河南辉县井沟矿区水泥灰岩矿 地质特征及储量核实 探讨

河南辉县井沟矿区水泥灰岩矿 地质特征及储量核实 探讨

梁刘军

新乡平原同力水泥有限责任公司 河南 新乡 453011

摘 要 本文基于河南省辉县井沟水泥灰岩矿地层，构造、岩浆岩及矿床特征，分析了该区的水文地质、工程地质及环境地质条件，明确了该区的勘查类型，最后对该区进行勘探阶段资源量核实，并做出概略经济评价，为延长矿山服务年限和提高经济效益提供依据。

关键词 井沟水泥灰岩矿 勘查类型 资源量核实 概略经济评价 经济效益

Geological characteristics and reserves verification of cement limestone in jinggou mining area,

Huixian County, Henan Province

Liang LiuJun^[1]，Zhou Deng^[2]，Ji Honglian^[3]

(1. Xinxiang Pingyuan Tongli Cement Co., Ltd., Xinxiang, 453011)

（2. Jiangxi Institute of nuclear industry geology, Nanchang, 330038)

[ABSTRACT] Based on the stratum, structure, magmatic rock and deposit characteristics of jinggou cement limestone mine in Huixian County, Henan Province, the paper analyzes the hydrogeological, engineering geological and environmental geological conditions of the area, defines the exploration type of the area, verifies the resources in the exploration stage of the area, and makes a general economic evaluation, so as to provide basis for improving the service life and economic benefits of the mine.

[Key Words] Jinggou cement limestone mine; Exploration type; Verification of resources; General economic evaluation;Economic performance

井沟水泥灰岩矿位于河南省辉县常村镇境内，隶属于新乡市平原同力水泥有限责任公司，矿区详查面积为2.49km²。2012年12月在办理勘查许可证保留时，因辉县市井沟矿区水泥灰岩矿详查探矿权范围与辉县市采矿权存在范围重叠，探矿权人申请详查探矿权（保留）范围缩编至面积2.38km²。为了查明现有效勘查许可证范围内资源储量，根据一证一报告的原则，对该矿区地质特征及资源储量进行核实，对延长矿山服务年限、提高矿山经济效益具有重要现实意义。

1 矿区地层特征

矿区出露地层主要为奥陶系中统上马家沟组地层。在低缓山坡及沟谷地带发育有第四系（Q）之亚砂土、亚粘土、砾石及残坡积物等。

区内地层自老至新岩性特征分述如下：

3.1.1奥陶系中统上马家沟组一段（O₂s¹）

分布于矿区东北部，为矿体底板，与下伏下马家沟组（O₂x）整合接触。其岩性上部为薄层状白云质灰岩及紫红色泥灰岩;中部以白云质灰岩为主，夹灰质泥岩及竹叶状、角砾状白云质灰岩，偶见石膏和石盐假晶;下部为中厚层状白云质灰岩。厚度＞20m。

3.1.2奥陶系中统上马家沟组二段（O₂s²）

广泛分布于矿区，矿层即赋存于本段，并于下伏上马家沟组一段（O₂s¹）地层整合接触。该段是矿床的含矿层，厚58.09～76.25m，平均厚69.56m。

岩性主要为花斑灰岩、含花斑灰岩、致密灰岩及虎斑灰岩。

3.1.3奥陶系中统上马家沟组三段（O₂s³）

分布在矿区西部，与下伏（O₂s²）地层呈整合接触，是矿体的覆盖层之一。岩性为一套中～薄层状的致密灰岩、白云质灰岩与泥质白云岩互层。该层灰岩中铁质薄膜较为发育。岩石节理发育，受力极易破碎。

其顶部以致密灰岩为主，夹有少量的白云质灰岩及含花斑灰岩，含虎斑灰岩。

该层厚10～50m，因剥蚀区内出露不全。

3.1.4第四系（Q）

主要为残坡积亚粘土、亚砂土，分布于矿区内沟谷中及西部地势平缓处。厚度1～10m。

图1 工作区地质略图

Fig.1 Regional geological sketch of working area

1.第四系;2.奥陶系中统上马家沟组一段;3. 奥陶系中统上马家沟组二段;4. 奥陶系中统上马家沟组三段;5.矿区范围

2. 岩浆岩

矿区内未见有岩浆岩出露。

3. 构造

矿区岩层为单斜层状，产状平缓，总体倾向225º～280º,倾角：Ⅱ、Ⅳ线附近倾角较缓，一般10～12°，Ⅵ、Ⅷ一带倾角较陡，一般20º～25º，不同部位产状又略有区别。

