заочники ГИ 2011 / РКК ОГПГ / Разведка-2

Второй этап — предварительная разведка — ставит своей целью выяснить основные особенности геологического строения найденного месторождения и ориентировочно оценить общее, количество минерального сырья в недрах. Разведка заключается во вскрытии и прослеживании выходов, рудных тел на поверхности канавами и шурфами (оконтуривание с поверхности) и, если это необходимо, в изучении рудных тел редкими буровыми скважинами на глубине. Одновременно на площади, где вскрываются руды, проводится крупномасштабное (М=1:5000, 1:1000) геологическое и топографическое картирование с применением геофизических, минералогических (шлиховых) и геохимических методов исследования.

Результаты предварительной разведки обобщаются в виде геологического описания месторождения с подсчетом запасов руд по низким категориям (т. е. с невысокой степенью точности) и оценкой его народнохозяйственного значения.

Для оценки практической значимости месторождения составляется технико-экономический доклад (ТЭД), в котором приводятся расчеты предельных значений содержания руд и мощности рудного тела, возможных сроков работы будущего рудника, ориентировочной стоимости добытой тонны руды и получаемого из нее концентрата или металла и другие показатели.

При положительной оценке материалы доклада и геологического отчета о разведке служат основой для проектирования детальных разведочных работ.

В третий этап при детальной разведке должны быть получены полные и надежные данные для окончательной промышленной оценки месторождения.

С этой целью рудные тела месторождения прослеживаются на глубину системой горных выработки и буровых скважин, подробно изучаются их морфология, условия залегания (особенно на первых 2—3 горизонтах работ), определяются качество, типы, сорта, технологические свойства и пространственное размещение руд, изучаются горнотехнические и гидрогеологические особенности месторождения.

Размещение выработок и их численность должны обеспечить подготовку запасов руд высоких категорий (т. е. с высокой степенью точности).

Результаты разведки отражаются на детальных геологических планах М 1:1000, 1:5000 и разрезах.

По данным детальной разведки производится подсчет запасов, который после утверждения в ГКЗ совместно с окончательным ТЭДом является исходным материалом для проектирования и строительства горнопромышленного предприятия.

Четвертый этап геологоразведочных работ — эксплуатационная разведка — проводится уже в период разработки месторождения с целью доразведки флангов и глубоких горизонтов месторождения, уточнения распределения сортов руд и выявления рудных тел, сопровождающих основные.

На базе данных эксплуатационной разведки проводятся различные текущие эксплуатационные расчеты, особенно по учету запасов руд, определению их потерь при эксплуатации и разубоживания.

Технические средства разведки

Разведка залежей полезного ископаемого сводится к их пересечению горными выработками и буровыми скважинами вкрест простирания или реже по простиранию с использованием геофизических и геохимических методов исследования.

Горные выработки. При разведке залежей проходятся канавы, шурфы, дудки, разведочные шахты, штольни и связанные с последними квершлаги, орты, штреки и - восстающие.

Канавы проходятся в рыхлых породах и наносах мощностью до 3—5 м в целях обнажения рудных тел и вмещающих их пород. Различают канавы магистральные и прослеживающие (разведочные).

Магистральные канавы проходятся обычно с целью поисков рудных тел, вскрытия и изучения геологического разреза на участке месторождения. Поэтому они задаются вкрест простирания рудных тел и рудоносных структур, проходятся на многие десятки и сотни метров. Разведочные канавы, проходимые в целях прослеживания рудных тел, располагаются также вкрест простирания при расстоянии одна от другой обычно 20-40 м.

Шурфы — вертикальные выработки с прямоугольным сечением 1 — 1,5; 2—2,5 м² — проходятся на глубину до 30 м. Они: 1) вскрывают рудное тело, погребенное мощным слоем рыхлых отложений; 2) вскрывают и разведывают верхние части, круто (падающих тел; 3) вскрывают и разведывают полого- или горизонтально залегающие вблизи поверхности залежи (пласты углей, россыпные месторождения, кору выветривания.

Дудки — вертикальные короткие выработки круглого сечения диаметром 0,8—0,9 м — проходятся взамен шурфов в породах, не требующих крепления.

