2.5.4. Методы разведки

На оглавление

Общепринятого определения понятия «методы разведки» в настоящее время нет. Нередко методами разведки называют те или иные способы расположения разведочных выработок или технических средств, что, конечно, не совсем верно. Наиболь­шим признанием пользуется трактовка основоположника совет­ского геологоразведочного дела В.М. Крейтера, который, исхо­дя из самого определения понятия «метод» (способ познания, изучения явления), предложил присваивать его таким разведоч­ным мероприятиям, которые позволяют теоретически обосно­ванно решать главные задачи разведки независимо от слож­ности и разнообразия используемых технических средств. В.М. Крейтер предлагал три основных метода разведки: созда­ние системы разрезов, опробование полезного ископаемого и оценочное сопоставление.

Создание системы разведочных геологических разрезов яв­ляется до настоящего времени основным способом выяснения формы, внутреннего строения и условий залегания месторожде­ния. Разрезы могут быть вертикальными и горизонтальными, поэтому выделяются три разновидности метода разрезов:

• верти­кальные разрезы,

• горизонтальные разрезы,

• комбинированный- вертикальные и горизонтальные разрезы.

В последние годы приобретает самостоятельное значение еще один метод познания морфологических особенностей ме­сторождений полезных ископаемых - геометризация месторо­ждений с помощью персональных компьютеров(ПК). Ранее, до внедрения ПК в практику и теорию геологоразведочного дела, способы изучения формы и строения тел полезных ископаемых с помощью построения изо­линий мощности и других показателей были очень трудоемки и довольно приблизительны. Поэтому они использовались, глав­ным образом, в качестве вспомогательных, иллюстративных. Сейчас существуют пакеты прикладных программ для ПК с графопостроителями, позволяющие в короткие сроки и с точно­стью, соответствующей детальности разведки, получить исчер­пывающую и наглядную информацию о внутренних и внешних особенностях строения тел полезных ископаемых. Вполне воз­можно, что в будущем этот метод вытеснит традиционный ме­тод создания системы разрезов.

Единственный способ изучения качественных показателей полезного ископаемого — это опробование. Вопросы, связанные с опробованием, рассматриваются далее.

Оценочное сопоставление представляет собой способ выяв­ления возможностей и условий использования месторождения по данным разведки. Промышленная оценка ведется в течение всего процесса разведки и заключается в сравнении параметров разведуемого месторождения (значения которых меняются или уточняются с каждой новой выработкой, пробой, анализом и др.) с параметрами других подобных, но уже освоенных место­рождений, а также в определении народнохозяйственной целе­сообразности дальнейшего освоения данного месторождения полезных ископаемых.

2.5.5. Технические средства разведки

На оглавление

Задачи разведки решаются с помощью технических средств, характеризующихся различной стоимостью и скоростью прове­дения работ, а также обладающих разной достоверностью полу­чаемых данных. Выделяются три группы технических средств разведки:

разведочные горные выработки,

разведочные буровые скважины,

геофизические работы.

Разведочные горные выработки. Позволяют получить наиболее полную и достоверную информацию, так как они обеспечивают непосредственный доступ исследователя к полез­ному ископаемому и поэтому исследования могут быть прове­дены в максимальном объеме и, в случае необходимости, повто­рены. Кроме того, горные выработки можно продолжить в лю­бом направлении.

Для целей разведки используются поверхностные и подзем­ные горные выработки. К поверхностным выработкам относят­ся расчистки, закопушки, канавы, шурфы и дудки.

Расчистками и (или) закопушками обнажают полезное ископаемое при мощ­ности рыхлых отложений, перекрывающих полезное ископае­мое, не более 1 м. Чаще эти выработки применяют при поиско­вых работах.

Канавы представляют собой горизонтальные выработки трапециевидного поперечного сечения и глубиной не более 5 м. В зависимости от назначения среди них различают магист­ральные и прослеживающие (собственно разведочные). Маги­стральные канавы служат для изучения геологического строе­ния рудовмещающей толщи. Они проходятся вкрест простира­ния вмещающих пород и тел полезных ископаемых и имеют значительную длину (до нескольких сотен метров), вскрывая вмещающие породы на значительные расстояния от полезного ископаемого. Прослеживающие канавы также проходятся вкрест простирания, но их длина определяется видимой мощ­ностью полезного ископаемого. Они располагаются на рас­стоянии от 20 до 50 м друг от друга. Если мощность рудного тела меньше ширины полотна канавы, то разведочные канавы ориентируют по его простиранию, прослеживая рудное тело вдоль. В этом случае длина канавы зависит от протяженности тела.

