57. Опробование россыпей. Особенности опробования россыпей при бурении. Опробование россыпей

Шурфы опробуются как в процессе их проходки, так и по ее окончании. При проходке шурфов породы отдельных горизонтальных слоев складывают в кучки (выкиды), размещая их на расчищенной площадке вокруг шурфа. Выкладку осуществляют по часовой стрелке с промежутками между кучками во избежание смешивания пород из разных слоев. Общепринятый стандарт углубки разведочной выработки, или «интервал опробования», составляет 0,2 м (при применении драг 0,5 м).

П робы, поступающие в промывку, должны иметь постоянный объем. Для измерения его применяют продолговатые корытообразные ящики — ендовки (рис. 34) следующих размеров: вверху 60×30 см, внизу 50×20 см, высота 17 см. Учитывая разрыхленность породы, объем такой ендовки обычно при расчетах принимают равным 0,02 м³. Из разных точек каждого выкида берут одну-две ендовки и каждую из них промывают отдельно. Существует два вида промывки: предварительная и валовая. Результаты ковшовой или лотковой промывки пробы считают предварительными и для окончательных выводов чаще всего пользуются результатами промывки на вашгердах, бутарах или специальных обогатительных, установках всего материала выкидов (валовой способ). Бороздовый способ при опробовании россыпей в шурфах применяется лишь тогда, когда описанный выше способ пробоотбора неудобен, в частности при проходке с взрывными работами. Борозды располагаются по стенкам шурфа (две борозды — по одной на двух противоположных стенках или четыре борозды — по одной на каждой стенке). Сечение борозд определяется длиной и количеством борозд, составляющих одну пробу, а также массой пробы, которая должна быть не менее 30—60 кг. Длина пробы при разведке золотосодержащих россыпей большей частью принимается равной 0,2 м. При опробовании россыпей касситерита и вольфрамита пробы берут полуметровой и метровой длины. В начальной стадии разведочных работ, при установлении границ распространения и мощности песков и торфов, короткие пробы, в частности по 0,2 м, являются необходимыми. В дальнейшем вопрос о длине проб необходимо решать с учетом мощности россыпи, степени неравномерности оруденения, способа разработки и других условий. При изменении литологического состава россыпей по мощности применяют выборочное секционное опробование.

Бороздовое опробование нельзя применять тогда, когда россыпь содержит большое количество крупной гальки и валунов, а также при крайне неравномерном распределении в ней промышленно-ценных компонентов.

Торф в начальной стадии поисково-разведочных и разведочных работ опробуют с той же степенью детальности, что и пески. Когда установлено отсутствие или непромышленное содержание исследуемых компонентов по достаточному числу проб нескольких первых шурфов, опробование их прекращается и возобновляется от случая к случаю в целях контроля. Породы плотика опробуются обязательно.

В подземых разведочных, подготовительных и очистных выработках опробование производится бороздами. Пробы берут широкой вертикальной бороздой от почвы до кровли забоя, подразделяя ее на три или четыре секции. Это дает возможность изучить металлоносность россыпи на отдельных ее горизонтах. Первую пробу берут от плотика рассыпи на глубину его задирки при эксплуатации. Борозду по пескам делят на три неравные части: нижнюю (0,4—0,5 м от плотика), среднюю (1,1—1,4 м) и верхнюю (0,3—0,4 м). Отбивать материал пробы следует только снизу вверх. В мягких породах пробы отбивают кайлом, в мерзлых песках применяют пневматический отбойный молоток. Надежность применения бороздкового опробования должна быть доказана контрольными валовыми пробами.

Опробование россыпей при бурении заключается в точном замере пройденного скважиной столбика песков и взвешивании ценного материала (минералов), полученного от промывки песков. Содержание металла определяется в килограммах, граммах или миллиграммах на 1 м³ песков в зависимости от вида полезного ископаемого.

Интервалы опробования при проходке продуктивных отложений 0,5 м, по пустым породам они могут быть значительно увеличены (1 м и более). Обязательно опробование плотика россыпи.