Разведочные шахты — вертикальные или наклонные выработки сечением 4, 6 и 11 м² и глубиной до 60, 100 м проходятся на участках с пологим рельефом. Из шахт проходится система подземных выработок для изучения и прослеживания рудных тел:

квершлаги — горизонтальные выработки, проводимые от стволов шахт до подсечения рудного тела вкрест или диагонально его простиранию;

штреки — горизонтальные выработки, идущие по рудному телу, прослеживая его по простиранию;

орты — горизонтальные выработки, проводимые из штреков для пересечения ими всей мощности рудной залежи в соответствующих поперечных сечениях;

восстающие — вертикальные выработки, идущие по рудному телу с нижнего горизонта к верхнему.

Штольни — горизонтальные подземные выработки сечением 2,7 и 3,6 м², имеющие выход на поверхность, применяются при разведке месторождений в условиях крутосклонного рельефа. Из всех горных выработок тяжелого типа они наиболее дешевы и быстро-проходимы. Штольнями разведываются месторождения самых разнообразных полезных ископаемых.

Буровые скважины — это вертикальные, наклонные или горизонтальные выработки цилиндрической формы малого диаметра (от 30 до 250 мм) и большой глубины (до сотен и первых тысяч метров).

Проходятся они при помощи специальных буровых станков, которые в зависимости от способа разрушения породы делятся на станки вращательного и ударного бурения.

С помощью станков вращательного бурения можно получить так называемые керны — цельные столбики ненарушенной породы, сечения которых определяются диаметрами бурового наконечника — коронки.

Бурение с целью получения керна называется колонковым и является основным видом буровых работ при разведке месторождений, так как по поднятым кернам можно подробно изучить все встреченные в скважине породы и руды.

Безкерновое вращательное бурение применяется реже.

При разведке неглубоких рудных тел или верхних частей крупных рудных тел до глубины 100 м применяются стационарные буровые (вращательные и ударные) станки, транспортируемые на автомашинах и с помощью тракторов или самоходные.

Для бурения мелких скважин в рыхлых и мягких породах используется разновидность вращательного — шнековое бурение, при котором рабочим наконечником является двухлопастной бур. Выбуренная порода при вращении снаряда движется вверх по виткам бура и штанг. Мелкие скважины проходятся также с помощью ручного ударного бурения.

Разведка глубоких частей рудных тел или глубоко расположенных слепых залежей в основном проводится колонковыми буровыми станками. Диаметры пробуренных скважин приняты равными 170, 130, 115, 85, 75, 65 мм. Углы наклона скважин к горизонту определяются местными условиями и могут быть самыми различными.

Геофизические работы находят широкое применение при разведке месторождений. Они используются для прослеживания рудных тел, приближенного определения границ рудных залежей и условий их залегания, для уточнения геологических разрезов, определения контактов рудных тел и пород по скважинам (каротажные работы), при крупномабштабном геологическом картировании, иногда для изучения мощности вскрышных пород (пород, перекрывающих рудную залежь), для решения гидрогеологических задач и т. д.

Достоинство геофизических работ заключается в быстроте и относительно. невысокой стоимости их производства, а также в возможности обнаруживать и прослеживать дополнительно рудные тела месторождения, не выходящие на поверхность. В целях разведки чаще всего используются магнитометрия, радиометрия, электроразведка, реже гравиметрия и сейсмометрия.

Методика проведения геофизических работ при разведке обычно сводится к наблюдениям за физическими свойствами среды на площади месторождения по довольно густой сети, намечаемой при помощи профилей, ориентированных вкрест простирания рудных залежей.

Геофизические работы используются в целях контроля данных буровых работ и называются в этом случае каротажными.

Под геофизическим каротажем понимаются геофизические исследования, проводимые в буровых скважинах,

Классификация запасов месторождений твердых полезных ископаемых

Принципы подсчета. Классификация запасов месторождений твердых полезных ископаемых устанавливает единые принципы подсчета и учета запасов полезных ископаемых в недрах, а также принципы определения подготовленности запасов для промышленного освоения в зависимости от изученности месторождения.

Запасы полезных ископаемых подсчитываются и учитываются раздельно для каждого вида минерального сырья. По полезным ископаемым, используемым для извлечения содержащихся в них ценных компонентов, подсчитываются и учитываются как запасы руды, так и запасы ценных компонентов. В комплексных рудах подлежат обязательному подсчету и учету, помимо основных, также и сопутствующие ценные компоненты

Качество полезных ископаемых определяется в зависимости от их назначения и технологии переработки, а также с учетом необходимости наиболее полного и комплексной использования основных и сопутствующих ценных компонентов.

