槽探技术在随州吴随矿业露天花岗岩矿山的应用研究

1 引言

随州吴随矿业露天花岗岩矿山位于湖北省随县吴山镇，以开采随州白麻和黄金麻为主，年开采规模达 170 万立方米，是华中地区重要的饰面石材基地。该矿区历经 20 余年开采，矿体稳定性高，但地质结构复杂，节理发育且风化层分布不均，传统钻探与地质测绘方法难以满足精细化勘探需求。槽探技术凭借其直观性与低成本优势，成为解决此类问题的重要手段。

2 地质背景与设计思想

2.1 矿区地质特征

吴随矿业矿区主体为燕山期花岗岩，岩性致密，平均密度 2.65g/ cm³，纵波速度 5.5-6.2km/s ，横波速度 3.0-3.5km/s, 。矿体呈层状分布，倾角 15° -30^∘ ，厚度 30-80 米，顶部覆盖 5-10 米全风化层，岩体内节理裂隙较为发育，节理裂隙大多较平直、细窄，延伸稳定。受淋滤等作用影响，裂隙面两侧岩石常具有风化特征，例如含铁矿物氧化后形成黄褐色 “铁锈”等风化现象。

根据节理的形成因素，可以划分：一类因温差作用导致的“球形风化”的节理；另一类为受应力作用形成的节理，节理面上常见有绿帘石化等矿物蚀变，偶可见擦痕等现象。对多个节理产状的测量统计分析，矿区内主要包含两组节理，节理走向以北东向为主，占总体的约 63% ，其次为南北向—近南北向，占约 15.5% 。其它走向的节理亦有发育，节理倾角多陡倾，一半以上倾角大于 70^∘ °。走向NE-SW，密度2-4 条/ 米，深度延伸5-15 米，对矿体完整性造成显著影响。

2.2 勘探技术瓶颈

传统钻探方法虽能获取岩芯数据，但成本高、效率低，且难以覆盖全矿区；地质测绘受地表条件限制，深部构造解析能力不足。花岗岩的高硬度（摩氏硬度 6-7）导致常规挖掘设备效率低下，而风化层与基岩的波阻抗差异小，物探方法界面识别困难，需采用针对性的工程揭露手段。

3 槽探技术方法与实施

3.1 槽探设计与施工

1. 槽位布置：依据矿体走向与节理发育特征，采用垂直矿体走向的网格布槽方案，槽间距20-30 米，槽长50-100 米，深度控制在3-5 米，确保揭露全风化层与基岩接触面。

2. 开挖工艺：

表层剥离：采用挖掘机配合岩石锯切割，清除3-5 米厚的全风化层，形成初始临空面。

静态爆破：针对强风化与弱风化花岗岩，采用膨胀剂与机械破碎结合的方法，避免传统爆破对矿体的损伤。具体流程为：钻孔（孔径42mm ，孔深 1.5-2.0 米，间距 0.5 米） $$ 装填膨胀剂 $$ 静置 8-12 小时$$ 机械破碎。

人工清槽：对槽底与槽壁进行人工修整，确保地质编录精度。

3.2 地质编录与采样

1. 三维素描：采用 1:100 比例尺对槽壁进行系统编录，标注岩性分层、节理产状（倾向、倾角）、裂隙密度及矿化特征，同步绘制三维地质剖面图。

2. 样品采集：

岩芯样：沿槽底连续采集，样长 0.5-1.0 米，用于岩石力学测试与矿物成分分析。

化学样：针对矿化带，采用刻槽取样（规格 10cm×5cm ），分析氧化钙、二氧化硅等关键指标。

3.3 多源数据融合

结合钻探数据（孔深 50-100 米）与无人机航测影像，建立矿体三维模型。通过对比槽探揭露的矿体边界与钻探结果，验证槽探的准确性，并修正物探反演模型。

4 结果与验证

4.1 地质信息获取

通过槽探揭露，识别出主要断层与节理密集带，矿体顶界面埋深20-50 米，形态与钻探结果吻合。风化层厚度与分布特征（全风化层3-10米，强风化层5-15 米）得到精准刻画，为开采设计提供了关键参数。

4.2 资源量估算

尾渣及风化层的剥离量，为综合回收利用提供了依据。基于槽探与钻探数据，采用地质块段法估算矿区资源量：矿石量，荒料量，使采储量得以提升。同时，槽探揭露了尾矿。

4.3 经济效益评估

槽探施工成本约为钻探的 1/3，效率提升 2 倍。通过精准圈定高品位矿体，开采回采率从 75% 提升至 82% ，增加了年增产值。同时，提前识别的断层与裂隙带减少了开采过程中的安全事故风险。

5 讨论与优化

5.1 技术优势与局限性

槽探技术在花岗岩矿山勘探中展现出直观性、低成本的优势，尤其适用于浅部构造解析与风化层调查。然而，其深度限制（通常<5 米）与高硬度花岗岩的施工难度仍需通过结合钻探与物探技术弥补。

5.2 未来改进方向

智能化施工：引入无人机测绘与 AI 图像识别技术，优化槽位布置与节理识别流程。

绿色勘查：采用生态友好型爆破材料（如 CO₂ 致裂器）与表土剥离回填技术，减少环境扰动。

动态监测：应用光纤传感技术追踪开采过程中岩体应力变化，指导安全开采。

6 结论

本研究通过槽探技术在吴随矿业露天花岗岩矿山的应用，成功实现了矿体三维结构的精细化刻画，验证了该技术在复杂花岗岩地层中的有效性。研究成果为同类矿山的资源勘探与开发提供了可复制的技术方案，推动了槽探技术在非金属矿领域的创新应用。

参考文献

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本文通过系统性整合槽探技术与矿山地质特征，为随州吴随矿业的资源开发提供了科学依据，其方法体系可推广至同类花岗岩矿山的勘探实践。