книги из ГПНТБ / Альбов М.Н. Рудничная геология

Т а б л и ц а 40

Рекомендуемые размеры малогабаритных керновых ящиков. По В. Л. Челышеву [18]

4. Механизация опробования кернов способами фрезерования и рас­ пиливания (резания) открывает возможность перехода на бурение сква­ жин малыми диаметрами, что дает значительный технический и экономи­ ческий эффект без снижения качества геологической информации [6].

5.Повышается производительность труда и снижается стоимость опробования.

6.Исключается пылеобразование при измельчении проб, что отве­ чает требованиям техники безопасности.

7. Резко снижается расход электроэнергии при обработке проб. При механизации опробования кернов способом распиливания (ре­ зания) возможно рациональное хранение сегментов керна в специальных

малогабаритных ящиках (табл. 40).

На рис. 60 показан принцип укладки сегментов керна в малогабарит­ ные ящики, у которых дно, крышка и внутренние перегородки сделаны из фанеры. Вес такого ящика с сегментами керна составляет от 8 до 14 кг.

Применение малогабаритных ящиков позволяет размещать большее их количество в кернохранилище. Обычные керновые ящики, вмещающие 1 тыс. ног. м керна диаметром 75 мм, занимают объем 12 м3 . Малогабарит­ ные ящики с сегментами керна, вмещающие 1 тыс. пог. м керна, займут всего 2 м3 . Объем помещения для хранения керна сокращается в 6 раз.

Приведенные рекомендации по рациональному опробованию и хра­ нению керна дают большую экономию средств при строительстве кернохранилищ, облегчают труд рабочих, занятых на опробовании, повышают производительность труда и качество опробования и геологической до­ кументации, а также облегчают работы по вторичному просмотру керна ранее пробуренных скважин [18].

2. Опробование бурового шлама из скважин колонкового бурения

При низком выходе керна (менее 40—50%) обязателен сбор бурового шлама по тем же интервалам опробования, какие установлены для керна. При бурении трещиноватых пород с мягким и хрупким рудным минералом опробование бурового шлама необходимо вести даже при выходе керна 80-90%.

Буровой шлам может быть собран в шламовой трубе или у устья скважины. Шламовая труба представляет собой открытую сверху косо

221

срезанную трубу того же диаметра, что и колонковая труба. Нижним концом она навинчивается на переходную муфту (рис. 61). Буровой шлам, обра­

зующийся у забоя скважины, поднимается по узкому кольцеобраз­ ному пространству до верхнего конца шламовой трубы. Здесь скорость восходящей струи резко падает вследствие увеличения поперечного сече­ ния восходящего потока. Наиболее крупные и тяжелые минеральные частицы оседают в шламовой трубе. Поэтому шлам из трубы обычно бы­ вает обогащенным, тогда как собранный одновременно у устья скважины шлам показывает меньшее содержание металла. Поэтому при отборе для химического анализа обе фракции шлама с заданного интервала должны быть смешаны.

Сбор шлама у устья скважины производится следующим образом. На верхний конец обсадной трубы надевают желоб, по которому шлам поступает за пределы буровой вышки. Вместо применявшихся ранее отстойных деревянных ящиков с поперечными вынимающимися перегород­ ками следует применять делитель бурового шлама, впервые применен­ ный на Сорском молибденовом руднике. Конструкция делителя показана на рис. 62. Под нижнюю трубку ниже делителя подставляют сосуд для приема пробы. Буробой шлам представляет собой весьма однородные

222

взвешенные в воде тонкие минеральные частицы, от которых методом продольной отсечки можно взять вполне представительную пробу неболь­ шого объема.

После проходки интервала опробования усиливают промывку сква­ жины в целях возможно более полного выноса буровой мути. При этом прекращают поступательное движение бурового инструмента. Показате­ лем выноса мути служит заметное осветление буровых вод.

Большое внимание в процессе бурения следует уделять цвету буро­ вой мути. Изменение цвета указывает на переход забоя скважины в дру­ гие породы. В табл. 41 приведены некоторые характерные цвета буровой мути и соответствующие им горные породы.

