矿产勘察学之勘探工程系统和勘探工程设计文档格式.docx
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65——73
分化剧烈,较松懈
1.4——5.8
73——78
分化不剧烈,浮土密
1——5
1.3——7.0
73——87
分化较轻,严密结实
1.2——5.0
78——84
主于探槽布置在任务区的主要地质剖面上,应尽量垂直含矿层、含矿带、结构带和围岩的走向,以研讨地层剖面、矿化规律与揭露矿体等,工程量普通较大。
辅佐探槽是加密于主于探槽之间的短槽,用于揭露矿体界限及有关地质界限。
它可与主干探槽平行,但必要是亦可不平行,工程量较小。
主要用于追索和圈定覆土下近地表矿体或其它地质界限,普通要求掩盖层不超越3米,外地下水面底时,一般状况下掩盖层在5米时也可采用。
〔3〕浅井〔QT〕它是从地表向下掘进的一种深度和断面都较小,铅垂方向的地质勘探坑道〔图8—2〕。
其断面外形普通为正方行或矩形,断面面积为1.2—2.2平方米,深度普通不超越20米。
断面为圆形的浅井。
浅井的横断面大小,通常以松懈层稳固水平、浅井深度和涌水量大小而定。
在岩性动摇的松懈层中,浅井也可以基本上不加支护。
由于不支护,断面不宜过大,通常为0.8—1平方米。
浅井掘进在松懈层中,为了支护及施工方便,经常采用矩形断面,除支护所占据的空间外,其净断面如图8—2所示。
浅井的布置按矿体的的规模和产状不同,其布置也一样。
①当矿体产状较陡时,在地表挖掘浅井,不易恰恰打到矿体,那么采用在浅井下拉石门或穿脉较为适宜。
②当矿体产状较缓时,浅井应垂直矿体走向沿其上盘布置追索矿体。
图8—2A〕。
表8—2
浅井深度〔米〕
净断面〔长×
宽〕平方米
运用的条件
0—10±
1.1×
0.7
辘轳提升
0—20±
1.2×
0.8-1.0
辘轳或机械提升,吊桶提升
1.3×
1.1
辘轳或机械提升,吊桶或汞提升
1.7×
1.3
辘轳或机械提升,2台汞提升
布置原那么
用途
地形有利时应优先运用
地形坡度>50度以上
〔1〕揭露、延伸矿体。
〔2〕也是人员出入、用输、通风、排水的通道。
〔1〕常用于衔接竖井和岩脉。
〔2〕揭露含矿体岩系战争行矿体等。
平引矿体走向,在围岩中掘进〔普通在沙体下盘〕,称为石巷或脉外沿脉。
〔1〕了解矿体沿走向的变化〔2〕在矿体之外的沿脉坑道,可供行人,运输,通风,排水之用。
〔1〕揭露矿体厚度,圈定矿体〔2〕了解矿石组分及占位〔3〕查明矿体与围岩接触关系等
在矿体上盘掘进,有探矿作用在矿体下盘用岩中掘进,无探矿作用
〔1〕探矿
〔2〕大局部用于运输,人员出入,通风等到作用
垂直暗井,又称天井,倾暗井:
又称上山或下山,
〔1〕在地下坑道中向上或向下勘探矿体索和圈定被子错断的矿体
〔2〕惯中缀水平坑通
竖井普通布置在矿体下盘,其缘由有:
〔1〕矿时还可用,且平安〔2〕增加矿量损失〔3〕保证其他地下坑道貌岸然动摇
〔1〕是人负出入,运输通风排水的主要通道
〔2〕由于竖井本钱高,施工技术较复杂,布置时对地表,地下〔用钻探〕的地质状况要停止详细研讨,要有充沛的地质依据。
〔3〕一个矿床设计1-2个就可以了。
浅井主要用于揭露松懈层掩盖下的地表的矿体,追索原生矿及其边界,深度普通不超越20米,不多5—10米。
对一些特殊矿床的勘探,有时浅井成为主要的技术手腕。
像含有金属矿物的花岗岩的大少数硅酸镍矿床,由于矿体埋藏浅,地下水不多,岩石坚实而动摇,故常用浅井来勘探。
③关于要求大体积取样的金刚石沙矿或水晶沙矿来说,只能用浅井来勘探。
