海南石料矿产资源绿色勘查技术探索与实践——以屯昌县长心岭矿区花岗岩矿为例.pdf

2023.22 科学技术创新海南石料矿产资源绿色勘查技术探索与实践以屯昌县长心岭矿区花岗岩矿为例张家友1，2*，任国栋1，2，岑锐1，2，张志伟1，2，蔡水库1，2，张志壮1，2（1.海南省海洋地质资源与环境重点实验室，海南 海口；2.海南省地质调查院，海南 海口）当前海南自贸港建设正快速推进，需要大量的石料；同时海南也是国家生态文明试验区，实施严格的生态环境保护政策1，2。矿产资源绿色勘查技术的兴起3，4，有效的缓解了资源勘查过程中生态环境破坏大5，民众对资源勘查持反对的态度，对勘查资源供给起到了良好的推动作用6。我国在煤矿、金矿、锰矿、铝土矿以及重大项目施工中得到了较好的实施7，8，取得了很好的效果。有些部门和省份也专门制定了绿色勘查的技术规范或要求9，10，使绿色勘查的理念得到进一步的深入。近年来海南省自然资源主管部门实施了中大型砂石基地建设，先后勘查评价了花岗岩矿砂石矿区 16 个，资源量 68 000 多万 m3。石料资源勘查过程中积极运用多技术手段，如项目选址、无人机测量、物探、新型钻机等技术积累或设备运用，取得了良好效果。本文以屯昌县黄岭农场长心岭建筑用花岗岩矿为例，列举海南省在建筑用石料矿绿色勘查取得的有效探索和经验，供同类资源勘查参考。1矿区概况矿区位于海南省屯昌县境内。建筑用花岗岩矿资源量 4 000 多万 m3，覆盖层剥离量约 900 万 m3，剥采比0.18：1。矿体中间较高，四周低，标高+160+266 m，南北长约 830 m，东西宽约 1 172 m。矿体面积约 621827 m2，矿体平均厚度 73.15 m。矿体为中细粒斑状黑云母二长花岗岩，上覆花岗岩风化残积土及强风化岩石，底板围岩与矿体为同一岩石，矿体连续分布，不含夹石。花岗岩矿的化学、物理性质及放射性强度等质量特征均能满足建筑用石料机制砂的要求。矿区内的覆盖层变化范围为 044.6 m，平均厚度约12.56 m，整体呈东南部厚西北部薄，厚度变化趋势为由西北向东南部变厚。2生态特征矿区属丘陵地貌，最高海拔标高 285.30 m，最低海拔标高 160 m，高差 125.30 m，地形起伏较大。地处热带季风气候，干湿季分明；年平均气温 21.4，年均降雨量达到 2 180 mm；区内植被茂密，主要经济作物为橡胶，少量槟榔。矿区植被以人工林为主，主要为橡胶林和少量槟榔林。天然植被为人为干扰后次生形成的灌草群落，多分布于橡胶林缘及山间运胶道路两侧。橡胶林是矿区植被的构成主体，呈片状分布；为单一建群种，行距 2.5 m2.5 m，林龄 15 年以上，个体胸径在 1540 cm 之间，群摘要：建筑用砂石资源勘查是架起绿水青山就是金山银山转化的桥梁，砂石矿区一般选址于符合规划的林地等山地，勘查过程中不允许对植被造成大面积的破坏。由于地形地貌的原因，使用钻探等手段难以查明覆盖层、地质分界线的分布情况，因此需要使用多种勘查技术手段。本文总结了海南建筑用砂石矿资源勘查过程中新技术的应用情况，建立了一套成熟的绿色勘查技术体系，广泛应用于各个石料矿山勘查，有效的保障了资源供给和勘查阶段的生态环境保护。关键词：海南岛；砂石矿产；绿色勘查；技术集成中图分类号院P624文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤22-0041-04资助项目：中国地质调查局（DD20221695）；海南省自然资源和规划厅（GDJS-HN-2017-002）；海南省地质局（HNDZDC-2021-3）。通讯作者：张家友（1980-），男，博士，高级工程师，从事地质勘查、地球化学等工作。41-科学技术创新 2023.22（b）矿区“多规合一”图图 1矿区影像和规划图落高度 9 m 左右。群落结构为乔草二层，林缘还生长有其他零星乔木；林下植被主要为自然生长的草本植物。天然植被为灌草群落，主要生长在橡胶林林缘，运胶道路两侧及荒地上；高度在 1.5 m 左右，为灌草二层。区域内植被结构组成相对简单，物种多样性较为单一，总体生态环境质量一般。3绿色勘查实施3.1项目选址符合生态环境的要求矿区勘查的资源环境约束分析对照表见表 1 所示。经资料分析和现场踏勘调查所知，矿区资源较丰富，符合“多规合一”、生态环境要求。