Делители или отстойные ящики не улавливают полностью буровую муть. Взвешенные в воде минеральные частицы свободно проходят через два-три последовательно соединенных отстойных ящика. Исследования, проведенные на Коунрадском руднике, показали, что в первом из четырех последовательно соединенных ящиков осаждалось 68% всей буровой мути, во втором 16%, в третьем 10% и в четвертом 6% [19].

Сбор бурового шлама по методу полной отсадки с многократным со­ кращением ее объема желобковыми делителями или по методу фильтрации через мешок не получил применения. В обычных случаях всегда можно ограничиться сбором буровой мути из отстойных ящиков.

Шлам из шламовой трубы вымывают при помощи ручного насоса и подвергают сушке на железном листе. В случае применения при бурении глинистой промывки данные опробования шлама нельзя признать досто­ верными. Из высушенного шлама магнитом извлекают частицы металли­ ческого железа, попадающие в шлам в результате истирания дроби и бу­ рового инструмента. Эту очистку можно делать только при немагнитных рудах. При бурении без обсадных труб может несколько увеличиваться вес шлама за счет истирания стенок скважины от вращения штанг.

223

Во избежание флотации рудных минеральных частиц в воде буровые штанги и трубы]необходимо смазывать не органическими маслами (оленафтом), а графитовой смазкой.

В целях уменьшения искажений данных опробования вследствие истирания стенок скважины штангами и запаздывания выноса шлама можно рекомендовать проведение следующих мероприятий.

1)крепление обсадными трубами всех пород висячего бока рудного тела (при большой мощности рудного тела необходима изоляция отдель­ ных зон обсадными трубами);

2)после проходки интервала, подлежащего опробованию, промывать

забой струей воды до полного ее осветления; 3) брать на анализ керн и шлам на 3—5 м ниже рудного тела. Сравне­

ние результатов анализов керна и шлама из пород лежачего бока залежи позволит установить, имеет ли место запаздывание выноса бурового шлама.

224

3. Определение среднего содержания металла

при колонковом бурении

При разведке колонковым бурением иногда с одного и того же интер­ вала берут пробы керна и шлама (буровой мути). Среднее содержание ме­ талла при этом определяют из анализов керна и шлама в отдельности для каждого интервала, а затем уже вычисляют среднее содержание по сква­ жине.

Выход керна в процентах может быть весьма различным, поэтому веса керна и шлама могут оказаться крайне неодинаковыми. Учитывая это, среднее содержание металла следует вычислять исходя из результатов анализа керна и шлама с учетом их веса или объема. При интервале опро­ бования H и длине керна h выход последнего в процентах составляет

— 100. Весь извлеченный с данного интервала объем керна и шлама равен

н

(рис. 64)

где D — диаметр скважины; а объем керна составит

где d диаметр керна.

Таким образом, объем шлама составит: Ѵт = Ѵ0 — Ѵк. Значение объе­ мов можно выразить объемными процентами, приняв Ѵ0 за 100. При Ѵк —

80

го

трам скважины и керна. Затем от этой точки пересечения по вертикали проводим линию вниз и находим значение а и Ъ.

П р и м е р . В скв. 47 (диаметр скважины 66 мм, диаметр керна 50 мм, выход керна 43%), пройденной победитовой коронкой, опробован интервал от 138 до 139 м. Анализ керна показал содержание меди 1,38%, а анализ буровой мути — 0,97%. На

рис. 65 находим горизонталь, отвечающую выходу керна 43% и точку пересечения этой горизонтали с наклонным лучом, соответствующим диаметрам 66/50 для алмазносуррогатного бурения. Из точки пересечения опускаем вертикаль на нижнюю горизон­ тальную ось диаграммы, точка пересечения с которой определит значения объемных коэффициентов: для керна а = 25, для шлама (мути) b = 75.

