Коэффициент корреляции

Как уже отмечалось, в практике геологоразведочных работ бы­вают случаи прямой или обратной зависимости различных призна­ков, например мощности и содержания, или двух полезных компонентов в месторождениях, где содержание одного компонента находится в тесной связи с содержанием другого. Для характеристики этой корреляционной связи служит коэффициент корреляции (г). Его значения могут изменяться от 0 до 1. При коэффициенте корреляции, равном 0, связи нет, при г = ±1 — полная связь. Коэффициент корреляции может быть положительным, когда зависимость прямая, и отрицательным, когда зависимость обратная.

Для вычисления коэффициента корреляции применяется формула

где А_х и А_у.— отклонения частных значений измерений от их сред­ней величины для одного и другого параметра.

Для удобства вычисления величин коэффициента корреляции составляют специальные таблицы, примером которых может служить табл. 9.

Корреляционный анализ играет важную роль при подсчете запа­сов. Некоторые рассеянные элементы не определяются в каждой пробе, а устанавливаются по корреляции с другими полезными компонентами. Это помогает сократить расходы на химические ана­лизы рассеянных элементов. Нередко объемный вес также устанавли­вается по корреляционной связи с содержанием полезного ком­понента.

Таблица 9 Пример вычисления коэффициента корреляции

Изменчивость формы

Для правильного выбора методики разведки большое значение имеет форма объекта разведки и ее изменчивость. Часто изменчи­вость формы выражают через изменчивость мощности, когда тело по­лезного ископаемого претерпевает наибольшие изменения по мощ­ности. Такой подход к изучению изменчивости справедлив для упло­щенных тел полезных ископаемых, у ко­торых этот размер является наименьшим. Для тел изометричных следует анали­зировать изменчивость размеров в раз­личных направлениях. Нередко анализу подвергаются не только линейная измен­чивость, но и площадная путем замеров и сравнений площадей в вертикальных и горизонтальных разрезах.

Следует отметить, что мощность, осо­бенно для крупных тел, обычно харак­теризуется плавными постепенными изме­нениями и, следовательно, ей присуща закономерная изменчивость (рис. 41). Закономерная изменчивость мощности определяется приращением мощности (Am) на единицу длины (А1) и может быть выражена урав­нением вида

Рис. 41. Изменение мощности рудного тела в зоне его выкли­нивания (по П. Л. Каллистову)

Am = а А1, . (10)

где а ^— угловой коэффициент, равный tga.

При случайной изменчивости мощности или площади расчеты показателей изменчивости (a, v) следует проводить по формулам (5) и (6), приведенным выше.

Для характеристики формы тела в плане или в каком-либо сече­нии применим так называемый «контурный модуль», который отра­жает сложность очертания рудного тела отношением его периметра к периметру равновеликого по площади круга или других простых геометрических фигур (прямоугольник, эллипс и т. п.).

Изменчивость качества

Изменчивость содержания или иных качественных показателей полезных ископаемых в практике разведочных работ бывает слож­ной. Как правило, она состоит из двух видов изменчивости — слу­чайной и закономерной.

Случайная изменчивость может быть выражена через среднеквад-ратическое отклонение (о) и коэффициент вариации (v), а закономер-«

ная — величиной приращения содержания или иного качественного показателя на единицу длины. Длина участка, на котором прираще- ние идет с одним знаком, называется длиной полуволны (рис. 42).

Практически длины полуволн могут быть замерены между точками, в которых происходит перегиб кривой изменчивости.

рис. 42. Закономерная изменчивость показателя

признак а -^ длина

полуволны

Рис. 43. Построение кривой регрессии содержаний золота в жиле путем двукратного сглаживания его значений по пробам (по П. Л. Каллистову)

1 — значения содержаний по частным пробам; г — з —4 — значения содержаний после первого, второго и третьего сглаживаний; 5 — уровень среднего содержания

Когда случайная изменчивость наложена на закономерную, про­исходит затушевывание последней. С целью разделения такой слож­ной изменчивости на составляющие применяется построение сгла­женной кривой, называемой «кривой регрессии». Построение такой кривой осуществляется методом «скользящего окна». В результате на графике изображаются разброс точек частных значений признака и некоторое усредненное их положение в координатах (рис. 43). Кривая регрессии приблизительно отображает ход закономерной изменчивости признака (в данном примере содержания золота в од­ной из жил). Величины же случайных отклонений признака определя­ются отрезками, измеряемыми от кривой, регрессии по оси ординат, как показано на рисунке. Для характеристики случайной изменчи- вости после каждого сглаживания вычисляется значение коэффициен­та вариации этих частных отклонений признака. Пример такого рас­чета приведен в табл. 10 после первого сглаживания распределения содержаний золота. Подобным же образом рассчитываются значения коэффициентов вариации после второго, третьего и четвертого сгла­живаний.

Результаты вычислений стандарта и коэффициента вариации после всех четырех сглаживаний приведены в табл. 11 (по П. Л. Каллис-тову). Коэффициенты вариаций случайных отклонений признака оказываются близки между собой, но после второго сглаживания коэффициент имеет наименьшее значение, которое и будет служить характеристикой случайной изменчивости в сложном ее сочетании с изменчивостью закономерной.

Таблица 10

Вычисление коэффициента вариации после первого сглаживания методом «скользящего окна»

