книги из ГПНТБ / Погребицкий Е.О. Геолого-экономическая оценка месторождений полезных ископаемых

разные залежи, из которых а верхняя по отношению к б, и рассто­ яние между ними легко определить в результате соответствующего замера. Между тем с равным основанием кроме этого, как будто очевидного варианта, может быть предложено еще по крайней мере шесть вариантов решения задачи. Варианты 2 и 3 интерпретируют залежи а и б как апофизы одной мощной залежи, залегающей выше по восстанию или ниже по падению пород, пересеченных скважиной.

Из вариантов 4, 5, 6, 7 следует, что скважина пересекла тектони­ чески сложный блок пород, в котором заключена только одна залежь. Таким образом, в ответ на поставленную задачу предлагается 7 вариантов решения. Очевидно, далеко не безразлично, который из них мы выберем, какой из них окажется отвечающим действитель­ ности. Для обоснованного выбора одного из вариантов интерпрета­ ции данных по одной разведочной точке необходимо располагать

Рис. 15. Варианты увязки рудных тел, вскрытых одной скважиной.

геологическими данными, взятыми за пределами рассматриваемой выработки. Имея детальную геологическую карту месторождения и детальную литолого-стратиграфическую колонку пород, его слага­ ющих, можно однозначно решить вопрос, имеются ли в скважине повторения части толщи пород и залежей, т. е. варианты 4 и 5. На карте они будут отмечены также сдваиванием выходов пород и изме­ нением нормальной мощности пород между маркирующими гори­ зонтами. Наличие маркирующих горизонтов в толще, вмещающей залежи полезного ископаемого, позволит остановиться на вариантах 4—5 или 6—7.

Варианты 6—7, безусловно, на геологической карте проявятся в виде резких изменений углов падения пород. Варианты 4—5 и 6—7 убедительно могут быть доказаны, если обоснованно можно различать породы выше и ниже залежи.

Вопрос о том, имеем ли мы дело с одной или двумя залежами, наиболее просто решается в случае, если имеются устойчивые харак­ терные отличительные признаки у них самих или у пород, непосред­ ственно их включающих. Если к тому же имеются обоснованные данные о толще пород, покрывающих и подстилающих залежи, легко отличить 6-й вариант от 7-го. Варианты 4 и 5 отличимы друг от друга из анализа детальной геологической карты, на которой дизъюнктив­ ное нарушение, сдваивающее залежь, должно проявиться также сдваиванием выходов пород и изменением нормальной мощности

59

пород между незатронутыми горизонтами. Варианты 2 и 3 наиболее трудно установить только из анализа общей геологической обста­ новки; их следует предполагать лишь при наличии установленных раньше аналогичных форм залежи. Следует иметь в виду, что они характерны преимущественно для залежей определенного генезиса. Эти варианты, равно как любые другие, могут быть проверены сква­ жиной ниже по падению и выше по восстанию от рассматриваемой.

З а д а ч а в т о р а я — обобщение материалов по двум разве­ дочным точкам на вертикальном разрезе. На рис. 16 даны разрезы буровых скважин, каждая из которых пересекла залежь полезного ископаемого. Известно, что разрезы через скважины а и б проходят вкрест простирания пород. Как увязать эти залежи между собой?

Для решения задачи предложено шесть вариантов. Нетрудно заметить, что вопрос, какой из них будет выбран, с точки зрения оценки месторождения далеко не безразличен. Который из вариантов отвечает действительности, можно решить достаточно обоснованно, если для месторождения в целом имеются следующие материалы: детальная геологическая карта и детальная стратиграфическая колонка пород. Особенное значение имеют индивидуальные отличи­ тельные признаки рудных тел месторождения, позволяющие узнавать отдельные залежи. При этом можно сразу решить: два рудных тела подсечено скважинами или одно, т. е. может быть обоснованно выбран вариант первый. Если синонимика недостаточно обоснована, выбор варианта производится из сопоставления разрезов по скважинам а

иб с детальной стратиграфической колонкой месторождения.