Фактический объем пробы, извлеченной из скважины ручного ударно-вращательного бурения, измеряют в мерном ящике длиной 0,8 м, ширина и высота (внутренние) его соответственно 0,1 и 0,13 м. Ящик изготовляется из деревянных досок или из 2—3-миллиметрового железа. Четвертой стенкой ящика служит задвижка, которая при вертикальном движении в направляющих может открывать и закрывать ящик. К ящику прилагается деревянная дощечка размером 0,10×0,13×0,05 м, плотно входящая в него; на длинной стороне ящика нанесена шкала в сантиметрах.

После разгрузки желонки с пробой задвижку мерного ящика приподнимают и осторожно спускают воду. Пробу дощечкой сгребают к задней стенке ящика, придавая ей объем параллелепипеда. Внутреннее сечение ящика, равное 130 см², с учетом коэффициента разрыхления породы 1,3 принимают за 100 см². Тогда каждый сантиметр по длинной стороне ящика определяет объем породы в неразрыхленном состоянии, равный 100 см³. Фактический объем пробы определяют по положению подвижной дощечки на длинной стороне мерного ящика. Прибавляя к отсчету в сантиметрах два нуля, получают фактический объем пробы в кубических сантиметрах.

Более удобным для измерений является мерный цилиндр. Отрезок трубы длиной 40 см и внутренним диаметром 113 мм имеет внутреннее сечение 100 см². На верхний конец цилиндра надевается широкая воронка, а на нижний — съемное дно, открывающееся на шарнире. Для устойчивости к цилиндру приваривают три-четыре ножки. Столбик породы в цилиндре измеряется стержнем с нанесенной на нем шкалой в сантиметрах. Высота столбика породы в цилиндре в сантиметрах, умноженная на 100, дает объем его в кубических сантиметрах.

При механическом ударно-канатном бурении фактический объем пород замеряется в мерном ящике с наклонным желобом длиной 1,5—2 м, изготовленном из толстого листового железа. Размеры ящика следующие: сечение 0,2×0,2 м, высота 0,4 м. В верхней торцовой стенке желоба делается вырез для укладки желонки при ее разгрузке, в нижней торцовой стенке — окно, закрываемое задвижкой. После очистки желонки вся порода по желобу через окно поступает в мерный ящик. Высота наполнения ящика породой определяется стержнем с сантиметровой шкалой.

Контроль за ходом опробования при каждом подъеме желонки осуществляется путем сравнения фактических величин с соответствующими теоретическими.

Для получения надежных результатов опробования при бурении необходимы: 1) тщательное крепление скважин с некоторым опережением фрезера обсадных труб по отношению к буровому наконечнику; 2) возможно более точная фиксация продвижения труб и высоты столбика породы в трубах до забурки (до желонения); 3) аккуратные замеры объема вытянутой породы; 4) контроль опробования скважин опробованием указанных со скважинами шурфов; количество контрольных шурфов должно быть достаточным для объективного суждения о точности опробования при бурении.

58. Промывка проб. Промывка проб. Пробы песков из россыпей в отличие от проб других полезных ископаемых обрабатываются путем отмывки в воде (предварительное обогащение песков) до получения шлиха, т.е. тяжелого минерального концентрата. Полученный шлих и направляется на исследование.

Промывка проб состоит из трех последовательных операций: 1) отмучивания — отделения глинистого материала и крупных кусков; 2) отмывки мелких частиц минералов с небольшим удельным весом; 3) доводки шлиха, т.е. окончательного отделения тяжелых минералов от небольшого количества легкого и относительно легкого материала, оставшегося в пробе при второй операции.

П ромывка в лотке. Наполненный породой лоток (рис. 35) одной из коротких сторон наполовину (или несколько больше) помещается в воду в слабо наклонном положении. Находящаяся в лотке порода перемешивается и взмучивается гребком или растирается пальцами. Легкие частицы пустой породы уносятся с лотка водой, тяжелые рудные минералы осаждаются на дне. Верхний слой обмытой гальки осторожно сбрасывается с лотка гребком. Глинистые частицы растираются в лотке рукой или гребком. После отмучивания глинистого материала промывальщик берет лоток в руки и вращательными движениями, встряхиванием породы в лотке и погружением в воду в слегка наклонном положении отмывает пробу до получения «серого» (касситерит, циркон, алмазы) или «черного» шлиха (золото, платина).

