一個穩(wěn)定、大范圍的單斜構(gòu)造,直到與天環(huán)向斜的接觸部位。所以總的水流方向主要由東向西,其次由北、西向盆內(nèi),最終向伊陜斜坡與天環(huán)向斜接觸部位(沉積中心)流動。
2.5.2 早白堊世沉積后-上新世地下水的補、逕、排特征
在早白堊世晚期,全區(qū)整體抬升而使志丹群大面積暴露地表,此沉積間斷一直持續(xù)到上新世末。盆地東、北、西面周邊山區(qū)是地下水的補給區(qū),向盆地向斜軸線(伊陜斜坡與天環(huán)向斜的接觸部位)逕流、排泄,同樣主要逕流方向仍保持了由東向西順地層傾向(伊陜斜坡傾向)的方向。伊陜斜坡在此次抬升構(gòu)造運動中應具有東部相對抬升、西部相對下降的掀斜構(gòu)造運動的特點,這必然進一步加大了地表水或地下水由東向西的逕流趨勢。需要強調(diào)的是,此時盆地周邊的黃河斷陷尚未形成,盆地北部具有上面所述的補、逕、排系統(tǒng)。
3 砂巖型鈾礦成礦前景
3.1 潛水氧化帶砂巖型鈾成礦前景
根據(jù)地層發(fā)育特征,區(qū)內(nèi)自下白堊統(tǒng)沉積結(jié)束以后,存在三個主要的抬升剝蝕階段,其分別為K2-E2,N1-Q2及現(xiàn)代。其中K2-E2階段,沉積間斷長達70Ma,此階段古氣候已向半干旱、干旱氣候轉(zhuǎn)變,使志丹群頂部受廣泛的古地表氧化作用,向下相鄰應發(fā)育古潛水氧化作用,區(qū)域上在志丹群頂部形成大規(guī)模的氧化帶頂蓋。氧化帶賦存于整個羅漢洞組(涇川組分布很局限)和華池-環(huán)河組頂部,其中羅漢洞組呈紅色氧化帶為主,古地表氧化帶占相當大的比重,而華池-環(huán)河組氧化帶以黃色為主,主要由古潛水氧化作用形成。上述氧化帶大規(guī)模的發(fā)育有利于鈾礦化的形成,此沉積間斷也是潛水氧化帶砂巖型鈾礦的主成礦期。N1-Q2和現(xiàn)代盆地兩次抬升剝蝕,又E3分布很局限和Q3具有很好的滲透性,故N1-現(xiàn)代的地表氧化作用疊加在志丹群上部的古潛水氧化帶上,在盆地總體抬升的構(gòu)造背景下,氧化作用繼續(xù)向華池-環(huán)河組深部發(fā)展,氧化深度可達300米,氧化程度更為充分。華池-環(huán)河組含有機質(zhì)豐富,有相對較好的還原條件,在其氧化-還原界面可形成鈾礦的聚集,目前已發(fā)現(xiàn)9401礦化點和鄂托克前旗鈾礦點。
3.2 層間氧化帶砂巖型鈾成礦前景
根據(jù)前面所述承壓水發(fā)育特征,志丹群華池-環(huán)河組最具有利于鈾賦集成礦的地下承壓水逕流,滲透系數(shù)為0.604~0.790m/d,利于層間氧化帶的發(fā)育,具備了層間氧化帶發(fā)育的水文地質(zhì)條件,目前已對部分地區(qū)的層間氧化帶進行了初步控制。
在K2-N2期間,承壓水由盆緣向盆內(nèi)流動,具有典型的滲入方式,主要逕流方向應沿伊陜斜坡由東向西順層流動,承壓水的補給來自周圍蝕源區(qū)和同層組巖層出露地表的區(qū)段,同樣在這一沉積間斷,在形成大規(guī)模古潛水氧化帶的同時,由盆地邊緣向盆內(nèi)應發(fā)育古層間氧化作用,形成相應的古層間氧化帶,氧化帶主要賦存于華池-環(huán)河組,并顯示為黃色為主,在氧化-還原過渡部位可形成鈾的富集成礦,此沉積間斷同樣是層間氧化帶砂巖型鈾礦的主成礦期。從更新世開始沿盆緣黃河斷陷的形成,在盆地整體抬升的同時,破壞了白堊紀自流水盆地完整的補、逕、排系統(tǒng),促使盆地地表水系,潛水和“上部承壓水”產(chǎn)生由盆內(nèi)向盆地逆地層傾向流動的現(xiàn)象,故不能導致古層間氧化帶的繼續(xù)發(fā)育,很難形成大規(guī)模鈾的賦集成礦(但可導致古潛水氧化帶的進一步完善)。“下部承壓水”仍然保持了從兩翼巖層的區(qū)補給,向向斜軸部的水平承壓水逕流,形成現(xiàn)代層間氧化帶,使古層間氧化帶繼承性發(fā)展。含氧含鈾水始終保持了統(tǒng)一的運移方向,造成鈾長期的富集成礦,目前已發(fā)現(xiàn)多個由鉆孔控制的鈾礦化和鈾異常。
4 結(jié)束語
綜上所述,鄂爾多斯盆地北部具備了潛水氧化帶和層間氧化帶砂巖型鈾礦形成的水文地質(zhì)條件。層間氧化帶砂巖型鈾礦為主要找礦類型,次之為潛水氧化帶砂巖型鈾礦。找礦主要層位為下白堊統(tǒng)志丹群華池-環(huán)河組。找礦主要地區(qū)應為盆地東部(伊陜斜坡),其次為盆地西緣。找礦深度主要在300-600米的深部。
參考文獻
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關(guān)鍵詞:有色金屬礦山;地質(zhì)找礦;可持續(xù)發(fā)展;對策探討
有色金屬作為維持國民經(jīng)濟穩(wěn)步上漲的重要行業(yè),對我國的國防發(fā)展和科學技術(shù)水平提高都有著極其重要的作用。就我國目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀來看,在飛機、導彈的制造以及電子計算機原件的研發(fā)方面,每年都需消耗總量巨大的有色金屬資源,像鈷、鎳、鈮等金屬元素則是生產(chǎn)合金鋼的核心組成部分??梢哉f隨著工業(yè)化進程的不斷推進,有色金屬行業(yè)已經(jīng)成為了一個國家經(jīng)濟發(fā)展的命脈產(chǎn)業(yè)[1]。
1地質(zhì)找礦可持續(xù)發(fā)展的礦產(chǎn)分類
隨著工業(yè)全球化進程的推進,礦產(chǎn)資源的競爭變得越來越激烈。對我國來說,總量豐富的地下有色金屬礦產(chǎn)是我國能在國際市場上站穩(wěn)腳跟的基礎(chǔ)保障。如果根據(jù)礦產(chǎn)的可再生難易程度來對其進行劃分的話,大理石、花崗巖、鋁土礦等都可以成為第一類礦產(chǎn),這一分類下的礦產(chǎn)大都具備較大的承載能力,簡單來說就是可以在相對短的時間內(nèi)二次成礦。而像錳鉻礦、鋅銅礦等則被稱為第二類礦產(chǎn),這一類礦產(chǎn)的總量較少且承載能力較低,相對來說二次成礦需要的時間更長,且開采難度也更大。
2有色金屬礦山地質(zhì)找礦的理論基礎(chǔ)
為了能夠快速準確的在我國960萬平方公里的土地上尋找到符合開采標準的有色金屬礦山,相關(guān)部門通常采用鉛同位素找礦法和活動態(tài)離子找礦法對礦山的位置進行確定。鉛同位素具有隨著鈾同位素的衰變而逐漸積累的特性,而鉛同位素的找礦法恰恰抓住其這個特性,對有色金屬中成礦體的鉛同位元素含量進行統(tǒng)計,并將此數(shù)據(jù)與鈾同位元素的核質(zhì)量作比,如果該比值滿足衰變積累區(qū)的規(guī)則,則認為所選定區(qū)域為一個異常體,即該區(qū)域為滿足開采條件的有色金屬礦山。
3維持有色金屬礦山地質(zhì)找礦可持續(xù)發(fā)展的對策
隨著工業(yè)生產(chǎn)力水平的逐漸提高,每年都有大批的有色金屬礦產(chǎn)需要被開采,可以說我們的使用速度已經(jīng)大大超出了這些礦產(chǎn)的二次成礦速度,因此加速地質(zhì)找礦工作的推進和維持有色金屬礦山的可持續(xù)發(fā)展就成為了眼前急需待解決的問題。
3.1提升開采人員的找礦技能水平
對于工業(yè)施工來說,人是整個項目中的最終決策者。前些年我國大量的對鋁土礦石進行開采,導致我國多地塌方現(xiàn)象的發(fā)生,雖然這可以說是工業(yè)化進程帶來的負面影響,但筆者認為這也與相關(guān)開采人員技術(shù)上的不足有著必然聯(lián)系。如果開采人員能夠具備更高水平的地質(zhì)找礦能力,那么每年將會有更多的金屬礦產(chǎn)被發(fā)現(xiàn),這些新發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)將同一礦區(qū)的開采壓力平均分配,不僅能夠從整體上提升我國每年的金屬產(chǎn)量,也能很大程度上緩解同一礦區(qū)過量開采問題。
3.2加大地質(zhì)找礦的施工區(qū)域
目前階段我國的地質(zhì)找礦施工主要集中在江西、甘肅、新疆等礦產(chǎn)資源豐富的省份,而像福建、廣東等省份幾乎從沒出產(chǎn)過任何的金屬礦石,可以說受到傳統(tǒng)觀念的影響,開采者大都對礦產(chǎn)資源相對含量較少的省份持放棄態(tài)度。
3.3研發(fā)有色金屬的替代物質(zhì)
要想從根本上減少金屬的使用量,進而達到有色金屬礦山的可持續(xù)發(fā)展,就一定要做到開源節(jié)流。所謂開源節(jié)流一方面要對地下礦產(chǎn)進行保護,并在開采過程中減少對金屬資源的浪費,另一方面也要充分利用我國先進的科學技術(shù)手段對金屬的替代物質(zhì)進行研究。比如過去我國家庭使用的電表箱中的保險絲多為鉛材料所制,但通過研究人員的不斷嘗試,終于生產(chǎn)出一種鎳鉻合金符合材料用來代替鉛作為電表保險絲。
3.4加強可持續(xù)性開采觀念的影響力度
我國一向崇尚節(jié)儉,不光在餐桌上力求做到“光盤行動”,在工業(yè)原材料的開采與利用方面,也一直追求一條可持續(xù)性發(fā)展的道路。有色金屬礦產(chǎn)屬于極難再生資源,因此必須做到將每一塊金屬材料都用到到刀刃上。我們不能加速金屬礦產(chǎn)的再生速度,所以只能做到盡力的節(jié)約與保護,為了幫助我國經(jīng)濟能夠持續(xù)穩(wěn)定增長,且保持我國的工業(yè)化水平始終處于國際領(lǐng)先地位,我們不得不加大力度對可持續(xù)性開采觀念進行傳播,盡我們最大的努力去保護有限的有色金屬礦產(chǎn)資源[2]。
4結(jié)語
根據(jù)上述研究我們可以了解到,我國卻實具有著及其豐富的有色金屬礦產(chǎn),對于我國的工業(yè)化進程來說,這也的確是一筆十分可觀的財富資源。然而過度的開采利用不僅會有損我國經(jīng)濟的持續(xù)增長也會對人們的生命財產(chǎn)安全造成一定的威脅。因此,我國未來將會致力于尋找一條可行性更高的有色金屬開采可持續(xù)性發(fā)展道路,力求在保證經(jīng)濟增長的同時,不對人們的正常生活造成任何的影響。
參考文獻:
[1]鐘康惠,劉肇昌,董樹義,等.四川省有色金屬礦產(chǎn)資源可持續(xù)利用對策研究[C]//中國有色金屬學會學術(shù)年會.2005:6-14.