矿区位于区域上东西方向的碾盘沟断裂（③号）南侧，矿区内未发现较大规模断层。

1、张性节理

区内张性节理多发育在由灰岩组成的岩层中。沿走向延伸一般为几十米至数百米。根据对地表冲沟、陡坎及采坑的观察，节理面粗糙不平，呈锯齿状，节理宽度5～15cm，充填物多为淡黄色钙质淋滤物（灰华），少数为棕红色粘土等，其总体上对矿石质量影响不大。

2、剪性节理

矿区剪性节理规模一般比较小。沿走向伸展达数十米，节理两侧的岩石多呈规则的块状体，无大的错动，节理面平整光滑，无充填物。

在矿区的白云质灰岩中，广泛发育着密集的剪节理。这些岩石受力极易破碎成菱形小块体。而在灰岩中，剪节理则不发育，使得灰岩较白云质灰岩完整得多。总的讲，灰岩由于脆性较大，张性节理比较发育，白云质灰岩塑性较大，剪节理比较发育。

3、岩溶

矿区岩溶主要表现为地表层间岩溶裂隙，呈沟槽状，上宽下窄，楔形尖灭，上宽4～10cm，深0.1～0.4m。充填物多为黄色亚粘土，少数为灰白色钙质。经统计线岩溶率为0.07～4.6%，平均1.83%。经对各钻探工程岩溶裂隙率进行统计，深部岩溶裂隙宽一般10~35cm ，裂隙率仅为1.32%，充填物多为棕黄色粘土及灰岩角砾等，化学成分含量：CaO 24.85%、MgO 1.16%、SiO2 34.85%、Al2O3 9.45%、Fe2O3 4.04%、R2O 1.31%、SO3 0.06%、Cl- 0.010%、LOSS 23.21%。全矿区平均岩溶裂隙率为1.69%。

4. 矿床地质特征

4.1 矿体特征

矿体赋存于奥陶系中统上马家沟组（O₂s）地层中，由上马家沟组第二段（O₂s²）致密灰岩、含花斑灰岩及花斑灰岩组成。矿体呈单斜层状;总体产状：倾向225º～280º,倾角10º～25º。

矿体顶板由上马家沟组第二段（O₂s²）上部虎斑灰岩与上马家沟组第三段（O₂s³）白云质灰岩、薄层致密灰岩组成。第四系（Q）仅在矿区西部及沟谷中局部地段出露，厚度1～10m，对开采影响较小;矿体底板为奥陶系中统上马家沟组一段（O₂s¹），为浅灰色或褐红色薄层状白云质、泥质灰岩。地表与上覆矿层巨厚致密灰岩界线分明，常呈微负地形;夹层分布于上马家沟组第二段中部的白云岩，是矿区唯一的夹层，夹层呈透镜状断续分布。

4.2 矿石特征

4.2.1 矿石类型

依矿石的岩性特征，本矿区矿石可划分为花斑灰岩与致密灰岩两种自然类型。

4.2.1.1花斑灰岩矿石

深灰色，基体为隐晶质结构，由方解石组成。花斑多呈浅灰色，细晶结构，由白云质、钙质、泥质组成;形状不规则，多呈云朵状，枝叉状，风化面上呈突起现象，斑含量一般在5-10%之间，并有局部密集现象。局部花斑灰岩中含少量硅质结核，结核在新鲜面上为深灰色，隐晶质结构，与基体不易区分;风化面上呈浅褐色，突出于岩石表面。结核长轴一般1-5cm，顺层分布，含量在1%以下。根据邻近的豆义沟矿区结核体的取样分析资料，结核体的化学成分为：SiO₂57.64%，CaO22.2%，MgO0.41%，Fe₂O30.67%，Al₂O₃0.59%。

镜下观察：矿石具粉晶结构、不均匀网脉状重结晶结构，块状构造。主要矿物粉晶方解石含量＞85％，粉晶方解石晶粒0.05～0.01mm为主，局部有泥晶颗粒;重结晶中细晶方解石＜15％，多呈不均匀网脉状分布，一般颗粒0.1～0.2mm左右，最大颗粒0.4mm。零星分部有微粒状自形黄铁矿。

该类型矿石分布稳定、质量较好、储量大，为矿区主要矿石类型，集中分布于矿体的中、上部。

4.2.1.2致密灰岩矿石

灰、灰黑色，隐晶结构，致密块状构造，性脆，具贝壳状断口。中厚、巨厚层状层理。主要分布于矿体的下部。矿体中上部夹有数层中厚层状致密灰岩，但厚度不太稳定，常与花斑灰岩呈过渡关系。下部致密灰岩，呈巨厚层状，分布稳定，特征明显。