№ а/а 1	^^—= Номера проб, ионий в про- Содержание содержа- входящих в бах, входя- после первого ние в окно первого щих в окно приема сгла- е Cl (c—ct) прооах о сглаживания первого живания Ct сглаживания /ПС Л Л О 4 ПЧ О СО ПО (\ 4 О ОООС
2	49.0 1.1,/ 1/0,2 оо,/,э —9,1а оо,оо 7п л л О Q Л / 4 / /7/10 | пл Qn СПООО
3	/7,U 1, 2, о 141.4 4/До +/9,о/ B94.ZZ J/ о о 0 / 4 АО fi О/ £9 лл гтд ООП О7
4	14,о А 0,4 lUo.o о4,0о —19./о оо9.2/ if if О О / £\ ПО / о О О А ОЛ АЛ /74 АЛ
5	11.8 .0.4,0 9о,4 о2,8и —21,UU 441.0U
6	/l,o 4,o,D llo,4 oo,4/ +00,00 1110,89 04 Q К ft i 4 ЛО ft Oft CiO / TQ OO 2*7
7	ol,o 0,0, I 1U9.0 oo,od —4,/o 11,at о A P. 1 Q 40/ О /4 /A OK /A inCn t /y
8	o,U o, /, о 1Z4,Z 41,4U —OO.4U lzoo.lo
9	86,4 7,8,9 149,3 49,77 +36,63 1341,76 Con QQ4A 4 CiQ 4 КО 7Л L/ 0Л 4*1 G/
10	Ob,9 0. 9, lu 105,1 ОД/U -(-4,ZU 17,o4
11	14,8 9,10,11 74,7 24,90 —10.10 102,01
12	■i U 1U, 11, 1^ zo,4 У,4/ '—o»4/ 41,ob
13	10,6 11,1Л13 20,6 ,6,87 +3,73 13,91 i Г7 A 4 9 ^Q Л/ О7 о ОО/А ОС/Л О / tZ A £
14	/,U 14, Id, 14 У Лл o^,4U —a5,40 o45,1o
15	79,6 13,14,15 88,9 29,63 +49.97 2497,00 OQ. 4 /, А С 1 о 4О^\ 4 /4 ТА on /Л лггл gc
16	z,o 14, 10, 1b 1ZO,1 41,/U —оУ,4и li)0^,ob
17	4o»/ 1Э, lb, 17 ob,/ 2o,yU +14,oU ZU4»49 / A f) Л Јi A 'f А О A A/ / O/OA ' 1 Й /A /n n/i
18	41,2 Id, 17,18 104,4 34,80 +6,40 40,96 OA A ii 7 ЛО 4П 4 АО О О / CA A / l*f\ ПА ОАО
19	40,u 1/, lo, 1У lUoiO o4,bU —14,oO 21o,1d /О й A Q А П О A 40/0 / A f П \ А О А А / f
20	4i»b lo, 1У, JU lZ4,z 41,4U +1,2U 1,44
21	61,6 19.20,21 122,2 40,73 +20,87 435,55
22	18,0 20,21,22 110,6 36,87 —18,87 356,08
23	31,0 21,22,23 68,6 22,87 +8,13 66,10 ■
24	19,6 22,23,24 97,6 32,53 —12,93 167,18
25	47,0 23,24,25 104.2 34,73 +12,27 150,55
26	37.0 24,25,2о 103,4 34,47 —3,1о 9,80 ion ОС Ой О? ЛО Л ОО Л Л / ОА ПАЛ Д /
27	1о»о iO, Jb, л/ УУ,и oo,v —^14,20 ^I(Jl,b4 / t\ ft OOO7OO ^O/% O/OO 1 Л Cl ClPf ОООГ7Л
28	42,6 2o, 27,28 73.0 24,33 +18,27 333,79 11.6 27,28,28 65,8 21,93 -10,33 106,71 958,2 958,2 12691.41

Таблица 11

Изменение стандарта и коэффициента вариации в процессе четырех приемов сглаживания

Способ вычисления	о	V
Вычисление обычным способом через отклонение содержания металла в пробах от среднего со­держания Вычисление через отклонение от кривой регрессии, построенной после первого приема сглаживания То же после второго приема сглаживания » » третьего » » » » нетвертого » »	25,2 21,3 20,7 21,9 22,4	73,6 62,2 60,4 63,9 65,5

Кроме способа П. Л. Каллистова, Л. И. Четвериковым (1968 г.) предложен иной графо-аналитический способ раздельного описания случайной и неслучайной изменчивости и имеются другие возмож­ ности разделения этих видов изменчивости с привлечением теории случайных функций. -*"

Прерывистость тел полезных ископаемых

Наряду с изменчивостью для характеристики оруденения боль­шое значение имеет его выдержанность или устойчивость. В ка­честве показателя, отражающего суммарно рудную долю в пре­делах месторождения или его части, применяется коэффициент рудоносности (/С₀).

Коэффициент рудоносности может быть определен на основа­нии измерений линейных, площадных и объемных величин и вычисляется соответственно как отношения -у-, -

v — длина, площадь и объем скоплений промышленных руд, а Ь, 8, V — общая длина, площадь и объем промышленного участка.

В практике разведочных работ наибольшее распространение получили выражения линейного и площадного коэффициента ру­доносности. Объемный коэффициент используется очень редко, так как его определение на стадии разведки практически невоз­можно.

Значения коэффициента рудоносности изменяются от 1 до 0. При К_р — 1 сплошное оруденение не имеет перерывов; при /С_р = = 0 промышленное оруденение отсутствует. Промежуточные зна­чения позволяют судить о той или иной степени прерывистости промышленного оруденения. В. И. Смирновым [19] значения коэффициента рудоносности были положены в основу классифи­кации рудных тел по выдержанности оруденения:

непрерывные тела /С_р =• 1;

слабо прерывистые /С_р = 1 — 0,7;

сильно » Кр = 0,7 — 0,4;

крайне » К_р < 0,4.

Коэффициент рудоносности не отражает характера прерыви­стости. В рудном теле может быть один перерыв промышленного оруденения или несколько, по площади равных одному; коэффициент же рудо носкости в обоих случаях будет одинаков. Однако характер прерывистости в том и другом случае различный; различными будут размеры рудных скоплений и размеры проме­жутков между ними. Поэтому, характеризуя выдержанность оруденения, необходимо наряду с общей рудной площадью оценивать размеры рудных и безрудных участков. Для этой цели может служить другой коэффициент, который определяет прерывистость по числу и величине разрывов сплошности оруденения, получив­ший название коэффициента прерывистости (/С_1ф).

Кпр.=i/Кр (11)

где i— число перерывов оруденения.

Группировка месторождений полезных ископаемых для целей их разведки

Все многообразие месторождений различных твердых полезных ископаемых может быть сведено в несколько групп, объединяю­щих месторождения общностью методики их разведки/. Основными факторами, влияющими на методику разведки, являются форма, размеры и изменчивость основных свойств тел полезных ископае­мых. Эти факторы и были положены В. М. Крейтером в основу группировки месторождений для целей разведки. Она предусма­тривает выделение пяти групп.