1 區(qū)域地質(zhì)概況
礦區(qū)位于尤溪縣縣城方位261°直距約15.4 km,行政區(qū)劃隸屬尤溪縣西城鎮(zhèn)北宅村管轄。礦區(qū)面積約0.0879 km2。鐵爐亭礦區(qū)鉛鋅礦位于閩中鉛鋅銀多金屬成礦集中區(qū)北西部邊緣,位于區(qū)內(nèi)白巖旗山~北宅南北向大斷裂的北端,區(qū)域內(nèi)地質(zhì)條件復雜,斷裂構(gòu)造發(fā)育,巖漿活動強烈,礦床(點)較多,具有一定的成礦地質(zhì)背景(如圖1)。區(qū)域出露地層主要有前震旦系、二疊系、侏羅系。
2 礦區(qū)地質(zhì)概況
鐵爐亭礦區(qū)鉛鋅礦地形地質(zhì)暨井上下對照圖如圖2所示。
2.1 地 層
礦區(qū)出露地層較簡單,從老到新主要為侏羅系下統(tǒng)梨山組第二段(J1l2)、二疊系下統(tǒng)棲霞組(P1q)。分述如下:
①梨山組第二段(J1l2):厚度大于83 m。主要分布在礦區(qū)的西側(cè),巖性為一套湖泊相沉積的灰~灰白色中細粒石英砂巖、長石石英砂巖、粗砂巖、粉砂巖夾細砂巖及泥巖。巖層產(chǎn)狀走向23°,傾向北西,傾角約45°
②棲霞組(P1q):厚度大于97.4 m。主要出露礦區(qū)的中部,為一套淺?!逼合嗉毸樾紟r建造,其上界與雙坑單元(J3S)中細粒石英二長閃長巖接觸,下界總體上與侏羅系梨山組第二段(J1l2)地層呈斷層接觸關(guān)系。巖性主要為灰白色~深灰色中、厚層狀含白云質(zhì)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r和含硅質(zhì)灰?guī)r,大理巖化明顯,含蜒類化石。巖層產(chǎn)狀走向8~18°,傾向南東東,傾角約65°。
2.2 構(gòu) 造
區(qū)域位于政和――大埔深大斷裂南側(cè),南北向白巖旗山――北宅大斷裂的北端,斷裂構(gòu)造發(fā)育,在空間上斷裂分散展布,形成北東向、北西向、近南北向斷裂帶。其中北東向和北西向斷裂對區(qū)域鉛鋅銀多金屬成礦具有控制作用。
區(qū)內(nèi)構(gòu)造較為簡單,地層總體上為一單斜構(gòu)造,斷裂發(fā)現(xiàn)2條斷層:北西向正斷層(F1)和北北東向正斷層(F2)。
F1正斷層:位于鐵爐亭的南西側(cè)。斷層性質(zhì)為正斷層,走向為北西向、傾向南西、傾角約60°。破碎帶寬約5 m,地表出露長度大于280 m。
F2正斷層:位于礦區(qū)西側(cè)。斷層性質(zhì)為正斷層,走向為北北東向、傾向北東東、傾角約66°。地表出露長度大于400 m。
2.3 巖漿巖
巖漿巖主要分布在礦區(qū)的東部、北西部及其外圍地區(qū)。侵入巖有晚侏羅世梁坑序列雙坑單元(J3S)中細粒石英閃長巖,灰~深灰色,塊狀構(gòu)造,半自形粒狀結(jié)構(gòu),主要成份為斜長石、鉀長石、石英等,偶見有少量的暗色礦物。巖體與成礦關(guān)系密切。
3 礦床地質(zhì)特征
鐵爐亭礦區(qū)鉛鋅礦6線地質(zhì)剖析圖如圖3所示。
礦區(qū)通過探槽、生產(chǎn)硐、采場等工程圈定鉛鋅礦體3個(即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體)。
Ⅰ號鉛鋅礦體:位于礦區(qū)西部,賦存于晚侏羅世梁坑序列雙坑單元(J3S)石英閃長巖與二疊系下統(tǒng)棲霞組灰?guī)r的外接觸帶(矽卡巖帶)圍巖裂隙中。由TC101、TC401、TC501、TC601、采場和1、2、3、5號硐控制,呈脈狀、透鏡狀展布,產(chǎn)狀5~28°/SEE∠61~67°。礦體規(guī)模沿走向長約305 m,沿傾向延深長度一般在70~170 m之間。礦體厚度在2.92~3.05 m之間,平均2.98 m,向深部逐漸變小,尖滅。本礦層直接頂?shù)装寰鶠槲◣r。本礦體部分已被開采。
Ⅱ號鉛鋅礦體:位于礦區(qū)中部,賦存于晚侏羅世梁坑序列雙坑單元(J3S)石英閃長巖與二疊系下統(tǒng)棲霞組灰?guī)r的外接觸帶(矽卡巖帶)圍巖裂隙中。由TC201、TC301、TC402、TC502、TC602、TC701和3、4號硐控制,呈脈狀、透鏡狀展布,產(chǎn)狀351~15°/SEE∠62~66°。礦體規(guī)模沿走向長大于300 m,沿傾向延深長度一般在69~105 m之間。礦體厚度在2.81~3.20 m之間,平均2.98 m,向深部逐漸變小,尖滅。本礦層直接頂?shù)装寰鶠槲◣r。本礦體部分已被開采。
Ⅲ號鉛鋅礦體:位于礦區(qū)東部,賦存于晚侏羅世梁坑序列雙坑單元(J3S)石英閃長巖與二疊系下統(tǒng)棲霞組灰?guī)r的外接觸帶(矽卡巖帶)圍巖裂隙中。由TC202、TC302、TC403、TC503、TC603、TC703和3、4號硐控制,呈脈狀、透鏡狀展布,產(chǎn)狀351~16°/SEE∠64~65°。礦體規(guī)模沿走向長約300 m,沿傾向延深長度一般在30-87m之間。礦體厚度在1.97~2.18 m 之間,平均2.02 m,向深部逐漸變小,尖滅。本礦層直接頂?shù)装寰鶠槲◣r。本礦體未開采。
4 控礦因素分析
區(qū)域地層劃分如表1所示。
4.1 地層巖性
礦區(qū)二疊系棲霞組地層中微量元素鉛、鋅等含量遠高于地殼背景值及地區(qū)同類巖層值,可以斷定,該地層是礦體的富集層位。矽卡巖礦體受圍巖巖性控制,以硅質(zhì)灰?guī)r和富含鈣質(zhì)、炭質(zhì)薄層的灰?guī)r最利于礦液的交代,因為鈣質(zhì)和炭質(zhì)化學性質(zhì)活潑而硅質(zhì)性脆易碎,便于礦液的進入。
4.2 構(gòu) 造
構(gòu)造是控制區(qū)內(nèi)礦體諸多因素中的主要因素,構(gòu)造運動及其形態(tài),不僅可為Pb、Zn多金屬礦的形成提供運礦、導礦和容礦空間,而且又是礦液運移直接或間接的驅(qū)動力。礦區(qū)內(nèi)F2北北東向斷裂切割深,屬區(qū)域北北東向斷裂帶組成部分,是礦區(qū)內(nèi)巖漿和礦液運移的主通道。區(qū)內(nèi)次一級斷裂、裂隙及層間破碎帶,可為Pb、Zn多金屬提供有利的容礦場所。
4.3 巖漿巖
本礦床的形成與石英閃長巖有成因關(guān)系。從區(qū)域地質(zhì)條件分析,在巖體的接觸帶上,分布著許多礦點,如皇山、北宅等鉛鋅礦床,說明了這些礦點與此巖體有成因聯(lián)系。從礦區(qū)的實際資料,石英閃長巖與鈣質(zhì)層(石灰?guī)r、鈣質(zhì)粉砂巖)直接接觸或相距較近,矽卡巖化和鉛、鋅礦化較強,形成比較集中、品位較富的鉛鋅礦體。這反映了本礦床形成與石英閃長巖關(guān)系密切。
4.4 圍巖蝕變
區(qū)內(nèi)構(gòu)造和巖漿熱液活動頻繁且強烈,受其影響,巖石普遍發(fā)生蝕變,主要3條大蝕變帶主體以矽卡巖化為主,可見有黃鐵礦化、鉛鋅礦化。圍巖中主要見大理巖化、矽卡巖化、以及硅化、綠簾石化、綠泥石化、黃鐵礦化等。鉛鋅礦化產(chǎn)在其接觸帶及圍巖裂隙中,呈脈狀產(chǎn)出。這些蝕變均反映了中、低溫熱液的成礦特點。
5 成礦規(guī)律及找礦標志
5.1 成礦規(guī)律
該區(qū)內(nèi)多金屬礦的控礦構(gòu)造包括北東東向陡傾角斷層。礦(化)體分布嚴格受斷層控制,主要產(chǎn)在陡傾角斷層中的礦體形狀多為透鏡狀。
