2. Расположение разведочных выработок.

Система геологических разрезов создается путем анализа геологической документации разведочных выработок, поэтому эти выработки должны располагаться в определенном порядке, обеспечивающем достаточно правильное представление о форме, строении и особенностях распределения качественных показателей полезного ископаемого.

В соответствии с принципом полноты исследования разве­дочные выработки должны полностью пересекать тело полез­ного ископаемого, что позволит получить данные о морфологи­ческих и качественных особенностях этого тела на всем его протяжении в данном направлении. С помощью построения разрезов через соседние выработки можно уже осветить неко­торый объем месторождения или отдельного тела полезного ископаемого. Точность разреза будет тем выше, чем ближе к его плоскости будут размещаться разведочные выработки, так как построение разреза путем проекций на его плоскость всегда чревато ошибками, особенно в случае сложного залега­ния и изменчивой морфологии тел. Отсюда вытекает первое правило: разведочные выработки должны располагаться по возможности в плоскости намечаемого разреза.

Назначение разрезов состоит в том, чтобы с максимальной полнотой освещать форму, элементы залегания, внутреннее строение полезного ископаемого и его взаимоотношения с вме­щающими породами. Очевидно, что наилучшим образом это может быть достигнуто тогда, когда направление разреза со­впадает с направлением наиболее резкого изменения свойств полезного ископаемого. Это утверждение справедливо и в отношении отдель-

ных выработок. Из этого следует второе пра­вило: разведочные разрезы и (отдельные разведочные выра­ботки) должны быть ориентированы по направлению макси­мальной изменчивости свойств полезного ископаемого.

Чаще всего изменчивость свойств полезного ископаемого наименьшая по простиранию тел, поэтому третье правило мо­жет быть сформулировано так: плоскости разведочных разре­зов должны быть ориентированы поперек направления прости­рания тела полезного ископаемого.

В том случае, когда тела полезного ископаемого имеют изо- метричную форму и не обладают закономерной изменчивостью свойств в каком-либо направлении, то ориентировка разрезов определяется техническими соображениями. В этом случае правильнее говорить не об ориентировке разрезов, а о располо­ жении выработок по площади месторождения, т. е. о сети вы­ работок. •

Размещение выработок по сетке возможно и тогда, когда тело полезного ископаемого характеризуется выраженной ани­зотропией формы или свойств, только в этом случае сетка тоже будет анизотропной.

Таким образом, существует два основных способа располо­жения¹ разведочных выработок: по линиям (разрезам, профи­лям) и по сетке. При расположении по сетке разведочные вы­работки помещаются в ее узлах. По форме сетка может быть квадратной, прямоугольной или ромбической (треугольной). Пересечение линий, проведенных через ее узлы, образует си­стему пересекающихся разрезов, чем достигается объемная ха­рактеристика тела полезного ископаемого.

Необходимо иметь в виду, что термин «разведочная сеть» подразумевает любое регулярное расположение разведочных выработок, т. е. не только по геометрически правильной сетке, но и по линиям (профилям). Нерегулярное размещение разве­дочных выработок допускается только в отдельных участках при очень резких отклонениях от общей закономерности каких-либо параметров месторождения (мощности, условий залегания, распределения полезных компонентов и др.) для уточне­ния этих аномальных явлений.

Выбор той или иной формы разведочной сети обусловлен морфологическим типом тела полезного ископаемого, поскольку для каждого из них требуется различный подход к разведке, в частности, разная ориентировка разрезов.

Напомним, Что по соотношению размеров выделяются тела трех морфологических типов: изометричные, плитообразные и трубооб- разные.

Изометричные тела (штокверки, гнезда и др.), обладающие близкими размерами во всех трех измерениях, обычно разве­дываются по квадратной или треугольной сетке, чтобы можно было построить систему разноориенти рованных пересекаю­щихся разрезов.

