книги из ГПНТБ / Альбов М.Н. Рудничная геология

На многих месторождениях руды верхних горизонтов вследствие про­ цессов окисления резко отличаются по минеральному составу от руд ниж­ них горизонтов и часто требуют совершенно иных методов механической их обработки (обогащения). Для руд верхних горизонтов требуется в та­ ких случаях строительство одних обогатительных фабрик, для руд нижних горизонтов — других. Совершенно очевидно, что было бы неправильно проектировать для тех и других фабрик один срок окончания их строи­ тельства.

На многих крупных железорудных месторождениях разрыв в сроках строительства промывочных фабрик для обогащения мартитовых руд окисленной зоны и строительства магнитообогатительных фабрик для пер­ вичных магнетитовых руд неизменной (неокисленной) зоны может дости­ гать одного или нескольких десятилетий, что подтверждается практикой Магнитогорского, Высокогорского и других рудников.

Помимо отдельных типов руд на многих рудных месторождениях раз­ личные сорта руд того или иного типа имеют разные содержания полезного компонента. Для одних сортов руд, наиболее богатых, обогащение не обя­ зательно, для других требуется определенная схема обогащения, для тре­ тьих — иная, более сложная схема обогащения и для четвертых, наиболее бедных, обогащение экономически нецелесообразно.

Совершенно очевидно, что степень достоверности запасов и соответ­ ствующего им состава, установленных для отдельных частей, блоков и го­ ризонтов месторождения, не может быть одинаковой: она выше там, где гуще расположены разведочные выработки, и ниже там, где разведочная сеть разрежена; выше в центральных частях месторождения и ниже в кра­ евых его частях, где рудные контуры устанавливают преимущественно пу­ тем интерпретации или экстраполяции; выше там, где состав руд наиболее постоянен, и ниже там, где наблюдается резкая изменчивость состава от точки к точке и т. д. В зависимости от этого запасы в отдельных частях и блоках месторождения имеют различную степень достоверности.

Таким образом, запасы и состав руд любого месторождения должны быть дифференцированы по ряду признаков, характеризующих состав и строение руд, их обогатимость, степень разведанности и т. п.

Подсчет производится раздельно для отдельных участков, залежей, блоков и отдельных типов полезного ископаемого, дающих различные его товарные сорта или требующих разных технологических схем обогащения. Иногда при подсчете выделяются запасы в зонах открытой и подземной от­

объемный вес полезного ископаемого и повышают общую степень разве­ данности месторождения, что чаще всего приводит к тем или иным измене­ ниям запасов.

30

Согласно существующим инструкциям новые подсчеты запасов р а з ­ рабатываемых месторояэдений вносятся на рассмотрение ГКЗ или Т К З по мере накопления новых материалов и в тех случаях, когда устанавливается существенное изменение рудных контуров и запасов или изменяются тре­ бования промышленности к сырью.

Пересчеты запасов отдельных частей эксплуатационных месторожде­ ний или этих месторождений в целом чаще всего приходится производить работникам рудничной геологической службы, обычно совместно с работ­ никами маркшейдерской службы.

При пересчете запасов эксплуатируемого месторождения, помимо всей совокупности данных проведенной ранее на месторождении разведки ис­ пользуют также все материалы эксплуатационной разведки и материалы, полученные рудничной геологической службой при документации и опро­ бовании горноэксплуатационных выработок. Кроме того, используют дан­ ные по определению объемных весов, влажности и качественного состава полезных ископаемых, полученные в процессе эксплуатации, результаты переработки полезного ископаемого на обогатительных фабриках и все необходимые маркшейдерские материалы.

