книги из ГПНТБ / Альбов М.Н. Рудничная геология

настоящее время около 110 млн. руб. Одновременно с ростом объемов гор­ нопроходческих подземных работ повышается и степень их механизации. Удельный вес комплекса механизированной проходки в 1966 г. составил 47,7%, что почти в 2 раза превышает этот показатель в 1959 г.; 40—45% выработок было пройдено с частичной механизацией трудоемких процес­ сов, в первую очередь бурения и погрузки. Механизация производственных процессов при проходке подземных выработок осуществляется путем ши­ рокого использования серийного горношахтного оборудования, выпуска­ емого машиностроительной промышленностью. На вооружении геолого­ разведочных организаций в 1970 г. находилось около 3,8 тыс. передвижных и стационарных компрессоров различных типов, около 5 тыс. пневмати­ ческих перфораторов, около 450 породопогрузочных машин, 330 аккуму­ ляторных электровозов, 470 вентиляторов частичного проветривания и другое оборудование.

Основное направление в механизации канавно-разведочных работ в настоящее время заключается в широком применении взрывного способа проходки, который позволяет увеличить производительность труда в 2— 3 раза против ручной проходки. Взрыванием на выброс в 1970 г. выпол­ нено болет 32% объемов разведочных канав, в ближайшие годы этот про­ цент будет неуклонно возрастать.

Специфические особенности шурфов — их малое поперечное сечение (1—2 м2 ), небольшая глубина (5—10 м) и рассредоточенность мест про­ ходки — исключают эффективное применение тяжелой горношахтной тех­ ники. Поэтому в последние годы конструкторскими организациями Ми­ нистерства геологии СССР разработана специальная шурфопроходческая техника — легкие разборные комплексы оборудования КМШ-ВИТР, пе­ редвижные агрегаты АГ-1, шурфопроходческие краны КШ-1, выпуск ко­ торых осваивает машиностроительная промышленность.

Для механизации работ при проходке горных выработок малых се­ чений (1,8—5,1 м2 ) в настоящее время институтами Гипрогормаш и Нипигормаш разрабатываются малогабаритные породопогрузочные машины (пневматическая и электрическая), погрузочно-доставочная машина и улуч­ шенный аккумуляторный электровоз сцепным весом 3 т. Институт Гипроникель разрабатывает породопогрузочную машину вибрационного действия.

Для дальнейшей механизации проходки разведочных канав органи­ зовывается производство мотоперфораторов и мотосверл, а также легких разборных скреперных установок с автономным двигателем внутреннего сгорания. С целью максимальной замены дорогостоящего^ условиях раз­ ведочных работ) пневматического привода горношахтных машин органи­ зовано производство породных резцов и шарошечных долот для бурения шпуров в породах средней и выше средней крепости колонковыми электро­ сверлами, разработанными САИГИМСом и другими институтами, а также ручных электроперфораторов.

Институтом ЦНИГРИ разработаны специальные агрегаты для про­ ходки канав в мерзлых породах и бурения скважин большого диаметра, заменяющих шурфы при разведке россыпных месторождений. Использо­ вание таких агрегатов позволит механизировать указанные работы, про­ водимые в тяжелых горногеологических условиях Севера.

60

К настоящему времени в СССР созданы современные разнообразные комплекты геофизических приборов и оборудования, с помощью которых стало возможным решать сложные геологические задачи. Для разработки новых приборов организованы специальные конструкторские бюро гео­ физического приборостроения. Специализированными заводами системы Министерства геологии СССР и других ведомств освоен серийный выпуск геофизической аппаратуры. Эти заводы полностью удовлетворяют потреб­ ность нашей страны в типовой геофизической аппаратуре и оборудовании.

Для поисков рудных месторождений применяются электроразведочные станции типа ВП-62, ВПС-63, ВПО-62 и другая специальная аппаратура. При ее создании использованы сложные усилительные и стабилизирующие схемы, компарационные эталонированные устройства и высокочувствитель­ ные типы регистраторов. Все это позволяет получать высокие показатели по чувствительности измерений даже при различных неблагоприятных факторах.

Для поисков рудных месторождений с воздуха используются специ­ альные аэроэлектроразведочные станции типов Б Д К и ВМП, размещаемые на вертолете или самолете. Разработана цифровая комплексная электро­ разведочная станция типа ЦЭС, позволяющая проводить исследования ме­ тодами сопротивлений, становления электромагнитного поля и магнитотеллурического зондирования и обрабатывать полевые материалы на элек­ тронных вычислительных машинах.