區(qū)內(nèi)陡傾角斷層走向為北西向,傾向西南或北東東,傾角一般60~66°。斷層帶里常見碎裂巖,少見角礫巖。碎塊和角礫主要呈棱角狀,個別具鈍化現(xiàn)象,顯示斷裂具壓扭性特征。破碎帶普遍具有硅化,硅化分布方式有兩種,一種為團塊狀分布;另一種呈細脈狀,細脈走向與斷裂方向一致,在破碎帶膨大部位見有與巖漿熱液有關(guān)的鉛、鋅多金屬礦化。
產(chǎn)在陡傾角斷層中的礦體形狀多為透鏡狀,長度30~170 m,寬度1.97~2.18 m(如圖2中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號礦體)。該類型礦體變化不大,礦體規(guī)模也較大。
5.2 找礦標志
綜上所述,成礦區(qū)內(nèi)多金屬礦(化)體分布嚴格受斷層控制,礦體規(guī)模與控礦斷層的類型有關(guān),多金屬礦化類型主要為鉛、鋅。
構(gòu)造標志:晚侏羅世梁坑序列雙坑單元(J3S)中細粒石英閃長巖與棲霞組(P1q)的外接觸帶(矽卡巖帶)及北西、北東向斷裂是主要的控礦構(gòu)造,也是成礦的重要部位。
鐵(錳)帽標志:區(qū)內(nèi)的多金屬礦石主要含有方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦等金屬硫化物礦物和石英、透輝石為主的非金屬礦物,在地表經(jīng)氧化作用分別形成了以褐鐵礦為主的鐵帽,以褐鐵礦、硬(軟)錳礦為主的鐵錳帽,鐵(錳)帽是多金屬礦(化)體在地表出露的最直接標志。因此區(qū)內(nèi)褐鐵礦石、鐵錳礦石分布地段,是找礦的重要標志。
矽卡巖標志:區(qū)內(nèi)的透輝石(綠簾石)矽卡巖,是多金屬礦的主要容礦巖石。野外識別矽卡巖的兩個明顯標志:一是顏色,呈深綠或深灰色;二是粒徑,與圍巖相比,礦物粒徑較大。深的顏色和較大的礦物粒徑是野外識別矽卡巖,進而尋找多金屬礦的直接標志。
地層標志:區(qū)內(nèi)二疊系棲霞組硅質(zhì)巖作為通常為礦體的頂、底板,只要發(fā)現(xiàn)硅質(zhì)巖,其附近一般就有多金屬礦(化)體存在,是尋找多金屬礦的間接標志。
地球化學異常標志:區(qū)內(nèi)水系沉積物元素主要組合為Cu-Pb-Zn-Ag-As和Cu-Pb-Zn-Ag-Bi-Sn,以中溫元素為主。據(jù)異常區(qū)資料,異常內(nèi)帶一般可指示地表礦(化)體存在。
6 礦床成因分析
6.1 礦石結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)有它形~半自形粒狀結(jié)構(gòu)、交代~充填結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)等。
它形~半自形粒狀結(jié)構(gòu):硫化物閃鋅礦、方鉛礦等常呈它形、半自形、粒狀相互嵌結(jié)。交代~充填結(jié)構(gòu):晚期硫化物礦物黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦等充填于早期晶出的磁鐵礦及脈石礦物之自由空間,有時磁鐵礦及脈石毫無被置換之現(xiàn)象,有時同時見交代作用,形成交代~充填結(jié)構(gòu)。碎裂結(jié)構(gòu):礦物后期受力擠壓破碎發(fā)育碎裂結(jié)構(gòu)。
6.2 礦石構(gòu)造
礦石構(gòu)造有團塊狀、條帶狀、浸染狀、網(wǎng)脈狀構(gòu)造等。
團塊狀構(gòu)造:為本區(qū)主要礦石構(gòu)造。金屬礦物閃鋅礦、方鉛礦等聚集成團塊狀集合體,形成團塊狀構(gòu)造。條帶狀構(gòu)造:金屬礦物各自集成3~5 mm寬條帶,分布于脈石礦物中。浸染狀構(gòu)造:金屬礦物呈不規(guī)則之半自形晶,星散地分布于脈石礦物中,形成浸染狀構(gòu)造。網(wǎng)脈狀構(gòu)造:金屬礦物呈縱橫交錯之網(wǎng)脈狀、細脈狀分布于脈石礦物中,形成網(wǎng)脈狀構(gòu)造。在1.97~2.18 m之間,平均2.02 m,向深部逐漸變小,尖滅。本礦層直接頂?shù)装寰鶠槲◣r。本礦體未開采。
6.3 礦石類型
①礦石工業(yè)類型:礦體呈脈狀、透鏡狀,無法分采分選,只宜劃分為一種礦石工業(yè)類型;礦石中鉛鋅基本上共體,但通過一致的浮選工藝流程,均可獲取滿意的綜合回收。因此礦石工業(yè)類型只劃分為一種,即為鉛鋅礦石。
②礦石自然類型:按礦石構(gòu)造及金屬礦物含量可劃分為團塊狀礦石、條帶狀礦石、浸染狀礦石及網(wǎng)脈狀礦石。
6.4 礦物成份及生成順序
①礦石成份:根據(jù)礦石類型,主要有用金屬礦物為黃鐵礦、閃鋅礦、方鉛礦,脈石礦物為陽起石、石英等。其特征分別敘述如下。黃鐵礦:為主要金屬礦物,呈它形~半自形粒狀,銅黃色,均質(zhì)體,硬度較大,含量較多約60%~65%。方鉛礦:為主要金屬礦物,呈它形粒狀,常見交代黃鐵礦現(xiàn)象,灰白色,均質(zhì)體,具三角凹坑,粒度為0.2~3 mm,含量約3%~5%。閃鋅礦:為主要金屬礦物,呈它形粒狀,形成時間晚于黃鐵礦與方鉛礦,常見交代上述兩種礦物現(xiàn)象,灰色,均質(zhì)體,晶體中常包裹一些不規(guī)則狀方鉛礦晶體,大小為0.3~2 mm,含量約13%左右。陽起石:呈柱狀、纖維狀,常充填于黃鐵礦粒間,綠色多色性,含量約15%左右。石英:呈它形粒狀,常聚集呈小團塊狀分布,透明無色,含量約2~3%。
②礦物生成順序:根據(jù)礦物成份相互關(guān)系,其礦物生成順序為黃鐵礦、陽起石、方鉛礦、閃鋅礦、石英。
6.5 礦石化學成份
根據(jù)化學分析結(jié)果,礦石化學成份為:其一,主要有用組分。礦石中主要有用組分為鉛、鋅,緊密共生。單個樣品含鉛品位最高3.43%,最低2.00%,全區(qū)平均2.69%;鋅品位最高4.22%,最低2.73%,全區(qū)平均3.45%。其中Ⅰ號礦體平均品位:鉛2.73%,鋅3.42%;Ⅱ號礦體平均品位:鉛2.65%,鋅3.51%;Ⅲ號礦體平均品位:鉛2.66%,鋅3.41%。其二,伴生有益組分。經(jīng)組合分析,本區(qū)伴生有益組分均未達到綜合利用指標。其三,有害組分。經(jīng)調(diào)查,目前在礦區(qū)范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有害氣體等成分。
6.6 礦體氧化帶發(fā)育情況
根據(jù)物相分析成果(見表2),結(jié)合探槽及生產(chǎn)硐觀察,說明礦體氧化帶不發(fā)育(鉛鋅氧化率≤10%。從表2中可見鉛鋅礦屬硫化礦。
6.7 礦床成因類型