Запасы полезных ископаемых подсчитываются и учитываются по наличию их в недрах без учета потерь при добыче, обогащении или переработке; состав и свойства полезных ископаемых определяются в их природном состоянии независимо от возможного разубоживания при добыче.

Запасы полезных ископаемых подсчитываются и учитываются в весовом выражении, за исключением минерального сырья, измеряемого при использовании в объемных единицах.

Применение настоящей классификации к отдельным видам минерального сырья определяется инструкциями, Государственной комиссии по запасам полезных ископаемых при Совете Министров СССР.

Группы запасов. Запасы полезных ископаемых по их народнохозяйственному значению разделяются на две группы, подлежащие отдельному подсчету, утверждению и учету.

Балансовые запасы — запасы, использование которых экономически целесообразно и которые должны удовлетворять кондициям, установленным для подсчета запасов в недрах.

Забалансовые запасы — запасы, использование которых в настоящее время экономически нецелесообразно вследствие малого количества, малой мощности залежей, низкого содержания ценных компонентов, особой сложности условий эксплуатации, необходимости применения очень сложных процессов переработки, но которые в дальнейшем могут явиться объектом промышленного освоения.

Кондиции для подсчета запасов полезных ископаемых в недрах устанавливаются соответствующими государственными органами для каждого месторождения (или для группы месторождений.

Категории запасов. В соответствии с классификацией запасов месторождений твердых полезных ископаемых, введенной в действие с 5 сентября 1960 г. (приложение № 1 во всех «Инструкциях ГКЗ»), запасы полезных ископаемых по степени изученности месторождений подразделяются на четыре категории: А, В, С₁, С₂, Р₁ и Р₂. Категории запасов определяются нижеследующими условиями (даются сокращенно).

Категория А. Запасы полностью изучены и оконтурены. Форма и строение тел полезного ископаемого, условия его залегания выяснены, гидрогеология изучена. Сорта полезного ископаемого установлены в каждом блоке. Качество и технология полезного ископаемого изучены на основании опыта промышленного использования, условия ведения горноэксплуатационных работ определены.

Категория В. Запасы разведаны и оконтурены. Гидрогеология и условия отработки выяснены достаточно полно, сорта — без детализации. Качество и технология полезного ископаемого изучены в мере, обеспечивающей выбор схемы обработки. Контур запасов определен по данным разведочных выработок с включением ограниченной зоны экстраполяции в случае выдержанных мощностей и содержаний рудных тел.

Категория С₁ Запасы определенны на основании редкой сети скважин или выработок, кроме того сюда же относятся запасы на участках, примыкающих к контурам запасов более высоких категорий, и запасы особо сложных месторождений. Гидрогеология, сорта, технология и условия отработки изучены предварительно.

Категория С₂. Запасы, примыкающие к запасам более высоких категорий, а также предполагаемые по геологическим и геофизическим данным.

Категория Р₁

Категория Р₂

В пределах оконтуренных участков производится подсчет запасов одним из следующих методов, имеющих наибольшее распространение в практике геологоразведочных работ:

1) методом разрезов или сечений (вертикальных и горизонтальных);

2) методом среднего арифметического и методом геологических блоков;

3) методом эксплуатационных блоков;

4) методом многоугольников;

5) методом изогипс;

6) статистическим.

Другие методы применяются очень редко.

Подсчет запасов различными методами производится в специальных формулярах.

Отбор проб полезного ископаемого или вмещающих пород может осуществляться в различных условиях: на естественных обнажениях или в отвалах обломочного материала, в разведочных и подготовительных горных выработках, при бурении разведочных скважин, в отбитых горных массах и пр. В каждом из отмеченных случаев применяются определенные способы отбора проб.

