Лекция 5 (Разведка и оценка МПИ)

Тема 5. Разведка, оконтуривание, подсчет запасов и геолого-промышленная оценка МПИ.

Стадийность геолого-разведочных работ. Понятие о разведке месторождений, ее задачах, основных принципах и методах. Стадии разведки месторождений. Условия применения при разведке подземных и поверхностных разведочных горных выработок, буровых и геофизических методов – 2 часа.

В зависимости от целей процесс геологического изучения недр подразделяется на 3 этапа и 5 стадий.

Этап I. Работы общегеологического и минерагенического назначения

Стадия 1. Региональное геологическое изучение недр и прогнозирование полезных ископаемых.

Этап II. Поиски и оценка месторождений

Стадия 2. Поисковые работы.

Стадия 3. Оценочные работы.

ЭТАП III. РАЗВЕДКА И ОСВОЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ

Стадия 4. Разведка месторождения.

Стадия 5. Эксплуатационная разведка.

На этапе I осуществляется комплексное изучение геологического строения территории страны, закономерностей размещения всех видов минерально-сырьевых ресурсов и их прогнозная оценка.

Геологические исследования этапов II и III направлены на воспроизводство минерально-сырьевой базы страны.

Границы между стадиями условны и определяются масштабами ведущихся работ, рангами изучаемых площадей и требованиями к конечным результатам, завершающим работы каждой стадии. Информация, получаемая на каждой стадии, по полноте и достоверности должна быть достаточна для геологического и технико-экономического обоснования геологоразведочных работ последующих стадий, либо освоения и проектирования разработки месторождения. В зависимости от конкретных условий отдельные стадии по решению недропользователя и в соответствии с лицензией на право пользования недрами, после согласования с заказчиком могут совмещаться с другими стадиями.

Оконтуривание полезных ископаемых. Опробование полезных ископаемых в процессе разведки. Оконтуривание тел полезных ископаемых. Виды контуров. Показатели кондиций. Бортовое и минимальное промышленное содержание. Минимальная мощность рудных тел и максимальная мощность пустых пород, включаемых в подсчетный контур – 2 часа.

Подсчет запасов полезных ископаемых. Группы и категории запасов и прогнозных ресурсов. Исходные данные для подсчета запасов. Методы подсчета запасов (метод геологических блоков, метод разрезов). Формулы подсчета запасов – 4 часа.

Геолого-промышленная оценка МПИ. Геолого-промышленная оценка МПИ на различных стадиях разведки. Геологические, технологические и экономические факторы оценки месторождений. Критерии оценки. Методы и показатели оценки месторождений. Группировка месторождений по размерам запасов - 2 часа.

Запасы – количество полезных ископаемых, подсчитанное в пределах геометризованных контуров месторождений.

Ресурсы – количество полезных ископаемых, оцененное на основе общегеологических представлений и научно-теоретических предпосылок.

Запасы, в свою очередь, по экономической ценности подразделяются на балансовые и забалансовые.

Балансовые запасы – запасы, использование которых экономически целесообразно при существующей технике и технологии добычи и переработке руды.

Забалансовые запасы – запасы, использование которых экономически нецелесообразно или технически или технологически невозможно, но которые в дальнейшем могут быть переведены в балансовые.

По степени изученности и, соответственно, достоверности подсчета, запасы подразделяют на разведанные категорий А, В, С1 и С2.

Категория А – запасы подсчитывают в контуре, ограниченном со всех сторон разведочными выработками.

Категория B – запасы подсчитывают в контуре разведочных выработок с включением ограниченной зоны экстраполяции при простых условиях залегания, малой изменчивости залежи и качества сырья или при надежно установленной их закономерной изменчивости.

Категория С1 – запасы подсчитываются в контурах блоков, границы которых проводят на основе широкого использования экстраполяции данных разведочных выработок. К категории С1 могут быть отнесены запасы неразведанных блоков, прилегающих к блокам с запасами A и B.