3. Кондиции для подсчета запасов руд

Промышленная оценка месторождений полезных ископаемых произ­ водится на всех стадиях их изучения. Первая оценка дается вновь откры­ тому объекту с целью определения целесообразности его предварительной разведки. Затем по данным предварительной разведки составляется тех­ нико-экономический доклад с целью экономической оценки месторождения

иобоснования целесообразности его детальной разведки. В этот же период геологоразведочные и горнодобывающие организации разрабатывают вре­ менные кондиции для подсчета оперативных запасов. По завершении де­ тальных геологоразведочных работ, в процессе которых получают исчер­ пывающую информацию по гидрогеологическим, инженерно-геологическим

итехнологическим исследованиям, производится основная экономическая

—бортовое и минимальное промышленное содержание полезных компонентов;

—минимальная мощность рудных тел и максимальная мощность про­ слоев пород и некондиционных руд, включаемых в подсчет запасов;

—возможная глубина отработки месторождения открытым способом, средний и предельный коэффициенты вскрыши, допустимый коэффициент рудоносности и другие показатели.

Кондиции на минеральное сырье разрабатывают в соответствии с едиными принципами подсчета и учета запасов полезных ископаемых,уста­ новленными классификациями запасов месторождений твердых полезных ископаемых. Кондиции на минеральное сырье представляют собой сово­ купность требований к качеству полезных ископаемых в недрах и к горно­ геологическим условиям, соблюдение которых при оконтуривании и под­ счете запасов позволяет правильно разделить запасы полезных ископаемых

31

по их народнохозяйственному значению на балансовые и забалансовые. Обычно кондиции устанавливают по результатам детальной разведки, а для эксплуатируемых месторождений — по данным разведочно-экс- плуатационных работ на основании специальных технико-экономических расчетов. Последние должны базироваться на разведанных запасах ка­ тегорий А + В + Сг. Запасы категории С2 и забалансовые запасы при­ нимают во внимание для определения возможных перспектив развития гор­ нодобывающих предприятий. По месторождениям пьезооптического сырья для определения кондиций учитывают также запасы категории С2 .

Основные требования к кондициям предусмотрены «Методическими указаниями по обоснованию и расчету кондиций для подсчета запасов твердых полезных ископаемых (кроме углей и горючих сланцев)» и вклю­ чают более десяти показателей (минимальное промышленное, бортовое содержание и др.). Следует иметь в виду, что не для каждого месторождения требуется определение всех показателей кондиций. Для некоторых место­ рождений, например бокситов, можно установить только один показатель— минимальную выемочную мощность рудного тела. Требования к качеству руд в этом случае устанавливаются специальным ГОСТом. Для ряда ме­ сторождений достаточно знать только два показателя, например, для жиль­ ных золоторудных — минимальное промышленное содержание и мини­ мальную мощность рудных тел.

При разработке кондиций прежде всего следует наметить комплекс показателей, необходимый для правильного подсчета запасов и промыш­ ленной оценки месторождения. Затем следует выяснить взаимосвязь этих показателей и выделить наиболее важные из них, которые оказывают мак­ симальное влияние на оценку запасов. Так, для уральских месторождений силикатного никеля, для которых минимальное промышленное содержание никеля в руде является постоянным, при расчете кондиций обычно подби­ рают оптимальный вариант бортового содержания. На одном редкометальном месторождении ведущим показателем оказалась мощность рудного тела, которая зависела от бортового содержания. Для одного месторожде­ ния свинца минимальное промышленное содержание зависело главным образом от мощности прослоев вмещающих пород, разделяющих руд­ ное тело.

Учитывая трудоемкость расчетных операций, связанных с определе­ нием кондиций, количество сравниваемых вариантов должно быть мини­ мальным. В большинстве случаев можно ограничиться тремя вариантами: I — основной, I I — подтверждающий целесообразность повышения ве­ дущего показателя кондиций, I I I — подтверждающий нецелесообразность понижения ведущего показателя кондиций. Наибольшую трудность пред­ ставляет определение бортового содержания, под которым понимается наи­ меньшее содержание'полезного компонента в краевых пробах, по которым производится оконтуривание балансовых запасов.

