清水河縣后火盤(pán)水泥用石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及開(kāi)發(fā)利用

張 強(qiáng)（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心內(nèi)蒙古總隊(duì)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

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清水河縣后火盤(pán)水泥用石灰?guī)r礦床地質(zhì)特征及開(kāi)發(fā)利用

張 強(qiáng)
（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心內(nèi)蒙古總隊(duì)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

【摘 要】清水河縣水泥用石灰?guī)r礦床是海相碳酸鹽巖型沉積層狀礦床。礦層賦存于上寒武統(tǒng)鳳山組，屬濱?！獪\海相化學(xué)和生物化學(xué)沉積的混合產(chǎn)物。礦層厚度穩(wěn)定，礦石質(zhì)量較好，是優(yōu)質(zhì)的水泥原料。施以合理的開(kāi)發(fā)利用，將會(huì)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。

【關(guān)鍵詞】水泥灰?guī)r；地質(zhì)特征；開(kāi)發(fā)利用；清水河縣

1　地質(zhì)概況

清水河縣后火盤(pán)水泥用石灰?guī)r礦區(qū)位于華北地臺(tái)(Ⅰ)、山西臺(tái)隆(Ⅱ)、清水河隆起(Ⅲ)的中部。分布地層主要為華北地臺(tái)寒武系地層，水泥用石灰?guī)r主要含礦層位為上寒武統(tǒng)鳳山組(∈3f )；礦區(qū)內(nèi)巖層總體呈舒緩波狀的水平巖層，傾角≤5°；本區(qū)構(gòu)造簡(jiǎn)單，主要為北東向的正斷層和性質(zhì)不明的斷層；區(qū)內(nèi)巖漿巖不發(fā)育，侵入時(shí)代為太古代第一期，根據(jù)侵入巖的接觸關(guān)系，活動(dòng)順序可分為三次，各次侵入的巖性分別為：第一次為蘇長(zhǎng)巖(γO11(1))，第二次為中粗粒似斑狀黑云斜長(zhǎng)花崗巖(γO11(2))，第三次為鉀長(zhǎng)花崗巖(γO11(3))，其中以第二次中粗粒似斑狀黑云斜長(zhǎng)花崗巖為主，第三次鉀長(zhǎng)花崗巖次之，第一次蘇長(zhǎng)巖出露面積較小，呈巖珠及殘留體產(chǎn)出。礦區(qū)地質(zhì)如右圖所示。

2　礦床地質(zhì)特征

2.1 礦層特征

后火盤(pán)水泥用石灰?guī)r礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖

含礦層位主要賦存于上寒武統(tǒng)鳳山組(∈3f )，基本為山體的主體，東西向長(zhǎng)約4 500m，南北向?qū)捈s1 600m，最小約210m，面積約7.7km2，產(chǎn)狀近水平，總體由東到西、由北至南呈舒緩波狀，傾向北西、北東、南西及南東皆有。傾角一般在1～3°。礦層與下伏長(zhǎng)山組(∈3c)地層整合接觸。根據(jù)巖性特征，將其劃分為上下兩個(gè)巖性段，自下而上分述如下：

(1) 第一巖性段(∈3f1)。

巖性主要為青灰色中厚層泥晶灰?guī)r，底部從下至上依次為一層1.55～7.22m厚的微晶灰?guī)r和一層0.84～4.15m厚的竹葉狀灰?guī)r。中厚層泥晶灰?guī)r：顏色主要為青灰色，局部為淺灰色，泥晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為泥晶—微晶方解石(96%～99%)。竹葉狀灰?guī)r：顏色為紫紅色，礫屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，含少量白云石及粘土礦物。微晶灰?guī)r：顏色為青灰色，微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，含少量白云石和粘土礦物。該層的微晶灰?guī)r局部為鮞狀灰?guī)r，其巖石的顏色、構(gòu)造、主要礦物成分與微晶灰?guī)r相同，只是結(jié)構(gòu)為鮞狀結(jié)構(gòu)。本巖性段為本次工作的礦體賦存部位，由于風(fēng)化剝蝕作用，保留厚度不等，控制厚度2.62～43.28m，平均24.21m。