綜合礦床特征,認為屬于矽卡巖型中、低溫熱液的鉛鋅礦床。根據(jù)礦體形態(tài)、礦石組合類型、礦石結(jié)構(gòu)構(gòu)造、圍巖蝕變等資分析,并參考火山巖型鉛鋅礦床成礦模式,認為礦床成礦過程大致為早期巖漿受后期熱力作用的影響(如巖漿-構(gòu)造熱事件),涌入地殼,使基底和沉積蓋層溫度升高釋放同生沉積水,與地表和海盆中向下滲透的水相混合形成熱水溶液,并向低溫地段運移,途中溶濾、萃取分散在各地層中的鉛鋅等成礦物質(zhì)形成含礦熱液。含礦熱沿導礦構(gòu)造,經(jīng)次級斷裂(配礦構(gòu)造)進入構(gòu)造裂隙帶(容礦構(gòu)造)――巖石破碎、節(jié)理裂隙、構(gòu)造虛脫等卸壓部位。當上升的熱液運移到此,因物理化學條件的突然變化(如卸壓、火山作用等)。使成礦物質(zhì)活化、遷移至初步富集,而又經(jīng)后期熱液蝕變作用使鉛鋅礦等成礦元素以硫化物的形式從含礦流體中不斷沉淀析出,進一步富集成礦充填到構(gòu)造裂帶等地段。就礦區(qū)礦(化)而言,有利構(gòu)造部位為巖層破碎、節(jié)理裂隙處,明顯受北西、北東斷裂伴生的次級斷裂或裂隙所控制,礦石以半自形~他形晶粒狀結(jié)構(gòu)為主,且又具明顯的交代結(jié)構(gòu)和脈狀構(gòu)造,顯示了構(gòu)造裂隙帶控礦和熱液充填、交代的特征。且閃鋅礦、方鉛礦、黃銅礦及礦化蝕變類型組合絹云母化、硅化、綠泥石化、碳酸巖化、黃鐵礦化等均屬中~低溫熱液階段結(jié)晶產(chǎn)物,因此,可以大致判定礦床成因類型應屬中~低溫熱液裂隙帶充填交代熱液型鉛鋅礦床。
關(guān)鍵詞 多金屬礦床;成礦地質(zhì)條件;成礦條件
中圖分類號 P62 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2016)170-0200-01
赤峰市處于內(nèi)蒙古―大興安嶺成礦省,跨越了西伯利亞板塊、東南大陸邊緣和華北板塊北部大陸邊緣大地構(gòu)造單元,古元古代寶音圖群的一套中、淺變質(zhì)的巖石組合,屬板塊邊緣淺―濱海相建造;早泥盆世有類復理石沉積并有基性火山活動;早石炭世海相基性―中酸性火山巖堆積,早石炭世―晚石炭世海相碎屑和碳酸鹽巖沉積,形成了海陸交互相沉積;中二疊世初,有強烈基性火山巖噴發(fā),夾正常沉積;中二疊世晚期,海水變淺而沉積了碳酸鹽巖,碎屑巖;晚二疊世沉積了河湖相巖層。二疊紀巖漿活動強烈,尤以二疊世晚期為主,構(gòu)成走向北東和近東西向的花崗巖巖漿帶。形成眾多且具一定規(guī)模的Au、Cu、Pb、Zn、Sn、W、Mo等成礦元素的地球化學塊體。
赤峰市共發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)83種。能源礦產(chǎn)主要有煤炭、石油、油頁巖;金屬礦產(chǎn)主要有鐵、銅、鉛、鋅、鎢、錫、鉬、金、銀、銦、鎘;非金屬礦產(chǎn)有硅石、螢石、沸石、電氣石、膨潤土、葉臘石、高嶺石、硅藻土、硅灰石、石灰石飾面用建筑石材等)。除石油、天然氣等特定礦種外,納入自治區(qū)礦產(chǎn)資源/儲量,已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地1660余處。
1 成礦帶特征
內(nèi)蒙古―大興安嶺成礦省是重要的有色金屬集中分布區(qū),除有色金屬外,尚有黑色金屬、稀有金屬、稀土金屬、貴金屬及非金屬等。三級成礦帶為大興安嶺南段晚古生代―中生代金、鐵、錫、銅、鉛、鋅、銀、鉬成礦帶;錫林浩特―索倫山元古宙、晚古生代―中生代銅、鐵、鉻、金、鎢、鍺、螢石、天然堿成礦帶。
1)錫林浩特―索倫山元古宙、晚古生代―中生代銅、鐵、鉻、金、鎢、鍺、螢石、天然堿成礦帶在克什克騰旗南西部,主要成型礦床為柯單山鉻鐵礦床,與寒武紀超基性巖相關(guān)。
2)大興安嶺南段晚古生代―中生代有赤峰市重要的礦床集中區(qū)包括銀、錫、金、銅、鋅、鐵、鉬、鉛、成礦帶,大地構(gòu)造處于華北板塊北部大陸邊緣。該帶成礦的突出特點是賦礦圍巖(含礦巖系)主要為二疊系海相碎屑巖夾中性、在基性火山巖,成礦母巖為晚侏羅―早白堊世中酸性復式雜巖體。已發(fā)現(xiàn)成型礦床主要有:黃崗梁鐵錫多金屬礦床、大井子銅錫銀礦床、白音諾爾鉛鋅銀礦床、浩布高鉛鋅礦床、敖侖花銅鉬礦床、拜仁達壩銀鉛鋅礦床等,礦床類型主要為矽卡巖型、脈狀熱液型及斑巖型。
該帶分布著大面積的中生代火山―巖漿巖帶,目前已發(fā)現(xiàn)與中生代火山―巖漿活動有關(guān)的礦床有扎木欽鉛鋅礦、罕山林場銅錫銀礦等,表明該成礦帶是尋找與中生代火山―巖漿活動有關(guān)的火山熱液型銅鉛鋅多金屬礦床的極為有利地區(qū)。
以西拉木倫河深大斷裂為界,北部劃分為黃崗―白音溫都鐵(錫)、銅、鉛、鋅、銀(螢石)成礦亞帶;大井子―駝峰山銅、鉬、鉛、鋅、銀(葉蠟石)成礦亞帶。南部劃分為小東溝―庫里吐銅、鉛、鋅、銀、鉬、金成礦亞帶。
2 成礦亞帶(區(qū))特征
2.1 黃崗―白音溫都鐵(錫)、銅、鉛、鋅、銀(螢石)成礦亞帶
自克什克騰旗經(jīng)棚鎮(zhèn)―阿魯科爾沁旗巴彥包勒格蘇木,呈北東向展布,地層有古元古界寶音圖群、石炭系―二疊系海相碎屑巖及火山巖、中生代火山巖。巖漿巖以侏羅紀巖漿活動為主,是鐵、錫、鉛、鋅、銀礦產(chǎn)的集中帶。成型礦床有拜仁達壩銀鉛鋅礦床、維拉斯托鋅多金屬礦床、黃崗梁鐵錫礦床及白音諾爾鉛鋅礦床,礦床成因類型以矽卡巖型和巖漿熱液型為主。
2.2 大井子―駝峰山銅、鉬、鉛、鋅、銀(葉蠟石)成礦亞帶
該帶南部界線為西拉沐淪深斷裂,東界與吉黑成礦省的松遼盆地新生代油氣鈾成礦區(qū)毗鄰,界線為第四紀沉積盆地邊緣。古元古界寶音圖群老質(zhì)地體及晚古生界西別河組蛇綠巖洋殼殘留,二疊系海相碎屑巖及火山巖及巖漿巖作用下,產(chǎn)出一系列水晶、石材、石棉、石墨、硅石、葉臘石等非金屬礦產(chǎn)。與白堊系地層及侵入巖相關(guān)的沸石礦、硅石礦及鉛鋅銀礦等。
2.3 小東溝―庫里吐銅、鉛、鋅、銀、鉬、金成礦亞帶
本成礦亞帶大地構(gòu)造位置上為明顯的興蒙造山系與華北陸塊北緣過渡帶,不同時期受二者的共同作用明顯,成礦期次多,成礦作用復雜,礦床類型多樣。此帶北部自紅山子―梧桐花,主要為二疊系于家北溝組疊加侏羅系、白堊系及新近系火山巖,集中產(chǎn)出與于家北溝組及中生代火山巖相關(guān)的鉛、鋅、鉬、銀礦床,同時還有與中生代巖漿巖相關(guān)的螢石礦。車戶溝―官地一帶,受兩個大地構(gòu)造單元雙重作用明顯。西南部,產(chǎn)出與古生界礦源層在中生代火山巖作用下形成的金、銀礦,與華北陸塊北緣金礦成因一致;同時疊加中生代火山―巖漿作用相關(guān)的銅、鉬礦,同時產(chǎn)出與金屬成礦相關(guān)的膨潤土礦、沸石礦、螢石礦等非金屬礦床。解放營子一帶,為興蒙造山系內(nèi)原古老地體殘塊,為古元古代寶音圖群、早古生代曬勿蘇組、八當山火山巖等,產(chǎn)出與之相關(guān)的銀礦、銅鉬礦、金礦及電氣石、石棉、螢石礦等。四道灣―木頭營子鄉(xiāng)一帶,為石炭系及二疊系沉積、火山地層,產(chǎn)出與之相關(guān)的灰?guī)r礦及螢石礦,在中生代火山―巖漿巖作用下,形成銅鉬礦。與新近系漢諾壩組玄武巖相關(guān)的石材、泥炭等礦床。在四德堂―寶國吐一帶,晚古生代為海陸交互相灰?guī)r、砂巖、碎屑巖及火山巖,部分受到輕微變質(zhì),為砂板巖、頁巖,在中生代巖漿巖作用下產(chǎn)出一系列金礦、銅礦及鉛鋅礦。
3 成礦期次及演化
晚古生代華北板塊北部邊緣發(fā)生開裂活動。泥盆紀有類復理石沉積并有火山活動,有海相基性―中酸性火山巖堆積,石炭紀海相碎屑和碳酸鹽巖沉積;形成具一定規(guī)模的Au、Cu、Pb、Zn、Sn、W、Mo等成礦元素的地球化學塊體。由于巖漿活動強烈,形成與巖漿侵入活動有關(guān)的有色金屬、黑色金屬、稀有金屬、稀土金屬、貴金屬等礦床成礦系列。
參考文獻
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[3]礦產(chǎn)志,2002.
