Лекция №18

Опробование полезных ископаемых и геологическая документация при разведке.

План:

1.Виды опробования.

2.Способы и параметры опробования.

3.Геологическая документация опробования.

Ключевые слова: Опробование, качественный состав, рудопродуктивная толща, минеральные компоненты, балансовые, забалансовые, промышленные сорта, компоненты, ориентировка, средние значения, полезные компоненты, россыпные месторождения, линейные, большеобъемные, дискретные.

Опробированием определяются качественный состав рудопродуктивный толщ, контуры балансовых и забалансовых запасных минерального сырья, его природных типов и промышленных сортов, содержание и технология извлечения основных и сопутствующих полезных компоненты, и вредных примесей, технические и физические свойства и вмещающих пород.

Каждая проба в отдельности не отражает средних значений качественной характеристики и разных свойств опробуемой минеральной массы, так как строение и состав этой массы дискретны. А совокупность проб определённых форм, размеров и ориентировки, отобранных через равные расстояния, должно обеспечить получение данных, близких к действительным средним значениям.

В зависимости от задач различают виды опробования:

1. химическое, 2. минералогическое; 3. геохимическое; 4. геофизическое 5. ядерногеофизическое; 6. техническое; 7. технологическое; 8. товарное;

Химическое опробование основным и наиболее распространённым видом опробования. Оно приводится на рудных месторождениях для определения в исследуемой минеральной массе содержаний основных и попутных компонентов и вредных примесей. Химические анализы характеризуются высокой точностью.

Минералогическое опробование – проводится систематически в основном при разведке россыпных месторождений для определения содержания ценных минералов.

Геохимическое опробование – наиболее высокопроизводительное и дешёвое, даёт возможность определять малые содержания элементов, спектральным, атомноабсорбционным и другими аналитичными методами и избежать проведения дорогостоящих химического или пробирного анализа.

Геофизическое опробование – когда минеральная масса используется геофизическими методами и не подвергается не механическому, ни химическому, ни температурному воздействию. Это даёт возможность проведения повторных геофизических испытаний или других видов опробования. Это опробование с целью определения содержания полезных компонентов осуществляется непосредственно в горных выработках и скважинах без отбора материала.

Ядерно-физическое опробование включает гамма-гамма, нейтрон-нейтронный, рентгенорадиометрический и другие методы при завершении эксплуатации месторождений олова, вольфрама, свинца, цинка, меди, сурьмы, железа и др. полезных ископаемых

Техническое опробование позволяет изучить физико-химические свойства полезных ископаемых и вмещающих пород, влияющие на технологию разработки месторождений и переработки минерального сырья.

Технологическое опробование позволяет выяснить технологические свойства минерального сырья, главным из которых является способность к обогащению, т.е. гравитационные, флотационные и другие свойства. Технологические испытания могут проходить в лабораторных условиях. Пробы для этих испытаний должны быть представительными и отражать состав природных типов и промышленных сортов, руд в их товарном виде, в котором они поступят на переработку. По результатам технологического опробования разрабатывают рациональную схему и оптимальный режим переработки минерального сырья.

Товарное опробование проводится с целью определения качества товарной руды. При товарном опробовании устанавливается ряд технологических показателей: товарные массы отдельных поставок, допустимая погрешность отбора проб, классификация руд по вариантам качества, число и масса разовых проб.

Способы и параметры опробования

Пробы, отбираемые при разведке месторождений твёрдых полезных ископаемых, называются геологическими. На месте отбора пробы образуется углубление объём, формы, размеры которого определяет понятие геометрия пробы. Геологические пробы в зависимости от их геометрии разделяют на 3 группы: линейные, большие объёмные, дискретные. Их выбор обусловлен геолого-минералогическими и морфологическими особенностями рудной залежи, видом полезного ископаемого, характером и степенью его изменчивости, техническими средствами разведки.

Линейные пробы отбираются бороздовым и шпуровым способами. Бороздовый способ наиболее распространён и надёжен. А проба отбирается так, чтобы на её месте образовалась прямолинейная борозда геометрически правильной формы сечением ( ширины х глубину) 2х2, 5х3, 10х3, 10х5 см.

Борозды выбивают в ненарушенной горной массе по направлению максимальной изменчивости, совпадающему с мощностью продуктивной залежи. Взятие бороздовых проб в породах и руде – процесс трудоёмкий. Он осуществляется вручную при помощи зубила и молотка и с использованием пробоотборников режущего и ударного действия (ППР – 2, ПЭР - 1), вырезающие щелевые борозды шириной от 3 см до 10 см и глубиной 5 см.