(2) 第二巖性段(∈3f2)。

巖性主要為青灰色條帶狀灰?guī)r，局部上部為白云質(zhì)灰?guī)r，條帶狀灰?guī)r中個(gè)別地段夾竹葉狀灰?guī)r，部分鉆孔中該層底部為一層厚度＜2m的泥巖。條帶狀灰?guī)r：顏色為淺灰、灰—青灰色，微晶、泥晶結(jié)構(gòu)，條帶狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，其次含少量的白云石及粘土礦物。白云質(zhì)灰?guī)r：顏色為淺灰—灰色，微晶結(jié)構(gòu)，層狀或塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，其次為白云石。竹葉狀灰?guī)r：灰—青灰色，礫屑結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，含白云石及粘土礦物。泥巖：顏色很雜，有紫紅、灰黃、灰褐、灰綠、深灰及棕紅色等，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀或?qū)訝睢⒈訝顦?gòu)造。主要礦物成分為粘土礦物，局部含鈣質(zhì)礦物。該層泥巖厚度一般1～1.5m。該巖性段為本次工作礦層的頂板，在底部沒(méi)有泥巖的地段兩者界線(xiàn)不明顯，呈漸變過(guò)渡關(guān)系。由于風(fēng)化剝蝕作用，該巖性段保留厚度不等，控制厚度在0.92～42.18m，平均18.38m。

2.2 礦體特征

全礦區(qū)發(fā)育厚度＞8m的Ⅰ級(jí)品礦層9個(gè)、＞8m的Ⅱ級(jí)品3個(gè)，＞2m厚的夾層11個(gè)。根據(jù)施工鉆孔統(tǒng)計(jì)，巖溶能見(jiàn)率為65.7%，巖溶率為1.11%；礦層底板為長(zhǎng)山組紫紅色竹葉狀灰?guī)r；礦層頂板為鳳山組第二巖段條帶狀灰?guī)r，由于長(zhǎng)期的風(fēng)化剝蝕，礦體分布區(qū)已有約50%不存在頂板(第三系泥巖或第四系黃土直接覆蓋在礦層之上)，且礦層不同程度被剝蝕。工程控制礦體厚度最大37.90m，最小僅有5.10m(剝蝕殘存厚度)，平均21.65m，厚度變化系數(shù)22.42%。

礦體形態(tài)為近水平產(chǎn)出的層狀礦體，因礦體由東到西、從南至北均呈舒緩波狀，所以?xún)A向北西、北東、南西及南東皆有，傾角一般1～ 3°。

礦體主要有益有害組分CaO品位變化系數(shù)為3.75%，MgO品位變化系數(shù)為59.15%，礦體沿南北方向、東西方向CaO、MgO的品位變化系數(shù)很小或較小，礦體在垂向上MgO含量不夠穩(wěn)定。

2.3 礦石類(lèi)型及品級(jí)

按自然類(lèi)型劃分，礦區(qū)礦石類(lèi)型主要有泥晶灰?guī)r、微晶灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r三種。

礦石結(jié)構(gòu)主要為原生結(jié)構(gòu)，有亮晶結(jié)構(gòu)、泥晶結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造較簡(jiǎn)單，主要有塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造等。

按照DZ/T 0213～2002《冶金、化工石灰?guī)r及白云巖、水泥原料礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范》中水泥用灰?guī)r礦床評(píng)價(jià)的一般工業(yè)指標(biāo)要求：Ⅰ級(jí)品礦石CaO≥48%，3%＜MgO≤3.5%，0.6%＜R2O≤0.8%。礦區(qū)礦石按體積計(jì)算I級(jí)品率為97.45%，Ⅱ級(jí)品率為2.55%。

2.4 礦石質(zhì)量

礦石礦物成分以方解石為主，其次為白云石，以及泥質(zhì)、鐵質(zhì)和有機(jī)質(zhì)等。方解石質(zhì)量分?jǐn)?shù)在90%～95%，少數(shù)小于90%，白云石質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般1%～2%，最高可達(dá)9%(泥質(zhì)條帶狀灰?guī)r)，二者質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān)系。

全礦區(qū)礦層化學(xué)成分體積加權(quán)平均CaO 55.69%，MgO 1.64%、R2O 0.24%，達(dá)到礦石Ⅰ級(jí)品的標(biāo)準(zhǔn)。多元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　礦石多元素分析結(jié)果(%)

經(jīng)基本分析統(tǒng)計(jì)，礦石主要有益組分CaO含量42.22%～55.38%，平均為52.02%；主要有害組分MgO含量一般在0.07%～5.09%，平均1.42%。

經(jīng)單工程平均品位計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)，礦石主要有益組分CaO含量在49.32%～53.66%，平均為52.05%；主要有害組分MgO含量一般在0.52%～2.61%，平均1.43%。

礦體沿東西方向及南北方向主要有益組分CaO含量比較穩(wěn)定，但在礦體(層)垂向上略有跳動(dòng)。主要有害組分MgO含量沿礦體的東西方向、南北方向及垂向均不夠穩(wěn)定。