安徽淮北臨渙煤礦隨著礦井開采深度的不斷增加,沖擊地壓對煤礦產(chǎn)生的威脅程度越來越大?;幢钡V區(qū)臨渙煤礦地質(zhì)條件,災害嚴重,采深大,地應力高,巖層結(jié)構(gòu)復雜區(qū)域、構(gòu)造應力突顯區(qū)域,整體圍巖強度惡化、臨近開采影響等多種因素綜合作用下的巷道占較大比重。這類巷道一直以來以錨噴、架棚等單一支護形式為主,支護效果不理想,巷道變形量大,巷道維護周期短,返修、復修工程量多,維護成本高,維護狀況惡劣,掘進單進低。從往年巷道修復量看,要投入不少人力、物力進行巷修。正常的生產(chǎn)準備受到影響,生產(chǎn)系統(tǒng)遭到破壞,礦井安全環(huán)境惡化,不僅制約了礦井安全生產(chǎn),也難以適應礦井高產(chǎn)高效建設(shè)的需要。采區(qū)主體巷道維護周期僅有6—8個月,巷道在采動影響下,一年內(nèi)往往修復2—3次,部分礦井巷道失修率居高不下。反復修復,巷道變形量達0.5m 1.2m,運輸系統(tǒng)受到嚴重破壞,綜采面設(shè)備無法進入工作面,采區(qū)生產(chǎn)準備受到制約。
二、關(guān)于創(chuàng)新成果的分析
淮北礦區(qū)支護困難的狀況,一方面是由于礦區(qū)開采深度增加,礦井地質(zhì)條件復雜,地壓顯現(xiàn)強烈等客觀因素造成,另一方面是由于長期以來支護思想保守、設(shè)計理念落后、施工管理水平低等人為因素造成支護技術(shù)發(fā)展較為緩慢。與行業(yè)先進水平相比,礦區(qū)支護技術(shù)整體上還處于較低的水平,支持技術(shù)與主導技術(shù)的發(fā)展不同步、不協(xié)調(diào),一定程度上制約了礦井安全高效建設(shè)。
礦井巷道支護技術(shù)是礦井安全高效生產(chǎn)的重要支持技術(shù),煤礦一直以來十分重視支護技術(shù)的發(fā)展。開展了以煤巷錨桿支護為主的工藝改革,高強預應力錨桿支護技術(shù)的應用不斷鞏固提高。但占煤礦20% 25%比例的高地壓巷道支護技術(shù)一直沒有實現(xiàn)新的突破,亟待研究解決。圍巖綜合治理創(chuàng)新是一項綜合性系統(tǒng)工程,不僅是支護技術(shù)的改革創(chuàng)新,而且要從優(yōu)化生產(chǎn)布局、優(yōu)化開采程序、合理煤柱留設(shè)、合理巷道布置等技術(shù)手段,從提高職工隊伍素質(zhì),提高施工管理水平等方面,實施綜合性治理。每一個技術(shù)環(huán)節(jié)、每—個管理環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,對治理效果都會產(chǎn)生不利影響,甚至可能導致成果的失敗。首先,要建立適應礦區(qū)高地壓軟巖巷道實際的支護理論體系,建立支護技術(shù)創(chuàng)新的理論基礎(chǔ)。確立適應礦區(qū)深水平高地應力復雜圍巖條件支護技術(shù)路線,是科學制定治理技術(shù)方案的設(shè)計保障。其次要建立高地應力軟巖巷道礦壓監(jiān)測和信息反饋體系,實施智能化、數(shù)字化監(jiān)控,科學評判支護效果,為進一步完善治理技術(shù)方案、實現(xiàn)最優(yōu)的經(jīng)濟技術(shù)效果提供科學保證。
三、礦井圍巖綜合治理創(chuàng)新方法
近年來,不斷加強礦井圍巖綜合治理創(chuàng)新工作,已對井下高地壓巷道治理實施了有效治理。
一是,以困難復雜條件煤巷治理為突破口的試驗階段這一階段引進科研院校技術(shù)優(yōu)勢,針對礦區(qū)具有代表性的高地壓煤層巷道,實施了有效治理。
二是,以臨渙礦井的典型高地壓巷道為主的自主創(chuàng)新階段
臨渙煤礦的煤巷治理主要選擇復雜條件下的煤巷,巖巷治理,著力解決服務年限長、構(gòu)造應力大、圍巖條件復雜的采區(qū)主體巷道支護難題,積極探尋高地壓軟巖巷道治理技術(shù)途徑。
三是,支護技術(shù)實現(xiàn)新突破,支護手段不斷豐富,創(chuàng)新以重點礦井巖巷治理為技術(shù)突破點,全面推廣應用,多種支護手段得到應用,初步形成了適合礦區(qū)實際的高地壓軟巖巷道礦壓監(jiān)測和信息反饋體系,重點開展支護效果評判,完善治理技術(shù)方案,達到技術(shù)先進,經(jīng)濟合理的治理效果,改善礦井安全生產(chǎn)環(huán)境。
在實施高地壓巷道圍巖治理的過程中,煤礦通過采取政策扶持,完善制度、技術(shù)保障、跟蹤服務、指導監(jiān)督等一系列措施,使圍巖綜合治理不斷推進,并取得了顯著成效,做法是:
1、制定政策,規(guī)范實施。以礦井典型高地壓、大變形煤層巷道為治理對象,引進桁架、錨索梁、化學注漿等新技術(shù)、新工藝,擴大了煤巷錨桿支護技術(shù)應用范圍。針對高地應力軟巖支護的業(yè)界難題,集團公司組織煤礦與中國礦業(yè)大學聯(lián)合攻關(guān),以聯(lián)合支護技術(shù)及各種技術(shù)手段的綜合應用為主導,對礦井重點巖巷重點開展技術(shù)研究,軟巖治理技術(shù)發(fā)展較快。
煤礦工程技術(shù)人員,堅持自主創(chuàng)新,在錨噴支護的巖巷中創(chuàng)新采用了長錨桿、帶網(wǎng)、錨索二次支護,取得明顯的治理成效,還創(chuàng)新采用了“加長錨桿十全封閉29U"支護技術(shù),對大斷面軟巖巷道強烈變形實施了有效控制,高地壓巷道支護技術(shù)的研究更注重于解決實際問題。
2、立足礦井實際,科學創(chuàng)新。礦井圍巖綜合控制技術(shù)方案的制定建立在對治理對象充分認識的基礎(chǔ)上,在收集整理治理對象基礎(chǔ)技術(shù)資料,并從理論上分析、從實踐中總結(jié)后,綜合應用工程類比、數(shù)值計算等方法進行個性化設(shè)計。設(shè)計時更加注重分析巷道破壞原因、維護特點、巷道所處地質(zhì)條件、周邊開采環(huán)境,注重從優(yōu)化巷道布置、合理選擇巷道層位入手,確定出最佳的技術(shù)方案。針對高地壓軟巖巷道維護特點,確定軟巖巷道地壓治理的基本原則是:圍巖分類、大斷面預留可縮量、強力高效支護設(shè)計、過程控制,以強化支護手段、強化圍巖強度和強化圍巖承載結(jié)構(gòu)等,實現(xiàn)由被動承載支護結(jié)構(gòu)向主動加固圍巖承載圈,達到“支護一圍巖”支護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定效果,為巷道支護達到良好技術(shù)經(jīng)濟效果奠定技術(shù)基礎(chǔ),為煤炭開采創(chuàng)造有利條件。
四、結(jié)論
在煤礦和集團公司上下的不懈努力下,通過系統(tǒng)性研究,綜合性治理,礦區(qū)支護技術(shù)快速發(fā)展,高地壓巷道圍巖綜合治理取得顯著成效。
一是通過對礦井高地壓巷道變形破壞機理,礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的深入研究,通過綜合應用現(xiàn)有的新型、高效支護手段,把新型高強預應力錨桿、U新鋼可縮支架、圍巖注漿加固、全封閉支護等圍巖控制手段,以及巷道布置優(yōu)化、開采程序優(yōu)化、圍巖卸壓等技術(shù)有機結(jié)合起來,實行綜合治理,成為圍巖治理的主導技術(shù)路線。有效解決了礦井煤巷支護難題。
二是礦井煤巷以高預應力樹脂錨桿支護,輔以高強鋼帶、桁架、錨索及錨梁、注漿、錨架等聯(lián)合支護工藝,解決了復雜條件下大變形量、“三軟”煤層巷道支護難題。巖巷“錨架”、“錨架全封閉”、“全封閉+注漿”等支護新技術(shù)的應用研究,實現(xiàn)了對高地壓軟巖巷道的有效控制,礦井高地壓巷道的治理均達到了預期目標。
參考文獻:
【關(guān)鍵詞】地礦勘查;金礦床;找礦遠景