Плитообразные тела (пласты и пластообразные залежи, жилы, линзы и др.) наиболее широко распространены в при­роде. Разведка их определяется условиями залегания и очерта­ниями в плане или в проекции на плоскость, параллельную па­дению тела. При горизонтальном или пологом залегании тела полезного ископаемого может применяться сетка любой формы: квадратная, прямоугольная или ромбическая. В случае крутого падения тела разведка осуществляется профилями (линиями), ориентированными перпендикулярно его простиранию. Поло­жение профилей и выработок на профиле выбирается с таким расчетом, чтобы точки пересечения выработками полезного ис­копаемого составили в плоскости тела правильную сеть (рис.6).

Рис. 6. Схема разведки плитообразного тела (жилы):

а—план; б — разрез по линии II—II; в — проекция на наклонную плоскость, парал­лельную падению жилы;

1—2 — скважины: 1 — не встретившие полезное ископаемое, 2 — пересекшие рудное тело; 3 — рудное тело (а) и его контур в проекции (б).

Трубообразные тела (рудные столбы, трубы, вытянутые штоки) разведываются системой разрезов, ориентировка кото­ рых зависит от положения тела полезного ископаемого в про­ странстве. Горизонтальные или пологие трубы рассекаются вертикальными разведочными разрезами вкрест простирания (точнее, протяжения) тел, так как максимальная изменчивость их свойств чаще всего наблюдается в поперечном направлении. Крутопадающие трубы разведываются горизонтальными раз­ резами.

Итак, расположение разведочных выработок определяется формой, условиями залегания и изменчивостью свойств полез­ного ископаемого. Для количественной характеристики разме­щения разведочных выработок по площади месторождения пользуются понятием параметры разведочной сети. Это поня­тие включает в себя три характеристики: глубину разведки, плотность и густоту разведочной сети.

Глубина разведки показывает, на какое расстояние от по­верхности вскрыто разведочными выработками полезное иско­паемое. Она обусловлена, с одной стороны, глубиной распро­странения полезного ископаемого, с другой, если полезное ископаемое простирается на очень большие глубины,— технико-экономическими соображениями. В последнем случае глубина разведки устанавливается заранее исходя, из сроков отработки месторождения по падению или технических возможностей применяемого оборудования.

Плотность разведочной сети S₀ выражается отношением всей площади месторождения S к количеству разведочных вы­работок п, полностью пересекших полезное ископаемое, т. е. S₀ = S/п.

В практике геологоразведочного дела для количественной характеристики разведочной сети чаще используют понятие гу­стота разведочной сети — т. е. расстояние между выработками, выраженное в метрах, например, 100х50 м; первая цифра обычно соответствует расстоянию между соседними выработ­ками по простиранию тела, вторая — по падению. При разведке профилями указывается расстояние между профилями (первая цифра) и расстояние между выработками в профиле (вторая цифра).

Все параметры разведочной сети должны отвечать следую­щим основным требованиям:

1) общее число выработок и глубина разведки должны быть минимально необходимыми;

2) в каждом разведочном разрезе тело полезного ископае­мого должно быть пересечено в нескольких (минимум в двух) точках (требование «перекрытого пересечения»).

Необходимость соблюдения первого требования диктуется главным образом экономическими соображениями и соответ­ствует принципам наименьших материальных и трудовых за­трат и наименьших затрат времени.

Несоблюдение требования перекрытого пересечения ведет к неверному или недостаточно полному определению формы, условий залегания и качества полезного ископаемого.

Так, при разведке месторождения цементного сырья — из­вестняка, погребенного под наносами небольшой мощности, ис­пользовалась система вертикальных буровых скважин (рис. 7), каждая из которых только один раз пересекала пласт известняка или глины, т. е. разрез получается не пере­крытым. В результате, качество сырья определялось только в одном пересечении и судить о характере его распределения по простиранию каждого пласта невозможно. Следовало при­менить систему наклонных скважин. В этом случае качество и условия залегания полезного ископаемого характеризуются достаточно полно. Использование такой системы несколько удорожает разведку, но достоверность и полнота полученной информации с избытком окупают незначительное увеличение затрат.

1 2 3 4

Рис. 7. Пример создания перекрытого сечения;

1 — наносы; 2 — глины; 3 — известняки; 4 — неправильная (не дающая возможности получить перекрытое сечение — а) и правильная (б) ориентировка скважин.