Шурфы и дудки - это вертикальные выработки прямо­угольного (шурфы) или круглого (дудки) поперечного сечения. Их глубина достигает 20-30 м. Шурфы обычно проходят скреплением стенок и на большую (>10 м) глубину или в неус­тойчивых породах, поэтому их сечения довольно значительны - 1,5-3,5 м и более, а дудки - в крепких устойчивых поро­дах, поэтому их сечения, как правило, не превышают 1 м. Вер­тикальные поверхностные выработки предназначены для раз­ведки верхней части полезного ископаемого, перекрытого нано­сами большой мощности. С этой целью из шурфов и дудок про­ходят небольшие горизонтальные выработки - рассечки, рас­полагаемые как по простиранию тела полезного ископаемого, так и вкрест его.

К подземным выработкам относятся шахты, квершлаги, штреки, орты, восстающие и штольни. Разведочные шахты представляют собой вертикальные выработки прямоугольного сечения площадью от 5 до 12 м, начинающиеся у поверхности и имеющие большую глубину. Из стволов шахт проводится сис­тема горизонтальных подземных выработок, включающая в се­бя:

квершлаги, проходимые диагонально или вкрест простира­ния пород и полезного ископаемого для полного пересечения продуктивной толщи;

штреки, ориентированные параллельно простиранию тел полезных ископаемых;

орты, отходящие от штреков и позволяющие получить полное пересечение рудного тела по мощности.

Для прослеживания полезного ископаемого по восстанию или падению из горизонтальных выработок, штреков, квершлагов или ортов проходят наклонные или верти­кальные выработки - восстающие (снизу-вверх) или уклоны и слепые стволы (сверху-вниз).

Штольни - это горизонтальные выработки, проходимые с поверхности по простиранию тела полезных ископаемых (про­дольные) или вкрест его (поперечные). Они применяются в ус­ловиях гористого рельефа местности.

В зависимости от способа откатки отбитой горной массы (скреперными лебедками, рельсовым транспортом или само­ходными горными машинами) и вида крепления сечения горизонтальных горных выработок колеблются от 3,5 до 7,1 м".

Скорости проходки горных выработок зависят от способа проходки, крепости и условий залегания пород, от площади се­чения и вида выработки. Для поверхностных горизонтальных выработок (канав) - это сотни метров в месяц, для поверхност­ных вертикальных - десятки метров, подземных горизонталь­ных - до 100 м в месяц, для подземных вертикальных - от 15 (стволы шахт) до 40 м (восстающие).

Буровые скважины. Это - вертикальные, наклонные или горизонтальные выработки цилиндрического сечения неболь­шого (от 36 до 250 мм) диаметра и значительной (до 2,5 км и более) глубины. По способу разрушения породы различают:

вращательное,

ударно-вращательное

ударное бурение.

При вращательном бурении порода разрушается либо по всему забою скважины (бурение сплошным забоем), либо по внешнему кольцу (колонковое бурение); во втором случае в центре скважины ос­тается цилиндрический столбик неразрушенной породы, назы­ваемый керном.

Колонковое бурение - главный вид разведочного бурения, так как оно позволяет непосредственно (по керну) изучать по­лезное ископаемое и вмещающие породы, а в случае отбора ориентированного керна - довольно точно определять условия залегания пород даже по единичным скважинам. По виду при­меняемого бурового наконечника (коронки) различают алмаз­ное, твердосплавное и дробовое колонковое бурение. Частицы разрушенной породы удаляются из забоя скважины промывоч­ной жидкостью или сжатым воздухом. Основным показателем качества колонкового бурения считается выход керна - отно­шение длины полученного керна к длине пробуренного интер­вала, выраженное в процентах. Данные по скважинам, в кото­рых выход керна не превышает 50-70 %, обычно в расчет не принимаются (скважины бракуются). Для подсчета запасов по высшим категориям (А и В) учитываются данные по скважинам, в которых выход керна по полезному ископаемому составляет не менее 85-90 %.

Бурение скважин сплошным забоем может быть вращатель­ным, ударно-вращательным и ударным. При этом виде бурения керн не получают, порода измельчается на мелкие кусочки и пыль - шлам, который выносится на поверхность сжатым воздухом, промывочной жидкостью или удаляется из скважины специаль­ным сосудом - желонкой. Шлам имеет смешанный состав и по­ступает на поверхность с некоторой задержкой - уже после про­ходки соответствующего интервала, поэтому определение состава пород и оценка качества полезного ископаемого в данном случае весьма затруднительны, а выявление условий залегания пород и текстурно-структурных характеристик полезного ископаемого вообще невозможно. Эти виды бурения применяются, главным образом, при эксплуатационной разведке для общей оценки каче­ства полезного ископаемого в больших объемах.

Скорость и стоимость бурения разведочных скважин зави­сят от его вида, крепости (буримости) пород, глубины и угла на­клона скважины и варьируют в широких пределах, но она во всех случаях значительно ниже, чем стоимость проходки горных выработок в тех же условия.