3.2利用无人机进行先行调查利用无人机航拍测绘技术进行正射影像测量，获取矿区的地形、地表等信息，提高工作的效率和质量，同时也减少对地表植被的扰动。无人机调查具有覆盖面积大、数据处理效率高、操作灵活、生产效率高等特点。无人机正射影像获取后经过纠正处理，获取的信息量较为丰富，可将勘查区域场景可视化，保证内容丰富、准确、可靠、完整。正射影像数据能够将矿区细节内容的图像展示出来，帮助勘查工程师对矿区的地形地貌、植被、景物等信息进行了解，充分掌握矿区的实际情况，见图 1。3.3实施高密度电阻率法反演覆盖层和矿体状况在矿区实施 4 条高密度电阻率法测量剖面以查明矿区各条地电断面视电阻率的变化情况及岩石电性特征，推断出矿区新鲜基岩的覆盖层（包括残破积层和基岩风化层）厚度以及新鲜基岩与其覆盖层的地质界线。高密度电阻率法是利用第四纪覆盖层与完整基岩存在明显电阻率差异，来勘查基岩界面埋深情况。在植被茂密、地形起伏较大的山区进行基岩面物探勘查，目前高密度电阻率法是较为有效的物探方法。综合高密度电阻率法测量及地质资料，覆盖层厚度范围为 2.8044.60 m，平均厚度约 13.90 m；覆盖层最小值 2.76 m，最大值 44.60 m，与钻探工程相一致，见图 2。3.4适量的的浅钻工程钻探工程采用新型履带式自行液压钻机等设备实施。履带自行液压钻机具有搬运简单，能适应矿区地形制约因素 大类 亚类 小类 入选要求 分析结果 判定依据 大于 500 万方 大于 4 000 万方 资源量 覆盖层小 覆盖层小 物探+钻探估算 资源 品质 放射性、抗压强度（水饱和）、坚固性（%）、吸水率（%）、压碎指标（%）、硫酸盐及硫化物含量（换算成 SO3）(%)、碱活性 符合规范 符合规范要求 样品检测结果 生态红线 生态保护红线 不占用 不占用 空间规划图 可视范围 高速公路、省道、国道、铁路、重点景区 不可视 不可视 实地调查 饮用水水源地、基本农田、自然保护区、环境监测点（大气、水源）不占用 环境 保护区类 风景名胜区、重要旅游景区、公园（森林、地质、矿山、湿地）、山体保护区、文物、级林地、重要保护动植物（含水生生物“三场一通道”）、军事设施 不占用 不占用 空间规划图+实地调查 河流水系 河湖、水库、河流、渠道 不在保护范围 不在保护范围 空间规划图+实地调查 居民点（村庄、医院、学校、政府机关等）、已有勘查区 300 米距离 环境 安全距离 重要基础设施（道路、桥梁、大坝、军事、电力、通讯）另行规定 300 米距离之外 无人机航摄+空间规划图+实地调查 地形 地貌 正地形开采 正地形开采 地形图 规划 多规合一 空间规划 不冲突 空间规划图 表 1屯昌县长心岭勘查区资源、环境等制约因素综合分析结果表（a）矿区正射影像测量图42-2023.22 科学技术创新地貌转运，不需要传统的挖机等设备进行修整道路，具有搬运简单、快速安装、占地面积小、作业快速、施工时间短等特点，对矿区生态环境影响小。钻探施工场地泥浆池采用防渗土工布做防渗处理，放在渗漏污染。3.5常规的绿色勘查做法按照绿色地质勘查工作规范（DZ/T 0374-2021）要求，项目采用了多项绿色勘查措施。例如，根据矿区实际和钻探工程布设情况，优化区内道路运输，充分利用现有的割胶运输道路，尽量少占用林地，不损毁林木，不影响橡胶林地的集水沟、施肥沟等设施，对施工的钻孔、机台进行复垦。高密度电法测线布设时，已尽量避开较为敏感的区域，最大程度减少对环境的侵扰，做到无损探测。4勘查效果评价4.1高密度电阻率法推断成果根据物探先行原则，在一个矿区完成物探工作后，取得该区各测线反演电阻率剖面图，推断覆盖层厚度，并与钻探进行验证。物探技术员对比统计每个钻孔新鲜花岗岩的反演电阻率，并将各孔推断的新鲜花岗岩埋深修正到钻孔的实际埋深。把最新统计的覆盖层平均反演电阻率作为本区覆盖层的厚度分界线中值，从每条测线已知钻孔处结合电阻率变化趋势沿剖面校正推断覆盖层厚度。经验证，对采集数据分别进行反演计算，再结合地质资料进行解译，绘制高密度电法地质推断剖面图和探测地质推断剖面图符合实际，可以作为进行覆盖层和矿体资源量计算的依据。4.2资源量和覆盖层计算根据矿体地质特征和矿产地质勘查规范 建筑用石料类（DZ/T 0341-2020）的矿床勘查类型划分标准，本矿床勘查类型为第勘查类型。