На параметры разведочной сети влияют:

1. степень и характер изменчивости полезного ископаемого;

2. размеры тела полезного ископаемого;

3. тип применяемых разведочных выработок;

4. стадия разведки.

Значение первого фактора очевидно — чем больше и слож­нее изменчивость распределения полезного компонента, мощ­ности, условий залегания, тем плотнее должна быть разведоч­ная сеть.

Влияние размеров тела полезного ископаемого сказывается главным образом при разведке небольших тел. В таких слу­чаях на первый план выступают требования точности расчета средних величин показателей, для чего могут потребоваться расстояния между выработками меньшие, чем это понадоби­лось бы для характеристики собственно геологических условий месторождения. Например, размеры тела меньше, чем необ­ходимая густота разведочной сети, но для выполнения требо­вания перекрытого разреза нужно не менее двух выработок. Следовательно, фактическое расстояние между выработками будет меньше, чем принятые параметры.

Зависимость от третьего фактора обусловлена достоверно­стью разведочных данных, получаемых техническими средст­вами различного типа. Так, при разведке горными выработ­ками расстояния между ними будут больше, а плотность или густота соответственно меньше, чем при разведке буровыми скважинами.

Параметры разведочной сети должны соответствовать де­тальности решения поставленных задач, поэтому на стадии предварительной разведки, когда требуется общая прибли­женная оценка месторождения, расстояния между выработ­ками будут значительно больше, чем на стадии детальной раз­ведки, в задачи которой входит точное и полное определение всех характеристик месторождения.

Оптимальные параметры разведочной сети выявляются не­сколькими способами: аналогий, экспериментальным и анали­тическим.

Способ аналогий заключается в применении уже апробиро­ванной на другом месторождении разведочной сети, если разведуемое месторождение обладает близкими к эталонному месторождению ха­рактеристиками. На способе аналогий основаны и специальные инструкции, рекомендующие определенные сети выработок и технические средства для разных стадий разведки определен­ных типов месторождений.

Экспериментальный способ выявления параметров разве­дочной сети имеет две модификации, Первая основывается на сравнении параметров месторождения, установленных по дан­ным различных вариантов все более редкой сети, с результа­тами, полученными при эксплуатации или при заведомо пере­уплотненной разведочной сети. По мере увеличения расстояний между разведочными выработками, принимаемыми в расчет, ошибка в оценке величины показателей месторождения тоже растет. В итоге выбирается такая плотность разведочной сети, которая при наибольших расстояниях между выработками дает достаточно точные значения сравниваемых показателей место­рождения. Результаты расчетов используются на том же место­рождении, если оно продолжает разведываться, или на других аналогичных объектах. Этот способ, очень широко применяю­щийся в практике геологоразведочных работ, получил название способа разрежения.

Вторая модификация экспериментального способа опреде­ления параметров разведочной сети построена на том же прин­ципе разрежения, но эталоном служит искусственная модель. Модель может быть как физическая (из гипса, глины и других материалов), так и математическая. Выводы о рациональности параметров разведочной сети для месторождения с моделируе­мыми свойствами распространяются на подобные месторож­дения.

Аналитические способы расчета параметров разведочной сети базируются на применении математической статистики, теории вероятностей и других математических методов оценки степени изменчивости различных показателей полезного иско­паемого. Широкое использование этих способов сдерживается в настоящее время тем, что пока не установлены количествен­ные закономерности изменчивости свойств полезного ископае­мого в зависимости от условий образования и факторов лока­лизации оруденения.

В настоящее время многие научно-исследовательские орга­низации работают над вопросами применения математических методов и ЭВМ в геологоразведочном деле, так как от того, на­сколько правильно определены параметры разведочной сети, зависят сроки, стоимость и, главное, достоверность разведоч­ных данных.

ЛЕКЦИЯ № 7

ТЕМА: «ОПРОБОВАНИЕ И ОКОНТУРИВАНИЕ ТЕЛ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ»