5.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU
5.3.3. Phương pháp lấy mẫu rãnh (mẫu luống)
Phương pháp lấy mẫu rãnh được áp dụng rộng rãi trong tìm kiếm, thăm dò và khai thác khoáng sản, được sử dụng chủ yếu để nghiên cứu thành phần hóa học của quặng.
Mẫu rãnh là những vật liệu của quặng hoặc đá được lấy ở gương lò hoặc vách (tường), đáy của các công trình khai đào hay bề mặt của vết lộ tự nhiên theo một đường rãnh có kích thước dài, rộng, sâu đã được xác định.
a. Nguyên tắc bố trí rãnh mẫu
Khi lấy mẫu rãnh cần bảo đảm các nguyên tắc cơ bản như sau:
- Rãnh mẫu cần định hướng theo phương biến hóa lớn nhất của khoáng sản, thường vuông góc với vách và trụ của thân khoáng.
- Tiết diện ngang của rãnh phải đảm bảo ổn định trong suốt quá trình lấy mẫu để trọng lượng mẫu trên một đơn vị độ dài (1cm) ở mọi vị trí là như nhau.
- Chiều dài mẫu không nên quá lớn, thường không dài hơn chiều dày công nghiệp của thân quặng và không vượt quá chiều dày lớp đá kẹp tối đa cho phép.
Khi bố trí rãnh lấy mẫu cần chú ý đến điều kiện địa chất, hình thái, kích thước, thế nằm của thân quặng, đặc điểm biến đổi của khoáng hóa.
- Đối với thân quặng hình dạng có qui luật, khoáng hóa đều đặn, rãnh mẫu đặt thẳng góc với thân quặng từ vách đến trụ.
Nếu thân quặng có chiều dày lớn hơn 2m, nên chia làm nhiều mẫu với độ dài thích hợp (hình 5.2). Trong trường hợp này, mẫu rãnh có thể lấy ở gương lò, vách lò hoặc vết lộ tự nhiên.
- Đối với thân quặng mỏng, độ dốc ít thay đổi lộ ra ở gương lò, vách lò, vách hào, lò xuyên vỉa... rãnh mẫu được đặt như ở hình 5.3.
1- Vỉa quặng; 2- Đá vây quanh; 3- Rãnh mẫu
Hình 5.2. Lấy mẫu ở thân quặng có
chiều dày lớn Hình 5.3. Lấy mẫu ở thân quặng có chiều dày mỏng
104 - Đối với thân quặng có dạng vỉa, độ dốc ít thay đổi, chiều dày khá lớn không lộ ra hết ở gương lò thì cần đào thêm lò ngách đến vách vỉa quặng, phân chia độ dài của mẫu rãnh sao cho thích hợp, đồng thời phải bảo đảm tổng chiều dài của các mẫu rãnh bằng chiều dày thật của thân quặng và vuông góc với vách, trụ của vỉa quặng (hình 5.4).
Hình 5.4 Hình 5.5
1- Vỉa quặng; 2- Đá vây quanh; 3- Rãnh mẫu
- Đối với thân quặng dày và có thế nằm thay đổi lớn thì khi đặt rãnh lấy mẫu phải chú ý đến vị trí của rãnh phù hợp với thế nằm thay đổi và cố gắng để đảm bảo rằng rãnh mẫu luôn vuông góc với vách và trụ của vỉa (hình 5.5).
- Trong trường hợp thân quặng phát triển nhiều thớ chẻ và khe nứt thì nên đặt rãnh mẫu vuông góc với phương của các thớ chẻ và thớ nứt, không đòi hỏi phải vuông góc với vách và trụ của thân quặng. Trong trường hợp này thì rãnh mẫu nên bố trí tạo thành góc nhọn với thân quặng (hình 5.6) để tránh quặng rơi vào các thớ trẻ, khe nứt làm ảnh hưởng đến tính đại diện của mẫu.
- Thân quặng được cấu tạo bằng mạch đơn, có chiều dày thay đổi mạnh, thì rãnh mẫu đặt tại những điểm có chiều dày thay đổi đặc trưng và vuông góc với vách và trụ mạch quặng.
Hình 5.6. Chọn mẫu rãnh ở quặng nhiều thớ chẻ, khe nứt
1- Rãnh mẫu; 2- Thớ chẻ, khe nứt
- Đối với trường hợp thân quặng có dạng mạng mạch tương đối song song và thường hay vát nhọn. Khi lấy mẫu cần cắt qua toàn bộ chiều dày của thân quặng đến mặt tiếp xúc giữa quặng và đá vây quanh.