Вварианте 1 стратиграфическая колонка скважины а является продолжением вниз колонки скважины б; в вариантах 2, 3 и 4 стра­

тиграфические колонки скважин повторяют одну и ту же толщу; в вариантах 5 и 6 породы обеих скважин частично повторяются стратиграфически сверху вниз и снизу вверх в зависимости от того, какие складки (антиклинали или синклинали) пересекла скважина.

60

Надо иметь в виду, что синонимика залежей и распознавание деталь­ ных литолого-стратиграфических подразделений пород на практике не всегда могут быть убедительно доказаны, особенно в начальных стадиях разведки и при пересечении скважиной толщи относительно малой мощности, которая может не содержать достаточно надежных опорных горизонтов. Поэтому одно из правил предварительной разведки состоит в том, чтобы иметь перекрытые разрезы пород, и в частности глубокие структурные скважины.

Если анализ разрезов по скважинам не дает достоверных основа­ ний для однозначного выбора варианта, необходимо внимательно проанализировать детальную геологическую карту месторождения в процессе его разведки. Сбросы на вариантах 2 и 3 на карте обяза­ тельно проявятся в виде сдвоенных выходов отдельных слоев пород, уменьшением или увеличением нормальной мощности на выходах между горизонтами, не затронутыми нарушением. Опрокинутые же складки вариантов 5 и 6 не могут быть изолированным явлением; они должны повторяться хотя бы в отдельных зонах месторождений.

Выбор варианта увязки скважин на нашем примере моя?ет быть проверен сопоставлением рассматриваемого разреза с соседними профилями и бурением дополнительной скважины между а и б.

Одним словом, как расшифровка разреза по одной точке, так и увязка ряда точек в виде геологических разрезов требует рассмо­ трения конкретных разведочных данных совместно с материалами и выводами на обширной площади единого геологического целого, каким является месторождение, на основе объемного представления о нем. При этом геометрия разведочных данных должна вытекать или во всяком случае достаточно определенно объясняться общей концепцией образования месторождения и его становления в ходе геологической истории развития более или менее крупного участка земной коры.

Детали строения выясняются в процессе познания всего место­ рождения, а общее строение его вырисовывается в процессе изучения деталей, и все это — неразрывный диалектически связанный процесс. Формальный подход к анализу деталей и выдвижение общей кон­ цепции, противоречащей в какой-либо части фактическим деталям, могут привести к очень крупным ошибкам в разведке. Яркие при­ меры таких ошибок были приведены. Из них видно, что важна досто­ верность первичного разведочного материала, как необходимо точно документировать все наблюденные факты, как нельзя в угоду при­ нятой концепции «сглаживать» фактический материал. «Сглажива­ ние» является недопустимой подгонкой фактов под принятую гипо­ тезу, а не обобщением материала, из которого должна вытекать гипотеза.

Несомненно, что в самом начале разведки должна существовать какая-то рабочая гипотеза о происхождении и соответственно воз­ можном геологическом строении месторождения. На основе ее строятся проектные разведочные планы, профили и разрезы, раз­ мещаются разведочные выработки в отдельных точках. Но проходка

61

этих выработок и их геологическая документация дают материал для уточнения, исправления прогнозных разрезов и планов. Если обобщение фактических данных приводит к противоречию с перво­ начальной рабочей гипотезой, необходимо, многократно проверив фактический материал, отбросить прежнюю модель и строить новую, выбирая варианты, которым не противоречит фактический материал. Строение новой модели проверяется разведочными выработками, которые задаются в наиболее важных и характерных точках и узлах модели. В конечном итоге необходимо прийти к модели, не только не противоречащей фактическому материалу в каких-либо частях, но, наоборот, подтвержденной и обоснованной им.