镜下观察：矿石具球粒状泥晶结构、亮晶胶结结构，致密块状构造。主要矿物球粒状泥晶方解石含量＞85％，泥晶方解石晶粒0.1～0.2mm为主，最大0.3mm左右，呈次圆状、次棱角状球粒间被亮晶方解石胶结。胶结物亮晶方解石含量＜15％，亮晶方解石不均匀重结晶，少数达中晶状颗粒，一般呈填隙式胶接。零星分部有微量赤褐铁矿。

该类型矿石分布稳定、质量较好、储量较大，为矿区主要矿石类型，集中分布于矿体的下部。

4.2.2矿石品级

根据《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》中水泥原料矿石化学成分一般要求，矿石分两个品级，其质量要求为：

Ⅰ级品：CaO≥48%, MgO≤3%， K2O+Na2O≤0.6%;

Ⅱ级品：CaO≥45%, MgO≤3.5%， K2O+Na2O≤0.8%。

全矿区矿石均为Ⅰ级品。

5. 矿床开采技术条件

5.1 水文地质

5.1.1 矿区地形地貌及水文气象特征

矿区属丘陵区，最高点海拔高程253.63m（，最低点海拔高程193.20m(Ⅷ线北侧沟中)，最大相对高差60.43m，一般相对高差约50m。矿区植被不太发育,基岩大部分裸露,西部为山前平原，地势低洼、平坦。区内地表水不发育，矿区中部有两条较大冲沟，分别为南北向、东西向，两条冲沟沟形宽阔，常年无水，于Ⅵ线附近交汇，沟口在Ⅷ线向西开于山前平原地带，地形地貌有利于矿山汇水排泄。

矿区属大陆性气候，干旱少雨，属海河水系。根据历年气象资料统计，年平均气温为14.2℃,年平均降水量644mm,全年无霜期210天。年均蒸发量是年均降雨量的四倍以上，雨量也集中与7、8俩月。

5.1.2 矿区水文地质特征

矿区附近无大的地表水体存在，矿体最低开采标高位于当地侵蚀基准面之上，高于地下潜水水位标高，大气降水为未来露天采场涌水量主要补给源。矿区地形有利于地表汇水自然排泄，基本上无需采取其它措施。故本矿床水文地质条件属简单类型。

5.2 工程地质

矿体及其顶底板岩层属硬质～坚硬岩石、完整，稳固性强。矿区地质构造较简单，岩溶不发育，边坡稳定性好，一般不易发生工程地质问题。故本矿床属工程地质条件为简单类型。

5.3 矿区环境地质

根据《中国地震参数区划图》（GB18306-2001），矿区地震动峰值加速度为0.20g，对应矿区及附近地区区域地壳地震基本烈度属Ⅷ度区，为较不稳定型。

矿区含矿岩系产状平缓，岩层为坚硬、完整的厚层状，工作中没发现崩塌、滑坡、泥石流等环境地质问题。按边坡与岩层的组合关系，北、西、南三面边坡为稳定边坡;东边坡与岩层倾向一致，但是由于矿体为厚层石灰岩，岩层倾角较缓，若在开采过程中引起重视、加以治理，则为基本稳定边坡。因此开采过程中也不会出现崩塌、滑坡、泥石流等问题。由于区内基本没有大的地表水体且地下水埋藏又较深，所以矿区的开采不会造成水系污染现象。

6 勘查类型

矿体呈单斜层状，产状稳定，矿体内含不稳定夹层，矿体顶底板围岩界限较明显，矿石质量稳定，矿体内部结构属简单类型。

矿体连续性好，厚度变化小，矿体厚度58.09～76.25米，平均69.56米，变化系数为10%。

矿区内地层倾向225°—280°，倾角一般在11°—25°之间，矿体呈单斜构造产出，产状变化小。矿体规模较大，矿体南起Ⅷ线，北至Ⅱ线以北200m，沿走向延伸1400m。矿体内无明显的断裂构造，对矿体形态及其连续性无明显影响，因此，矿区构造复杂程度属简单类型。

矿区内地层绝大部分为奥陶系中统上马家沟组地层，无岩浆岩及变质岩。

矿层中虽有小的节理及裂隙，但无大的岩溶出现，岩溶不发育，岩溶率1.69%，小于3%，不影响开采，属于岩溶发育程度不发育。

综上所述，依照《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》（DZ/T0213-2003）,本区矿床勘查类型属Ⅰ类。