- Đối với thân quặng có dạng mạng mạch phức tạp, thân quặng dốc đứng, lấy mẫu tại gương lò gặp khó khăn thì cũng có thể lấy mẫu ở nóc lò. Trong trường hợp này đặt các rãnh mẫu phù hợp với các vị trí uốn cong của thân quặng. Mặc dù các rãnh mẫu có hướng khác nhau, nhưng vẫn đảm bảo thẳng góc với ranh giới tiếp xúc của thân quặng với đá vây quanh.
Lấy mẫu rãnh ở nóc lò như thế rất không thuận lợi và giá thành lấy mẫu cao (hình 5.7).
1) 2)
3)
105 Hình 5.7. Lấy mẫu rãnh ở nóc lò
1- Đá vây quanh; 2- Quặng; 3- Rãnh mẫu
Đối với quặng xâm tán không đều cấu tạo phân đới, phân dạng dải có thành phần vật chất khác nhau, thì khi lấy mẫu rãnh phải lấy riêng cho từng loại (hình 5.8).
Hình 5.8. Lấy mẫu rãnh ở thân quặng và đới có quặng xâm nhiễm
a. (1,2,3,4); b. (1,2,3)- Các loại quặng có thành phần khác nhau;
a. (5); b. (4)- Rãnh mẫu
Việc bố trí các rãnh mẫu ngoài phụ thuộc vào điều kiện địa chất, hình dạng, thế nằm, cấu tạo và đặc điểm biến đổi của quặng nó còn phụ thuộc vào loại công trình khai đào sử dụng trong thăm dò.
Hình 5.9. Bố trí rãnh lấy mẫu trong gương lò dọc vỉa
1- Monzonit; 2- Đá sừng; 3- Quặng; 4- Đá phiến sét mica; 5- Thạch anh
- Đối với lò dọc vỉa, rãnh lấy mẫu bố trí ở gương lò theo chiều thẳng đứng hoặc nằm ngang tuỳ thuộc vào yếu tố thế nằm của thân khoáng (hình 5.9). Để thuận lợi cho lấy mẫu có thể bố trí rãnh ở độ cao từ 1,0 ÷ 1,4 m so với đáy công trình. Nếu thân khoáng có chiều dày và hàm lượng biến đổi rất mạnh có thể lấy từ 2 ÷ 3 mẫu song song với nhau ở mỗi gương lò, sau đó gộp lại thành mẫu lớn. Khi gặp thân khoáng kiểu dạng dải, dạng mạch hoặc phân đới cần bố trí rãnh thành từng đoạn tương ứng với đặc điểm quặng hóa đã được phân chia bằng mắt thường (hình
106 5.10). Trong trường hợp thân khoáng có chiều dày nhỏ và dốc đứng, nếu vì lý do nào đó không lấy được mẫu ở gương lò thì có thể lấy trên nóc theo những khoảng cách nhất định.
- Đối với lò xuyên vỉa, lò cúp và các công trình khai đào khác đào cắt qua thân khoáng, rãnh lấy mẫu được bố trí ở tường lò. Tuỳ thuộc vào chiều dày thân khoáng mà có thể lấy một, hai mẫu hoặc nhiều hơn (hình 5.11).
- Đối với lò xuyên vỉa, lò cúp và các công trình khai đào khác đào cắt qua thân khoáng, rãnh lấy mẫu được bố trí ở tường lò. Tuỳ thuộc vào chiều dày thân khoáng mà có thể lấy một, hai mẫu hoặc nhiều hơn (hình 5.10).
- Đối với công trình thẳng đứng (giếng thăm dò, giếng mù, giếng mỏ) đào cắt qua thân khoáng, rãnh lấy mẫu bố trí thẳng đứng ở một hoặc hai tường đối diện (hình 5.12a).
- Trong công trình đào theo hướng dốc của thân khoáng dốc đứng (lò thượng, lò hạ...), rãnh lấy mẫu thường được bố trí nằm ngang trên tường công trình (hình 5.12b), khi đó chiều dài mẫu là chiều dày biểu kiến của thân khoáng. Trường hợp thân khoáng có thế nằm thoải, rãnh bố trí dốc nghiêng hoặc vuông góc với nóc và đáy thân khoáng ở tường công trình.