Способы отбора проб в обнажениях, а также в разведочных и подготовительных горных выработках. В шурфах, канавах и обнажениях применяют следующие способы отбора проб: штуфной, бороздовый, задирковый, шпуровой, точечный, вычерпывания, валовой и способ монолитов. Применение способов отбора проб

Характер проб	Способы отбора проб	Виды опробования
		Минералоги-ческое	Химичес-кое	Техническое	технологическое
Линейные	Бороздовый	+	+	+	_
	Шпуровой	+	+	—	—
Площадные	Штуфной	+	+	+	—
	Задирковый	+	+	+	—
	Точечный	+	+	+	—
	Вычерпывания	4-	+	+	+
Объемные	Валовой	+	_	+	+
	Монолитов	+	—	+	—

Условия рационального применения каждого из указанных способов отбора проб весьма различны. Основными факторами, подлежащими учету при выборе одного из них, могут быть или геологические (мощность и размеры рудных тел, текстура руд, степень неравномерности распределения минералов, крепость руд) или общие (задачи опробования, объем работ, условия производства работ).

Для решения задач по выбору способа отбора проб и его осуществлению в табл. 9—11 приведены некоторые показатели для отдельных способов отбора проб.

При опробовании мягких или рыхлых пород (глина, каолин, мел, мергель, известняк, соль, уголь, россыпи) борозды могут иметь более значительные поперечные сечения (20X10, 25x25, 10x5 см).

Для определения расстояния между пробами, отбираемых в горных выработках, можно воспользоваться табл. 11.

Таблица Рекомендуемые расстояния между пробами (по Н. В. Барышеву)

Группа м-ний	Характер распределения компонентов	Коэф. вариации содержкомпонента, %	Типы месторождений	Расстояние между пробами, м
I	Весьма равномерный	до 20	Месторождения осадочного цикла: угли, горючие сланцы, цементное сырье, соли, железо и др. Месторождения магматического цикла.	50—15
II	Равномерный	20-40	Месторождения осадочного цикла: соли, сера, глина, железо, марганец. Месторождения метаморфического цикла: железо и др.	15—4
III	Неравномерный	40—100	Месторождения постмагматического цикла: полиметаллы, медь, никель, мышьяк, вольфрам, олово, молибден.	4—2,5
IV	Весьма неравномерный	100-150	Месторождения постмагматического цикла: олово, вольфрам, молибден, золото, редкие и рассеянные элементы.	2,5—1,5
V	Крайне неравномерный	150	Некоторые месторождения золота, редких и рассеянных элементов.	1,5-1,0

Объемные (реже площадные) пробы отбираются для контроля линейных проб, изучения технологических и технических свойств и для рядового опробования специфических видов минерального сырья. Точечные пробы используются для изучения некоторых свойств полезных ископаемых или вмещающих пород и .значительно реже — для рядового опробования.

Линейные пробы отбираются бороздовым или шпуровым способом.

Бороздовый способ пользуется наибольшим распространением и является практически универсальным. Он состоит в том, что вдоль обнаженной поверхности полезного ископаемого по заранее намеченной линии вырубается или вырезается борозда прямоугольного сечения. Отбор бороздовых проб может производиться вручную с помощью зубила или молотка или механизированными способами. Обязательным условием качественного пробоотбора является полноценный сбор отбитого материала и выдержанность поперечных сечений борозд на всем протяжении. Перед взятием бороздовой пробы обнаженная поверхность выравнивается и обмывается водой.

Ручной способ пробоотбора с помощью зубила и молотка характеризуется низкой производительностью и невыдержанностью поперечных сечений борозд. Механические способы пробоотбора с применением перфораторов и отбойных молотков также не обеспечивают выдержанных сечений борозд и полного сбора отбитого материала. Бороздовые пробы должны ориентироваться в направлении максимальной изменчивости свойств полезных ископаемых, которая часто совпадает с мощностью залежей. Однако строгое соблюдение этого требования осложняет операцию пробоотбора. В практике разведочных работ крутопадающие залежи обычно опробуются горизонтальными бороздами, а пологопадающие — вертикальными (рис. 37). При опробовании поверхностных горных выработок бороздовые пробы отбираются в канавах — по дну, в шурфах — по одной или двум стенкам. В квершлагах, ортах, гезенках и восстающих опробуются одна или обе противоположные стенки, в штреках — кровля или забой. Борозды отбираются всегда на одной и той же заранее заданной высоте (примерно на 1—1,2 м от почвы выработки). Каждая проба отбирается полностью на всю мощность залежи от ее висячего до лежачего бока и представляет собой сквозную бороздовую пробу.

Если отдельные участки сквозной борозды отбираются и изучаются самостоятельно, то они называются секционными, или интервальными пробами. Границы секционных проб устанавливаются по совокупности геолого-физических данных, поэтому их длина, как правило, различна. При интервальном опробовании все частные пробы имеют одинаковую длину, которая устанавливается заранее.