Чтобы установить бортовое содержание, на практике нередко приме­ няют арифметический способ; например, для железорудных место­ рождений производят оконтуривание рудных тел при бортовых содержа­ ниях 10, 15, 25% и т. д. Такой метод приводит к излишним расчетам и может быть применим только при отсутствии обоснованных бортовых со-

32

держаний. Следует иметь в виду, что бортовое содержание необходимо для оконтуривания рудных тел только в тех случаях, когда отсутствуют чет­ кие геологические контакты рудных тел. Бортовое и минимальное про­ мышленное содержания находятся в тесной взаимозависимости. Весьма важно, чтобы варианты бортовых содержаний были увязаны не только с естественным распределением оруденения, но и с экономической структу­ рой минимального промышленного содержания, которое является верхним пределом бортового. Структура минимального промышленного содержания может быть вскрыта методом последовательного разложения затрат, ко­ торый во многих случаях помогает наметить варианты бортовых содер­ жаний. Под минимальным промышленным содержанием понимается такое содержание ценного компонента, извлекаемая стоимость которого обеспе­ чивает возврат всех затрат, произведенных на добычу и переработку по­ лезного ископаемого. Минимальное промышленное содержание полезного компонента в руде рассчитывают по формуле

г ^ 3-100

—ЦИР '

где С — минимальное промышленное содержание полезного компо­ нента , % ;

3 — общие затраты на добычу и переработку 1 т. руды, руб.;

Ц— оптовая цена 1 т продукции, руб.;

И— коэффициент извлечения металла;

Р — коэффициент разубоживания при добыче руды.

Минимальное промышленное содержание полезного компонента за­ висит главным образом от масштаба добычи и переработки руды. Чем меньше масштаб добычи, тем выше минимальное промышленное содер­ жание.

Экономическую оценку месторождений выполняют для определения целесообразности их промышленного освоения с расчетом на получение заданного количества продукта при минимуме затрат. Чем меньше затраты на единицу горнорудного сырья, тем выше экономический эффект промыш­ ленного освоения месторождения. Основными показателями экономической оценки служат стоимостные показатели — цены, рентабельность произ­ водства, общие и удельные капитальные вложения, эффективность по­ следних.

Особой задачей являются оценочные вопросы, охватывающие поис­ ково-разведочные работы. На этой стадии еще трудно производить эконо­ мическую оценку месторождения. В этом случае отнесение месторождения к промышленной или непромышленной категории целесообразно с учетом главнейших параметров их геологической характеристики и на основе предварительного расчета предельных значений соответствующих парамет­ ров — «браковочных» кондиций. К таким кондициям может быть отнесен минимальный объем запасов, необходимый и достаточный для строительства

в рудах вновь выявляемых месторождений или самостоятельных рудных тел эксплуатируемых месторождений.

Следует иметь в виду, что при наличии в ископаемом нескольких по ­ лезных компонентов между ними устанавливают взаимные коэффициенты пересчета; в этом случае бортовое и среднее минимальное промышленное содержание определяют с учетом суммы содержаний полезных компонен­ тов в руде.

Для некоторых видов сырья бортовое и среднее минимальное промыш­ ленное содержание устанавливается не только по ценному компоненту, но

ипо максимально допустимому содержанию вредных примесей.

Ккондициям по химическому составу и физическим свойствам руд в пластовых, жильных и некоторых других месторождениях добавляются кондиции по мощности пласта или жилы, выше которых запасы учитывают на балансе, ниже — за балансом. Чем более ценным является полезное ископаемое, тем ниже кондиции по мощности залежи. Для железных руд они лежат в пределах 2—1м, для марганцевых — 1,0—0,5 м, для руд

благородных и редких металлов могут опускаться до 0,2—0,1 м и редко ниже.

Иногда по гидрогеологическим и горнотехническим условиям разра­ ботка того или иного месторождения в целом или отдельных его участков

вых и забалансовых запасов также включаются в кондиции.

Из приведенного выше следует, что при установлении кондиций для подсчета запасов того или иного полезного ископаемого имеет значение ряд факторов: химический состав (содержание полезных и вредных компонентов, иногда и флюсообразующих компонентов), процент извлечения, возмож­ ность повышения полезных и удаления вредных компонентов при механи­ ческой обработке (обогащении) полезного ископаемого, физические свой­ ства его, мощность залежей и общие масштабы месторождения, гидрогео­ логические и горнотехнические условия его эксплуатации и, кроме того, географическое положение месторождения — удаленность его от перера­ батывающих полезное ископаемое предприятий, железнодорожных и вод­ ных путей сообщения и т. п.