組合分析平均結(jié)果(%)為：SiO22.20、Al2O30.54、Fe2O30.61、K2O 0.33、Na2O 0.019、(K2O+Na2O) 0.349、SO30.026、Cl-0.017、LOI 42.33，詳見(jiàn)表2。

表2　礦體微量組分含量變化(%)

經(jīng)計(jì)算礦體主要有益有害組分品位變化系數(shù)如下：全部樣品單樣參加計(jì)算，CaO為3.75%，MgO為59.15%。求出各單工程平均品位后再計(jì)算礦體東西方向品位變化系數(shù)，CaO為1.73%，MgO為16.79%。選擇12勘探線(xiàn)求出各單工程平均品位后再計(jì)算礦體南北方向品位變化系數(shù)， CaO為1.72%，MgO為35.87%。

從以上所計(jì)算的品位變化系數(shù)可看出，礦體沿南北方向、東西方向CaO、MgO的品位變化系數(shù)很小或較小，礦體全部樣品參加計(jì)算，CaO的品位變化系數(shù)也較小，而MgO的品位變化系數(shù)較大，說(shuō)明礦體在垂向上MgO含量均不夠穩(wěn)定。

3　開(kāi)發(fā)利用

3.1 資源分析

清水河縣位于晉、陜、蒙交界地區(qū)，處于呼和浩特市—包頭—伊盟金三角經(jīng)濟(jì)區(qū)的邊緣，北距呼和浩特市110km，西距準(zhǔn)格爾煤田60km，鄂爾多斯市180km，包頭市200km，距萬(wàn)家寨水電站60km，距托克托縣電廠(chǎng)80km，東距朔州市110km，南距山西偏關(guān)100km，109和209國(guó)道、豐—準(zhǔn)鐵路從該縣通過(guò)，地理位置優(yōu)越，公路、鐵路運(yùn)輸十分便利。

隨著我國(guó)西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施，西電東送工程的建設(shè)使得內(nèi)蒙古地區(qū)的經(jīng)濟(jì)日趨活躍，國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)工程在100km范圍內(nèi)的有：萬(wàn)家寨水電站、托縣電廠(chǎng)和準(zhǔn)格爾煤田等大型項(xiàng)目，由此帶動(dòng)城鎮(zhèn)建設(shè)蓬勃發(fā)展，工業(yè)工程項(xiàng)目和市鎮(zhèn)高層建筑所需的水泥需求量也日益增加。在分析當(dāng)?shù)丶爸苓叺貐^(qū)水泥市場(chǎng)供求關(guān)系和比較合理的銷(xiāo)售半徑后，得出產(chǎn)品的主要目標(biāo)市場(chǎng)是內(nèi)蒙古呼和浩特市、包頭市、清水河縣、陜西榆林、山西朔州等地區(qū)。根據(jù)全區(qū)水泥市場(chǎng)的產(chǎn)需現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合水泥市場(chǎng)的未來(lái)供需變化以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，預(yù)測(cè)內(nèi)蒙古自治區(qū)及目標(biāo)市場(chǎng)水泥需求量如表3。

表3　水泥需求前景分析

經(jīng)過(guò)以上技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的分析和評(píng)價(jià)認(rèn)為，該礦床為一大型礦床，具有很大的開(kāi)采價(jià)值。該礦山的開(kāi)發(fā)對(duì)發(fā)展地區(qū)經(jīng)濟(jì)，增加地方財(cái)政收入起到積極的作用。

3.2 開(kāi)發(fā)條件

本區(qū)的石灰?guī)r資源儲(chǔ)量豐富，品位較高，礦石類(lèi)型組合穩(wěn)定，有害組分含量低，具有中等耐磨性和較好的易燒性，是優(yōu)質(zhì)水泥生產(chǎn)原料。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告相關(guān)內(nèi)容，礦區(qū)水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件屬于簡(jiǎn)單類(lèi)型，環(huán)境地質(zhì)也滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)要求。礦山開(kāi)發(fā)內(nèi)在條件良好。

礦區(qū)所在地能源充足，電力發(fā)達(dá)，水泥配料齊全，地下水資源較豐富，交通便捷，為開(kāi)發(fā)礦山提供了完備的外部條件。

礦山可采用自上而下水平分臺(tái)階開(kāi)采法、沿走向推進(jìn)的橫向采礦法。由于為露采礦山，可選擇公路開(kāi)拓、汽車(chē)運(yùn)輸?shù)姆ò浮?/p>