Шпуровое опробование заключается в сборе буровой пыли в процессе бурения специальных или отбойных шпуров. Для улавливания материалов проб применяются патрубки (или тройники) и пылеулавливатели, обеспечивающие сбор от 70 до 95% буровой пыли. Бурение шпуров производится обычными или колонковыми перфораторами.

Бороздовый способ отбора рядовых проб является главным на стадиях предварительной и детальной разведок. Пленочный и шпуровой способы находят широкое применение в условиях эксплуатационной разведки.

Объемные пробы отбираются валовым способом, а для отбора площадных проб используется задирковый способ.

При валовом способов пробу отбирается вся масса полезного ископаемого, отбитая с заданного интервала в процессе проходки горной выработки. Массы валовых проб зависят от их назначения. Для рядового опробования специфических видов минерального сырья (главным образом полезных минералов) контрольные и лабораторные технологические пробы отбираются массой от сотен килограммов до первых тонн. При отборе полупромышленных и фабричных проб массы проб достигают десятков, сотен и даже тысяч тонн. Если масса отбитого полезного ископаемого заведомо превышает необходимую массу валовой пробы, она сокращается путем отбора в пробу каждой пой лопаты, бадьи или вагонетки.

Валовое опробование обеспечивает максимальную достоверность результатов испытаний проб и их наиболее высокую представительность, однако отличается низкой производительностью, высокой себестоимостью и сложностью пробоотбора, если разведочной выработкой вскрывается не только полезное ископаемое, но и вмещающие породы.

При задирковом способе со всей обнаженной поверхности полезного ископаемого отбирается (задирается) ровный слой, который поступает в пробу. Отбойка задирковых проб производится вручную и представляет собой весьма трудоемкий процесс. Задирковым способом пользуются в исключительных случаях, главным образом при разведке тонких жил с крайне неравномерным размещением полезных минералов.

Точечные пробы отбираются штуфным, точечным, горстьевым способами и способом пунктирной борозды.

Штуфной способ заключается в отбойке отдельных монолитных кусков (штуфов) полезного ископаемого или вмещающих пород массой 1—2 кг. Этот простейший и весьма оперативный способ пробоотбора широко используется при изучении важнейших технических, физических и химических свойств полезных ископаемых — объемных масс, влажности, пористости, магнитной восприимчивости, содержания породообразующих окислов и др., если пространственная изменчивость изучаемого свойства невелика.

При точечном способе проба составляется из небольших кусочков полезного ископаемого, отбитых с заданного участка обнаженной поверхности горной выработки. Точки отбора элементарных проб располагаются на опробуемой поверхности в строго определенном порядке, например, в узлах квадратной или прямоугольной сети. Элементарные пробы отбиваются зубилом и молотком или выбуриваются с помощью механических пробоотборников. Общая масса пробы достигает нескольких килограммов.

Горстьевой способ (или способ вычерпывания) отличается от точечного способа тем, что элементарные пробы отбираются не из обнаженных стенок горных выработок, а из отбитой массы полезного ископаемого, наваленной у забоя после от– палки. Элементарные пробы отбираются по сетке непосредственно с поверхности навала, либо вычерпываются из лунок для предупреждения систематических погрешностей, связанных с избирательными потерями обогащенной рудной мелочи.

Способ пунктирной борозды применявшийся при опробовании уральских колчеданных месторождений и описанный во многих руководствах, заключается в том, что по направлению максимальной изменчивости залежи отбивается не сплошная, 'а прерывистая борозда. Этот способ обеспечивает достоверные результаты опробования только в условиях практически равномерного размещения полезных минералов и при выдержанных физико-механических свойствах руд.

Способы отбора проб в скважинах колонкового бурения

При бурении колонковых скважин материалом пробы служит керн, а при низком выходе керна — керн и шлам. Полнота выхода керна зависит от физико-механических свойств полезных ископаемых, режима и техники бурения. Выход керна оценивается линейным способом как отношение длины керна к длине пробуренного интервала и весовым способом как отношение фактической массы поднятого керна к расчетной его массе для пробуренного интервала. Для отбора пробы керн раскалывают по его длинной оси вручную или с помощью гидравлического кернокола.