П ромывка в ковше (рис. 36) проводится примерно так же, как и в лотке. Вместимость азиатского ковша 6—8 кг, поэтому он используется лишь при поисковых работах. Если пробы имеют большой объем, промывка их осуществляется на бутаре или вашгерде. Существует несколько конструкций бутар. Более полное улавливание тяжелых минералов достигается при промывке пород на бутаре Неделяева (рис. 37).

При промывке проб на бутарах рекомендуется: 1) избегать излишней доводки концентрата, которая всегда сопровождается потерей части шлиха; 2) тщательно отмывать глинистые примазки в гальке; 3) параллельно с промывкой вести ручную сортировку снимаемой с грохота гальки во избежание потери сплошного и агломеративного крупного рудного материала; 4) рав­номерно загружать породу; 5) равномерно подавать воду.

Обработка проб с помощью лотка, ковша, вашгерда и бутары почти целиком зависит от квалификации и трудолюбия исполнителей. У малоопытных промывальщиков снос полезных ископаемых минералов, особенно когда их плотность не очень высокая (4,5-5,5), достигает 40-50%. Необходимо учитывать, что ручная промывка проб на лотках при поисках олова сопровождается значительными потерями касситерита, особенно мелких фракций. Поэтому в настоящее время для обработки проб россыпей применяются механизированные обогатительные установки (например, конструкции НИГРИ-Золото, ВИМСа и др.).

Полученный в результате промывки в лотке, ковше, на вашгерде или бутаре шлих собирают, просушивают и ссыпают в бумажный пакетик (капсуль), туда же вкладывают этикетку. Пакетики с шлиховыми пробами направляют в шлиховую лабораторию для дальнейшей обработки.

59. Испытания проб (спектральные, химические, минералогические, технологические и технические). Испытания, которым подвергаются пробы, отбираемые в процессе поисков и разведки месторождений, подразделяются на следующие группы:

1. Спектральные полуколичественные и количественные анализы, капельный, колориметрический, полярографический, ядерно-геофизические методы анализов (нейтронные, радиометрические и др.), позволяющие определять скоростным дешевым путем комплекс всех минералов, составляющих исследуемое полезное ископаемое.

2. Химические анализы для определения содержания полезных компонентов и вредных примесей, проводимые в химических лабораториях.

3. Минералогические исследования, имеющие целью установление минерального состава, структуры и текстуры, размеров зерен полезного ископаемого.

4. Технологические испытания проводятся для изучения технологических свойств минерального сырья при его переработке. Для рудных месторождений при помощи технологических проб выявляется способность руды к обогащению и металлургическому переделу, а также разрабатываются наиболее рациональные схемы этих процессов.

Масса технологических проб зависит от масштаба испытаний. Для лабораторных испытаний обычно ограничиваются относительно небольшим количеством материала: от 50 до 100 кг. При полупромышленных и промышленных испытаниях масса проб значительно увеличивается (до нескольких сотен тонн при промышленных испытаниях). Отбор проб осуществляется различными способами, но в большинстве случаев применяется валовой способ. Как правило, отбор технологических проб для разных видов сырья определяется соответствующими инструкциями организаций, производящих испытания.

5. Технические испытания проб, выполняемые в процессе поисковых и разведочных работ, делятся на три группы. К первой группе относятся определения объемного веса, влажности и иногда пористости, которые производятся в процессе полевых работ. Ко второй группе относятся: определение кусковатости руд, коэффициента разрыхления, твердости, пористости, пластичности, сопротивления раздавливанию, степени размокания и набухания (для рыхлых глинистых руд) и т.п. Такие испытания физико-механических свойств руд и вмещающих пород выполняются в специальных лабораториях. Пробы для них отбираются по указанию лабораторий.

Третью группу составляют испытания сугубо индивидуальные для каждого вида минерального сырья (прозрачность оптических кристаллов; твердость абразивов; мрамор испытывается на трещиноватость, степень полировки; камни, идущие на изготовление ступеней, тротуаров, мостовых, испытываются на истирание, изнашивание и т.п.).

Способ отбора проб на технические испытания целиком зависит от назначения полезного ископаемого и определяется в каждом отдельном случае техническими требованиями к сырью и инструкциями соответствующих лабораторий. Обычно технические пробы берутся по способу монолитов. Объемы проб бывают самые различные: от небольших кубиков размером 20×20×20 см до камней объемом несколько кубометров.