1-я группа. Эта группа включает крупные пластовые и пластообразные месторождения, отличающиеся простой формой с относительно равномерным распределением полезных компонен­тов. Типичными представителями этой группы являются осадоч­ные месторождения железа, марганца, меди, угля, сланцев, соли, бокситов, многих строительных и огнеупорных материалов.

2-я группа. К ней относятся крупные месторождения раз­личной формы и генезиса с неравномерным распределением полез­ных компонентов. Представителями этой группы являются шток-верковые месторождения цветных и редких металлов изометрич-ной и удлиненной формы; залежи железных руд; донные залежи, штоки и поля вкрапленных руд хромитовых, титаномагнетитовых и медно-никелевых магматических месторождений; месторожде­ния строительных камней; россыпные месторождения золота, олова и вольфрама.

3-я группа. Сюда относятся месторождения средней вели­чины и разнообразной формы с неравномерным и весьма неравно­мерным распределением полезных компонентов. Представителями этой группы являются большинство жильных, жилообразных и линзообразных месторождений руд цветных и редких металлов, залежи цветных и редких металлов в скарнах, залежи силикат­ных никелевых руд коры выветривания.

4-я группа. Эта группа включает небольшие и реже сред­них размеров месторождения трубообразной формы, ветвящиеся залежи и жилы с весьма неравномерным распределением полез­ных компонентов. Представителями этой группы могут быть на­званы кимберлитовые алмазоносные трубки, полиметаллические трубки и жилы бериллоносных и оловоносных пегматитов, мел­кие штоки шеелитовы.х руд в скарнах.

5-я группа. В эту группу входят мелкие месторождения, представленные гнездами, линзами, трубками, с крайне неравно­мерным распределением полезных минералов. Таковы платино-носные гнезда и трубки хромитов в дунитах, месторождения драго­ценных камней, шеелитоносные и молибдепоносные гнезда в скар-новых зонах, занорыши и погреба оптического кварца, кальцита и флюорита.

Принадлежность месторождения к той или иной из этих пяти групп позволяет наметить определенный подход к его разведке, выбрать систему разведки, установить соответствующую плот­ность сети. Месторождения первой группы, например, могут быть разведаны с плотностью сети меньшей, чем месторождения дру­гих групп. Их разведка может быть осуществлена в основном бу­ровыми скважинами. Разведка месторождений пятой группы обыч­но сливается с эксплуатационно-подготовительными работами.

3. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА РАЗВЕДКИ

Современные технические средства разведки служат для проник­новения на большие или меньшие глубины от дневной поверх­ности с целью получения данных о размерах геологических тел и качестве полезного ископаемого в недрах. Такие проникновения осуществляются тремя способами: путем проходки горных раз­ведочных выработок, при помощи бурения разведочных скважин, посредством геофизических измерений.

Соответственно этим трем способам технические средства раз­ведки подразделяются на горнотехнические, буровые и геофизи­ческие. В комплекс каждой из этих групп технических средств входят как машины и инструменты для проведения разведочных выработок, так и аппаратура и инструменты для документации, опробования и других исследований в процессе разведки.

Наиболее надежные разведочные данные получаются из гор­ных выработок, где непосредственно можно выполнять любые наблюдения и исследования. Менее достоверные результаты^дают наблюдения и исследования в буровых скважинах. И, наконец, весьма приблизительные представления о телах полезных ископае­мых складываются в результате геофизических измерений. В то же время горные выработки являются наиболее трудоемкими ^ти до­рогостоящими способами разведки. Бурение обычно дешевле и быстрее дает результаты. Самыми дешевыми и скорыми в^тиспол-нении являются геофизические методы, используемые в^процессе разведки. В практике эти способы разведочных работ чаще всего комбинируются, взаимно дополняя и корректируя друг друга.

119

Горные разведочные выработки

Горные разведочные выработки применяются как для прослежи­вания тел полезных ископаемых по их выходам на поверхности, так и для вскрытия глубинных частей месторождения. Наиболее распространенными являются следующие горные разведочные вы­работки.

Канавы проводятся в рыхлых отложениях обычно до ко­ренных горных пород. Они целесообразны до глубины 2—3 м. По длине канавы бывают короткими, от нескольких метров до 20—30 м, и длинными, или так называемыми «магистральными», которые проходятся на сотни метров, вскрывая рыхлые отложения на большой площади. Ширина канав принимается от 0,7 до 1 м. Исследования ведутся на почве канавы и по ее стенкам, если ка­нава врезается на некоторую глубину в коренные породы.

Шурфы (д у д к и) и более глубокие вертикальные разве­дочные выработки, называемые разведочными шахтами (до 100 м глубиной), применяются для вскрытия пологих или крутопадаю­щих залежей полезного ископаемого. Они либо служат только для разведочного пересечения залежи, либо играют роль подводя­щей выработки, из которой проходятся другие подземные разведоч­ные выработки как по простиранию, так и по падению продуктив­ной зоны. Сечения мелких шурфов и дудок от 1 до 2 м².

Штольни широко применяются в условиях расчленен­ного горного рельефа и служат для вскрытия месторождения на некотором горизонте. Они бывают двух видов: 1) прослеживающие тела полезного ископаемого или продуктивную зону по прости­ранию и 2) пересекающие залежь или зону вкрест простирания. Нормальные поперечные сечения разведочных штолен от 3,0 до 5,8 м².

Шахты — вертикальные или наклонные выработки сечением более 4 м³ применяются для разведки месторождения на глубину. Вертикальные шахты пересекают тела полезного ископаемого или проходятся в лежачем боку крутопадающей залежи. Нак­лонные шахты задаются от выхода полезного ископаемого и про­слеживают залежь по ее падению.

Из штолен и шахт проходятся другие подземные горные вы­работки, образующие определенную разведочную сеть в горизон­тальной или вертикальной плоскости. Обычными в разведочной практике являются следующие горные выработки, развивающиеся из разведочных шахт (шурфов) и штолен:

Квершлаги — горизонтальные выработки, идущие вкрест простирания тела полезного ископаемого или продуктивной зоны. Они бывают значительной длины и служат для соединения ствола шахты или штольни с другими подземными выработками (рис. 44). Штреки — горизонтальные выработки, направленные вдоль тела полезного ископаемого или продуктивной зоны. Они подобно штольням прослеживают залежи по простиранию, и если последние обладают небольшой мощностью, то штрек дает наиболее представительное сплошное горизонтальное обнажение. По мощ­ным же телам полезного ископаемого или в случае параллельного расположения нескольких рудных жил или пластов из штрека проводятся поперечные выработки (рис. 45).