7 资源量核实

7.1 资源/储量核实采用的工业指标

矿区资源量估算工业指标依据《冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范》的相关规定执行。

具体工业指标如下：

I级品：CaO≥48%; MgO≤3.0%; Na2O+K2O≤0.60%;SO3≤1%;SiO2（石英质）≤6%、fSiO2（燧石质）≤4%。

最低开采标高：195m

剥采比：≤0.5:1(m3/m3)

可采厚度：≥8m

夹石剔除厚度：≥2m

采场最终边坡角：≤60°

采场最终底盘最小宽度：60m

爆破安全距离：≥300m。

对连续8m的矿体代表厚度，其品位加权后达到工业品位的可参与资源量估算。

7.2 矿山资源量核实方法

矿区内矿体矿石质量较稳定，仅含少量不连续夹层;矿体连续，厚度沿倾向、走向方向变化较小;矿体形态简单，且大部分裸露地表，矿区未见大的断层，构造对矿体形态无明显影响;矿体内未发现岩浆岩与变质岩，仅见少量规模较小的溶洞，地表及地下岩溶率均小于3％，对开采影响较小。勘探线的布置，依据地形特征，基本垂直矿体走向;各类勘探工程均沿勘探线布设。因此采用平行垂直断面法进行资源量估算，并用地质块段法检查验正。

7.3 资源量核实主要参数的确定

7.3.1 断面面积的测定

矿体、夹层及覆盖层等断面面积的测定，均在计算机上AutoCAD成图的剖面图上测定。测定的方法是在AutoCAD中用造块命令，使构成面积的各条边相连，成为完整的块，然后用显示（List）命令显示面积数，面积数读取3次，误差为0％。

7.3.2 相邻剖面间距离的测定

矿区各勘探线方位角约60°，各相邻勘探线方位夹角均小于20″，可视为相互平行。剖面间距的测定，均使用AutoCAD软件环境下，在矿区地形平面图上，用距离量算（DLST）命令，等间距三次以上量取各相邻剖面间垂直距离，取其平均值，即为相邻勘探线剖面间的距离。

7.3.3 矿石体重

本矿区在详查阶段分别在不同的工程中对不同的矿石类型采取了30件小体重样品，用封蜡法测定出每组小体重结果，然后进行算术平均，即为矿石小体重值。全矿区矿石平均小体重值为2.72t/m³。

7.3.4 矿石平均品位

单工程平均品位用单工程上化学分析结果以样长加权求得;面积平均品位用该面积所有对应单工程平均品位，以样长加权求得，如只对应一个单工程，则该单工程平均品位即为断面面积平均品位;块段平均品位用对应该块段的断面面积平均品位，以面积数加权求得;只对应一个面积的块段，该面积平均品位即为块段平均品位。

7.4 矿体圈定原则

根据工业指标要求，在各勘探线及资源量估算剖面图上，把各工程系统采取化学分析样品的分析结果，进行矿体圈定。单工程上，满足工业指标要求的样品均作矿体圈出，否则为夹石或围岩。对个别超限的单样，上下8米任意加权满足矿石质量要求的亦参与资源量估算。剖面线上对单工程所圈矿体位于开采标高以上并保证底盘最小宽度及可采厚度的均参与资源量估算。对于两个单工程控制的矿体，如一个单工程满足质量要求，另一个不满足质量要求，则采取内推两工程间距一半的办法圈定该矿体。

夹层的圈定亦遵照此原则。

根据上述原则，确定该矿区资源量估算边界。矿体南界、北界分别以Ⅱ线、Ⅷ线界线为界;东界矿体边线是以每个剖面上的底板位置或探矿权范围来确定的;在资源量估算剖面上，以保证最小底盘宽度，且不过多增加剥离量的原则确定矿体的西侧界线。

7.5 资源量分类和块段划分的原则

7.5.1 资源量分类

根据矿床勘探类型及相应工程控制程度和地质研究程度，依据规范要求，将矿区资源量预测划分为控制的内蕴经济资源量(332)、推断的内蕴经济资源量(333)和预测资源量（334）三个类别。

控制的内蕴经济资源量(332)划分依据是以400m×400m的工程网度控制地段。分布于II线～Ⅵ线间，实际控制的工程间距：地表以400m间距的探槽工程控制，深部以359～400×400m工程密度的钻孔控制。对该区段内的矿体已基本圈定了三维形态，对矿体岩性特征、产状、矿石的矿物及化学组分，对矿石自然类型及其分布，对夹层的特征及分布，对影响矿体形态的构造已基本查明。

推断的内蕴经济资源量(333)：分布于Ⅵ线～Ⅷ线及 (332)外推的地段。地表或深部以400m间距的单面工程控制，在地表探槽单面取样，或仅在深部钻孔（Ⅷ线）取样控制。对该范围内矿体及底板的岩性特征、形态、产状和分布已大致控制，对矿石的自然类型、化学组分已大致了解，对影响矿体形态的构造已大致查明。