В зависимости от совокупности ряда условий кондиции для одного и того же полезного ископаемого могут быть различными и колеблются в значительных пределах, в связи с чем кондиции устанавливают для каж ­ дого месторождения.

Как было отмечено выше, на определенном этапе разведки месторо­ ждения геологоразведочная организация составляет проект кондиций, обо­ сновывая его полученными в ходе разведки и исследований полезного иско­

Для эксплуатируемых месторождений применяемые кондиции в от­ дельных случаях могут изменяться в зависимости от установления новых способов их разработки, новой технологии переработки полезного ископа-

34

Как указывалось выше, степень разведанности, геологической и техно­ логической изученности полезного ископаемого различных месторо­ ждений, а также отдельных частей одного месторождения не является одинаковой.

} Запасы полезных ископаемых по их народнохозяйственному значению разделяются на две группы, подлежащие отдельному подсчету, утвержде­ нию и учету. Балансовые запасы экономически целесообразно осваивать, и они должны удовлетворять кондициям, устанавливаемым для подсчета запасов в недрах. Забалансовые запасы в настоящее время экономически нецелесообразно использовать вследствие малого количества, малой мощ­ ности залежей, низкого содержания ценных компонентов, особой слож­ ности эксплуатации, необходимости применения очень сложных процессов переработки, но в дальнейшем они могут явиться объектом промышлен­ ного освоения.

Запасы месторождений полезных ископаемых в зависимости от степени разведанности месторождений, изученности качества сырья и горнотехни­ ческих условий разработки месторождений делятся на четыре категории — А, В, Cj, С2 .

К а т е г о р и я А — запасы, разведанные и изученные с детально­

ния, формы и характера строения тел полезного ископаемого, выявление природных типов и промышленных сортов минерального сырья и законо­ мерности их распределения без точного отображения пространственного положения каждого типа, выяснение соотношения и характера безрудных и некондиционных участков внутри тел полезного ископаемого и основных природных факторов, определяющих условия ведения горноэксплуатаци­ онных работ. Контур запасов полезных ископаемых определен по данным разведочных выработок с включением при устойчивой мощности и выдер­ жанном качестве полезного ископаемого ограниченной зоны экстраполяции.

К а т е г о р и я Сх — запасы, разведанные и изученные с деталь­ ностью, обеспечивающей выяснение в общих чертах условий залегания,

.формы и строения тел полезного ископаемого, его природных типов,

промышленных сортов, качества, технологических свойств, а также при­ родных факторов, определяющих условия ведения горно-эксплуатацион­ ных работ. Контур запасов полезных ископаемых определен на основании разведочных выработок и экстраполяции по геологическим и геофизическим данным.

делены на основании геологических и геофизических данных, подтвержден­ ных вскрытием полезного ископаемого в отдельных точках, или по данным промышленных разведочных участков. Контур запасов полезных иско­ паемых принят в пределах геологически благоприятных структур и комплексов горных пород.

Запасы твердых полезных ископаемых учитываются по наличию в недрах, без вычета потерь при их добыче, обогащении или обработке; кон­ туры запасов устанавливаются на основании разведочных, геологических и геофизических данных; отдельно подсчитывают запасы балансовых и за­ балансовых полезных ископаемых и запасы различных категорий.

Запасы подсчитываются в весовом выражении; подсчет запасов в объем­ ном выражении допустим только для тех полезных ископаемых, при исполь­ зовании которых не требуется точного определения веса (строительные материалы, металлоносные пески, формовочные пески и пр.).

Состав полезных ископаемых определяется независимо от возможного разубоживания при добыче или обработке, по данным анализов и испыта­ ний проб как по основному, так и по сопутствующим компонентам. Ка­ чественная характеристика полезных ископаемых изучается с учетом их назначения, технологии переработки, а также наиболее полного и комплекс­ ного использования по основному и сопутствующим ценным компонентам.