Категория С2 – запасы подсчитывают в пределах контуров благоприятных в отношении оруденения структур и комплексов горных пород по данным единичных пересечений горными выработками.

Ресурсы подразделяют на категории P1 и P2. Прогнозные ресурсы учитывают возможность обнаружения полезных ископаемых (рудных тел и месторождений).

Разведка и опробование МПИ

Разведка МПИ – это комплекс геолого-разведочных работ, проводимых для определения геолого-промышленных параметров, всесторонне характеризующих месторождение и необходимых для его промышленной оценки, проектирования и строительства горно-добывающего предприятия.

Задачи разведки:

1. Изучить геологическое строение месторождения (т. е. Геометризовать все типы геологических тел, выяснить структурные их особенности и взаимоотношения);

2. Установить количество и качество полезного ископаемого, характер его распределения в объеме месторождения;

3. Выяснить горно-геологические и гидрогеологические условия отработки месторождения;

4. Установить оптимальные (наивыгоднейшие) способы обогащения руд.

Разведка подразделяется собственно разведку месторождения (стадия 4) и эксплуатационную разведку (стадия 5).

Цель собственно разведки месторождения (ранее эта стадия называлась «стадия детальной разведки») – подготовка месторождения к промышленному освоению. При ее проведении используются практически все технические средства разведки: скважины, шурфы, канавы, подземные горные выработки, геофизические методы. По результатам разведки составляется технико-экономическое обоснование (ТЭО). Запасы подсчитываются по всем категориям (A, B, C1 и C2) и утверждаются в ГКЗ или ТКЗ.

Цель эксплуатационной разведки – получение исходных данных для планирования ежегодной добычи полезного ископаемого и контроль за качеством руд (то есть, для обеспечения нормального хода эксплуатационных работ).

Поскольку все месторождения по условиям залегания подразделяются на разрабатываемые открытым и подземным способами, постольку и разведка их существенно отличается по методике и техническим средствам.

Так, месторождения, отрабатываемые открытым способом, разведываются обычно скважинами колонкового бурения на глубину до 250-300 м, реже глубже. Бурение скважин сопровождается проходкой большого количества канав, траншей, шурфов, иногда небольшими опытными карьерами.

При подземном способе отработки месторождения разведываются на глубину, соответственно, подземными горными выработками (штольнями, стволами, штреками, ортами и др), при этом с поверхности разведку осуществляют также с помощью скважин, канав, шурфов и др. (скважинами - и из подземных выработок).

Технические средства разведки, их основные достоинства и недостатки.

Технические средства разведки делятся на две группы:

1. технические средства метода выборочных наблюдений: скважины и горно-технические средства – подземные и поверхностные горные выработки;

2. технические средства дистанционного метода: геофизические приборы и станции – магнитометры, гравиметры, радиометры, электроразведочные и каротажные приборы.

Достоинства горно-технических средств (подземных и поверхностных горных выработок):

1. все горные выработки доступны для многократных наблюдений и опробования;

2. Горные выработки можно располагать как угодно, и при необходимости, поворачивать вслед за изменением направления геологических границ и рудного тела;

3. Горные выработки могут быть использованы при эксплуатации месторождения.

Недостатки подземных горных выработок:

1. высокая стоимость;

2. длительность и трудоемкость проходки;

3. сложность организационных работ.

Поверхностные выработки лишены этих недостатков, но не могут быть использованы для разведки глубоких горизонтов месторождения.

Достоинства буровых технических средств (скважин):

1. относительно небольшая стоимость и высокая скорость проходки (в сравнении с подземными горными выработками);

2. возможность разведки рудных тел, залегающих на больших глубинах;

3. относительно небольшая сложность организационных работ.

Недостатки: недостаточная полнота и достоверность информации вследствие небольшого объема керна, неполного его выхода, избирательного истирания пород и искривления скважин.