В забое штрека

Большие объёмные пробы могут отбираться валовым и задирковым способом. Валовый способ – самый достоверный, трудоёмкий.

Его используют при взятии больших объемных проб для технологических испытаний и для контроля за другими особами опробования. Задирковый способ требует больших затрат ручного труда, так как по всей мощности тела в определённом интервале по его падению должен сниматься ровный слой мощностью 1-3 см, минеральная масса которого поступает в пробу.

Дискретные пробы отбирают точечным, штофным и горстовым способами.

Точечный способ отбирается в горной выработке с опробуемой поверхности по определённой сетке кусочков горной массы составляющих пробу. Применяется

трафарет квадратной, прямоугольный, ромбической Горстовый способ применяется при опробовании технологической массы.

гранодиориты

Отбитая горная масса в разрезе

Прямоугольная сетка

Точки скола кусков

Штуфтовый способ используют при техническом и минералогическом видов опробования. Он заключается в отборе монолитных кусков руды вмещающих пород массой 1-2 кг, а так же их сколов для изготовления прозрачных и полированных шлифов с целью микроскопического их изучения.

Опробование скважин осуществляется способом, близким к линейным. Отбор проб при колонковом бурении производится из керна, а при его отсутствии и низком выходе – из шлама. Керн раскалывается вдоль оси пополам. Одна половина столбика керна поступает в пробу, другая – дубликат.

Обработка проб осуществляется с целью получения в определённом физикомеханическом состоянии необходимой массой минерального вещества, пригодного для лабораторных и технологических испытаний. При химическом и геохимическом видах опробования в процессе обработки проб получают навеску для анализа, представляющую собой тонкоизмельченный порошок (с диаметром частиц < 0,1 мм) массой от первых граммов до п= 100 ч. Начальная масса пробы обычно в несколько раз превосходит массу навески, а размер слагающих её частиц 2-3 порядка выше. Поэтому процесс обработки включает последовательные операции дробления и измельчения, грохочения и просеивания, перемешивания и сокращения, составляющие стадию. Содержание в навеске компонентов, подлежащих аналитическому определению, должно соответствовать их содержанию в исходной пробе и в её сокращённой массе на любой стадии обработки. Обработка проб ведётся

в3 стадии:

1.материал пробы подвергается крупному дроблению ( до 10 мм). Лабораторная дробилка 58-др и 40-др.

2.на второй стадии проводят мелкое измельчение (истирание) до 0,07 мм (дисковый истиратель типа 60-др, а пробы до 50 г на вибрационном истирателе типа 75 БДР - 4), кроме того, существует стержневые и шаровые мельницы и механический стиратель СМБ.

При отборе и обработке проб необходимо иметь чёткое представление о том, какие предстоит выполнить аналитические технические и технологические

исследования. В процессе аналитических испытаний проб определяют: спектральными анализами - приближённо количественный поэлементный состав полезных ископаемы; химическими анализами количественные соотношения этих элементов; фазовыми анализами – форму их нахождения.

Геологическая документация составляется на все виды разведочных работ. Она служит основной формой регистрации геологических параметров и свойств объектов.

Различают 1) первичную (полевую) геологическую документацию разведочных горных выработок и скважин, отбора и обработки проб, и документацию, составленную в процессе камеральной обработки исходных документов. Документация горных выработок ведётся в специальных пикетажных книжках. В них в условных обозначениях (по легенде) делает зарисовка в масштабе 1:100 и геологическое описание к ним. В выработках пройденных вкрест простирания продуктивных залежей, зарисовывают в канавах – дно и одну из длинных стенок.

На зарисовках указывается место отбора проб и образцов с привязкой их к топографическим или маркшейдерским точкам, фиксируются состав руд и пород, характер приконтактных изменений, элементы залегания контактов и тектонических

Почвенно-растительный слой

гранодиориты

Эпидот – пироксен скарн

Бороздовые пробы

разрывных нарушений.

Документация разведочных колонковых скважин ведётся в стандартном журнале геологической документации, где приводится зарисовка и описание керна скважин, указываются интервалы взятия проб. Документация отбора проб является составной частью геологической документации. Каждая проба должна иметь этикетку с указанием в ней номера пробы, места взятия, краткого описания её состава. Эти данные и результаты анализов заносятся в журнал опробирования. На основе исходной документации, топогеодезических и маркшейдерских планов составляют крупномасштабные планы, разрезы и проекции рудных тел, планы опробования и другие.

Так, по данным зарисовок горных выработок составляется фрагмент геологического паспорта блока.

План:

2 ой подэтаж

В-1

1 ый подэтаж

В – восстанавливающий

Р – рассечка Ю - южная ( условное обозначение)

Контрольные вопросы:

1.В каких месторождениях осуществляется опробование

2.Что определяется в результате хим.анализа?