Высокие скорости разведочных работ, их относительная дешевизна обусловили широкое применение бурения в качестве основного (а иногда и единственного) технического средства при разведке месторождений горючих ископаемых, строитель­ных материалов, агрохимического сырья, черных и некоторых типов месторождений цветных металлов. Повсеместное исполь­зование разведочного бурения в качестве главного технического средства сдерживается рядом недостатков, присущих этому ви­ду работ.

Во-первых, небольшой объем керна часто не позволяет по­лучить достаточное для всестороннего изучения полезного ис­копаемого количество вещества. Кроме того, полный выход керна - явление достаточно редкое, а какими причинами вы­звано разрушение керна и на каком интервале, выяснить удается далеко не всегда.

Во-вторых, в процессе бурения ствол скважины отклоняется от заданного направления в горизонтальной (азимутальное ис­кривление) и в вертикальной (зенитное искривление) плоско­стях.

Точно установить истинное положение его в пространстве довольно трудно. Искривления скважин вызываются как геоло­гическими (неоднородность физических свойств горных пород, их трещиноватость, слоистость, сланцеватость), так и техниче­скими (перекос направляющей трубы, неправильное забуривание скважин, неудачно выбранный режим бурения и др.) причи­нами.

В-третьих, нередки случаи искажения содержания полезно­го компонента в керне вследствие его избирательного истира­ния. Если полезное ископаемое по физико-механическим свой­ствам и (или) текстурно-структурным особенностям разрушает­ся в процессе бурения легче или, наоборот, труднее вмещающих пород, то может произойти, либо обеднение, либо обогащение керна полезным ископаемым по сравнению с истинным содер­жанием его в массиве. В случаях, когда степень обеднения или обогащения керна установлена, ошибка определения показате­лей качества по керну может учитываться с помощью поправоч­ного коэффициента. Однако гораздо чаще удается выявить лишь общую тенденцию искажения, а не его величину.

Чтобы свести к минимуму влияние указанных недостатков бурения, скважины обязательно заверяются горными выработ­ками. Только когда доказано, что получаемая в результате буре­ния геологическая информация достаточно полна и достоверна, разрешается использовать скважины в качестве главного техни­ческого средства разведки. В противном случае, а также, когда заверочные горные работы не проводятся, разведочное бурение рассматривается в качестве вспомогательного средства оценки общих условий и перспектив месторождения.

Геофизические работы. В процессе разведки месторожде­ний с помощью методов геофизики решают следующие задачи:

выясняют общую геологическую структуру района и оконтуривают перспективные участки;

изучают внутреннее строение месторождения — просле­живают и приближенно оконтуривают тела полезных ископае­мых или характерных (маркирующих) пород, выясняют поло­жение тектонических нарушений;

приближенно (а для урановых руд и некоторых типов руд меди, свинца, олова и других — точно) определяют содержания полезных и вредных компонентов;

устанавливают физические свойства пород и полезного ископаемого (плотность, водонасыщенность, упругие характе­ристики и др.);

контролируют бурение скважин (измеряют искривления — проводят инклинометрию и каротаж).

Каротаж скважин и инклинометрия осуществляются в обя­зательном порядке, тогда как другие геофизические работы вы­полняются при наличии благоприятных условий (заметного от­личия в значениях тех или иных физических свойств различных геологических образований). Под геофизическим каротажом понимаются исследования естественных и искусственных физи­ческих полей по стволу скважины. С его помощью устанавлива­ется состав пород и уточняется положение их границ, определя­ется мощность полезного ископаемого и его качественные ха­рактеристики, изучаются температурный режим, водо-, газонос­ность и другие явления, влияющие на условия разработки ме­сторождения. С помощью скважинных геофизических работ вы­является зенитное и азимутальное искривление скважин. По сравнению с бурением и проходкой горных выработок стоимость геофизических работ в несколько раз меньше, а ско­рость их проведения в несколько раз больше. Однако, интерпре­тация геофизических данных далеко не всегда однозначна, по­этому геофизические работы используют обычно в качестве вспомогательного средства. На рис. 2.17.приведен пример выявления золоторудных тел на основе электропроводности горных пород.

	серпентиниты массивные и рассланцованные
	плагиограниты Холбинского комплекса
	сланцы оспинской свиты
	моренные ледниковые отложения
	золоторудные тела (установленные и предполагаемые
	метасоматические околорудные изменения (березитизация, реже сульфидизация)
	канавы (1997 г.)
	зона максимальной электропроводимости (данные геофизических работ 1997 г.)
	Рис 2.17..Выявление золоторудных тел Таинского месторождения (Россия) на основе электропроводимости горных пород