采礦工藝流程為：穿孔工作→爆破工作→采裝工作→運(yùn)輸工作→剝離工作。

礦山可采用技術(shù)先進(jìn)自帶收塵器的露天淺孔鉆機(jī)，收塵后外排廢氣的含塵濃度<100mg/m3，做到達(dá)標(biāo)排放。破碎機(jī)放在礦山，配備有專(zhuān)門(mén)除塵器使外排氣體含塵度<50mg/m3，能做到達(dá)標(biāo)排放，減少對(duì)環(huán)境的影響。

3.3 經(jīng)濟(jì)分析

3.3.1 成本核算

擬建設(shè)一條1萬(wàn)t/d新型干法水泥熟料生產(chǎn)線(xiàn)，礦山開(kāi)采規(guī)模約為300萬(wàn)t/a礦石量，概略估算項(xiàng)目總投資809.72萬(wàn)元，其中建設(shè)投資4 310.00萬(wàn)元，流動(dòng)資金按經(jīng)營(yíng)成本的20%概算為499.72萬(wàn)元。項(xiàng)目建成后形成固定資產(chǎn)原值3 879.00萬(wàn)元，無(wú)形及遞延資產(chǎn)431.00萬(wàn)元。項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后年總成本費(fèi)用2 804.90萬(wàn)元，其中固定成本費(fèi)用704.90萬(wàn)元，可變成本費(fèi)用2 100.00萬(wàn)元，經(jīng)營(yíng)成本2 498.58萬(wàn)元。詳見(jiàn)表4。

表4　總成本費(fèi)用估算(萬(wàn)元)

3.3.2 產(chǎn)品銷(xiāo)售收入、銳金及利潤(rùn)

(1) 產(chǎn)品銷(xiāo)售收入：根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)價(jià)格，產(chǎn)品售價(jià)15.00元/t，則年銷(xiāo)售收入為4 500.00萬(wàn)元。

(2) 銷(xiāo)售稅金及附加：按規(guī)定礦產(chǎn)品增值稅銷(xiāo)項(xiàng)稅率13%，進(jìn)項(xiàng)稅率統(tǒng)一按17%估算。城市維護(hù)建設(shè)稅及教育費(fèi)附加分別按增值稅的1%和3%計(jì)。

(3) 礦產(chǎn)資源稅：礦產(chǎn)資源稅按2.0元/t礦石計(jì)，年上交礦產(chǎn)資源稅600.00萬(wàn)元/a。

(4) 利潤(rùn)及其分配：企業(yè)達(dá)產(chǎn)年實(shí)現(xiàn)利稅總額1 695.00萬(wàn)元，利潤(rùn)總額857.987萬(wàn)元，所得稅按利潤(rùn)總額的25%計(jì)為214.50萬(wàn)元，稅后利潤(rùn)643.58萬(wàn)元。

由于礦山建設(shè)擴(kuò)大了就業(yè)面，促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并且先進(jìn)的施工工業(yè)減少了環(huán)境污染。因此，具有良好的社會(huì)和環(huán)境效益。

4　結(jié)論

后火盤(pán)礦區(qū)水泥用灰?guī)r資源儲(chǔ)量達(dá)到12 257.59 萬(wàn)t，是一個(gè)大型礦產(chǎn)地，其礦層厚度穩(wěn)定，礦石品位較好，有害成分少，是優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)水泥原料，礦區(qū)開(kāi)采技術(shù)條件及加工技術(shù)性能良好，適合露天開(kāi)采和水泥熟料加工；礦山的資源儲(chǔ)量可以滿(mǎn)足一條1萬(wàn)t/d新型干法水泥生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)40.86年；礦山的開(kāi)發(fā)利用，不僅可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還可以帶來(lái)較大的社會(huì)效益。

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Geological Characteristics and Development of Houhuopan Cement Used Limestone in Qingshuihe County

ZHANG Qiang
(Inner Mongolia Team of Geological Survey Center of China Building Materials Industry, Hohhot 010010, China)

Abstract:Cement used limestone of Qingshuihe county in marine carbonate rock-type deposits are layered sedimentary deposits, seam occur in the top Cambrian Fengshan group-upper, is a marina-shallow marine sediment chemistry and biochemistry mixed product. Seam thickness stability, good quality of ore, good quality ore is a high-quality raw materials for cement, rational development and utilization, will brings good economic, social and environmental benefit.

Key words:cement limestone; geological features; development and utilization; Qingshuihe county

【收稿日期】2015-03-25

【文章編號(hào)】1007-9386(2015)03-0047-04

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【中圖分類(lèi)號(hào)】P619.225