После графического определения а и b вычисляем среднее содержание металла

C o = , ( 1 . 3 8 X 25) + ( t t » 7 X 7 5 ) = l t 0 7 9 6 С ц >

226

Опробование стенок скважины после извлечения керна является эффективным методом повышения достоверности данных колонкового бу­ рения. Особое значение этот прогрессивный метод имеет для скважин с недостаточным выходом керна.

В Иркутском политехническом институте разработан вибрационный пробоотборник, позволяющий успешно отбирать бороздовые пробы со стенок вертикальных и наклонных скважин по рудам и породам средней и высокой крепости.

Пробоотборник опускается в скважину на бурильных трубах, по достижении установленной глубины в трубы подается промывочная жид­ кость. Под давлением жидкости из боковых окон прибора выходят резцы из твердых сплавов и внедряются в стенки скважины. Под действием ударной нагрузки, создаваемой вибратором, резцы скалывают руду со стенок скважины, образуя на них две продольных борозды шириной 30 мм и глубиной от 10 до 40 мм. Под резцами раскрываются пробоулавливающие козырьки, плотно прижимающиеся к стенкам скважины. Эти козырьки направляют отбитый из борозд материал в пробоприемник в нижней части прибора.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что вре­ мя на отбойку борозды длиной до 1 м не превышает 15 мин. Проба представ­ лена крупным (20—40 мм) кусковатым материалом, вполне пригодным для геологической документации пород и руд. Фактический вес проб, как правило, совпадает с теоретическим; это указывает на выдержанность размеров борозд и полноту извлечения материала [5].

4.Комплексное опробование прожилково-вкрапленных медно-молибденовых и ртутных месторождений

При разведке бурением многих рудных месторождений имеет место избирательное истирание керна. Наиболее резко оно проявляется в кернах твердых руд с вкраплениями и прожилками мягких и хрупких рудных минералов (молибденит, киноварь, антимонит, шеелит и пр.).

Следует различать два вида истирания: истирание на полное сечение керна с уменьшением его линейного выхода и истирание боковой поверх­ ности керна с сохранением полного линейного выхода с пройденного ин­ тервала. На практике наблюдаются оба вида истирания, но рассмотрим их в отдельности.

Полное истирание керна происходит на небольших интервалах по прожилкам мягких и хрупких рудных минералов, секущим твердую по­ роду керна. Отбор проб от керна в этом случае обязательно должен со­ провождаться опробованием бурового шлама. Этот вид истирания тре­ бует при определении содержания металла в керне использования эмпири­ ческих поправочных коэффициентов в зависимости от его диаметра и ли­ нейного выхода.

При разведке колонковым бурением медных и медно-молибденовых штокверковых месторождений часто встречающиеся прожилки молибде­ нита и халькопирита быстро истираются, сильно понижая выход керна. Проведенные на одном из медных месторождений экспериментальные

Т а б л и ц а 42

Значения поправочных коэффициентов к содержанию меди и молибдена при различном выходе керна. По С. А. Денисову [7]

мерной связи между содержанием металла и выходом керна. В табл. 42

из буровзрывных скважин в карьерах. Опробование скважин, расположен­ ных в 5—10 м друг от друга, при надлежащей документации дает весьма детальный и ценный материал для точного установления контактов, выделения различных типов и сортов руды и изучения их химического со­ става.

Для проведения буровзрывных скважин широко применяются станки канатно-ударного бурения, а также бурильные машины типа БМК-2 с пневмоударниками. Появились новые высокопроизводительные станки шарошечного бурения СБШ-250. В крепких рудах они обеспечивают бу­ рение скважин диаметром до 150 мм и глубиной до 15—20 м. Извлекаемый из скважины материал представляет собой шлам с преобладающей круп­ ностью частиц менее 2 мм. Он поднимается из скважины с воздушно-во­ дяной струей.

228

Скважины ударно-канатного бурения в карьерах железных и медных рудников опробуются, как правило, по двухметровым интервалам. Из­ влекаемый шлам при многократных ударах долота и желонки хорошо перемешивается и по содержанию металла представляет собой довольно однородную массу. Нет необходимости отбирать в пробу порцию с каждого подъема желонки; вполне достаточно составить одну пробу из шести-вось- ми порций, отобранных через один подъем желонки. На Магнитогорском железном руднике пробы шлама отбираются через каждые 2 м углубки скважины при последнем желонировании указанного интервала [15].