3.Какие разновидности горных пород вы знаете?

4.Что такое рациональная схема и оптимальный режим переработки?

5.Устья и забой горной выработки?

6.Колонковое бурение, отбор керн из скважин?

7.Физико-механическое (естественное) состояние?

8.Для чего необходимы вышеперечисленные методы?

9.Для чего необходима геологическая документация при разведке?

Литература:

1.Якушева А. Ф. «Общая геология». М. Недра 1988.

2.Мильнучук В. И. «Общая геология». М. Недра 1989.

3.Ершов В. В. «Основы геологии». М. Недра 1986.

4.Иванова М. Ф. «Общая геология». М. Недра 1974.

5.Панюков П. Н. «Основы геологии». М. М. Недра 1978.

Запасы категории В должны близко подходить к указанным для категории А требованиям. Но в отличии от них при изучении формы, условий залегания и внутреннего строения тел полезного ископаемого устанавливается лишь их основные особенности и изменчивость. При выдержанных мощности тел и качестве полезного ископаемого, допускается включение в контур запасов категории В ограниченной зоны экстраполяции, обоснованной геологическими предпосылками, интерпретацией геофизических и геохимических данных.

К запасам категории С1 предъявляются более низкие требования, чем к запасам категории В. Их отличие заключается в степени изученности внутренних неоднородностей и других природных условий. Технологические свойства запасов С1 изучаются в степени, достаточной для обоснования их промышленной ценности;

От рассмотренных запасов так называемых промышленных категорий В, в и С1 принципиально отличаются предварительно оценённые запасы категории С2.

Их контур определяют на основании единичных рудопродуктивных скважин, горных выработок и обнажений с учётом геофизических и геохимических данных, с использованием метода экстраполяции. Качество и технологические свойства полезных ископаемых выделяют по результатам исследования лабораторных работ.

Гидро-, инженерно-, горно-геологические и другие условия оцениваются по отдельным точкам наблюдения и по аналогии с подобными участками и месторождения.

Прогнозные ресурсы – потенциальные запасы полезных ископаемых. Их количественная оценка основывается на рудоконтролирующих факторах, аналогия с известными в районе месторождения того же промышленного или генетического типа, и благоприятных геологических предпосылках, геофизических и геохимических данных. Оценка прогнозных ресурсов проводится до глубин, доступных для эксплуатации при современном и на ближайшую перспективу техникоэкономическом уровне разработки месторождений.

Прогнозные ресурсы категории Р1 оценивают вероятность прироста запасов при будущей разведке путём увеличения площади и глубины их распространения и за пределы внутреннего контура, обычно отождествлённого с контуром запасов при будущей разведке категории С2 и за счёт тел полезных ископаемых, выявленных ранее при поисках и ожидаемых при разведке

Прогнозные ресурсы Р2 оценивают потенциальные запасы вероятных для открытия месторождений в пределах рудоносной территории: рудном поле, узле и т.д.

картировании, дешифрировании космических снимков, анализе результатов геофизических и геохимических исследований.

Запасы твёрдых полезных ископаемых и содержащихся в них ценных компонентов по их народнохозяйственному значению подразделяется на 2 группы: 1)балансовые и

2) забалансовые.

Такие названия связаны с формой учёта. По каждому виду полезного ископаемого составлен баланс запасов с их количественной и качественной оценкой. Запасы, составляющие его основу, стали называть балансовыми

Основными параметрами при подсчёте запасов твёрдых полезных ископаемых является площадь и мощность рудных тел, средняя плотность руды, содержание в ней компонентов и поправочные коэффициенты

Площади со сложными очертаниями замеряются планиметром либо курвиметром, либо палеткой. Мощность рудных тел или залежей определяется по материалам опробования и геологической документации горных выработок и скважин

Средняя плотность руды определяется в ненарушенном залегании, непосредственно на месте, путём выемки определённого объёма горной массы и последующего его взвешивания и по результатам испытаний лабораторных проб (в г/см3)

Содержание полезных ископаемых является качественной характеристикой позволяющей определить их запасы или только промышленную ценность полезного ископаемого без подсчёта запасов ценных компонентов. Содержание полезного ископаемого может проводиться на химические элементы (золото, медь, никель и т.д.)в процентах и массовых единицах (гр., кг.) на 1т. или 1 м3 руды. А среднее содержание определяется как среднеарифметическое последовательно по опробуемому сечению скважин, горизонту, блоку, участку.