Магниторазведка также оснащена современной аппаратурой. Наиболее распространены для наземных работ переносные магнитометры оптикомеханической системы к чувствительным элементам в виде постоянного магнита, феррозондовые и протонные магнитометры. Для аэромагнитных

Современная техническая оснащенность гравиразведочных работ в

СССР находится на высоком уровне. Широкое применение при детальных геологических съемках на суше нашли отечественные кварцевые бестер­ мостатные гравиметры (типа ГАК-7Т и ГАК-ПТ), обеспечивающие высокую

гравиметров ГМТ-2 с металлической упругой системой, обеспечивающих

61

автоматизированного маятникового прибора, обеспечивающего точность измерений ± 0 , 2 мгл.

При геофизических исследованиях скважин используются методы электрометрии, радиометрии, акустического, газового и других видов ка­ ротажа. В практике геологоразведочных работ широко используются ка­ ротажные станции, смонтированные на автомобилях; созданы новые типы станций, предназначенные для работ на различных глубинах (от 400 до 7000 м). Для измерения физических параметров пород применяется около 25 видов скважинных геофизических приборов, многие из которых пред­ назначены для работы при температурах 200—250° С и давлении 1000— 1500 атм.

Исследования технического состояния скважин (наклона и направле­ ния, диаметра, цементного кольца и т. п.), проводятся в настоящее время более чем 20 видами приборов — инклинометрами, электротермометрами, каверномерами и др. Отбор проб пород и пластовой жидкости, вскрытие перекрытых нефтяных, газовых и водяных пластов перфораций, ликвида­ ция различных аварий в скважинах торпедированием осуществляется раз­ личными типами стреляющих и сверлящих грунтоносов, опробователей пластов, кумулятивных, пулевых и снарядных перфораторов, кумулятив­

широко применяются различные переносные радиометры, регистрирующие естественные гамма-излучения, в том числе спектрометрические автомо­ бильные. Для аэрогамма-съемки используются аэрогеофизические станции, а для каротажных работ —скважинные радиометры.

Для изучения вещественного состава горных пород и полезных иско­ паемых применяются различные виды радиометрической и ядернофизической аппаратуры, в том числе рентгено-радиометрическпй анализа­ тор «Минерал-3», бериллометр «Берилл-2», анализатор олова МАК-1, основанный на использовании эффекта Мэсбауэра, нейтронная активационная установка РАП-9, каротажные радиометры различного типа, а также скважинные генераторы нейтронов. Для расширения возможностей при­ менения ядерногеофизических методов в настоящее время создается новая аппаратура, в том числе рентгено-радиометрические шахтные анализа­ торы, приборы для опробования стенок горных выработок, новые лабора­ торные установки, плотномеры и другие приборы.

Геологическая служба Советского Союза располагает мощной лабора­ торной базой. Только в научно-исследовательских институтах и геологи­ ческих управлениях системы Министерства геологии СССР имеется 70 крупных комплексных центральных лабораторий и более 300 комплексных лабораторий при экспедициях. В этих организациях находится более 1500 специализированных лабораторий: химико-аналитических, минералоги­ ческих, петрографических, палеонтологических, определений абсолютного возраста, рентгено-структурных, пробирного анализа, обогатительных, химико-технологических и др. Лабораторная сеть Геологической служ­ бы, взаимодействуя с институтами АН СССР и ее филиалами, академиями

62

наук союзных республик, отраслевыми институтами промышленных ми­ нистерств, а также с кафедрами многочисленных высших учебных заведе­ ний и различными конструкторскими организациями, обеспечивает раз­ работку и внедрение новых лабораторных методов и приборов. Ежегодно выполняются анализы около 20 млн. проб, проводится технологическое изу­ чение свыше 500 проб и многочисленные виды других лабораторных работ.

Основными проблемами лабораторных исследований являются по­ вышение скорости, точности, чувствительности и объективности измерений, повышение автоматизации и экономичности методов и аппаратуры, а также обеспечение безопасности труда. Эти проблемы особенно важны в отраслях лабораторных исследований, связанных с установлением элемен­ тарного и фазового химического состава, а также с минералого-петрогра- фическими определениями, имеющими общее значение и массовый харак­ тер для всех видов геологических исследований.