其它沙矿运用沙矿钻探时,必需用一定数量的浅井反省沙钻的取样质量。
布置原那么及用途
2地下坑道工程
1.平窿〔PD〕它是按一定规格从地表向矿体外部掘进,其一端直通地表的水平坑道(图8-3a)平窿的断面外形多为梯形,是人员出入、运输、通风及排水的通道。
在地质勘探中,它常用来揭露、追索和研讨矿体。
与竖井和斜井比拟,它施工简便、运输及排水容易,坑道貌岸然维护方便,运用的机械设备及投资也较少,掘进速度快。
因此,在地形有利的条件下,应当优先运用平窿。
2.石门〔SM〕是地表无直接出口假定悬河与含矿岩系走向垂直的水平坑道貌岸然〔图8-3b〕。
石门常用来联接竖井和沿脉,揭露含矿岩系的地质剖面和某些平行矿体,追索被断层错失的矿体等。
3.沿脉〔YM〕是在矿体中沿走向掘进的地下水平坑道〔图8-3c〕。
沿脉主要用来了解矿体沿走向的变化状况。
假设矿体厚度超越2-3米,那么需配合运用横穿矿体走向的穿脉坑道〔图8-4〕。
沿脉也有脉外的,供行人、运输、排水和通风之用。
4穿脉〔CM〕垂直矿体走向并穿过矿体的地下水平坑道〔图8-3d〕。
穿脉坑道貌岸然主要用来揭露矿体厚度,圈定矿体了解矿石组成份和层次变化,以及查明矿体与围岩的接触关系、上下盘岩石的性质,并可探寻地下有无平行矿脉或矿体,因此穿脉是沿着矿体变化之最大的方向掘进的。
应用它能取得有关矿体构成条件与矿石质量和数量有关参数的珍贵资料。
图8-3地下坑探工程图8-4沿脉配合穿脉圈定矿体
a-平窿,b-石门;
c-沿脉;
1-花岗岩;
2-矿体;
3-石灰岩
d-穿脉;
c-竖井;
f-斜井;
〔图未做〕
g-天井
〔图未做〕
5.竖井〔SJ〕是一种直通地表且深度和断面都较大的垂直方向的坑道,也是进上天下的一种主要不得通道〔图8-3e〕。
竖井按用途分勘探竖井和采矿竖井。
后者又分主井、副井及通风井等。
竖井的断面直径有4,4.5,5,5.5,6,6.5,7平方米等。
勘探竖井普通布置在矿体的下盘,其优势是未来采矿时可以运用,不用留保安矿柱,可增加矿石的损失;
其缺陷是石门较长,在掘进和运输上不经济。
竖井假定设计在矿井的上盘矿体顶板岩石易于崩塌,影响上盘岩石的石门所以日后开采时难以应用。
由于竖井的勘探本钱较高,施工技术也较复杂,所以在布置竖井时,必需有充沛的地质依据。
事前必需对矿床的地表局部停止详细研讨,且深部状况也必需用钻探或其它方法先行了解,才干设计竖井。
基于上述缘由,在初步勘探时普通不用竖井,进入详细勘探之后才干运用,设计竖井数量不宜过多,普通一个竖井1—2个就够了。
〔6〕斜井〔XJ〕是在地表有直接出口的倾斜坑道〔图8—3f〕。
可以替代并勘探产状动摇倾角不大于45度的矿体。
和竖井相比优点是增加石门的长度;
缺陷是接受地压较大。
机械磨损较大,勘探异样深度的矿体,斜井长度也比竖井大,缺陷比拟清楚,普通较少采用。
〔7〕暗井〔AJ〕是在地表没有直接出口的垂直或倾斜的坑道〔图8—5〕断面普通为长方行,其规格多为1.5×
2.5平方米。
垂直的暗井又称天井,倾斜的暗井又称上山或下山。
暗井的主要功用是用来在地下坑道中间上或向下勘探那些不规那么的矿体,追索矿体被错断的局部,贯串两个想领中段的水平坑道,揭露上下两个中段之间矿体的变化状况。
综上所述,普通状况下,初步勘探阶段,主要采用地表坑道工程和钻探,当转入详细勘探阶段后,只要用详细的地质测量对矿床的地表局部停止缜密研讨并揭露矿体露头,取得一定钻探资料证明证明深部有矿时,才部署地下坑探工程。
首先在最远景最牢靠的局部末尾。
在设计地下坑道时,应尽量思索未来开采时能被应用。