ИЗМЕНЧИВОСТЬ ЗАЛЕЖИ ПОЛЕЗНОГО ИСКОПАЕМОГО

Общая характеристика

В общем случае можно сказать, что чем резче, прихотливее измен­ чивость геологических параметров, тем меньше расстояние, на кото­ рое можно надежно распространять данные каждой точки наблюде­ ния, т. е. тем гуще необходимо проходить разведочные выработки и тем больше возможность ошибки при обобщении разведочных данных.

Для проектных и эксплуатационных расчетов необходимы как средние величины каждого из геолого-промышленных параметров, так и пределы их изменения, а также характер изменения по залежи в целом и по отдельным ее блокам.

Об изменчивости месторождения геолог должен иметь предста­ вление на самых первых стадиях его разведки, чтобы правильно разместить разведочные выработки. Представления об изменчивости уточняются в процессе разведки: изменчивость месторождения должна быть в деталях изучена в результате разведки для того, чтобы можно было дать полную, надежную и достоверную информа­ цию промышленности о геологических параметрах месторождения.

Следует различать три стороны изменчивости геолого-промышлен­ ных параметров: характер, степень и структуру ее. Характер измен­ чивости выражается в определенной большей или меньшей законо­ мерности.

Известны многочисленные примеры закономерных изменений раз­ личных геологических признаков. В большей части это простран­ ственные закономерности. Примером такой изменчивости является постепенное уменьшение мощности линзообразных тел осадочного происхождения к периферии их, вертикальная и горизонтальная зональность в изменении вещественного состава некоторых рудных тел, зональный состав рудных тел по их мощности, закономерное изменение профиля коры выветривания, фациальная зональность месторождений осадочного происхождения. Отмечается также стра­ тиграфическая закономерность изменчивости, например увеличение

62

степени метаморфизма углей в одном и том же месторождении стра­ тиграфически сверху вниз.

Многочисленны случаи взаимной закономерной связи изменчи­ вости двух или нескольких признаков. Например, часто в полиметал­ лических рудах содержание серебра изменяется в зависимости от содержания свинца, кадмия — от цинка. Нередко наблюдается прямая или обратная зависимость мощности рудного тела и содер­ жания компонентов, входящих в состав руды. Общеизвестны законо­ мерности соотношения зольности и теплоты сгорания угля, хими­ ческого состава и огнеупорности глин. В наиболее простых случаях закономерной изменчивости количественные значения параметров изменяются по закону прямой и может быть определен градиент

Рис. 17. Схема изменения вертикальных запасов золота

вкрест россыпи (по Ю. Н. Трушкову, 1956).

по более или менее сложной кривой. Например, для месторождений осадочного происхождения часто характерна циклическая изменчи­ вость геологических признаков и связей их между собой. Такие виды изменчивости имеют также свои ограниченные области распростра­ нения. Распознавание этих закономерностей затруднительно: тре­ буется детальное изучение всего многообразия изменений признака, определенное усреднение, обобщение рядовых наблюдений, чтобы проступили контуры закономерной изменчивости.

На рис. 17 приведен график изменения вертикальных запасов золота по линии вкрест россыпи. По первичным замерам запасы золота изменяются крайне резко и беспорядочно. Однако построение кривой регрессии путем сглаживания единичных замеров позволяет выявить некоторую сложную закономерность изменчивости распре­ деления золота в зависимости от положения точек опробования вкрест россыпи. Здесь, скорее, следует говорить о тенденции увели­ чения линейных запасов золота в определенных частях залежи.

63

Такие неявные, иногда глубоко скрытые закономерные тенденции в изменении геологических параметров также очень важны для разведки, для эксплуатации и соответственно для оценки ошибок разведки. Их надо всегда стремиться вскрыть.

На практике нередки настолько хаотические изменения геоло­ гических свойств, что какие-либо закономерности такого изменения даже в виде общих тенденций не обнаруживаются. Такую изменчи­ вость можно назвать крайне сложной или случайной.