Классификация запасов месторождений твердых полезных ископаемых применяется к отдельным видам полезных ископаемых в соответствии с утвержденными инструкциями Государственной комиссии по запасам по­ лезных ископаемых (ГКЗ) при Совете Министров СССР.

Подготовленность того или иного месторождения для обоснования проектирования и капиталовложений в строительство горнодобывающего предприятия определяется соотношением количества балансовых запасов полезных ископаемых по категориям.

Разработка проектов и выделение капиталовложений на строительство горнодобывающих предприятий производится на основании балансовых запасов полезных ископаемых и сопутствующих ему ценных компонентов категорий А + В + Сх , а по месторождениям, разведка которых до кате­ гории А вследствие небольших размеров, сложности их строения или рас­ пределения ценных компонентов (основного и сопутствующих) нецеле­

не представляется возможным выяснить даже при густой сети разведочных скважин и горных выработок, разработка проектов и выделение капита­ ловложений на строительство горнодобывающих предприятий могут быть допущены в виде исключения на основании балансовых запасов категории

36

С±, если условия разработки месторождения, качество и технология пе­ реработки полезного ископаемого выяснены достаточно полно.

При проектировании горнодобывающих предприятий для определения перспектив их развития наряду с запасами полезного ископаемого по ос­ новному и сопутствующим ценным компонентам других категорий учиты­ ваются и запасы категории С2 .

Составление проектов и выделение капитальных вложений на строи­ тельство новых и реконструкцию действующих горнодобывающих пред­ приятий должны производиться при наличии на месторождении или его участке утвержденных Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР (или в соответствующих случаях территориальными комиссиями по запасам полезных ископаемых) балан­ совых запасов полезного ископаемого категорий А, В и Сг. При этом для отдельных групп месторождений устанавливается приведенное ниже соот­ ношение запасов указанных категорий.

Группа 1. К этой группе относятся месторождения (участки) простого строения с выдержанной мощностью тел полезных ископаемых и равномер­ ным распределением полезных компонентов. Для месторождений этой группы не менее 30% запасов должно быть разведано по категориям А и В, в том числе не менее 10% по категории А. Значительное превышение коли­ чества разведанных запасов категорий А и В по сравнению с указанным пределом без должного основания нецелесообразно, за исключением неболь­ ших месторождений, разработка которых производится без эксплуатаци­ онной разведки.

Группа 2. К этой группе относятся месторождения (участки) сложного строения с невыдержанной мощностью тел полезных ископаемых или не­ равномерным распределением полезных компонентов, на которых выяв­ ление запасов полезных ископаемых категории А в процессе детальной разведки нецелесообразно вследствие очень высокой стоимости разведоч­ ных работ. Для месторождений этой группы не менее 20% запасов должно быть разведано по категории В.

Группа 3. К этой группе относятся месторождения (участки) очень сложного строения с резко изменчивой мощностью тел полезных иско­ паемых или исключительно невыдержанным содержанием полезных ком­ понентов, на которых в процессе разведки нецелесообразно выявлять за­ пасы категории В. Проектирование горнодобывающих предприятий и вы­ деление капитальных вложений на строительство новых и реконструкцию действующих горнодобывающих предприятий допускается на базе запасов категории С^

На месторождении, вовлекаемом в промышленное освоение не пол­ ностью указанное соотношение запасов различных категорий должно вы­ держиваться для той оси части, на базе которой намечается строительство горнодобывающего предприятия.

Для месторождений коксующихся углей запасы по категории А и В должны составлять не менее 60% от суммы запасов категории А, В и Сх , в том числе не менее 30% по категории А.