因此,留意运输坑道要防止急转弯,坑道断面要保证车辆通行,坑道间垂直距离应思索开采系统等。
〔二〕钻探工程
1、含义
〔1〕是经过钻探机械向地下钻孔,并从中取得岩心、矿心、矿粉,借以了解地下地质,矿产状况以及追索全定矿体工程。
〔2〕钻探工程是主要的矿产勘察手腕
钻井深度,关于固体矿产为100—1000米。
勘探埋止较成的矿体—岩心钻
可直孔钻进
也可倾斜钻进
〔3〕钻探工程在矿产勘察各阶段可运用,但运用最多的是评查和勘探阶段。
2钻探工程的作用
号
孔名
作用
1
勘探钻孔
在矿床勘探时,用来系统揭露矿床的地下地质状况,追索和圈定矿体,了解矿石质量,矿化深度和矿化范围。
2
先锋钻孔
用来大致了解矿床状况,结论坑道工程的布置。
3
验证钻孔
检验空中物化探异。
4
水文钻孔
了解矿床深部含水状况以及水文地质资料。
5
结构钻孔
查明结构在地下剩部的变化状况。
3钻矿工程的优点
钻探与地下坑探工程相比,有以下优点。
〔1〕钻探费用低,浅矿的费用更低。
〔2〕钻探施工场中央便,受限性小。
〔3〕地下水涌水量大,也能施工。
〔4〕钻进深度快,消耗动力少,不用支护。
〔5〕钻进深度大,可了解深部状况。
转探工程也有其缺乏的一面,例如钻探的岩心直径有限,不利于地质观察,精度不如坑探工程高。
此外关于那些矿化极为复杂的矿床,钻探工程的效果往往不高,它有时还受水源,动力条件的限制等等。
〔三〕井中化探
在钻井中间时停止岩石地球化学采样,已遭到普遍的注重。
它不只是树立矿床原生晕形式、了解矿体蚀变带的基础,而且也是预测和估价深部盲矿体十分的依据。
阅历说明,它是矿区中心和深部盲矿预测找矿行之有效的一种勘察手腕。
〔四〕钻井地球物理勘探
钻井地球物理勘探是50年代提出和开展起来的一种技术手腕,在煤田和油田勘查中运用较为成熟。
依据目前开展的趋向,狭义的井中物探可分为成三大类;
①测定钻孔之间或左近矿体在钻孔中所发生物理场的方法,主要有充电法、多频感应电磁法、自然电场法、激起极化法、磁法、电磁波法、压电法、声波法等;
②测定井壁及其左近岩、矿石物理性质的方法,如磁化率测井、密度测井及电阻率测井等;
③测定钻孔所见矿体的矿物成分及大致含量的方法,如接触极化曲线法、核测井技术等。
前者〔①〕称作井中物探;
后两种〔②、③〕又称为地球物理测井或地球物理取样。
1.井中物探
井中物探的作用是发现井周或井底深部盲矿,确定矿体相关于钻孔的位置、大小、外形、产状,追逐索和圈定矿体范围,以及研讨井间空间矿体的延续性等。
这不只加大和补充了空中物探方法的勘探深度,同时也扩展了钻孔的有效作用半径,可更合理地布置钻孔,及时指点钻进或停钻,提高勘探速度和见矿率。
2.地球物理测井
主要用于研讨井壁地质状况,其详细义务是:
划分和校验钻孔地质剖面,查明矿层位置并确定其深度和厚度;
直接测岩矿石物性参数;
研讨和确定矿石成分及含量,以完成局部不取岩心或无岩心钻进。
测井方法目前已由单一电测井开展到磁、电磁、放射性等多种参数综合测井。
在研讨和确定矿石成分及含量方面,核物理测井〔r能谱测量、选择性r—r测井、核磁共振、中子活化法及x萤光测井等〕技术将成为一种主要手腕,已惹起国际外注重。
主要井中物探方法及其用途列于表4—13中。
3.小结
〔1〕不同勘查技术手腕的作用和运用范围是有限的,各有所长和缺乏;
〔2〕各种勘查技术手腕虽然由于迷信技术的提高有很大开展和改良,但依然由于技术缘由和地质现象复杂等,某些技术效果经常具有多解性,因此运用权其运用遭到某种局限;
