霍邱重新集铁矿区

(一)矿区应用概况

重新集铁矿区距霍邱县城西25km,全矿区累计探明铁矿石资源储量为16040.07万t,主要为镜铁矿、磁铁矿。

钻孔摄像探测选择在矿区内65°～270°勘探剖面线上的ZK12和ZK13两个钻孔进行。重新集铁矿区是一老矿区,现为地质勘探阶段,目的是以钻孔摄像解析资料与实际勘探地质资料进行对比,验证其可靠性。钻孔布置及钻探现场如图9-30所示。钻孔摄像模拟矿心如图9-31所示。

ZK12钻孔在深度368.68～430.85m及460～563.57m处分别见两段矿体;ZK13钻孔在深度71.64～126.54m、253.01～450.61m及468.39～486.03m处,分别见三段矿体。对两钻孔内钻孔摄像获取的原生结构面及构造结构面产状进行了分析。图9-32为磁铁矿内钻孔取心的图片,流纹明显;在钻孔摄像图片中磁铁矿区内底色呈黑色,流纹呈白色;钻孔深度内非磁性矿体多为白云石大理岩,在钻孔摄像图片中成白色状底色,结构面呈黑色,对比较为明显。图9-33～图9-35为磁铁矿内钻孔摄像结构面、磁铁矿与白云石大理岩交界面处结构面及白云石大理岩结构面形式,由此可见,钻孔摄像系统获取的结构面较为明显,也较为详细。

图9-30 钻孔平面方位布置及钻探现场

图9-31 重新集铁矿区钻孔摄像模拟矿心

图9-32 矿体内取出的流纹岩心实物图

图9-33 磁铁矿

图9-34 交界面

图9-35 白云石大理岩

(二)ZK12号孔测试结果与分析

ZK12号孔孔深563m,套管90.88m,矿体在368～563m间,计划自孔深90.88m出套管处开始数字全景摄像至孔底,在探测到502m处遇不可视的浑水,故实际探测深度为91～502m。具体的分析过程同前述,统计分析结果为该钻孔区域范围内的优势结构面产状以南偏西方向为主,倾角为65°～75°范围内的结构面所占的比重最大,矿脉的延伸方向可以参照该优势产状进行分析。

(三)ZK13号孔测试结果与分析

ZK13号孔孔深550m,套管102m,矿体在253～450m,468～486m段。计划自孔深102m出套管处开始摄像至孔底,采用探头直径72mm,实际探测和数据分析深度为102～502m。具体的分析过程同前,统计分析结果为该钻孔区域范围内优势结构面产状以南偏西方向为主,倾角为60°～70°范围内的结构面所占的比重最大,矿脉的延伸方向可以参照该优势产状进行分析。

(四)两钻孔之间的矿脉延伸方向

以ZK13号钻孔为例,将其按照每5m一段进行分段处理,并取120～140m段产状数据进行处理。首先计算每个结构面的产状单位矢量n₁,表9-6所示为-120～-125m段结构面产状单位矢量的计算表格。

表9-6-120～-125m段结构面产状单位矢量计算表

在表中Q_i代表倾向值,P_i代表倾角值,根据公式:

n₁=(sinP_isinQ_i,sinP_icosQ_i,cosP_i)=(x,y,z)

即x=sinP_isinQ_i,y=sinP_icosQ_i,z=cosP_i,将修正后的倾向和倾角化以单位矢量表示。如将-121.775m处的结构面产状单位矢量化计算如下:

n₁=(sinP_isinQ_i,sinP_icosQ_i,cosP_i)=(sin44°sin296°,sin44°cos296°,cos44°)=(-0.624,0.305,0.719)

同理将该段其余各产状都进行单位矢量化,分别填于表格中。

通过上述计算得出该5m段的产状矢量,接下来通过该段产状矢量计算矿脉延伸情况。以ZK13和ZK14之间的矿脉延伸计算为例,计算该段延伸至ZK14的预测段深度值。首先为了方便计算,取-125m为-120～125m段的深部代表值;并按图9-36所示建立局部坐标系,其中钻孔ZK13点的孔口坐标取为(0,0,0),钻孔ZK14孔口坐标取为(36.25,16.93,0)。

图9-36 ZK13与ZK14钻孔布置局部图

其次根据公式z_2i=z_i+tanPsinQ(x₁-x₂)+tanPcosQ(y₁-y₂),计算出ZK14的延伸预测段深度值:

z_2i=-125+tan34.6°sin290.3°(0-36.25)+tan34.6°cos290.3°(0-16.93)≈106

由此可以预测,ZK13孔中该段从代表深度值-125m处延伸至ZK14孔的-106m处,在ZK13和ZK14孔之间剖面图上,直接将ZK13的坐标(0,0,-125)点同ZK14的坐标(366.25,16.93,-106)点相连就可预测该段的延伸情况,如图9-37所示。

为研究矿脉在钻孔之间的延伸方向,采用矿体连线方式,即对ZK13孔0～-205m范围内所有分段作延伸线,如图9-38所示。因ZK13孔中摄像系统探测深度从99m开始,故该图上部未能画出延伸线。

图9-37-120～-125m段延伸示意图

图9-38-100～205m段延伸示意图

(五)钻孔摄像资料解释与传统地质预测结果的对比

通过上述延伸性研究可知,ZK13孔中-128～-205m段的白云石大理岩应延伸至ZK14孔-90～130m段的白云石大理岩,因而钻孔之间该部分的剖面图可按图9-39绘制(因-99m以上未用钻孔摄像探测,其上部依据传统方式绘制)。而仅采用传统地质方法绘制的钻孔剖面图如图9-40所示,ZK13孔-128m～-205m段的白云大理岩层并未与ZK14孔-90m～-130m处的白云石大理岩层相连;对比两个局部图,发现钻孔摄像技术的资料解释结果为矿脉延伸方向确定提供了更为可靠的信息,从而避免了传统地质剖面图绘制过程中一些人为因素的影响。

在用上述方法研究ZK12和ZK13孔矿脉延伸方向的基础上,参考地质情况可绘制出整体剖面(图9-41),而作为比较对象的是用传统地质预测方法绘制的剖面图9-42。对比上述两图中的矿脉延伸方向可知,钻孔摄像为研究矿脉延伸性,精确绘制深部磁性矿体地质剖面图提供了新的技术手段。