Достоинства геофизических (дистанционных) методов – относительная дешевизна, экспрессность (быстрота) и дистанционность. Это позволяет изучать участки недр, недоступные для непосредственного наблюдения. Однако, интерпретация геофизических данных далеко не всегда однозначна. Поэтому геофизические средства используются обычно как вспомогательные.

Для решения дополнительных задач разведки используют оборудование для изучения технологических свойств руд.

Опробование полезных ископаемых при поисках и разведке месторождений.

Цели и виды опробования.

Цель опробования – установление качества минерального сырья применительно к требованиям, предъявляемым промышленностью.

Проба – порция материала пород или руд, взятая по определенным правилам из обнажения или насыпи для проведения анализа.

Процесс опробования состоит из трех последовательных операций:

1. отбор проб;

2. обработка проб;

3. анализ.

Способы отбора проб рассмотрены далее. Результатом пробоотбора являются пробы, соответственно задокументированные.

Обработка материала проб включает механическое измельчение, сокращение объема пробы, маркировку проб, составление реестра проб.

Анализ проб – определение содержания полезного компонента или в общем случае – получение количественного значения изучаемого показателя качества.

Существующие виды опробования:

1. Рядовое систематическое (химический или спектральный анализ) на 1-3 элемента.

2. Геохимическое со спектральным анализом на 20 и более элементов, выполняемое для выявления геохимических ореолов.

3. Шлиховое с минералогическим анализом шлихов, выполняемое для выявления и оконтуривания механических ореолов концентрации рудных (ценных) минералов.

4. Техническое, проводимое с целью изучения физических свойств пород и руд (плотности, пористости, влажности, крепости и др.).

5. Технологическое, проводимое с целью разработки схемы обогащения полезного ископаемого, для изучения его технологических свойств, определяемых коэффициентом извлечения полезного компонента в концентрат, количеством рудных минералов, способностью ценных компонентов освобождаться от нерудных и др.

Большинство технологических проб исследуется в лабораторных условиях. Вес таких проб составляет десятки кг, а полупромышленных проб – до 10-15 тонн (испытание проходит на опытных обогатительных установках). Промышленные технологические пробы весом до сотен тонн испытываются в реальных заводских условиях.

6. Товарное опробование производится с целью установления возможного изменения качества руд в транспортных средствах. Результаты такого опробования необходимы для расчетов с потребителями руд.

Способы отбора проб.

В практике геолого-разведочных работ применяются 7 основных способов пробоотбора.

1. Штуфной – заключается в отбойке отдельных кусков (штуфов) руды массой от 0,1 до 10-15 кг. Он применяется: 1) при поисках полезных ископаемых для получения приближенного представления о содержании полезных компонентов; 2) при разведке для минералогического изучения руд, для изучения физических, химических и технологических свойств полезных ископаемых. Достоинства способа – легкость и оперативность пробоотбора.

2. Точечный – заключается в откалывании равновеликих кусочков руды весом от 0,1 до 1,0 кг из узлов реальной или воображаемой сетки, накладываемой на забой горной выработки. Количество таких кусочков в пробе – от 10 до 100. Размеры ячеек сетки – 20-50 см. Если таким методом опробуется навал отбитой породы в забое, то способ отбора называется горстевым (горстьевым); если опробуются отвал или хвосты обогатительной фабрики, отвалы россыпей (пески, эфеля), то способ отбора проб называется способом вычерпывания. Способ высокопродуктивный, применяется при опробовании тел полезных ископаемых с равномерным распределением полезных компонентов при массивной или равномерно-вкрапленной текстуре руд.

3. Бороздовый – состоит в том, что на поверхности рудного тела вырубается борозда длиной 1-2 м, прямоугольного, реже – треугольного или трапециевидного сечения размерами от 25 до 312 см. На угольных месторождениях размеры сечения борозды достигают 530 см, на месторождениях нерудного сырья – до 2030 см. Размер сечения определяется мощностью тел полезных ископаемых и степенью равномерности распределения полезных компонентов. Борозды должны простираться вкрест простирания тел полезных ископаемых; на практике они ориентируются горизонтально в крутопадающих телах ПИ, и вертикально – в пологопадающих. Этим способом опробуются в штреках – забой или кровля, в канавах – полотно и стенки, в шурфах, квершлагах, ортах, восстающих – одна или обе стенки.