〔3〕不同勘查技术手腕运用实践上是提示,研讨和应用控矿条件及矿化信息的某一方面的特性,而矿床是一切这些方面都具有亲密内在联络的一致全体。
表4—13主要井中物探和地球物理测井方法及其用途
方法称号
用途
运用条件—孔径〔mm〕
探测距离〔m〕
充电法
探测良导硫化矿、磁化矿、定位置、
规模和矿体相关性
单、双孔孔径36
500
多频感应电磁法
探测致密、脉状硫化矿、定位置和产状要素
单、双孔孔径46
单孔50~80,双孔120
自然电场法
探测致密、脉状硫化矿,定位置和延深
单、多孔孔径36
100
激起极化法
探测硫化矿〔包括浸染型〕,定位置,可预算规模
100〔如用充电方式,可达500〕
磁法
探测磁体,定位置大小和产状
单孔孔径36
150~250
电磁波法〔无线电波法〕
探测良导体,定矿体位置、规模和形状
双孔为主,单孔少用,孔径36
50~400
压电法
探测石英脉型、伟晶岩型矿床及硅化带,定位置、规模和外形
50~120
声波法
探测铬铁矿、多金属矿、煤矿等、定位置、规模和外形
单、多孔孔径59
80~400
接触极化曲线法
定硫化矿矿物组分,预算致密和脉状矿规模,定矿段相关性。
单、多孔孔径46
核测井法
定硫化矿、氧化矿物成分及含量
因此,在矿床勘查及评价任务中,人们只要综合合理有效地采用不同技术手腕才干取得更多的信息,使其相互补充、验证,才干变多解为单一解,到达多快好省地发现,看法和评价矿体的目的。
采用多种手腕结合勘探矿床,是提高矿床勘探及评价的效果与速度,提高经济效益的重要方向和途径。
二.矿区地质填图
大比例尺地质图的测制是矿床勘探初期必需停止的一项基本地质任务,常驻需辅以矿区地表探矿工程和物化探技术资料完成。
矿区地质图或矿床地形地质图,是详细表示矿区地形、地层、岩浆岩、结构、矿体、矿化带等基本地质特征及相互关系的图件。
目的在于为详细研讨矿体赋存地段的地质结构特点和控制矿化的地质要素,查明矿体散布规律和地表矿化带或矿体地质特征,从而推断矿床深部的状况;
为正确地布置勘探剖面及深部勘探工程提供地质依据;
也是停止矿床正确评价、储量计算和编制矿床开采设计的重要依据。
它是勘探矿区最基本的图件之一,也是编制其他地质图件的基础。
矿区地质图普通采用的比例尺是1:
5000~1:
2000,必要时可用1:
5000,以顺应圈矿和采矿的需求。
地质结构的复杂水平、矿体规模大小及形状复杂水平是先择比例尺的决议性要素,此外,地质研讨的义务与要求,以及矿区基岩出露状况等也是选择比例尺应该思索的要素。
1.编制大比例尺矿区地质图的基本特点和要求
〔1〕其测区面积大小和范围经常是依据矿床的大小来确定的,并统筹与矿有关的岩石与结构等条件,以便使全部矿体及各种控矿要素都能表示在测区面积之内。
测区面积普通不超越几平方公里,甚至小于1km2。
图纸上的测区范围不一定要限制其左右界限平行经线、上下界限平行纬线而成矩形或正方形,而以便于说明整个矿床地段的地质结构为原那么。
〔2〕由于大比例尺地质测量是对有工业价值的含矿地段停止片面深化的地表地质调查,深化研讨矿区地表地质结构及矿体特点,指点进一步的勘探任务和对矿床的工业评价,因之要求对地表各种地质现象作细致深化的观察和描画,其详细水平是很高的。
它要求查明一切出露于地表的矿体露头,确定矿体的边界和规模,研讨矿体所赋存的地层、岩石、结构特点及它们在空间和成因上的联络,并要求将上述内容按比例尺要求尽能够地反映在地质图上。
〔3〕为了保证地质图的精度,所的观测点都有应采用仪器测量。
〔4〕为了详细查明地表地质结构及矿体地质特征,必需以地质观察为基础,保证应有的详细水平和准确度,必需有足够的自然露头,如自然露头缺乏,还需补充必要的人工露头。