Определение химического состава, выявление главных и сопутству­ ющих полезных компонентов, вредных и нейтральных компонентов и балластных примесей осуществляются методами качественного полуколиче­ ственного и количественного спектрального, рентгеноспектрального ядернофизического и химического анализа, а в отдельных случаях минералогопетрографическими, люминесцентными, термографическими, масс-спект- рометрическими и атомно-абсорбционными исследованиями. Первостепен­ ное значение приобретает оптический спектральный анализ, широко применяемый в практике геологических работ при поисках, разведке

иоценке месторождений.

ВВИМСе успешно начато применение лазеров при спектральном ана­ лизе минералов в шлифах. Большие возможности открываются для раз ­ работки и внедрения методов, основанных на ядернофизических реакциях (рентгено-радиометрической, активационный, фотонейтронный и др.). Работами ряда научно-исследовательских институтов доказана возмож­ ность успешного применения этих методов для ускоренного определения состава руд и горных пород как в пробах, так и непосредственно в сква­ жинах и горных выработках. Эти методы уже с успехом применяются для

определения железа, олова, бора, бериллия, ниобия, тантала, циркония

идругих элементов, а также породообразующих компонентов.

Вобласти химического и физико-химического анализов успешно внед­ ряются методы, основанные на применении новых органических комплексообразователей, осадителей и экстрагентов колориметрии, фотоколори­ метрии, спектрофотометрии, флуорометрии, пламенной фотометрии, полярографии,потенциометрии, амперометрии, кулонометрии, хроматогра­ фии и люминесценции.

Внастоящее время химические лаборатории в производственных гео­ логических организациях выполняют количественные определения эле­ ментов в минералах, рудах и горных породах почти на все металлы и мно­ гие металлоиды. В последние годы начали в большом масштабе выполнять анализы на редкие, рассеянные и полупроводниковые элементы: литий, цезий, рубидий, бериллий, стронций, раздельно и суммарно на редкие земли, индий, галлий, таллий, германий, цирконий, ниобий, тантал, селен, теллур, рений, бор, а также фтор, ртуть и титан.

63.

Д ля снижения трудоемкости и длительности проведения химических анализов внедряются инструментальные методы и разрабатываются авто­ матические и полуавтоматические анализаторы.

При минералого-петрографических исследованиях большую роль играют оптические методы, так как они являются наиболее простыми, быст­ рыми и дешевыми среди различных методов, применяемых для изучения вещественного состава минерального сырья. В СССР выпускается много хороших оптических приборов, геологическая служба располагает дос­ таточной опытно-конструкторской базой для совершенствования и созда­ ния новых приборов. Главными направлениями здесь являются микроско­ пия видимой области спектра, инфракрасная и ультрафиолетовая микро­ скопия и локальный микроспектральный анализ.

Новые методы минералого-петрографических исследований развива­ ются на базе глубоких знаний физических и физико-химических свойств минералов. Важное значение имеет изучение физических явлений минера­ лов с целью выявления особенностей их структуры и форм проявления в них элементов примесей. Наряду с развитием работ по более широкому внедрению термического, рентгеноструктурного электроннографического, электронномикроскопического и люминесцентного методов минералоги­ ческого исследования обращено внимание на изучение парамагнитного резонанса и полупроводниковых свойств магнитной восприимчивости, электропроводности и диэлектрической проницаемости (прецизионные определения минералов), а также на определение угла диэлектрических потерь и термоэлектродвижущей силы минералов-полупроводников с большим удельным сопротивлением. Изучение этих свойств позволяет решать многие сложные вопросы состава и строения минералов.

Значительное внимание уделяется подготовке образцов минералов и горных пород для исследования. Внедряются новые методы и аппаратура Для дробления горных пород и минералов с помощью разрядов высокого напряжения (электрогидравлический эффект) и ультразвука; для автома­ тического рассеивания материала одновременно с дроблением и для сушки дробленых образцов с применением термоизлучения; для автоматизации изготовления шлифов ; для механизации выделения мономинеральных фрак­ ций из руд игорных пород с широким использованием обогатительных про­ цессов. Представляют интерес разрабатываемые в ВИМСе математические методы определения состава минералов без их выделения в мономине­ ральные фракции.

В общем комплексе геологоразведочных работ большое значение имеет исследование по технологии минерального сырья при разведке месторож­ дений, в том числе на стадии предварительной разведки. Это особенно ка­ сается новых видов сырья и сложных комплексных руд. Научно-исследо­ вательские институты и производственные технологические лаборатории геологических организаций достигли значительных успехов в разработке технологических схем и аппаратуры, что обусловлено тесной связью этих разработок со всем комплексом исследований вещественного состава изу­ чаемых полезных ископаемых.