Орты (рассечки) — горизонтальные выработки, про­ходимые из штолен и штреков для пересечения мощного тела полезного ископаемого или серии параллельных тел в пределах продуктивной зоны (см. рис. 45), Орты проходятся через некоторые интервалы в зависимости от изменчивости>юрфологических свойств объекта разведки в продольном направлении.

Рис. 44. Вскрытие крутопадающего тела полезного ископаемого шахтой с квершлагами.

/ — наносы; 2 — тело полезного ископаемого; 3 — вмещающие горные породы

Рис. 45. Схематический план разведочного горизонта.

/ — диориты; 2 — зона измененных пород; 3 — рудная залежь

Гезенки и восстающие — вертикальные и круто­наклонные подземные выработки поперечным сечением 2—4 м², соединяющие соседние горизонты или играющие роль вертикаль­ных рассечек для оконтуривания тела полезного ископаемого выше и ниже горизонта, на котором выполнено разведочное сече­ние при помощи горизонтальных выработок.

Все перечисленные горные выработки применяются главным образом в конечный период разведки месторождения и в процессе его отработки подземным способом, выполняя разведочные функ­ции и служа эксплуатационным целям.

Трудность применения подземных горных выработок на развед­ках месторождений полезных ископаемых, особенно в начальный период разведки, заключается в том, что механизация их проходки во многих случаях оказывается слишком дорогой и громоздкой для разведочной партии, а проведение значительных подземных выработок вручную невозможно. Поэтому в стадию предваритель­ной разведки обычно проходятся единичные, как правило, неглу­бокие подземные горные выработки и только тогда, когда начинается промышленное освоение месторождения, в период деталь­ной и эксплуатационной разведки, все больше применяются под­земные горные выработки. К этому времени уже появляются руд­ничные (шахтные) средства механизации — погрузочные машины, мощные компрессоры, электровозы, позволяющие наиболее эф­фективно проводить подземные горные выработки как для экс­плуатации, так и для разведки. При отсутствии же развитой руд­ничной (шахтной) механической базы и в случае необходимости проходки подземных горных выработок исключительно для целей разведки применяется так называемая «малая механизация» гор­нопроходческих работ. Это приходится делать на разведках цен­ных, но весьма сложных и изменчивых месторождений полезных ископаемых. Средствами малой механизации являются передвиж­ные легкие компрессоры и электростанции, простейшие механиче­ские подъемные устройства, переносные бурильные агрегаты с бен­зиновым приводом и др.

Технические средства для проходки легких приповерхностных горных выработок — канав и шурфов — представлены различ­ного рода экскаваторами и бурильными машинами большого диа­метра.

Для механизации проходки канав возможно применение ротор­ных (РТ-4) и траншейных (ЭТ-121, ЭТ-251, ЭТ-352) экскаваторов, которые широко используются в строительстве.

Применение механических канавокопателей целесообразно тог­да, когда приходится проходить много канав значительной длины. Если же объемы канавных работ невелики — меньше месячной производительности экскаватора, то доставка машины, уход и ре­монт потребуют больше затрат, чем это необходимо для оплаты канавщикам без применения экскаватора.

Механическая проходка мелких шурфов (1—6 м) в породах невысокой крепости может осуществляться диаметром ОД—0,7 м специальными бурильными машинами типа БИ-2, БИ-9, АВБ-5. Более глубокие вертикальные выработки (от 30 до 50 м) диаметром 0,6—1,3 м проходятся станками КШК-30, БЭМ-1000, ЛБУ-50, УШБ-16А. Имеются и другие конструкции шурфопроходческих машин с использованием колонкового снаряда большого диаметра (0,85—1,3 м) — ТМ-850, ТМ-1300, или ударного бурения (0,6— 0,9 м) — КО24, УКС-22М, УКС-ЗОМ.

Все сотрудники геологоразведочной организации, как участ­вующие в проходке горных разведочных выработок, так и ведущие в них наблюдения или исследования, должны строго соблюдать правила безопасности, установленные в законодательном и адми­нистративном порядке. Правила эти регламентированы для раз­личных видов и условий работ [171.

Общими правилами безопасности работ в горной местности пре­дусмотрены определенные требования к рабочему месту: огражде­ния ям и провалов, маркировка лавиноопасных зон, веревочные перила на тропах, аварийные склады; перевозка людей только в специально оборудованных автомашинах, вагонетках и подъем­никах и др. Персонал геологоразведочной партии обеспечивается соответствующей спецодеждой и спецобувью, касками, предохра­нительными поясами, очками, противогазами и др.

Специальные правила безопасности в подземных и открытых горных выработках предусматривают многие предосторожности и меры, предупреждающие возможные опасности для человека. В горных выработках должны быть: достаточное освещение и вен­тиляция, ограждение электрокабелей и механизмов, сигнализа­ция транспортная, производственная и аварийная. Особое внима­ние правила безопасности уделяют хранению и использованию взрывчатых материалов (ВМ). Взрывные работы разрешается вести только лицам, подготовленным для этого и имеющим «Единую книжку взрывника».

Взрывник выполняет все работы, связанные с доставкой взрыв­чатых материалов со склада к месту работ, при этом детонаторы переносятся им лично; производит зарядку и отпалку; ликвиди­рует «отказы» (невзорвавшиеся патроны). Для взрывных работ отводятся обычно определенные часы в течение суток. Места веде­ния взрывных работ ограждаются красными флажками или дру­гими указателями на поверхности, а в подземных горных выработ­ках устраивается специальная сигнализация. Обычно общая сиг­нализация о начале взрыва выражается в таких сигналах: про­должительный гудок (свисток) — предупреждающий, следующие два коротких являются боевыми, подаваемыми непосредственно перед взрывом. Третий сигнал —тройной — подается по оконча­нии опасности от взрыва (отбой). При систематическом ведении взрывных работ устанавливаются места укрытия для людей, ока­зывающихся вблизи опасной зоны. Кроме самого взрыва опасными являются выделившиеся ядовитые газы. Поэтому в подземных горных выработках устанавливается срок проветривания, только по истечении которого разрешается доступ людей в выработки.