- Đối với công trình hào, rãnh lấy mẫu có thể bố trí ở đáy hoặc tường tuỳ thuộc vào độ sâu và đặc điểm của phần khoáng sản được phát hiện. Hào có độ sâu không lớn và phần lộ của khoáng sản bị phá huỷ mạnh thường bố trí rãnh nằm ngang ở đáy. Khi hào có độ sâu lớn và phần lộ của thân khoáng biểu hiện rõ ràng, rãnh lấy mẫu thường bố trí ở tường công trình.
Kích thước tiết diện trình bày trong bảng 5.2 được sử dụng để lấy mẫu khoáng sản có độ
cứng lớn và trung bình. Hình 5.10. Lấy mẫu khi thân quặng phân đới
1- Cát kết; 2- Skarn; 3- Quặng sulphur đồng - niken đặc xít; 4- Quặng dạng dăm;
5- Đá cacbonat biến chất có xâm nhiễm sulphur; 6- Rãnh lấy mẫu và số hiệu
Khi lấy mẫu khoáng sản có độ cứng nhỏ, tiết diện rãnh có thể tăng đến 5 x 10 cm đối với quặng hóa phân bố đồng đều và 10 x 20 cm đối với quặng hóa phân bố rất không đồng đều.
Hình 5.11. Bố trí rãnh lấy mẫu phân đoạn ở tường lò cúp
1- Đá phiến thạch anh; 2- Quặng đồng concheđan hạt nhỏ xâm nhiễm (a. Quặng giàu loại VI; b. Quặng giàu loại V);
3- Quặng đồng concheđan dạng dải nhỏ giàu bocnit (loại III); 4- Quặng đồng concheđan giàu chancopyrit và sphalerit (loại II); 5- Quặng đồng concheđan giàu chancopyrit (loại IV); 6- Quặng concheđan dạng dải hạt không đều (loại I);
7- Biến đổi anbitophia thạch anh; 234 - 239- Số hiệu mẫu.
107 Một dạng cải tiến của phương pháp
lấy mẫu rãnh là phương pháp lấy mẫu rãnh điểm được áp dụng tương đối phổ biến trong thăm dò các mỏ đá cacbonat. Trong trường hợp đá cacbonat cấu thành nên các dãy núi hoặc dải núi không bị phủ bởi các đá trầm tích khác hoặc trầm tích bở rời và có độ cao cao hơn mực xâm thực địa phương tiến hành xác định tuyến lấy mẫu trên mặt có phương vuông góc với đường phương của tầng sản phẩm và chiều dài mẫu, vị trí các điểm lấy mẫu.
Tại các điểm lấy mẫu tiến hành nổ mìn ốp để làm sạch phần bề mặt, sau đó lấy các cục mẫu có trọng lượng tương đương nhau và gộp lại được một mẫu lớn.
Chiều dài mẫu và số lượng điểm tương ứng với mỗi mẫu được xác định phụ thuộc vào chiều dày tính trữ lượng và tính đồng nhất của đối tượng.
Hình 5.12. Phân bố mẫu rãnh trên tường công trình khai đào
a. Tường giếng thăm dò sa khoáng b. Tường công trình lò thượng
b. Hình dạng và kích thước rãnh mẫu
- Hình dạng: Rãnh mẫu có tiết diện ngang có thể là hình tam giác hay hình chữ nhật.
Trong thực tế thường sử dụng rãnh mẫu hình chữ nhật phổ biến hơn. Rãnh mẫu hình tam giác chủ yếu được sử dụng trong trường hợp quặng cứng, ít khe nứt, khoáng hóa đều đặn. Khi lấy mẫu theo tiết diện ngang hình tam giác thường khó giữ ổn định được tiết diện trong cả đoạn mẫu, dẫn đến độ chính xác kém. Tuy vậy, lấy mẫu theo tiết diện hình tam giác nhanh hơn, nên rẻ tiền hơn lấy mẫu theo tiết diện hình chữ nhật (hình 5.13a, 5.13b).
a) b)
Hình 5.13. Tiết diện ngang của rãnh mẫu
a. Hình chữ nhật; b. Hình tam giác
- Kích thước mẫu: Kích thước mẫu rãnh phụ thuộc vào số lượng vật liệu cần thiết để nghiên cứu, tính chất cơ lý của đất đá và quặng, đặc điểm khoáng hóa và chiều dày thân quặng, giá trị của kim loại. Kích thước mẫu rãnh là a x b x l, trong đó:
+ a là chiều rộng của rãnh mẫu và a = 5 ÷15 cm.
+ b là chiều sâu của rãnh và b = 3 ÷ 5 cm.
+ l là chiều dài mẫu. Chiều dài mẫu rãnh phụ thuộc vào chiều dày của thân quặng.