Поправочные коэффициенты, учитывающиеся при подсчёт, могут существенно изменить наши представление о количественной и качественной характеристики запасов. На разведочных стадиях обычно определяют линейный коэффициент рудоносности:

r = ∑Lli ,

где li – длина частных рудных интервалов;

L-суммарная длина пересечений рудной зоны, включая рудные и безрудные прослои. Существует эмпирическая формула определения фактического коэффициента рудоносности:

rф = (L∑+ lil)

Плакат № 29 Площади поперечных сечений залежей?

Запасы месторождений твёрдых полезных ископаемых подсчитывают в основном методом геологических и эксплутационных блоков или методом разреза.

Метод геологических блоков является универсальным. При этом методе выделяются блоки, различные по степени разведанности, мощности, содержанию полезных основных и попутных компонентов, природным типам и сортам руд. Запасы каждого

блока подсчитываются по формулам: V=Sm; Q=Vd; P=Q 100С , где

V- Объём тела полезного ископаемого;

S- Площадь тела на проекции; m-средняя горизонтальная или вертикальная мощность тела;

Q-Запасы полезного ископаемого

d- Средняя плотность полезного ископаемого С-среднее содержание полезного компонента (%)

Оконтуривание и подсчёт запасов проводится по каждому блоку. Подсчёт запасов по методу разрезов применяется для подсчёта запасов изометричных, трубообразных и сложных по форме тел полезных ископаемых, преимущественно разведанных

Нерудная толща пород

Рудная интрузивная порода

буровыми или горно-буровыми системами, дающими возможность построить разрезы.

Они могут быть вертикальными и горизонтальными. Заключённая между смежными разрезами часть тела полезного ископаемого представляет собой призму, объём которой равен: V=S1+S2/2*l, где S1и S2-плошади смежных сечений, l-длина

между ними. V=S1+S2+ S1 * S2 /3*l

Эта часть тела может рассматриваться в качестве одного блока или разделяться на несколько блоков, отличных друг от друга вещественным составом руд, степенью разведанности и т.п.

Объём крайних блоков, каждый из которых опирается на один разрез, в зависимости от формы выклинивания тела определяется по формулам клина или пирамиды. При непараллельных разрезах вносятся соответствующие поправки к подсчёту объёмов. Среднее содержание полезных компонентов определяют вначале для каждого разреза. В блоке, ограничиваются двумя разрезами, оно вычисляется как среднеарифметическое или средневзвешенное на площади сечений.

При подсчёте запасов россыпных месторождений применяют линейный способ, являющийся разновидностью метода разрезов. В начале определяют запасы полезных ископаемых и ценных компонентов в лентах шириной 1м по разведанным линиям, а затем на всю длину между ними.

ЭВМ при подсчёте запасов может выполнять двоякую функцию

1.Либо на основе типовых алгоритмов и программ производить расчётные операции по методам подсчёта;

2.Либо на основе многофакторного корреляционного анализа исходной геологоразведочной информации произвести количественную и качественную оценку запасов.

При первом случае ЭВМ облегчает и ускоряет выполнение вычислительных операций; особенно при большом массиве цифровых данных на стадии эксплуатационной разведки.

Во втором случае автоматизированная обработка позволяет использовать весь банк исходной геологоразведочной информации, чем достигается более высокая достоверность подсчёта запасов. При этом применяют специальные способы подсчёта запасов, основанные на методах множественной корреляции.

При подсчёте запасов с использованием ЭВМ нужно обосновать применяемые алгоритмы и программы, дать их описание, и привести данные, обеспечивающие возможность проверки промежуточных и окончательных результатов с помощью обычных методов подсчёта запасов.

Скважины с кондиционным содержанием полезных ископаемых Скважины с некоторым содержанием полезных ископаемых

Метод блоков

Контрольные вопросы:

1. Что такое полезное ископаемое?

2.Что такое месторождение?

3.Почему подсчитывают запасы полезных ископаемых?

4.Геологические условия месторождения?

5.Прогнозные ресурсы, для чего их определяют?

6.Условия разработки месторождения?

7.Геологические предпосылки?

8.Что означают термины, балансовые и забалансовые?

9.Что такое прогрессивная технология?

10.Простое геологическое строение?

11.Что такое сложное геологическое строение?

12.Что такое залежи полезных ископаемых?

13.Контуры запасов месторождений?

14.Что такое мощность залежи?

15.Как определяется объём горной массы?

Литература:

1.Якушева А. Ф. «Общая геология». М. Недра 1988.

2.Мильнучук В. И. «Общая геология». М. Недра 1989.

3.Ершов В. В. «Основы геологии». М. Недра 1986.

4.Иванова М. Ф. «Общая геология». М. Недра 1974.

5.Панюков П. Н. «Основы геологии». М. М. Недра 1978.