Условиями безопасного ведения работ по документации и оп­робованию разведочных горных выработок, а также других ис­следований в горных выработках в процессе разведки являются следующие:

1. Документация, опробование и другие исследования могут проводиться только в то время, когда в горной выработке не ведутся работы, связанные с ее проходкой.

2. Запрещается опробование забоев до ликвидации «отказов» очередной отпалки и при .глубоких стаканах шпуров, в которых может остаться невзорвавшаяся часть патронов.

3. Перед началом документации или опробования должна быть проверена атмосфера в выработке, особенно в старой заброшенной; в выработках, опасных по газу, что нередко имеет местопри разведке угольных месторождений, проверка шахтного воздуха должна быть тщательная и в ряде случаев выполняться специальной аппаратурой.

4, Перед работой в подземной горной выработке проверяется устойчивость кровли и стенок, удаляются глыбы и «заколы»; в, карьере должна проверяться устойчивость бортов и предотвращаться возможность падения камней с верхних уступов к месту работы.

5. В подземных выработках проверяется состояние крепи, лестниц, полков и в случае необходимости принимаются меры к устранению неисправностей.

Буровые разведочные скважины

Разведочные скважины являются наиболее распространенным способом проникновения на глубину с целью получения сведений о наличии и об условиях залегания полезного ископаемого в нед­рах. В большинстве случаев при помощи бурения удается выяснить достаточно надежно и качество полезного ископаемого. Хотя бу­ровые скважины дают менее точные сведения о залежах полез­ного ископаемого, чем горные выработки, однако разведочное бурение применяется весьма широко благодаря подвижности бу­ровых агрегатов, 'быстроте бурения, относительно меньшим рас­ходам денежных и материальных средств. Поэтому бурение при­обретает все большее значение в связи с расширением разведок глубоко залегающих месторождений полезных ископаемых.

Колонковое бурение — наиболее распространен­ный вид буровых разведочных работ. Это механическое вращатель­ное бурение кольцевым забоем бывает твердосплавным, алмазным и дробовым соответственно тому, какой применяется истирающий материал. Для пород мягких и средней крепости наиболее эффек­тивны буровые коронки, армированные твердыми сплавами. Крепкие и очень крепкие породы следует разбуривать алмазами.

Сущность колонкового бурения состоит в разрушении горной породы в кольце под торцом буровой коронпи при кеп-рерывном действии осевой нагрузки и вращательного усилия. Разрушенные частицы горной породы выносятся с забоя скважины на земную поверхность промывочной жидкостью — водой или глинистым раствором, иногда воздушной струей. Жидкость или воздух, на­гнетаемые в скважину под давлением, одновременно охлаждают режущий наконечник бурового снаряда.

Буровой агрегат состоит из трех основных частей: бурового станка, двигателя и насоса, Он монтируется на специальных пло­щадках или на автомашинах под мачтой, которая предназначается для спуска и подъема бурового снаряда в скважине. Стационар­ные буровые агрегаты устанавливаются на неподвижных фунда­ментах у глубоких скважин.

Главными преимуществами колонкового бурения являются: 1) возможность бурения вертикальных, наклонных и горизонталь­ных скважин любого направления и 2) получение керна — факти­ческого каменного материала, характеризующего полезное иско-

Рис. 46. Схема многоствольного кустового бу­рения. (Заштрихована рудная зона)

паемое и геологический разрез. Кроме того, возможно колонко­вое многоствольное бурение путем принудительного искривления ствола скважины на определен­ных глубинах. Таким образом обеспечивается несколько разве­дочных пересечений из одного пункта на поверхности (рис. 46).

Важнейшим качественным показателем колонкового бурения является «выход керна», т. е. отношение длины добытого из сква­жины столбика горной породы к длине пробуренного интервала. Обычно в результате трещиноватости или рыхлости горной породы более или менее значительная часть керна истирается в скважине в процессе вращения бурового снаряда и поэтому выход керна редко достигает 100%. Основная задача буровой бригады и геоло­гического персонала на бурении — добыть возможно больше керна из скважины, особенно при перебуривании полезного иско­паемого. С этой целью могут быть полезны следующие мероприя­тия: 1) бурение коронками большого диаметра; 2) уменьшение на­пора промывной струи до технически допустимого минимума; 3) бурение короткими уходками (0,5—0,8 м); 4) применение двой­ных колонковых труб; 5) затирка рыхлого материала на забое скважины всухую и др.

Выбор бурового агрегата прежде всего зависит от намечаемой глубины скважины. В табл. 17 приведены наиболее распространен­ные типы буровых установок, используемые в Советском Союзе. Все они могут работать наиболее эффективно в тех условиях, для которых станок предназначается, Однако ряд станков типа ЗИФ и некоторые другие довольно универсальны — могут успешно ра­ботать как на поверхности, так и под землей. Кроме того, для бу­рения в подземных горных выработках применяются специальные буровые станки малых габаритов, К ним относятся станки отече­ственного производства ГП-1 и БСК-2В-100.

Ударно-канатное бурение на" разведочных ра­ботах применяется во многих случаях, когда не требуется получе­ние керна. Этот вид бурения заключается в измельчении горной породы в скважине падающим снарядом большой массы. На конце снаряда крепится долото, которое после каждого удара скалы­вает часть забоя. После углубки скважины на 20—50 см бурение прерывается и скважина очищается от раздробленного материала (шлама).

Возможность бурить скважину только вертикально ограничи­вает применение ударно-канатного бурения. Но большие скорости проходки скважины по сравнению с колонковым бурением в крепких породах, особенно до глубины 150 м, делают ударное бурение более выгодным. Поэтому оно распространено на разведках неглу­боко залегающих крупных массивов полезных ископаемых, чаще всего рудных штокверков. Ударное бурение нашло широкое приме­нение на разведках россыпей, так как позволяет легко перебури-вать рыхлые крупногалечные и валунные отложения. Успешно используется ударное бурение для проходки скважин на жидкие полезные ископаемые, прежде всего на воду.