Chiều dài mẫu không nên lấy quá lớn. Trường hợp thân quặng dày cần chia thành nhiều mẫu, tốt nhất các mẫu có chiều dài không vượt quá chỉ tiêu về chiều dày lớp đá kẹp tối đa cho phép và không dài hơn chiều dày thân quặng công nghiêp tối thiểu.
Thường quặng cứng có kích thước rãnh mẫu và trọng lượng mẫu nhỏ hơn quặng mềm.
Theo kinh nghiệm, một số nhà nghiên cứu đưa ra các số liệu tham khảo như ở bảng 5.2 và bảng 5.3.
a) b)
108 Bảng 5.2. Bảng định hướng về tiết diện rãnh mẫu và trọng lượng của mẫu rãnh
tương ứng với các kiểu quặng (theo Albov, 1965) Số
TT Kiểu quặng Tiết diện rãnh mẫu (cm) Trọng lượng 1m mẫu khi trọng lượng riêng quặng từ 1,5-3,5 (kg) Chiều rộng Chiều sâu
1 Quặng cứng, hàm lượng phân
bố đồng đều (quarzit sắt) 2 ÷ 5 1 ÷ 3 0,5 ÷ 3,5
2 Quặng cứng, hàm lượng phân bố không đồng đều (thạch anh chứa vàng)
5 ÷ 10 2 ÷ 5 2,5 ÷ 12,5
3 Quặng mềm và hàm lượng phân bố đồng đều (quặng mangan)
5 ÷ 10 2 ÷ 5 2,5 ÷ 12,5
4
Quặng mềm và hàm lượng phân bố không đồng đều (sét
chứa niken) 10 ÷ 20 5 ÷ 10 12,5 ÷ 50
Bảng 5.3. Bảng định hướng về tiết diện ngang của rãnh mẫu hình chữ nhật (theo N.V. Ivanov, 1968)
Số TT Mức độ biến đổi Kích thước tiết diện ngang của rãnh (cm) tương ứng với chiều dày thân khoáng (m)
> 2,5m 2,5÷0,5m < 0,5m Quặng cứng
1 Rất đồng đều và đồng đều 2 x 5 2 x 6 2 x 10
2 Không đồng đều 2,5 x 8 2,5 x 9 2,5 x 10
3 Rất và cực kỳ không đồng đều 3 x 8 3 x 10 3 x 10 Quặng mềm
(không tính đến chiều dày thân quặng) 1 Rất đồng đều và đồng đều (2 ÷ 5) x (5 ÷ 10)
2 Không và rất không đồng đều (5 ÷ 10) x (10 ÷ 20) Trọng lượng của mẫu rãnh dao động từ 0,5-50kg
(bảng 5.2).
Trước khi lấy mẫu phải làm sạch vị trí lấy mẫu.
Vạch vị trí mẫu bằng phấn hay sơn lên chỗ dự định lấy mẫu. Vị trí mẫu được vẽ chính xác vào tài liệu nguyên thuỷ và trên bình đồ.
Dụng cụ lấy mẫu gồm: Búa, đục và choòng hoặc búa cơ khí. Đối với những đá, quặng cứng và cứng trung bình thường sử dụng búa và đục để lấy mẫu.
Đối với các đá và quặng cứng, cứng trung bình tiến hành lấy mẫu theo 2 giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất khoét mẫu theo đường vạch sẵn đúng theo kích thước của mẫu, rãnh khoét này rộng khoảng vài mm và sâu bằng chiều sâu của rãnh mẫu. Giai đoạn thứ 2 mới đục lấy mẫu, đục đúng theo độ sâu quy định, dùng máng kim loại, vải bạt hứng lấy mẫu đục được (hình 5.14).
Hình 5.14. Trình tự công tác lấy mẫu rãnh
109 Phương pháp lấy mẫu rãnh có ưu điểm là bảo đảm tính khách quan và độ chính xác cao đối với cả khoáng sản kim loại, phi kim loại và khoáng sàng nhiên liệu.
Phương pháp mẫu rãnh có nhược điểm là không bảo đảm độ tin cậy khi lấy mẫu những thân và mạch quặng quí, hiếm có chiều dày nhỏ hoặc loại khoáng sản chứa các khoáng vật giòn dễ tách ra khi lấy mẫu. Thời gian lấy mẫu lâu hơn so với mẫu điểm, nếu lấy mẫu ở gương lò có thể làm ảnh hưởng đến công tác thi công lò.