位于仙游縣城關(guān)南部的園莊鎮(zhèn)東石村,1989~1990年福建省閩東南地質(zhì)大隊開展大羅溪幅l:5萬礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查時發(fā)現(xiàn)了牛頭山一九樓山黃金異常,二級異常檢查時,在牛頭山南、北兩側(cè)的地表上圈定了金異常2個、金礦化體12條,以后再未進一步深入工作。
1、區(qū)域成礦地質(zhì)背景
礦區(qū)地處沿海動力變質(zhì)帶西緣,漳平一一仙游東西向斷裂帶與長樂――商澳北東向斷裂帶之祥謙――云霄次一級北東向斷裂帶上,牛頭山火山機構(gòu)內(nèi)。地層出露較簡單,主要為侏羅系上統(tǒng)長林組(J3c),南園組(J3n)酸性火山碎屑巖。巖漿活動強烈,主要有燕山早期二長花崗巖、燕山晚期輝長巖,少量晚期侵入的脈巖,脈巖呈單脈或成群出現(xiàn),主要為花崗斑巖脈、閃長玢巖脈和基性巖脈。受構(gòu)造及巖漿活動影響,圍巖具較強蝕變現(xiàn)象。
2、礦區(qū)地質(zhì)特征
2.1 含礦層位
礦區(qū)出露地層簡單,為侏羅系上統(tǒng)南園組第二段(J岔)酸性火山碎屑巖,局部夾沉凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)泥巖。巖層總體走向20~70。,北西側(cè)巖層向南東傾,南東側(cè)巖層則向北西傾,傾角35~70。,構(gòu)成一個向內(nèi)傾的錐狀火山,其中心部位位于牛頭山上。
2.2 侵入巖
區(qū)內(nèi)見有花崗斑巖脈、流紋巖脈和基性巖脈以及石英脈沿斷裂侵入和充填。巖脈展布方向以北東向為主,次為北西向,長20~150m,寬幾~十幾m。
2.3 構(gòu)造
礦區(qū)位于沿海動力變質(zhì)帶西緣,漳平――仙游東西向斷裂帶與長樂…南澳北東向斷裂帶之祥謙…云霄次一級北東向斷裂帶上。構(gòu)造主要表現(xiàn)為北北東.北西向線狀斷裂和片理化帶發(fā)育。牛頭山錐狀火山,根據(jù)巖性和地質(zhì)特征劃分為火山頸相,中心部位地貌上呈懸崖陡壁,巖性為流汶巖、隱爆角礫巖。區(qū)內(nèi)可見長1100m,寬700m,面積>0.78km2。,呈橢圓形,長軸里北北東方向展布。受溪浦――后曾北北東向斷裂帶所控制,位于該斷裂帶中段,北東與倒船山錐狀火山、南西與大沛錐狀火山相毗鄰,是倒船山――建興山串珠狀火山群的組成部分。
2.4 圍巖蝕變
區(qū)內(nèi)圍巖蝕變較為強烈,且具有范圍廣、種類多的特點.蝕變強度以牛頭山最強,主要為火山氣液變質(zhì),以葉臘石化、明礬石化、高嶺土化、次生石英巖化為主,其次有黃鐵礦化,偶見綠市石化、綠泥石化等。礦化蝕變具有明顯的分帶特征,在平面上,中心牛頭山以明礬石化――臘石化蝕變帶為主。
2.5 地球化學土壤異常特征
征牛頭山南、北兩刪的地表上圈定了金異常2個:
南側(cè):長>300m,寬100~300m,異常未封閉。金含量一般為25~40×10-9,濃集中心最高≥90×10-9,在異常內(nèi)已發(fā)現(xiàn)3條金礦化體(Au-10~Au-12)。
北側(cè):長365m,寬80~225m,呈“梨狀”,金含量一般為20×l0以上,多數(shù)≥90×10,濃集中心最高≥90×10-9,在異常內(nèi)已發(fā)現(xiàn)9條金礦化體(Au-1~Au-9)。
3、礦化體特征
3.1 礦化體特征
區(qū)內(nèi)見金礦化體12條,組成長650m,寬100~130m的礦化帶。其兩端主要沿北北東向斷裂帶和北北東向片理化帶展布,分布在400~550m之聞。主要礦化體有6個,呈長橢圓狀、透鏡狀、脈狀,個別呈分餃現(xiàn)象。長100~290m,寬5~10m,最寬達29m。其余礦億體呈脈狀,長60~100m,寬1~2m??傮w走向南部360°、中部為15~25°、往北部則為35°。賦礦構(gòu)造傾向以北西為主,個別南東,傾角70~80。少數(shù)為45~65°。其金含量一般為0.10~0.13×10-6,少數(shù)為0.22~0.28×10-6,最高為0.55×10-6,平均為0.15×10-6。產(chǎn)于侏羅系上統(tǒng)南園組第二段(J3n2)流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r及沉凝灰?guī)r中。
3.2 礦化體圍巖
金礦化體頂?shù)装鍨樗榱蚜骷y質(zhì)晶屬凝灰?guī)r、碎裂流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r、沉凝灰?guī)r,巖石較破碎,片理發(fā)育,具不均勻的硅化、褐鐵礦化、葉臘石化、次生石英巖化、明礬石化等蝕變。
3.3 找礦標志
1、區(qū)域性北北東向斷裂與多組區(qū)域性斷裂的交匯部位,往往是火山活動和礦化的中心,是重要的構(gòu)造找礦標志。
2、構(gòu)造破碎帶、角礫巖帶和片理化帶發(fā)育地段,是含礦溶液活動和運移交代成礦的有利地段,也是容礦的有利場所。
3、硅化、褐鐵礦化、葉臘石化、次生石英巖化、明礬石化等蝕變,是尋找金礦體的重要找礦標志。
3.4 控礦因素及成因類型
3.4.1 控礦因素
牛頭山金礦化體的形成,是地質(zhì)成礦作用發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物,其形成是由多方面有利的成礦地質(zhì)條件所決定的:
1、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景因素。礦化體地處沿海動力變質(zhì)帶西緣,漳平――仙游東西向斷裂帶與長樂――南澳北東向頤裂帶之祥謙――云霄次一級北東向斷裂帶上。區(qū)內(nèi)北北東向構(gòu)造、片理化帶發(fā)育。尤其是F2、F3、F4斷裂,既控制了片理化帶的展布亦是礦區(qū)內(nèi)的主要構(gòu)造。
2、地層巖性控制因素。侏羅系上統(tǒng)南園組第二段(J3n2)火山巖系是礦化體的主要賦礦圍巖。主要見于流紋質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)凝灰?guī)r及沉凝灰?guī)r中。
3、火山構(gòu)造控制因素。牛頭山錐狀火山的活動,導致了礦區(qū)內(nèi)的南園組第二段(J3n2>酸性火山巖廣泛分布,以及晚侏羅世次流紋巖沿火山通道侵入。
3.4.2 礦化體成因類型
綜上所述,礦區(qū)內(nèi)主要成礦地質(zhì)條件和控礦因素,結(jié)合圍巖蝕變等特征,本人認為該礦化體的成因類型為火山熱液充填交代型。
4、找礦遠景分析
l、區(qū)域沿海動力變質(zhì)帶為金的活化轉(zhuǎn)移提供了能量(熱源、水源),深部老地層(澳角群)可能提供部分金礦物質(zhì)來源,所以沿海動力變質(zhì)帶自宏路以南斷續(xù)有Au異常分布,表明這個帶有Au礦液活動。
2、區(qū)域斷裂(北東向)和火山構(gòu)造提供了熱液運移通道及賦礦空間,火山熱液也可能提供部分金礦物質(zhì)來源。
3、區(qū)內(nèi)礦化蝕變分帶明顯,具典型火山巖型金礦成礦模式。
關(guān)鍵詞:地質(zhì)狀況;油頁巖;問題分析
Abstract: This paper mainly introduces the present situation analysis and oil shale drilling in geological problems, on the basis of drilling mud problems existing in construction site, with the oil shale of the characteristics and wellbore stability theory, discusses the optimization of oil shale drilling mud system, and test analysis of the inhibitory effect of mud system expansion of shale.