Установки колонкового бурения

Таблица 17

Установки роторного и турбинного бурения

Таблица 19

В СССР для целей разведки твердых и жидких полезных иско­паемых в зависимости от необходимой глубины бурения приме­няются станки, приведенные в табл. 18.

Роторное и турбинное бурение является бескер-новым ^осуществляется сплошным забоем — первое при помощи мощных вращательных устройств на поверхности, а второе путем опускания в скважину турбобура. Эти виды бурения применяются для глубоких и сверхглубоких скважин. В разведочной практике так бурится большинство скважин на нефть и газ.

Таблица 18

Наиболее распространенные агрегаты для глубокого бурения приведены в табл. 19.

Ручное медленное ударно-вращательное бурение осуществ­ляется сплошным забоем, простейшими буровыми комплектами и при помощи некоторых механических приспособлений, облегча­ющих физический труд буровых рабочих. Этот вид бурения широко распространен там, где требуется проходить неглубокие (до 10— 20 м) скважины в рыхлых или мягких породах. Близповерхност-ные россыпи, месторождения коры выветривания, торфяники, грунтовые воды разведываются обычно при помощи ручного мед­ленного ударно-вращательного бурения.

В процессе бурения принципы удара и «завинчивания» инст­румента чередуются; рыхлые и вязкие породы пробуриваются змеевиком (шнеком), встречающиеся при этом камни или твердые прослои пробиваются долотом.

Малая механизация ручного бурения осуществляется при по­мощи указанных уже в табл. 18 станков ударного бурения (до 30 м). Помимо того, широкое применение получили легкие станки вращательного, вибрационного и пенетрационного (задавлива-нием) бурения, приведенные в табл. 20.

Для этих же целей используются станки комбинированного бу­рения: РБУ-50АС (роторное, ударно-канатное), УПБ-25 (шнеко-вое, колонковое), МРБ-75 и БУК-75 (ударно-вращательное), УГБХ-150 {шнековое, колонковое, ударное). Вместо комплекта «Эмпайр» применяется УБР-1 (ударное с медленным вращением).

Все виды разведочного бурения оказываются эффективными лишь тогда, когда представляется возможным получить достаточно достоверные данные о геологическом разрезе и качестве полезного ископаемого, т. е. когда получаются надежная документация и представительный материал для проб.

На буровых работах должны соблюдаться определенные пра­вила безопасности, которые обязательны для всех лиц, работаю-

Таблица 20

Агрегаты для малой механизации буровых работ

Глубина	Буровые установки по видам бурения:
м	вращательное	вибрационное	пенетрадионное
7—10	Мотобуры: Д-7,5;
	Д-10; ВС-СГТ; МП 1;
	М-1
15—20		ЭВБХ-20	УБП-15
25—30	Шпековые УРБ-1С,	АВБ-1М, БУВ-1	СПК, СУГП-10,
	УРБ-1В		УБП-30
50	УГБ-50А, УГБ-50М	СВУ-55М

щих на буровой вышке и вблизи нее. Общие требования относи­тельно устройства буровой вышки заключаются в том, что послед­няя должна быть устойчивой и прочной, в зимнее время утеплена, должна иметь два выхода, исправные лестницы с двумя перилами. Специальные требования предусматривают обязательное огражде­ние движущихся частей станков и других машин, предохранитель­ные устройства на подъемниках, исключающие возможность про­извольного падения снаряда. Контрольно-измерительные прибор (манометры и др.) подлежат систематической проверке и опломби-руются. При бурении на нефть и газ в устье скважины монтируют предохранительные устройства (превентера) и ведется постоянное наблюдение за давлением жидкости и газа в скважине. К управ­лению буровым агрегатом допускаются только лица, имеющи специальную подготовку. Кроме того, в каждом конкретном слу­чае устанавливаются соответствующие требования пожарной ох раны: условия хранения горючих жидкостей и изоляция электри­ческих сетей, требования к установке отопительных устройств, режим для курящих и др. Каждая вышка оснащена противопо­жарным инвентарем

Геофизические методы

Геофизические методы как способы разведки месторождений по­лезных ископаемых получили широкое развитие в современном разведочном деле. Результаты геофизических исследований весьма важны для составления разведочных разрезов и для оконтурива-ния площади распространения полезного ископаемого, особенно в начальный период разведки, до проходки выработок.

Для прослеживания и оконтуривания отдельных тел полезных ископаемых или продуктивных площадей как в плане, так и в раз­резах используются различные геофизические методы. Сущность этих методов и подробности их применения, а также соответствующая аппаратура описаны в специальных курсах прикладной гео­физики. Здесь излагаются только краткие сведения о применении методов геофизики для решения некоторых разведочных задач и о полученных разультатах.

Гравиметрические работы крупных масштабов на земной поверхности дают возможность очерчивать рудные поля и отдельные крупные залежи полезных ископаемых по контурам аномалий силы тяжести. Четко оконтуриваются образования с по­вышенной избыточной плотностью, такие, как железорудные ме­сторождения Кривого Рога, залежи хромита, медноколчеданные тела, богатые свинцово-цинковые залежи, как, например, подвод­ное Горевское месторождение, оконтуренное гравиметрической съемкой на льду р. Ангары.

В подземных горных выработках используются гравиметр и гравитационный вариометр для выявления тел полезных ископае­мых между горными выработками. При этом, если центр тяжести массивного рудного тела расположен ниже горизонта наблюдений, то оно отмечается положительной гравитационной аномалией, если выше — аномалия получается отрицательная.

Магнитометрические работы позволяют окон-туривать рудоносные зоны и отдельные тела с высокой точностью, если магнитные их свойства резко отличаются от свойств окружа­ющих горных пород. Комплексные магнитометрические и гравиме­трические исследования, проведенные б 1933—1934 гг. на площа­дях Курской магнитной аномалии (КМА), позволили подсчитать запасы железных руд одного из участков в количестве 145 млн. т, а запасы более бедных железистых кварцитов Лебединского узла по данным геофизики были определены в сумме 8,5 млрд. т. Первая же буровая скважина в районе Старого Оскола подтвердила на­личие рудного тела большой мощности. Так впервые в СССР были применены геофизические средства для разведки железоруд­ных месторождений, давшие практический результат.