依据 固体矿产资源量估算规程第 2 部分：几何法（DZ/T 0388.2-2020）选用水平投影地质块段法估算区内资源量。利用高密度电阻率剖面测量完成 4 条勘探线共 552 个测点（勘探线间距200 m、点距 8 m），结合 15 个验证钻孔推断的厚度。经估算，矿区共圈定一个建筑用花岗岩矿体，资源量 4 000多万 m3；覆盖层剥离量为约 900 万 m3，并利用每条测线推断的覆盖层厚度绘制了矿区覆盖层厚度等值线图。4.3绿色勘查体系的建立矿区勘查增加了高密度电法等工程物探措施进行覆盖层揭露，减少一半的地质钻探，减少地质钻探施工对生态环境的破坏，具有明显的减少因钻探造成的土地临时占用，并且节省勘查经费。通过绿色勘查技术的实施，从资料收集研判、项目选址、前期调查、物探新技术利用、绿色钻探设备应用、生态勘查措施的实施和技术集成，从项目前期、场地建设和施工过程等，建立了一套成熟的绿色勘查方案。5结论项目勘查选址的规范化为资源供给提供了保障，从源头上有效保护生态环境，最大限度降低对生态环境的破坏。勘查新技术的实施，如无人机正射测量、高密度电法测量、新型履带钻机等技术的应用，提高施工效率，减图 2矿区物探和地质测量剖面对比验证图43-科学技术创新 2023.22少场地占用，减少了生态环境的破坏。通过绿色勘查技术的实施，从资料收集研判、项目选址、前期调查、物探新技术利用、绿色钻探设备应用、生态勘查措施的实施和技术集成，建立了一套成熟的绿色勘查技术体系，广泛应用于各个石料矿山勘查，有效的保障了资源供给和勘查阶段的生态环境保护。参考文献1应验.国家生态文明试验区背景下海南蓝碳开发的理论分析与路径建议 J.科技管理研究,2021,41(24):177-183.2丁式江.为高质量高标准建设自贸港提供坚实的自然资源和规划保障J.今日海南,2020(10):21-23.3马世斌,皮英楠,王佳，等.基于遥感的绿色勘查高效监管方法体系研究J.自然资源遥感,2023,35(2):255-263.4赵远刚.一种地质调查绿色钻探技术经济评价方法J.地质论评,2023,69(S1):575-577.5杨元良,陈慕天,郭建强，等.绿色地质勘查施工现场管理措施及技术经济评价：以四川某锂矿勘探项目为例J.中国矿业,2023,32(S1):48-54.6马骋,张福良,雷晓力，等.绿色勘查环境管理制度研究:以澳大利亚昆士兰州为例J.中国矿业,2019,28(6):77-80.7朱建东,尤静静,刘兴平，等.湖北省四方山-团山沟锰矿区绿色勘查实践及成效 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andgeomorphological reasons,it is difficult to use drilling and other means to check the distribution of the coverlayer and the geological dividing line,so it is necessary to use a variety of exploration techniques.Thisarticle summarizes the application of new technologies in the exploration process of building sand and stoneresources in Hainan,and establishes a mature green exploration technology system that is widely used invarious stone mine exploration,effectively ensuring resource supply and ecological environment protectionduring the exploration stage.Key words:Hainan Island;sand and stone minerals;green exploration;technology integration44-