Key words: geological condition; oil shale; problem analysis
中圖分類號:F416.1
引言:油頁巖是一種腐泥巖,遇水后容易發(fā)生水化膨脹、分散的問題。與泥頁巖遇水產(chǎn)生的問題相同,對其泥漿體系的研究類似于泥頁巖。油頁巖地層由于其所含粘土比例較高,容易水化,給鉆進操作帶來了極大的負面影響,鉆井過程中常出現(xiàn)井徑擴大、井壁失穩(wěn)、卡鉆、糊鉆、扭矩及阻力增大等一系列井下復雜情況。所以,對油頁巖地層鉆探施工而言,泥漿體系是個非常重要的技術(shù)問題。
一、我國地質(zhì)狀況的分析
1.1 我國地質(zhì)技術(shù)總體成新水平
我國地質(zhì)技術(shù)裝備在過去3年購置踴躍,成新率較高。在可統(tǒng)計的130家施工單位中,有60%-70%的主要地勘裝備是在近三年購置的;在可計算的71個施工單位中,國產(chǎn)設(shè)備平均成新率約為64%,進口設(shè)備成新率約為70%。
1.2 國產(chǎn)地質(zhì)技術(shù)裝備仍然是地勘施工的主力裝備
(1)我國地質(zhì)技術(shù)裝備市場呈現(xiàn)品種多樣、供貨商眾多、需求旺盛的繁榮局面,國產(chǎn)地質(zhì)技術(shù)裝備仍然是廣大地勘施工單位的主力裝備,千米以深國產(chǎn)鉆機擁有率約為94%。
從收回的150份調(diào)查表中統(tǒng)計,擁有巖心鉆探設(shè)備并承擔巖心鉆探工作量單位有73個,擁有300m以深(含300m)巖心鉆探設(shè)備786臺套,其中:千米以深(含1000m)鉆機690臺套,占87.8%;300-1000米鉆機96臺套,占12.2%;立軸式鉆機735臺,占93.5%;全液壓鉆機51臺,占6.5%。在51臺全液壓鉆機中,國產(chǎn)鉆機11臺,占21.6%;進口鉆機40臺,占78.4%。
從以上數(shù)據(jù)不難得出,立軸式巖心鉆機在我國仍占據(jù)絕對的主導地位。
(2)目前地勘隊伍典型機臺設(shè)備配套現(xiàn)狀見表1。
表1 目前地勘隊伍典型機臺設(shè)備配套情況
(3)除傳統(tǒng)的鉆機、鉆具、儀器承擔了大量施工任務外,為滿足地質(zhì)勘查市場新的需求,深度更深、自動化程度更高、能力更強的一系列新型號鉆探設(shè)備研制成功并投入市場,比如XY-6B、HXY-8B等機械傳動巖心鉆機,滿足了大深度巖心鉆探施工要求;HCD-5、XD-5、HYDX-8B等全液壓巖心鉆機在中深孔巖心鉆探施工中效率高、勞動強度低、安裝搬運簡便,部分替代進口。據(jù)不完全統(tǒng)計,2008年國產(chǎn)全液壓巖心鉆機全球銷售量超過了150臺。
二、油頁巖井壁穩(wěn)定機理
研究油頁巖穩(wěn)定性有兩個主要的方面:①油頁巖膨脹力;②油頁巖的運移過程。
(1)油頁巖的膨脹力
膨脹力是油頁巖以及泥頁巖在鉆井過程中與鉆井液相互作用過程中影響其穩(wěn)定性的關(guān)鍵作用力,要穩(wěn)定油頁巖,必須在鉆井液中添加抑制劑,以控制和減小膨脹力。圖1為油頁巖受鉆井液影響的膨脹力受力模型。
1連有微孔的粘土片層體系受力
膨脹力是所有粘土固有的特性,它總是存在于富含粘土的油頁巖及泥頁巖中,在粘土片層上表現(xiàn)為張力。當在鉆井過程中,油頁巖與水基鉆井液接觸時,膨脹力不會突然變化,但粘土與鉆井液接觸過程中所發(fā)生的相互作用的化學變化可改變其大小。抑制劑是能減少這種膨脹的作用力,但并不是說最佳的抑制劑能將膨脹力降為零[1],且抑制劑減少膨脹力的效果會根據(jù)粘土的種類不同而不同。
(2)油頁巖的運移過程
泥頁巖-鉆井液體系如同“透過性的滲透膜”發(fā)生化學滲透[2],膜的特性源于低滲透、富含粘土的泥頁巖中水及水化質(zhì)子的運動差異性,通過化學勢梯度驅(qū)動形成水的流動,導致了泥頁巖與鉆井液體系之間的水及離子的交換,從而改變了膨脹壓力、水含量及孔隙壓力。
侵入泥頁巖的離子將在粘土片層間進行交換,從而改變膨脹力。泥漿壓力的侵入將提高孔隙壓力。如果發(fā)生滲透,井壁周邊的泥頁巖將去水化。這些變化將及時影響剛鉆的泥頁巖的應力狀況及強度,從而影響泥頁巖的穩(wěn)定性。
油頁巖地層鉆進過程中,除井壁穩(wěn)定問題,還有鉆屑分散和鉆頭泥包問題。
2 泥漿體系配方的確定
根據(jù)油頁巖的性能,初步確定出兩種泥漿體系:低固相泥漿體系物為:膨潤土、XY-27、腐植酸鉀、磺化酚醛樹脂、聚合醇、部分水解聚丙烯晴銨鹽和純堿;無固相泥漿配方物為:PHP水解聚丙烯酰胺、KHm腐植酸鉀、PVA聚乙烯醇、CMC和KCL。
通過正交實驗所得的各項性能數(shù)據(jù),實驗出配方中各物質(zhì)的最優(yōu)含量。低固相泥漿體系最優(yōu)含量見表1,性能指標見表2。無固相泥漿體系最優(yōu)含量見表3,性能指標見表4。
表1 低固相泥漿體系各組分含量 單位:%
注:沉化2天沒有分層現(xiàn)象。
三、泥漿體系的評價
泥漿體系得評價主要做了兩個方面的測試:膨脹性和巖屑回收率。
3.1 低固相泥漿體系
在低固相泥漿體系中,聚合醇對泥頁巖的抑制性比較關(guān)鍵,把4%膨潤土+0.3%XY-27+1%腐植酸鉀+2%磺化酚醛樹脂+0.5%部分水解聚丙烯腈銨鹽+0.2%Na2CO2 定位基漿。利用頁巖膨脹儀分別測定①基漿、②基漿+1.5%聚合醇、③基漿+2%聚合醇、④自來水體系的膨脹。得到的膨脹曲線見圖2和圖3所示。
圖2①、②、③泥漿的膨脹曲線圖
圖3 ①、②、③、④體系的膨脹曲線圖
從圖2和圖3可以看出:聚合醇加量在2%時候?qū)搸r的抑制性最強。與水相比,其體系可以降低頁巖膨脹率達到88.7%。
篩取30目的泥巖50g,分別加于上述①、②、③、④體系中,在120℃的滾爐中熱滾16小時,然后利用40目篩回收巖屑,測得回收率如圖4所示。
圖4低固相泥漿體系巖屑回收率對比圖
從圖4可以看出聚合醇加量為2%時,巖屑的回收率最高,對頁巖的抑制性最強,確定聚合醇JC-2的最佳加量為2%。
3.2無固相泥漿體系
把0.07%PHP水解聚丙稀酰胺+2%KHm腐植酸鉀+0.3%CMC +5%KCL定為基漿,利用頁巖膨脹儀對①基漿+1.5%PVA、②基漿+2%體系、③自來水進行頁巖膨脹率實驗的測定,所測定的膨脹率結(jié)果如圖5和圖6所示。
圖5①、②體系的膨脹曲線圖
圖6①、②、③體系的膨脹曲線圖
從圖5和圖6可以看出:聚合醇加量在PVA 1.5%時候?qū)搸r的抑制性最強。與水相比,無固相泥漿體系可以降低頁巖膨脹率達到86.7%。
篩取30目的泥巖50g,分別加于基漿+1%PVA、基漿+1.5%PVA、基漿+2%PVA、自來水體系中,在120℃溫度下熱滾16小時,然后利用40目篩回收巖屑,所得到巖屑回收率對比如圖7所示。
圖7無固相泥漿體系巖屑回收率對比圖
由圖5、圖6和圖7可以看出PVA的加量最佳為1.5%,對泥頁巖的整體抑制效果最好。
四、結(jié)語
在對油頁巖的物理化學特性測定的基礎(chǔ)上,優(yōu)選了低固相泥漿和無固相泥漿兩種體系,通過正交實驗,測定了泥漿體系中各組分的最優(yōu)加量;通過頁巖膨脹率和巖屑回收率檢測實驗,評價了泥漿體系對泥頁巖地層的抑制效果。低固相泥漿體系的配方為:4%膨潤土+0.3%XY-27+1%腐植酸鉀+2%磺化酚醛樹脂+0.5%部分水解聚丙烯腈銨鹽+0.2%Na2CO2+2%聚合醇(JC-2)。無固相泥漿體系的配方為:0.07%PHP水解聚丙稀酰胺+2%KHm腐植酸鉀+0.3%CMC +5%KCL+1.5%PVA聚乙烯醇。
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關(guān)鍵詞:滲漏;房屋;控制;質(zhì)量
Abstract: China the rapid development of social economy, drive the construction and real estate of the rapid growth of the industry. A big increase in the number of housing construction project, it has also exposed a construction occur frequently in the series of quality problems, including housing project quality-the common problems of leakage. The problem of construction not only leakage caused a certain loss itself property, serious more will affect the normal life and production. This paper mainly aimed at building construction engineering problems of common leakage analysis, and put forward effective way to prevent leakage of the method.
Keywords: leakage; Houses; Control; quality
中圖分類號:O213.1文獻標識碼:A 文章編號:
0引言
社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展,帶動了建筑及房地產(chǎn)行業(yè)的快速發(fā)展,但同時也帶來了很多的房屋質(zhì)量問題,導致許多用戶的不滿。隨之房屋建筑的質(zhì)量問題也就受到了越來越多人的關(guān)注,尤其是房屋建筑的滲漏,成為建筑工程質(zhì)量的頑疾之一,直接影響到人們的工作和生活,嚴重的還將影響到房屋建筑的使用壽命。預防滲漏的產(chǎn)生已經(jīng)成為房屋建筑施工中的工作重點之一。房屋建筑中較常見的滲漏水現(xiàn)象一般出現(xiàn)在屋面工程、廚房間和洗手間,樓面及外墻等部位。
一、治理房屋建筑滲漏問題的重要性
房屋建筑防水工程雖在整個工程中占的分量較少,卻起著非常重要的作用。建筑物一旦發(fā)生滲漏,既影響建筑物的正常使用,還會侵蝕建筑物結(jié)構(gòu)主體,縮短建筑物使用壽命,造成經(jīng)濟損失。近年來,隨著新技術(shù)、新材料在建筑物防水工程中的應用,建筑物防水工程質(zhì)量有了一定的改觀,但是防水工程質(zhì)量問題仍較突出,甚至有的新建防水工程還有滲漏的情況,因此治理建筑物防水滲漏是一項需要長期綜合防治的工作,也是滿足用戶使用要求的一項很重要的工作。
二、屋面工程中常見的滲漏原因
1屋面工程
1.1防水層開裂。引起防水層開裂的原因很多,但常見于屋面板端頭縫處居多,屋面橫向直裂一般呈直線。這是由于屋面基層變動,溫度作用下熱脹冷縮,建筑物不均勻沉降等原因引起,也有不規(guī)則的斜裂縫,其位置、形狀、長度不一。主要由于保溫層鋪設(shè)不平,水泥砂漿找平層厚薄不均勻,防水材料質(zhì)量不合格,延伸度及抗低溫性能不達標等原因引起。
1.2屋面板與山墻接縫處滲漏。屋面板與山墻之間常因溫度伸縮變形,而產(chǎn)生裂縫出現(xiàn)漏水或滲水現(xiàn)象。對出現(xiàn)滲漏的房屋檢查室內(nèi)的滲水部位,一般裂縫會容易出現(xiàn)在女兒墻及屋面板連接泛水的部位。常見的損壞現(xiàn)象有:卷材收口處張開或脫落;壓頂抹面風化、開裂或剝落;泛水卷材破壞,轉(zhuǎn)角處卷材開裂;卷材老化或腐爛造成上述損壞的原因是:卷材收口沒有釘牢或封口密封膏開裂后進水,經(jīng)干濕、凍融交替循環(huán)、天長日久,密封膏剝落;壓頂抹灰砂漿強度等級太低或產(chǎn)生干縮裂縫后進水,反復凍融而剝落,壓頂?shù)嗡€破損,雨水沿墻進入卷材等等情況。這種裂縫的形成與屋面平行,滲水原因主要有兩個,一是材料方面的問題:由于山墻和屋面板所用材料的不同,其溫度線膨脹系數(shù)相差較大因而在連接部位易出現(xiàn)裂縫;二是施工中沒有按要求進行施工。
1.3屋面變形部位滲漏的原因。屋面變形縫的滲漏主要是成品鋁合金材料或不銹鋼材料加工和安裝時未按要求順流水方向搭接或接口處沒有進行粘膠,加焊處理,還有變形縫處不設(shè)嵌縫密封或不做外貼止水帶,使雨水直接進入而產(chǎn)生滲水。
1.4屋面板滲漏。引起屋面板發(fā)生滲漏的主要原因有:混凝土板面的裂縫,板面局部風化后引起的滲水,板縫開裂,防水材料失效,山墻與屋面防水節(jié)點開裂等。
2廁浴間及廚房間滲漏原因
這種情況下,發(fā)生滲漏的原因比較多,如地漏無防水托盤;廁、浴、廚房間地面穿熱水管、暖氣管時不設(shè)套管;裝修時鑿洞破壞廚、廁間地面防水層;使用防水材料不合格;施工操作未按規(guī)范嚴格執(zhí)行等。
3地面滲漏
主要原因有結(jié)構(gòu)樓板開裂,樓板混凝土不密實,穿越樓板的上下水管道密封不嚴等。
三、如何做好有效地防控措施
1屋面工程中滲漏的防治措施
1.1屋面防水層開裂主要是由于結(jié)構(gòu)裂縫,結(jié)構(gòu)體不密實,防水材料失效等原因所造成,主要采取控制混凝土配合比,加強振搗,保證密實,按施工工序嚴格進行,并做好養(yǎng)護工作,超長房屋建筑設(shè)計應考慮伸縮縫設(shè)置及后澆帶的設(shè)置。特別是注意混凝土的水灰比和坍落度的控制。嚴格使用合格的防水材料,并做好防水材料的復檢,對防水材料復檢的五項指標必須符合設(shè)計要求,防水層施工必須符合施工工藝要求,注意防水層與墻、管交接處的處理,做好施工中的分項工序檢查。檢查驗收的記錄要有監(jiān)理工程師和項目經(jīng)理參加驗收并簽證最后整理歸檔。
1.2屋面板與山墻接縫處滲漏。主要采取的防控措施:一是設(shè)計措施,建議設(shè)計將屋面板與山墻處采取增設(shè)拉結(jié)鋼筋,超過一定的長度設(shè)置伸縮縫的辦法加以防控;二是施工中采取女兒墻和屋面板整體澆筑,不留施工縫;三是保溫層和找平層在山墻、女兒墻連接處做成圓弧形,防水層有條件的話宜將女兒墻防水面全覆蓋,徹底杜絕防水層在連接處未做到位現(xiàn)象、填嵌不嚴不牢固現(xiàn)象,使其裂縫滲水的問題不再發(fā)生。
1.3變形縫的滲漏:變形縫處在施工時應適當加大坡度,建議大于2%,采用專業(yè)廠家生產(chǎn)的成品變形縫和伸縮縫,一般采用鋁合金型材或不銹鋼材料按設(shè)計要求壓縮成型由專業(yè)人員進行安裝施工,并增設(shè)附加防水層,用膠粘材料(瀝青瑪脂或膠粘劑)對接口進行密封處理。
1.4屋面穿管漏水除了按要求做出圓弧和高臺外,還應先進行淋雨試驗,再做防水層,注意做好泛水,建議設(shè)計采用管道間的形式,徹底杜絕屋面穿管造成的滲漏。
對于房屋建筑而言,屋面工程是十分重要的工程,其施工質(zhì)量的好壞不單單會直接影響到建筑物的使用壽命,而且也會直接導致用戶日常工作和生活的不愉快。防止屋面滲漏,主要應注意:混凝土工程中施工縫的留設(shè),混凝土的密實度,施工中水灰比和坍落度的控制,混凝土澆筑、振搗及養(yǎng)護質(zhì)量;防水層原材料以及施工質(zhì)量。施工工序的嚴格把關(guān)是防止?jié)B漏的主要環(huán)節(jié),建筑防水施工中有一句行語:三分材料、七分施工,材料是基礎(chǔ),施工是關(guān)鍵,管理是保證,施工必須按照正確的標準作業(yè)方法、工序管理上有嚴格的管控。使防止屋面滲漏成為施工單位的質(zhì)量控制重點,達到防治結(jié)合的目的。
2洗手間、廚房間管道和地面滲漏
2.1洗手間、廚房間管道滲漏主要是把好原材料關(guān),必須使用合格的管材及配件;同時做好下水管穿樓板的封堵,由專人專項進行檢查,驗收合格后方可允許進行地面施工。為防止地漏管道和大便器漏水,施工完畢后必須進行閉水試驗,檢查混凝土結(jié)構(gòu)接板是否漏水,確保接板和接板與管道相接處未發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象,再進行廚、衛(wèi)生器具的安裝施工,這樣即使出現(xiàn)廚衛(wèi)器具滲水也不至于滲入樓下。
2. 2防止地面滲漏主要是采取設(shè)計措施,留置伸縮縫,后澆帶施工中注意混凝土的澆搗密實性,同時做好穿越樓板的管道的密封處理工作。
3外墻滲漏的防治
對于在施工過程中外墻上留下的孔洞,加氣混凝土磚外墻的豎縫,框架填充墻的頂部,必須首先進行填堵洞口及勾縫處理,堵洞必須用干硬性細石混凝土填堵密實,墻面抹灰時最好能在墻面和梁板交接處鋪設(shè)防裂網(wǎng),以防止由于兩種材料的不同而造成抹灰層基層開裂,減少外墻滲漏的產(chǎn)生。為防止窗洞縫隙水補滲到墻體內(nèi)或室內(nèi),應在安裝外墻窗戶前做好密封工作,同時窗臺及窗洞兩側(cè)采用防水砂漿處理。窗臺抹灰頂面處找坡。
四、結(jié)束語