Степень изменчивости — это размах колебаний исследуемого признака. Его можно количественно оценить амплитудой крайних значений или отклонениями признака от его среднего значения.

Известно, что тело полезного ископаемого обладает некоторой структурой. Опыт показывает, что в нем могут быть выделены и окон­ турены зоны и участки (блоки), которые отличаются по своей вну­ тренней геологической однородности от других участков или зон того же тела. Например, в рудном теле могут быть установлены: зоны различных сингенетичных и эпигенетичных изменений, вер­ тикальной и горизонтальной зональности, метасоматоза и тектони­ ческих изменений, участки и блоки различного вещественного состава полезного ископаемого, сложенные различными природными типами и промышленными сортами сырья, обогащенные рудные столбы среди бедных и убогих руд, безрудные и некондиционные окна в залежи промышленных руд, раздувы и уменьшения мощности, разнообраз­ ные изменения строения залежи, тектонические блоки с различными условиями залегания и т. д. Такие зоны и участки в теле полезного ископаемого можно назвать геологическими блоками.

Геологические блоки внутренне более однородны, чем сложенное из них все рудное тело. Геологические блоки, их отличия, характер, взаимоотношения, размеры, контуры слагают и характеризуют структуру рудного тела. Структура рудного тела есть результат процессов рудообразования, становления и развития месторождений полезных ископаемых и отдельных залежей.

Выделение и оконтуривание геологических блоков в теле полез­ ного ископаемого может быть иногда обосновано и в известной мере прогнозировано путем использования конкретных геологоразведоч­ ных данных, исходя из закономерностей образования и размещения месторождений полезных ископаемых, на основе учения о структуре рудных полей, месторождений и рудных тел.

Одна из главных задач разведки заключается в выявлении и оконтуривании геологически однородных блоков, слагающих рудное тело. Современные механизированные способы разработки месторождения требуют известной однородности горно-геологических условий, или хотя бы знания, как эти условия будут меняться от одного участка рудного тела к другому. Эффективное обогащение, заводская пере­

64

работка и использование минерального сырья требуют однородного стандартного по своему качеству и свойствам сырья или возможности планомерно получать из него однородные стандартные смеси. Эти требования промышленности нельзя обеспечить, если во время разведки не будут выявлены и оконтурены геологические блоки, где горно-геологические условия, качество и свойства сырья более однородны и устойчивы. Таким образом, вопрос о разделении тела полезного ископаемого на геологические блоки и раздельной харак­ теристике их — одна из важнейших задач с точки зрения точности разведки.

Изменчивость отдельных геолого-промышленных параметров в пределах геологических блоков, естественно, отличается от измен­ чивости в других блоках и во всем рудном теле, как по степени, так и характеру. Соответственно, исследуя изменчивость параметра по всему рудному телу, следует выделять структурную его изменчи­ вость, т. е. особенности изменчивости в отдельных геологических блоках.

Менаду структурой рудного тела и структурой изменчивости геолого-промышленных параметров существует прямая связь. Часто именно по структуре изменчивости некоторых геолого-промышлен­ ных параметров эмпирически намечаются границы отдельных геоло­ гических блоков и вся структура рудного тела. Например, по изме­ нению мощности залежи или содержания полезного компонента только в определенном интервале, по преобладающему типу и сорту сырья, по единству тектонических элементов и однообразным усло­ виям залегания, по составу и свойствам вмещающих пород могут быть выделены структурные элементы рудного тела и месторождения. Таким образом, выявление структуры изменчивости геолого-про­ мышленных параметров не только имеет прямое практическое зна­ чение, но и служит обобщению фактических геологоразведочных наблюдений, выяснению геологических закономерностей.