这样,经常要投入相当数量系统加密的轻型山地工程,因此观测点的数目和密度也较大,其详细数目可参考有关规范。
〔5〕矿体地段在表地质测量不但要依托地表观察,还要依据钻孔和物化探提供的资料,这样有助于编制更详细准确的地表地质图。
关于薄矿体〔层〕、标志层及其他有特殊意义的地质现象必要时应扩展表示。
2.大比例尺地质编测顺序
大比例尺地质图编测顺序普通可分为踏勘、地层剖面研讨和地质填图三个阶段。
填图的基本方法是剖面法和追索法,必要时辅以其他技术方法。
〔1〕剖面法它是经过测制许多横穿矿体或矿区主要结构线的地质剖面而停止地质填图的方法。
先是平行矿体走向或结构线方向用仪器测出一条〔或几条〕基线,又垂直基线测出一系列平行的剖面线。
剖面线间距依据矿区地质结构的复杂水平来详细研讨确定,原那么上要使相邻剖面线上地质体可以对比衔接。
普通状况下,剖面线间距在相应比例尺的图纸上为3~5cm。
地质人员沿剖面线作地质观察、绘制地质剖面图。
地质体分界的观测点,用仪器测定位置并准确地标在地形图上。
在剖面观测的基础上,停止剖面之间矿体和其分各种地质体的衔接,以完成地质填图。
剖面法适用于地质结构复杂,矿体和岩层沿走向变化不很大的矿区,在植被掩盖面积大的矿区也可思索采用此法。
〔2〕追索法它是经过追索矿层、标志层、产要岩层分界限和结构线的方法停止地质填图和矿区地质结构研讨。
运用此法,要求先查明岩层层序和岩体的岩相分带,找出标志层和主要的岩层界限、岩体界限,结构线的位置,然后沿着走向停止追逐索。
在追逐索进程中,每隔适当距离,或在地质体发作变化的位置,布置观测点,作描画记载,并用仪器测定其位置,标在地形图上;
最后衔接地质界限完成地质图。
这种方法适用于基岩出露较好,地质体接触界限普通比拟清楚,并有良好标志层的矿区。
运用追索法经常需有剖面法的补充,以反省主要地质体界限之间的其他地质界限的变化和有无界限遗漏。
故矿区地质填图常可了解为上述两种方法的结合运用。
在松懈堆积物掩盖普遍的矿区,地质现象的直接观测遭到很大的限制,因此选择有效的物、化探方法,适当加密布置系统的轻型山地工程或浅钻,用以提醒、追索松懈层下岩层、岩体、矿体和断裂结构的散布,是保证地质图编测精度的一项重要措施。
经过矿区大比例尺地质图的编测和局部地表工程的揭露,对矿区地表地质结构状况较详查阶段有了愈加片面深化的了解,初步树立矿床地质模型,这就为勘探工程的进一步正确布置提供了重要的依据。
三.影响选用勘探工程的要素
在第一节引见了金属与非金属矿床勘探的主要技术手腕是坑探工程与钻探工程,下面我们引见一下影响坑探工程与钻探工程的先择的要素。
关于物化探的影响要素这里不作表达。
影响坑探工程与钻探工程选择的主要要素可分为以下几种:
地质的、地形的、水文的、气候的、自然界经济的,其中地质要素是最重要的。
〔一〕地质因素
矿体的外形与大小
〔1〕矿体规模大小普通用矿体在三度空间的延伸或长度、延深或宽度的几何尺寸参数〔普通取平均值〕来度量;
可用与之相关与之相关的矿石〔或有用组分〕储量大小来表示,总体上反映着阶段勘探效果。
人们按矿产种娄或矿床种类的不同规则了不同的特大、大、中、小型矿床划分规范。
〔2〕矿体外形普通是指矿体外部边界的线与面要素组分解的轮廓。
其边界复杂水平及延伸和尖灭特征应是矿体形状分类的基本依据。
普通常是按矿体长度、宽度、厚度三者比例关系来分类。
B.M克列特尔划分出二种基本类型;
①一向延伸的筒状、柱状、条状矿体;
②二向延伸的层状、似层状、透镜状及其他扁平脉搏状矿体;