Возможность проектирования и строительства горнодобывающего предприятия при наличии меньшего количества запасов категории А или В

37

Т а б л и ц а 1

Соотношение балансовых запасов всех видов твердых полезных ископаемых категорий А, В и Ci

для проектирования горнодобывающих предприятий

ивыделения капиталовложений для их строительства

В% от суммарных запасов категорий

А+ В + С,

Группы месторождений

Группа I. Месторождения простого строения с выдержанной мощ­ ностью тел полезных ископаемых и равномерным распределением

30 10 70

Группа I I . Месторождения сложного строения с невыдержанной мощ­ ностью тел полезных ископаемых и неравномерным распределением

против запасов, указанных выше, устанавливается Государственной ко­ миссией по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР

(или в соответствующих случаях территориальными комиссиями по запа­ сам полезных ископаемых) при утверждении запасов.

На месторождениях (участках), подлежащих промышленному ос­ воению, гидрогеологические и горнотехнические условия их эксплуатации, качество и технология переработки полезного ископаемого во всех случаях должны быть изучены с детальностью, достаточной для составления про­ екта горнодобывающего предприятия. Наиболее детально должны быть раз­ веданы участки и горизонты месторождения, намечаемые по предваритель­ ным данным для первоочередной отработки. Наряду с разведкой участка, передаваемого в промышленное освоение, должны быть оценены общие за­ пасы месторождения.

При проектировании горнодобывающих предприятий для установле­ ния определения возможных перспектив из развития (определения наи­ большей глубины и площади разработки, выбора способа вскрытия и места заложения шахтных стволов, контуров карьера, зон обрушения, распо­ ложения сооружений, подъездных путей и отвалов), а также с целью более полного использования минеральных ресурсов должны учитываться за­ пасы категории С2 и забалансовые запасы.

38

Соотношение запасов различных категорий на разрабатываемых мес­ торождениях устанавливается в каждом отдельном случае предприяятими, осуществляющими эксплуатацию месторождения, исходя из необ­ ходимости обеспечения нормального ведения горноподготовительных и очистных работ в соответствии с производственными планами предприятий.

В табл. 1 приведены данные о соотношении запасов категорий А, В и Ct месторождений всех видов твердых полезных ископаемых для обоснования проектирования и капиталовложений в строительство горнодобывающих предприятий.

Г л а в а I V

СТРУКТУРА ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНОЙ СЛУЖБЫ

1.Современное состояние геологической службы в СССР

Внастоящее время все работы по геологическому и гидрогеологиче­ скому изучению территории страны, региональным геофизическим иссле­ дованиям, поискам и предварительной разведке месторождений полез­ ных ископаемых и в значительной части по их детальной разведке сконцентрированы в Министерстве геологии СССР.

Отраслевые министерства СССР — Министерство цветной металлур­ гии, Министерство черной металлургии, Министерство угольной промыш­ ленности, Министерство нефтяной промышленности, Министерство газо­ вой промышленности, Министерство химической промышленности и Ми­ нистерство промышленности строительных материалов, производящие до­ бычу полезных ископаемых, осуществляют геологические работы, связан­ ные с эксплуатацией месторождений, а также ведут работы по доразведкѳ разрабатываемых и подготавливаемых к разработке объектов. Министер­ ство нефтяной промышленности СССР кроме указанных работ проводит в

значительных объемах разведочные и поисковые работы на нефть и газ

врайонах существующей нефтедобычи.

Всоответствии с этим основная часть средств, выделяемых по государ­ ственному бюджету на геологоразведочные работы, расходуется Мини­ стерством геологии СССР (80%), на долю Министерства нефтяной промыш­

ленности СССР приходится 8%, Министерства цветной металлургии — 6% и Министерства угольной промышленности СССР — 2%.

По средствам на глубокое разведочное бурение на нефть и газ, финан­ сируемым за счет капитальных вложений в нефтяную и газовую промыш­ ленность, доля Министерства геологии СССР составляет 44%, Министер­ ства нефтяной промышленности СССР — 55% и Министерства газовой промышленности СССР — 1%.

Министерство геологии СССР, являясь союзно-республиканским ор­ ганом, имеет в своей системе четыре республиканских министерства — РСФСР, Украинской ССР, Узбекской ССР и Казахской ССР и одиннад­ цать управлений геологии при Советах Министров в остальных союзных республиках, а также ряд организаций союзного подчинения. Министерство

39