Особенности изучения изменчивости некоторых геолого-промышленных параметров•

•При разведке необходимо установить общий рабочий контур залежи, т. е. ограничить площади с кондиционной мощностью. Вну­ три рабочего контура в отдельных точках, блоках и участках залежь также может иметь нерабочую мощность. Если нерабочая мощность или полное выклинивание залежи установлены внутри рабочего контура только в отдельных точках или таких точек совсем не обна­ ружено, говорят о непрерывном залегании тела. Если внутри рабо­ чего контура имеются некондиционные блоки заметной площади, говорят, что залежь прерывистая. В практике разведочного тела иногда пользуются понятием устойчивой мощности или устойчи­ вости залежи. Это понятие обратное прерывистости, в него должна входить величина площади, на которой сохраняется рабочая мощ-

ность. Условно выделяют по этому признаку залежи устойчивые, относительно устойчивые, неустойчивые и крайне неустойчивые.

1.Устойчивые залежи непрерывно протягиваются с сохранением рабочей мощности в пределах месторождения или шахтного (рудного) поля.

2.Относительно устойчивые залежи по устойчивости аналогичны

предыдущим, но в пределах рабочего контура залежи встречаются отдельные точки и даже небольшие блоки с нерабочей мощностью.

3.Неустойчивые залежи прерывистые. Внутри общего рабочего контура встречаются блоки с нерабочей мощностью (блоки пустых пород), занимающие до 50% площади рабочего контура.

4.Крайне неустойчивые залежи представляют собой блоки рабо­

чей мощности, каждый относительно небольшой площади, споради­ чески вкрапленные среди пустых пород или участков с нерабочей мощностью. В крайне неустойчивых залежах суммарная площадь рабочих блоков менее 50% площади залежи.

Иногда крайне прерывистая по мощности залежь представлена рядом небольших тел, четкообразно, кулисообразно или беспоря­ дочно залегающих в пределах одного горизонта или зоны. Оконтуривание и разработка в отдельности каждого из таких тел ввиду незна­ чительной площади их нерациональны. В этих случаях приходится решать вопрос о кондиционности всего горизонта или зоны по коэф­ фициенту рудоносности. Такие залежи иногда являются промыш­ ленно весьма перспективными. Они могут обладать весьма большими запасами полезного ископаемого, хотя качество добываемой руды резко снижается за счет разубоживания пустой породы, которую приходится отрабатывать.

Устойчивость такой залежи следует определить по устойчивости продуктивного горизонта (зоны), а не отдельных рудных тел.

Залежь с непрерывным рабочим контуром (горизонт, зона) может быть разобщена на отдельные блоки в результате эпигенетических пострудных процессов, которые деформируют, прерывают ее сплош­ ность, иногда перемещают блоки в пространстве. Таково действие, например, пострудных тектонических движений, внедрений магма­ тических пород, эрозии и т. д. Сингенетическая прерывистость залежи, как правило, постепенная, плавная, эпигенетическая пре­ рывистость резкая, скачкообразная.

Исследуя устойчивость и прерывистость залежи, следует всегда рассматривать вопрос о геологической (генетической) основе измен­ чивости залежи по мощности.

Кроме степени и характера устойчивости рабочей мощности залежи для промышленности важен, конечно, размах и характер колебания мощности залежи в пределах рабочей. Как известно, колебание мощности залежи влечет изменения в производительности горных работ. Особенно важно знать и оконтурить блоки, где откло­ нения мощности залежи приводят к изменению в технологии про­ ходки подготовительных выработок и в системах разработки. С этой точки зрения в горном деле устанавливается обычно пять классов

66

мощности залежи (первые цифры для крутого, вторые для пологого падения):

а) тонкие, менее 1,0—1,5 м б) средние, от 1,0—1,5 до 3,0—4,0 м

в) мощные, от 3—4 до 8—10 м г) весьма мощные, 10—50 м д) сверхмощные, более 50 м.