③三向延伸的等轴状、囊状、巢状、瘤状矿体。
矿体的外形与大小对坑探工程与钻探险工程的选择往往具有十分重要的意义。
所谓矿体外形既包括矿体原来的外形,也包括后因由于地质结构作用所惹起的改造的外形。
假设矿体较大,外形不复杂,如层状或脉状矿床,那么可应用钻探工程停止勘探。
假定矿体大小不一,外形复杂、像不规那么的脉搏状,零散散布的串珠状、巢状矿体,那么钻孔穿过矿体的时机很小,因此钻探效果不会好,应思索选择勘探坑道,钻探工程只能起辅佐作用。
断面不大,外形复杂的简状矿体,普通吸有选择坑道停止勘探,假设我们想从地表用钻探工程停止勘探,那吸有在矿体十分大的状况下才干允许,但所停止的钻孔还须用坑道停止反省。
矿体的产状与埋深
矿体空间位态那么是指矿体产状和埋藏状况。
矿体产状;
普通常以其总体走向、倾向、倾角三要素表示,故其实质往往是具有代表性的平均值;
而要反映矿体产状在局部地段的细节变化,那么必需停止详细地加密测量。
关于一向延伸〔如脉状、管柱状〕和某些二向延伸〔如透镜状〕矿体,当延深方向与倾向不分歧时,还必需思索矿体的侧伏方向及倾伏角大小,以便准确确定矿体空间位置和正确有效地布置勘探工程。
矿体埋藏状况:
①矿体埋藏深度分为出露的或掩盖的、隐伏的或深埋的等;
②矿体与其他地质体〔如围岩〕的关系,即同生或后生,包裹或并列,界限突变或截然,整合或非整合等。
③与地质结构的关系:
包括与断裂、褶皱、层理、片理等结构的空间位置关系。
④矿体间的空间关系,如陈列方式有平行、侧列、尖灭再现及间距有大小,或各种交叉、复合的等等。
总体构成大小不等到的矿段、矿带、矿床、矿田等不同成矿单元。
勘探工程手腕的选择经常取决于矿体的产状和埋深。
如矿体产状陡峭、埋深不大,就可以采用浅井或浅钻停止勘探。
假定产状较陡,埋深又较大的矿体那么适用于地下坑道或岩心钻探。
假定矿体的埋深很大,这时用坑道貌岸然勘探势必很大的任务量破费在围岩里,因此,钻探工程就显得比拟优越。
勘探深度很大时,必需片面思索勘探的时间、费用及施工技术的难度效果。
当然,最后选择还得经过技术经济的比拟与剖析,同时也要思索其它的要素。
3.矿体的产状与地形
矿体的产状要素和地形的关系对勘探工程的选择有着十分重要的意义。
当矿体的走向横截山坡倾斜面,这时矿体在地表显露了一个〝脊线〞〔图8—11〕,对勘探十分有利。
在这种状况下,假设矿体呈脉搏状,倾角陡,脉自身结构复杂,矿石工业价值很高,那么平窿是最常采用的,它们直接布置在地流露头上,将矿脉截成几段。
当矿体走向基本上平行山坡倾斜面,而矿体倾向或许与山坡分歧或许相反:
假定矿体的倾向与山坡分歧,在地形陡峻处,可优先选择平窿,地形低平处可以选择钻探工程〔图8—12〕。
假定矿体倾向与山坡相反,那么对勘探十分不利,由于在这种状况下,愈勘探到深部,在地表停止的坑探与钻探在围岩中的进尺愈多,且受地形限制,施工愈来愈难,这时往往舍地表坑钻工程式,而用平窿及地下苫勘探〔图8—13〕。
但舍取之依据是技术经济的比拟与剖析。
图8—11用平窿勘探走向横截山坡的矿体〔图未做〕
图8—12矿体倾向与山坡分歧用平窿及钻孔勘探〔图未做〕
图8—13矿体倾向与山坡相反,用平窿及一下钻孔勘探〔图未做〕
矿体的矿石层次变化及结构结构特点
矿体外部结构是指矿体边界范围内的各组成局部在三度空间的搭配与陈列散布特点,即包括矿化延续性、工业矿化与非工业矿化地段的空间关系、夹石层或无矿天窗的特征、矿石自然类型、工业品级的种类和散布特
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