Магнитометрические работы позволяют оконтуривать крупные залежи медно-никелевых руд, обладающие повышенной магнитно-стью благодаря присутствию в них пирротина. Хорошие результаты дает магнитометрия для оконтуривапия алмазоносных кимберли-товых трубок в Якутии. Ряд выходов этих трубок, отмеченных аэромагнитной съемкой, затем был детально очерчен наземными крупномасштабными магнитометрическими работами.

Сейсмометрические работы в процессе раз­ведки хотя и играют вспомогательную роль, но имеют большое значение для выявления и оконтуривания залежей нефти и солей в сложных структурных условиях. Многие залежи нефти были оконтурены сейсмометрическим методом. Соляные купольные об­разования успешно очерчиваются сейсмометрией — методом регу­лируемого направленного приема (РНП) с последующей проверкой единичными буровыми скважинами, что предохраняет залежи со­лей от порчи, неизбежной при бурении многочисленных скважин.

Электрометрические работы являются наи­более распространенным видом геофизических исследований в про­цессе разведки разнообразных месторождений полезных ископае­мых. Для изучения структуры месторождения успешно приме­няются детальные измерения методами электропрофилирования и естественного поля. Для выявления, оконтуривания, установ­ления элементов залегания отдельных тел или их частей применя­ются методы заряженного тела, вызванной поляризации и радио­просвечивания.

Применение других методов электрометрии в процессе развед­ки также иногда дает возможность составить представление о про­странственном положении и размерах тел полезных ископаемых. Так, методом съемки срединного градиента прослеживались слюдо­носные пегматитовые жилы в Восточной Сибири, длина которых при этом определялась с погрешностью 10—15 %.

Все перечисленные способы разведки месторождений полезных ископаемых с применением геофизических технических средств имеют одну общую особенность, отличающую их от способов раз­ведки при помощи горных разведочных выработок или буровых скважин. Геофизические методы могут применяться для разведки глубинных частей меторождения, для прослеживания и оконтури­вания залежей полезных ископаемых только в сочетании с про­ходкой хотя бы единичных буровых скважин или подземных гор­ных выработок. Без последних, позволяющих установить качество полезного ископаемого и значение геофизической аномалии, гео­физические способы не могут дать исчерпывающего решения задач разведки. Поэтому на практике они всегда комплексируются со способами разведки при помощи горных выработок или буровых скважин, с минер алого-петрографическими и химическими иссле­дованиями тел полезных ископаемых и вмещающей среды.

ПРОСЛЕЖИВАНИЕ И ОКОНТУРИВАНИЕ

Как уже отмечалось, главной задачей разведочных разрезов яв­ляется определение формы рудного тела и его размеров, т. е. количества полезного ископаемого. Для этой цели ведутся на­блюдения по естественным и искусственным обнажениям и по оп­ределенной системе проходятся горные выработки и буровые скважины. Чтобы иметь представление об объеме рудного тела, необходимо получить несколько разрезов. Лучше всего, если раз­резы будут расположены параллельно друг другу, поэтому и вы­работки должны задаваться с таким расчетом, чтобы они распола­гались в параллельных плоскостях. Разрезы обычно ориентиру­ются по направлению максимальной изменчивости основных пара­метров тела полезного ископаемого. Этим обеспечивается наиболее полное выяснение всех особенностей в строении тела и вмеща­ющих его пород.

Для различных типов месторождений направление максималь­ной изменчивости может быть различным. Так, для тел пластового и жильного типов, у которых два размера большие, а один малый, направление макси­мальной изменчивости "обычно совпадает с направлением мощ­ности. Поэтому разведочные разрезы задаются вкрест про­стирания рудного тела.

Для'тел изометричной формы направление разведочных раз­резов, особенно на ранних ста­диях разведочных работ, когда неизвестно направление мак­симальной изменчивости, зна­чения не имеет. Не исключено, что на стадии детальной раз­ведки ориентировка разведоч­ных разрезов может быть изменена на основе изучения измен­чивости по данным предвари­тельной разведки.

Для рудного тела трубооб-разной формы (один размер большой, а два других малые) плоскости разрезов должны быть перпендикулярны его длинной оси. В зависимости от положения трубообразного тела в пространстве разрезы могут быть верти­кальными или горизонтальными (рис. 47).

Рис. 47. Схема горизонтальных разведочных разрезов по круто падающем у трубообразно-му рудному телу

В зависимости от положения выработок в разрезах и самих разрезов различаются образованные разведочными выработками правильные сети: квадратная, прямоугольная, ромбическая (рис. 48). Прямоугольные сети обычно применяются для разведки удлиненных тел полезных ископаемых или тех, которые обладают резко различной изменчивостью в двух направлениях. В этих случаях короткая сторона прямоугольника ориентируется по на­правлению наибольшей изменчивости объекта разведки, в част­ности — поперек удлиненного тела. Наиболее распространенная в практике сеть квадратная.

Рис. 48. Виды правильных разведочных сетей: а — квадратная, б ~ прямо­угольная, в — ромбическая

Она применима для разведки тел любой формы, особенно в самом начале разведочных работ, когда еще не выявились направления наибольшей изменчивости место­рождения или отдельных залежей.

В процессе разведочных работ форма сети может изменяться с превращением сети одного вида в другой. Например, разведка, начатая прямоугольной сетью, может потребовать более равномер­ного расположения разведочных пересечений, и тогда при сгуще­нии сети путем проходки дополнительных выработок по проме­жуточным профилям прямоугольная сеть превращается в квад­ратную. В другом случае проходка сгущающих пересечений в се­рединах квадратных ячеек сети приводит к формированию новой сети с другими направлениями разрезов.

Прослеживание тел полезных ископаемых всегда сопровождает­ся оконтуриванием, поэтому оба эти понятия целесообразно рас­сматривать вместе.

Следует различать случаи, когда выходы на поверхность не перекрыты более молодыми отложениями. Отсутствие перекры­вающего чехла является самым благоприятным случаем, позво­ляющим без особых работ провести картирование выходов и их опробование. Но эти случаи редки. Обычно выходы тел полезных ископаемых перекрыты рыхлыми отложениями и для их изучения приходится создавать искусственные обнажения. Если отложения (наносы) незначительны по мощности (до 2—3 м), вскрытие вы­ходов осуществляется канавами или траншеями, в которых по­является возможность получить сведения о размерах тел полезных ископаемых и начинать их прослеживание.