预测的资源量（334）：分布于Ⅱ往北200米的（333）外推地段。地表仅以少量工程控制、对地质构造和矿体情况大致了解。

7.5.2 资源、剥离量块段划分

在资源量估算范围内，相邻矿体断面上对应层位且相同的资源储量分类的矿体构成资源储量估算块段;相邻两勘探线间不能对应的矿体和夹层按工程间距的一半或自然尖灭法单独划分块段。

依上述原则，在资源量分布平面图上，共划分出矿石资源量估算块段8个，其中控制的内蕴经济资源量(332)块段2个，推断的内蕴经济资源量(333)块段4个;预测的资源量（334）块段1个。剥离量块段的划分原则与资源量块段的划分原则基本一致。剥离量类型应相一致，即按基岩盖层、夹石、第四系覆盖层分别对应，对夹石块段的对应还考虑夹层层位。无对应面积的块段根据地质规律，按工程间距的一半或自然尖灭。在剥离量分布平面图上，共划分出剥离块段15个，其中夹石剥离块段4个，盖层基岩剥离块段7个，第四系覆盖层剥离块段4个。

7.6 资源量核实结果

经核实全矿区共求得水泥灰岩资源量3677.53万吨，其中控制的内蕴经济资源量（332）3173.55万吨，推断的内蕴经济资源量（333）503.98万吨，（332）/[（332）+（333）]为86.29％;（332）+（333）区段内各类剥离量287.18×104m3，剥采比0.21：1。

7.7 实前后资源／储量变化情况评述

2008年8月9日河南省国土资源厅以豫国土资储备字〔2008〕86号文对《河南省辉县市井沟矿区水泥灰岩矿详查报告》进行了矿产资源储量评审备案证明，批准资源储量3827.42万吨，其中（332）3173.55万吨，（333）653.87万吨。本次核实后查明资源量（332）+（333）为3677.53万吨;其中（332）3173.55万吨，（333）503.98万吨;可见核实后资源储量比详查减少了149.89万吨，其中（332）不变，（333）减少了149.89万吨。总的资源储量的减少主要是因为资源储量估算范围由详查的六个拐点变为核实矿权的七个拐点，矿区面积由详查的2.49km2缩小为核实阶段的2.38km2。故本次核实后估算的资源储量比原详查报告有所减少是合理的，见表1。

表1 核实前后资源储量变化情况对比表

8 结论

本次核实工作通过系统的对矿区2.38km²范围内的1/2000地质测量，通过四条大致垂直矿体走向的勘探线上所做的地表及深部工程控制，通过对各工程的系统采样分析、试验及一系列综合研究，得出以下结论：

（1）该矿床赋存于奥陶系中统上马家沟组地层中，矿体受层位控制，顶底板与矿体界线清晰。从区域上看，该地区奥陶系地层分布较广，紧邻矿区北侧还有大片奥陶系中统上马家沟组地层分布，可以作为进一步找矿的工作靶区；

（2）矿石资源量估算结果如下：全矿区矿石资源量总计为3856.62万吨。其中控制的内蕴经济资源量（332）3173.55万吨，推断的内蕴经济资源量（333）503.98万吨，（332）+（333）3677.53万吨;（332）/[（332）+（333）]为86.3%。（332）+（333）区段内各类剥离量287.18×104m3，剥采比0.21:1；

（3）矿床概略经济评价结果显示：矿山建设总投资为9435.45万元，建成后14年生产期可获总利润6944.55万元，投资收益率12.4%，投资回收期8.06年，均优于一般基准指标数，经济效益良好。

作者简介（Biography）：

梁刘军（1986-），男，河南新乡人，2011年毕业于河南工程学院地质勘查专业，主要从事矿山地质勘查技术管理工作。E-mail:541984907@qq.com

参 考 文 献

[1] 中国建筑材料工业地质勘查中心河南总队,郭治锋,张广山,邱冬生等.《河南省辉县井沟矿区水泥灰岩储量核实报告》（内部资料），2005.

[2] 金鹏,陈玉峰,张玉明.甘肃省肃南县小柳沟钨矿区地质特征及储量核实[J].世界有色金属,2019(05):148-151.

[3] 国土资源部.冶金、化工石灰岩及白云岩、水泥原料矿产地质勘查规范[S].北京:地质出版社,2003

[4] 国家质量监督检验检疫总局.固体矿产地质勘查规范总则[5].北京:地质出版社,2003

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