Борозды вырубаются зубилом и молотком, с помощью перфораторов, отбойных молотков, пробоотборников режущего типас алмазными дисками. Обязательные условия при вырубании борозды – выдержанность сечения на всем ее протяжении и полноценный сбор всего отбитого материала, в том числе- мелких кусочков и пыли.

В случае большой мощности рудного тела, сложности его строения, наличии нескольких сортов руд применяют секционное опробование, при котором длина борозды (секции) определяется мощностью отдельной пачки рудного тела. На практике часто применяется пунктирная борозда – серия кусочков полезного ископаемого, отколотых вдоль полосы длиной 1-2 м и шириной 5-7 см. Используется обычно на стадии эксплуатационной разведки на хорошо изученном месторождении с относительно равномерным распределением полезного компонента. Достоинство метода – высокая представительность. Недостатки – низкая производительность, особенно для крепких руд, невыдержанность сечения борозды.

4. Задирковый – заключается в том, что с поверхности тела полезного ископаемого по всей площади выработки (забоя) сдирается тонкий (от 2-5 мм до 5-10 см) слой полезного ископаемого. Способ трудоемкий, нр всегда представительный; применяется при малой мощности жил (особенно на золоторудных месторождениях) и резко неравномерном распределении полезных компонентов, а также для контроля других видов опробования.

5. Керновый – заключается в опробовании керна. Столбик породы раскалывается вдоль его длинной оси на 2 половины. Одна из них идет в пробу, другая остается как дубликат для минералогических исследований. Длина проб зависит от мощности рудных тел, чаще всего – 1-2 м. Способ высокопродуктивный, однако по представительности уступает бороздовому, задирковому и валовому способам.

6. Шламовый – применяется при бескерновом (шпуровом, шарошечном и др). бурении и состоит в опробовании шлама (буровой грязи). Шламовая проба может дополнять керновую (при низком выходе керна). В пробу отбирается шлам из шламовой трубы и с устья скважины из шламоулавливающего отстойника.

7. Валовый – заключается в отборе в пробу всей массы руды, полученной при проходке определенного интервала горной выработки (скважины). В пробу может также отбираться каждая вторая (третья, пятая… ) вагонетка, ковш, лопата и др. Этот способ применяется прежде всего для технологического опробования. Масса пробы колеблется от 0,5 т. и более (до 50-100 т). Метод применяется для опробования месторождений с весьма неравномерным распределением ценных минералов (золота, платины, алмазов и др. драгоценных камней). Является самым дорогим видом опробования.

Кроме вышеперечисленных механических способов пробоотбора (с отбором вещества) существуют способы без отбора каменного материала. К ним относятся фотоопробование и визуальное опробование (играют вспомогательную роль). Они заключаются в определении содержания полезного компонента по фотографиям и зарисовкам площадей распространения в забоях разных типов руд.

В последнее время для опробования все шире применяются геофизические методы опробования. Их применение основано на взаимодействии с веществом пород и руд различных излучений (каротажный метод и др).

Выбор способа опробования определяется геологическими и общими факторами. К геологическим относятся:

1) промышленный тип месторождения;

2) строение руд (текстура и структура);

3) характер распределения полезных компонентов;

4) размеры тел полезного ископаемого;

5) крепость полезного ископаемого.

Например, полосчатые, прожилковые и неравномерно-вкрапленные руды рационально опробовать только бороздовым методом с расположением борозд вкрест простирания тел полезного ископаемого.

Общие факторы:

1) задачи опробования;

2) объем опробования;

3) система отработки месторождения.

Например, для определения физико-механических свойств руд или горных пород возможен только штуфной способ опробования; технологическое же опробование возможно только валовым способом.