Для месторождений жильного типа прослеживание жил осу­ществляется поперечными канавами последовательно на всю их длину (рис. 49). Прослеживающие канавы проходят через опреде­ленное расстояние, зависящее от протяженности жилы и измен­чивости основных ее свойств. Обычно это 30—40 м, но в ряде случаев эти расстояния уменьшаются до 10—15 м.

В случае необходимости более детального прослеживания приходится переходить на сплошное вскрытие жилы (непрерыв­ное прослеживание). Непрерывное прослеживание применяется в тех случаях, когда общая структурная обстановка довольно сложная. Например, трудно увязать отдельные редкие пересече­ния жильного тела и нет уверенности, что поперечными канавами вскрывается одна и та же жила. Канавы в этом случае проходятся вдоль жильного тела, освещая всю его мощность.

При большой мощности иногда применяются широкие рас­чистки, но это связано с большим объемом горных работ и, следо­вательно, с большими затратами средств. Поэтому при большой мощности жил непрерывное прослеживание применяется реже.

При наличии мощных наносов (более 3—4 м) прослеживание осуществляется с помощью шурфов, которые задаются по линиям (будущее направление разведочных разрезов) вкрест простирания и по простиранию, как прослеживающие (см. рис. 49). В зависи­мости от угла падения жилы могут применяться или только одни

Рис. 49. Вскрытие и прослеживание рудных жил на участке вольфрамового месторождения,

1— метаморфические сланцы; 2 — граниты; 3 — рудные жилы; 4 ~ разведочные канавы и шурфы; 5 — буровые скважины

шурфы до пересечения с жилой в случае пологого угла падения, или шурфы с квершлагами при крутом падении. Последние при­меняются в случае, если шурф, пройденный до определенной глубины, не встретил жильного тела. При сложном строении жилы из квершлага или самого шурфа проходятся выработки по простиранию с целью ее прослеживания (рис. 50).

Рис. 50. Прослеживание жи­льных тел под накосами и на глубине.

/ — наносы; 2 — рудные жи­лы: 3 — шурфы с квершла» гами и рассечками из них

Прослеживание выходов пластообразных месторождений, учи­тывая более простое строение месторождений этого типа и мень­шую изменчивость их основных свойств, возможно более редкой сетью канав или шурфов.

Для тел изометричной формы прослеживание с поверхности осуществляется при малой мощности наносов серией взаимно перпендикулярных канав, а при большой их мощности эту функ­цию выполняют шурфы, пройденные по определенной сетке. При большой мощности наносов, достигающей нескольких десятков метров, для прослеживания применяются буровые сква­жины.

Прослеживание не есть специфическая операция изучения поверхности месторождения. Оно ведется и при изучении глубо­ких горизонтов. Для этой цели проходятся специальные горные выработки — штреки при малой мощности рудных тел (прослежи­вание непрерывное, рис. 51), при значительной мощности рудных тел из штреков задаются орты (рассечки) до пол­ного пересечения мощно­сти рудных тел (см. рис. 45). В ряде случаев вместо ортов проходятся буровые скважины в целях сокра­щения объема дорогостоя­щих горных выработок.

Рис. 51. Прослеживание рудных жил на разведочном горизонте. 1 — кварцево-рудные жилы; 2 — контуры горных выработок; а — квершлаг; б — штреки

В результате прослеживания устанавливаются границы залежей, т. е. эта операция завершается оконтуриванием тел. Раз­личают три способа окон-туривания: 1) оконтури-вание в результате непре-рывного прослеживания; 2) проведение контуров путем интер­поляции и 3) проведение контуров путем экстраполяции. Пер­вый способ наиболее надежный, так как границы тел в этом случае не требуют последующих уточнений. Наиболее часты случаи оконтуривания путем интерполяции, т. е. проведения контуров между двумя соседними выработками или скважи­нами, вскрывшей и не вскрывшей полезное ископаемое. Точность проведения контура этим способом зависит от расстояния между выработками. В краевых частях рудного тела контур проводится обычно по способу экстраполяции за пределами выработок, вскрывших промышленное оруденение, он отражает пред­ставления разведчика о возможном расположении границы тела.

Наиболее правильным оконтуриванием по способу экстраполя­ции считается такое, при котором контуры обоснованы геологиче­ски, например, приуроченностью промышленного оруденения к определенным стратиграфическим горизонтам, ограничением каким-либо экраном или тектоническим нарушением (рис. 52). Тела полезного ископаемого часто не имеют четких геологических границ. Поэтому на практике применяют формальные способы оконтуривания до некоторых условных границ.

Уже на ранних стадиях разведочных работ желательно хотя бы приблизительно знать общие контуры месторождения или тела полезного ископаемого. С этой целью развитие сети разведочных выработок осуществляется двумя основными способами: редкой сетью и «крестом». Выработки, пройденные по редкой сети (ква­дратной или прямоугольной), позволяют провести оконтуривание по способу интерполяции (рис. 53, а). При способе «креста» выра­ботки располагаются в двух взаимно перпендикулярных разведоч­ных профилях. Оконтуривание при этом способе осуществляется в профилях интерполяцией, а между ними — экстраполяцией (рис. 53, б).

Рис. 52. Проведение предполагаемого контура пласта по тектоническому нарушению 1 — выход пласта; 2 — линии тектонических нарушений; 3 — буровые скважины; 4 —- линии предполагаемого контура

Рис. 53. Способы оконтуривания тел полезных ископаемых: д — сеть разведочных выработок; б — способ «креста»

От способа оконтуривания зависит достоверность как самих контуров, так и подсчитанных в их пределах запасов. Непрерыв­ное прослеживание обеспечивает наиболее надежные контуры, а интерполяция и экстраполяция — менее точные. В процессе разведочных работ согласно принципу последовательных прибли­жений участки, где границы'были определены на ранних стадиях способом экстраполяции, при дальнейшей разведке уточняются и могут уже устанавливаться способом интерполяции или непре­рывным прослеживанием.