Одновременно с изменчивостью мощности залежи изучается и из­ менчивость ее строения. Мощность прослоев пустых пород и их соотношение с мощностью прослоев полезного ископаемого в соот­ ветствии с вещественным составом тех и других часто определяются в кондициях. В первую очередь важны изменения строения залежи, выводящие за пределы кондиций, а также изменения в пределах кондиций, но приводящие залежь к расщеплению на две или более самостоятельные в горнотехническом отношении.

Когда мы говорим о непрерывном или прерывистом залегании полезного ископаемого, следует одновременно учитывать соответ­ ствие залежи кондиции как по мощности, так и по качеству.

Кондиционный состав и свойства полезного ископаемого служат основанием для проведения рабочего контура залежи полезного ископаемого: они определяют ее форму, в том числе и мощность. Пласт угля может иметь непрерывное залегание с кондиционной мощностью на значительной площади, но в пределах этого контура в отдельных блоках его зольность выше кондиционной, и эти блоки надлежит исключить из промышленно пригодных контуров. В целом такой пласт имеет прерывистое залегание. Пласты золото­ носных конгломератов Витватерсранд непрерывно протягиваются на площади в несколько тысяч квадратных километров, но блоки с промышленным содержанием золота залегают в них прерывисто, телами с площадью 1—3 км2.

Как известно, качество полезного ископаемого определяется его химическим и минеральным составом (содержание полезных, вред­ ных, попутных и инертных компонентов), а также техническими

стности содержание полезных компонентов. Именно их содержание определяет в первую очередь ценность руды, и поэтому оно часто рассматривается как синоним качества. Это распространенное пред­ ставление справедливо далеко не всегда: обогатимость руды, а иногда и извлекаемость полезных компонентов в металлургическом переделе часто вносят существенные коррективы в качество руды, оцененное по содержанию полезных компонентов. Поэтому в вопросе об измен­ чивости качества руд надо иметь в виду изменчивость не только их химического состава, но и количественных соотношений природ­ ных типов и промышленных сортов руд. Для месторождений горно­

рудной массы. Качество угля характеризуется его маркой и сортом. Промышленный сорт, марка полезного ископаемого, определяются соответствующим ГОСТ. Природные типы полезных ископаемых определяются по их вещественному составу, особенностям текстуры и структуры.

Во многих случаях промышленные сорта различных полезных ископаемых совпадают с природными их типами, которые могут быть выделены и оконтурены при разведке. Иногда природные типы полезных ископаемых устанавливаются при разведке по отдельным пробам, а их количественное взаимоотношение определяется стати­ стически. Соответственно следует требовать, чтобы при эксплуата­ ции были подтверждены выделенные сорта и марки полезного иско­ паемого, их запасы, состав и свойства и положение в пространстве

как некондиционные окна, и запасы в них отнесены к забалансовым. Понятие средней минимальной мощности не имеет практического смысла. Например, если кондициями минимальная промышленная мощность установлена 1,0 м, то это значит, что в балансовые запасы (в рабочий контур) могут быть включены площади с мощностью 1,0 м и более. Блок с распределением мощностей, как это показано на рис. 18, а, не может быть включен в рабочий контур, хотя сред­ няя мощность по пяти точкам в нем 1,04 м, т. е. больше кондицион­ ной. Если такой блок обнаружен внутри рабочего контура залежи, это — некондиционное окно. Даже если распределение мощностей будет в соответствии с рис. 18, б, блок вокруг точки с мощностью 0,80 м нельзя включать в балансовые запасы, хотя средняя мощность по всему блоку 1,1 м. Другими словами, допустимая рабочая мощ­ ность оценивается по каждой отдельно взятой разведочной точке, а при интерполяции разведочных данных к балансовым запасам (рабочему контуру) относятся только площади, где во всех точках расчетная мощность не менее кондиционной. Исключением являются случаи (при соответственном содержании), когда мощность и содер­

жание оцениваются по метро-проценту.

Очень важно при этом уловить структуру изменчивости мощности, чтобы, таким образом, выделить блоки, которые не подлежат вклю­

68