=64

2. Геологосъемочное и геофизическое оборудование

Геологическая съемка является главным методом комплексного изу­ чения строения территории и основой для проведения всех других видов геологоразведочных работ. Для эффективного проведения геологосъемоч­ ных работ необходимо иметь возможность производить химические и спект­ ральные анализы, исследования шлиховых проб, петрографические и ми­ нера лографические исследования и т. д.

Производство геологосъемочных работ требует применения наземного и воздушного транспорта (вертолеты типа МИ-4 или МИ-8, автомобили различного назначения, радиостанции типа Р-104УМ, РСО-30), облегчен­ ных буровых установок, бензоперфораторов, оборудования для отбора и промывки шлиховых проб, полевого снаряжения (палатки, спальные меш­ ки с принадлежностями, раскладная портативная мебель, брезент, мешоч­ ки для проб и образцов, геологические молотки, компасы, анероиды, фото­ аппаратура, лопаты, кирки и т. п.). Количество перечисленного основного оборудования, полевого снаряжения и материалов определяется по нор­ мам, в зависимости от объема проектируемых работ на соответствующий период времени. Для выполнения геофизических исследований в зависи­ мости от их целевого назначения может быть использована различная гео­ физическая аппаратура.

Для магниторазведочных работ с воздуха применяют аэромагнито­ метр АММ-13, предназначенный для непрерывных автоматических изме­ рений приращений Дт с самолета. Рекомендуемый аэромагнитометр обла­

Для проведения гравиметрических работ в практике геологоразведоч­ ной службы широко применяют гравиметр типа ГР-К2 (ГАК-7Т). Чувст­ вительность этого гравиметра 0,2—0,5 мгл/1 дел., средняя квадратичная ошибка единичного измерения ±0,03—0,06 мгл. Для проведения гравиметрических исследований с поверхности водоема используют донный гравиметр типа ГАК-7ДТ. В процессе геологической съемки

ипоисков используется электроразведочная аппаратура, применяемая для проведения работ методами постоянного тока и токами низкой частоты (ЭП-1, ЭСК-1, ИКС-50), методами вызванной поляризации (ВП-62, ВПС-63, ВПП-67), методами переходных процессов (МППС-1) и др. При глубин­ ных исследованиях используют следующую аппаратуру: ЭРСЦ-60, МТЛ-62

идр.

Для поисков радиоактивных руд в процессе геологической съемки ис­ пользуют автомобильный гамма-радиометр РА-69, сцинтилляционный поисковый радиометр СРП-2 («Кристалл»), сцинтилляционный эманометр ЭМ-6П. Для поисков радиоактивных руд с воздуха используют самолет АН-2 и геофизическую аппаратуру различных типов и назначения.

3.Горноразведочное и буровое оборудование

Для проходки горных выработок и буровых скважин используют раз­ личные виды горнопроходческого и бурового оборудования.

Для проходки горных выработок необходимо иметь компрессоры, бу­ рильные и отбойные молотки, погрузочные машины, вагонетки, электро­ возы, вентиляторы, насосы. Для геологоразведочных работ целесообразно использование передвижных компрессоров, типы которых приведены в табл. 2.

Для бурения шпуров рекомендуется использование пневматических перфораторов, указанных в табл. 3.

Для отбойки мягких и средней крепости пород и руд, а также для раз­ рушения твердого и промерзшего грунта и т. п. используются отбойные молотки, указанные в табл. 4.

Погрузку породы или руды в разведочных выработках целесообразно осуществлять погрузочными машинами типа ППН-1С.

Для транспортировки рудной массы используются вагонетки типа ВО и электровозы типа АТА-29. Емкость вагонеток 0,33 м3 , грузоподъемность около 1,0—1,5 т.

66

Т а б л и ц а 6

Насосы водоотливные

Д ля бурения скважин ударно-канатным способом используют буро­ вые станки, указанные в табл. 10, 11.

В геологоразведочной практике все шире применяются самоходные буровые установки УКБ-500, СБУДМ-150-ЗИВ, УРБ-ЗАМ, УРБ-2А и УГБ-50м. Они предназначены для вращательного бурения вертикальных разведочных, структурно-картировочных, поисковых и гидрогеологи­ ческих скважин. Типы станков и их технические характеристики приведе­ ны в табл. 12.

68

69