Для проведения буровзрывных скважин в карьерах и шахтах при разработке магнетитовых скарновых месторождений Северного Урала применяются буровые станки типа БА-100-М с погружными пневмоударниками. При бурении скважины из ее устья под давлением до 8 атм вьн

брасывается воздушно-водяная смесь со шламом проходимых пород и руд. При^ менение новых станков потребовало корен­ ного изменения методики и техники опро­ бования и геологической документации буровзрывных скважин.

Для сбора пробы применяется шламоуловитель (рис. 66), представляющий

Я-Я

229

собой цилиндр длиной 110 мм, изготовленный из отрезка трубы диа­ метром 40 мм. Цилиндр разрезан вдоль оси на две половинки. На нижний конец шламоуловителя навинчивается конусообразное дно для удобства его установки, на верхний конец — кольцо с проволочной сеткой с диа­ метром отверстий 1,5—2,0 мм. Под кольцом на боковой поверхности ци­ линдра имеется отверстие диаметром 5 мм для слива воды.

Шламоуловитель устанавливается в вертикальном положении на расстоянии 10 см от устья скважины (рис. 67). При бурении воздушноводяная смесь со шламом выбрасывается вверх из устья скважины и уда­ ряется в горизонтальный щит станка. Шлам равномерно оседает вокруг устья скважины. Для ограничения разбрасывания шлама к щиту подве­ шивается кожух из листовой резины. Небольшая часть шлама через коль­ цо с сеткой попадает в шламоуловитель и осаждается в нем, точно повторяя геологическую колонку скважины в уменьшенном масштабе и в перевер­ нутом положении. Почти 75% шлама состоит из частиц размером менее 0,5 мм, и 40% его представлено частицами менее 0,1 мм.

Для извлечения столбика шлама отвинчивают крышку и дно шламо­ уловителя и снимают одну половинку цилиндра. Уплотненный шлам остается в другой половинке в виде столбика весом от 0,1 до 0,6 кг, сложен­ ного поперечными слоями разного цвета. Массивный магнетит образует шлам черного цвета, порфирит — темно-зеленого, скарн — зеленоватобурого и т. д. Описание горных пород и руд производится макроскопи­ чески по цвету и внешнему виду шлама. Такой способ геологической доку­ ментации является вполне удовлетворительным.

Для точного замера мощности пройденных пород столбик шлама разрезается ножом по осевой плоскости. Отсчет мощности слоев произво­ дится по миллиметровой линейке, приложенной к осевой плоскости шла­ мового столика. Зная величину пробуренного интервала в метрах L, об­ щую высоту столбика шлама в миллиметрах H и мощность слоя одной из пород по столбику шлама в миллиметрах h, можно установить, сколько

метров пробурено по данной породе: I =

Буровой мастер в начале смены получает шламоуловитель и устана­ вливает его в 10 см от устья скважины. Заполненный шламом прибор сда­ ется за каждую смену. Пробщик-коллектор доставляет заполненные шламоуловители в геологический отдел шахты. По ним участковый техникгеолог по опробованию составляет геологическое описание по каждой скважине и намечает интервалы взятия проб. Пробы шлама подсуши­ ваются и доставляются в химическую лабораторию с заказом на производ­ ство анализов.

Переход на новую методику и технику опробования буровзрывных скважин обеспечил хорошее качество геологической документации и опро­ бования руд и горных пород [4].

В карьерах на буровзрывных скважинах, пройденных станками ша­ рошечного бурения (СБШ-250 и др.), следует внедрять пробоотборники конструкции, позволяющей получать отдельные пробы шлама автоматиче­ ской отсечкой с заданного интервала в процессе бурения скважины.

Для проведения буровзрывных скважин в карьерах асбестовых руд-

230