2. Методика разведочных работ

2.1. Задачи и принципы разведки

Все многообразие задач, решаемых геологоразведкой, можно объединить в 3 большие группы: 1) определение количества и качества полезных ископаемых; 2) изучение условий их залегания; 3) оценка экономической эффективности разработки месторождения. Каждая группа задач устанавливает отдельные показатели, определяющие промышленную ценность месторождения как объекта эксплуатации. Главные из них будут рассмотрены ниже.

Проектирование и производство геологоразведочных работ базируется на ряде основополагающих принципов.

Принцип последовательных приближений заключается в постепенном наращивании знаний об изучаемом объекте. Принцип реализуется в стадийности ГРР – одна стадия строго следует за другой, запасы последовательно переводятся из низких категорий по степени разведанности в высокие.

Принцип полноты исследований состоит в необходимости относительно полного и всестороннего изучения месторождения. Включает: 1) обязательное оконтуривание месторождения или участка по трем направлениям (простиранию, падению и мощности); 2) полное пересечение рудных тел разведочными выработками; 3) полное и комплексное изучение качества; 4) использование всех данных буровых и горных работ.

Принцип равной достоверности (равномерности) предусматривает: 1) равномерное распределение разведочных выработок и пунктов опробования в пределах месторождения; 2) применение методик разведки и опробования, а также технических средств, дающих равноточные результаты.

Принцип наименьших затрат обеспечивает максимальную надежность результатов при минимальных затратах. Число разведочных выработок, проб, объемы работ в целом должны быть оптимальными: переразведка, как и недоразведка, не допускаются.

2.2. Природная изменчивость рудных тел

Методика геологоразведочных работ напрямую зависит от сложности геологического строения месторождения. Сложность строения, в свою очередь, определяется изменчивостью свойств полезного ископаемого.

Практика геологических исследований показывает, что все геологические тела, в том числе и рудные, обладают изменчивостью параметров. Это связано с тем, что природные процессы, в результате которых они образуются, характеризуются непостоянством физико-химических условий – температуры, давления, состава газово-жидких растворов, скорости их движения, свойств среды и т.д.

Наиболее равномерный из геологических процессов – осадочное рудообразование, так как для морских глубин характерна стабильность температуры, давления, состава морской воды и пр. Относительно выдержанными параметрами отличается также формирование плутонических тел в результате кристаллизации магматических расплавов в недрах земной коры. Максимальная изменчивость присуща процессам, связанным с деятельностью глубинных газово-жидких растворов, вследствие чего самыми сложными и разнообразными являются месторождения пневматолитово- гидротермального класса.

Изучение параметров рудных тел показало, что их изменчивость может быть закономерной и случайной. При этом закономерная изменчивость имеет волнообразный характер и может быть выражена математически с помощью формул. Считается, что расстояние между разведочными подсечениями должно быть не больше четверти длины волны.

Случайная изменчивость характеризуется беспорядочным распределением параметров, то есть в любой точке пространства их значение непредсказуемо. Вариационная кривая случайной изменчивости имеет пилообразный вид. Изменчивость признака в этом случае оценивается статистическими методами – коэффициентом вариации.

В природе, как правило, в чистом виде закономерная и случайная изменчивость не встречаются. В природных объектах проявляется смешанная изменчивость. То есть, на фоне случайной изменчивости проявляется закономерная, для выявления которой существуют специальные методы. Связано это явление, как уже отмечалось, с тем, что формирование рудных тел происходит в природной среде в сложных, непостоянных, изменчивых физико-химических условиях. Основная причина, приводящая к образованию рудного тела, обусловливает закономерную составляющую изменчивости, а случайные, осложняющие процессы, внешние причины – случайную составляющую. Сочетание главного процесса рудообразования и наложенных, осложняющих, приводят к формированию смешанной изменчивости.

Наглядный пример природного процесса – динамика температуры воздуха в течение года. Закономерная составляющая изменения температурного режима обусловлена движением Земли вокруг Солнца. Весной Земля движется по направлению к Солнцу, температура растет, достигает максимума в летний период, затем осенью при удалении Земли от Солнца падает до зимнего минимума и т.д. На эти волнообразные колебания накладываются незакономерные перепады температуры, обусловленные атмосферными явлениями, солнечной активностью и пр.

Аналогичная ситуация возникает при образовании тел полезных ископаемых. Так при гидротермальном рудогенезе происходит осаждение рудных минералов из газово-жидких растворов. Интенсивность этого процесса волнообразно меняется в зависимости от внешних условий, обусловливая закономерные вариации мощности рудных тел, содержаний полезных компонентов и т.д. На этом фоне под воздействием стихийных изменений среды рудообразования формируются случайные колебания всех параметров.

Выявить закономерную составляющую изменчивости чрезвычайно важно. Во-первых, это позволяет прогнозировать поведение параметра. Во-вторых, дает возможность определить оптимальную плотность разведочной сети. Наиболее простой и удобной является методика аппроксимации, или сглаживания, кривой изменчивости параметра. Методика основана на геометро-статистической модели и предложена П.К. Соболевским и П.Л. Каллистовым. Каждое конкретное значение параметра заменяется аппроксимированным, рассчитанным следующим образом:

U=(U_i-2+4U_i-1+6U_i+4U_i+1+U_i+2)/16,

где U – аппроксимированное значение параметра в заданной точке,

U_i – измеренное значение параметра в той же точке,

U_i-2, U_i-1, U_i+1, U_i+2 – измеренные значения в соседних точках.

По полученным данным строится график сглаженной аппроксимирующей функции. Оптимальное расстояние между разведочными выработками (l_опт) должно удовлетворять неравенству:

L_опт ≤ L/(1+2К),

где L – длина исследуемого профиля, м;

К – количество экстремумов аппроксимирующей функции (максимумов и минимумов).

В качестве меры изменчивости оруденения обычно используется коэффициент вариации содержаний полезных компонентов или мощностей рудных тел.

Группировка месторождений по степени изменчивости, принятая в геологоразведочном деле, приводится в табл. 3.

Таблица 3