основн.дисциплины / поиск и разв.мест.п.и-Высоцкий / Курс лекций

Рис. 3. Пример выявления сброса по ГИС на Петриковском месторождении калийных солей

(D23fm):

1 - каменная соль, 2 -калийные горизонты, 3 - несоляные породы; 4 - кривая ГК. 5 - кривая КС (потенциал-зона). 6 - литолого-геофизические реперы

231

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

ЛЕКЦИЯ 19

ЗАДАЧИ, СТАДИИ, ПРИНЦИПЫ И ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ РАЗВЕДКИ

ЗАДАЧИ РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

Разведкой называется комплекс исследований, связанных с определением промышленного значения месторождения. Разведочные работы на месторождении производятся прежде всего в целях определения количества

икачества заключенного в нем полезного ископаемого, а также для выяснения природных условий залегания минерального сырья и экономических условий, в которых находится месторождение. Таким образом, разведочные работы преследуют цель промышленной оценки месторождения

иполучения геологических материалов, необходимых для составления проекта эксплуатации данного месторождения.

Разведка ведется путем проходки различных горных выработок и буровых скважин. Геофизические работы, которые все шире внедряются в разведку, являются предметом рассмотрения самостоятельной дисциплины.

Главнейшие вопросы при разведке месторождений полезных ископаемых следующие.

1.Определение формы и объема промышленной части месторождения. Для этого необходимо знать геологическое строение участка и района, условия залегания месторождения, взаимоотношения тел полезных ископаемых с вмещающими породами и их распространение в пространстве.

В отличие от поисковой стадии изучения в период собственно разведки месторождение подвергается изучению в трех направлениях (в пространстве). Если в период поисков намечается только контур месторождения в плане, обычно затрагивая небольшой приповерхностный слой участка, занятого месторождением, то разведочные работы направлены главным образом на раскрытие глубины месторождения с корректировкой данных предшествующего приповерхностного изучения и увязкой их с данными, полученными на глубине.

2.Установление качественно-технологической характеристики всех природных разновидностей (сортов) полезного ископаемого на основе технических требований к сырью (кондиций). Второй вопрос тесно связан с первым, так как в контуры промышленных участков могут быть включены лишь те части месторождения, которые отвечают промышленным требованиям и допускают разработку разведанных запасов.

3.Выявление природных факторов, определяющих условия эксплуатации: обводненность месторождения или его части с определением притоков воды в предполагаемые выработки; состав и взаимоотношения вмещающих пород, мощность покрывающих вскрышных пород и мощность полезной толщи, если предполагается открытая разработка; углы падения пород, твердость и трещиноватость и другие факторы, имеющие значение при производстве добычных работ.

232

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

2. СТАДИИ РАЗВЕДОЧНОГО ПРОЦЕССА

Всоответствии с принципом последовательных приближений разведка месторождения делится на стадии. На каждой из стадий решаются определенные задачи и осуществляется оценка месторождения или его части.

Процесс разведки месторождений твердых полезных ископаемых принято разделять на три стадии: предварительную, детальную и эксплуатационную разведку. Каждая последующая стадия отличается от предыдущей степенью детальности исследований и достоверностью результатов, все возрастающей от начала разведки до ее завершения. Но не только детальностью и достоверностью отличаются стадии друг от друга — от стадии к стадии меняется и объект разведки. В стадию предварительной разведки охватывается все месторождение или вся доступная для исследований часть крупного месторождения, распространенного на обширной площади или уходящего на большие глубины. В стадию детальной разведки изучается, как правило, только часть месторождения, предназначаемая для отработки в ближайшее время. В стадию эксплуатационной разведки детальнейшим образом изучаются небольшие эксплуатационные участки — блоки, этажи.

Предварительная разведка

Предварительная разведка проводится на объектах, получивших положительную оценку в период предшествовавших поисково-разведочных работ. В эту стадию должны быть выяснены общие размеры месторождения, получены приблизительные представления о формах и размерах основных тел полезного ископаемого, о качестве полезного ископаемого, а также об условиях залегания месторождения, гидрогеологических и других горнотехнических особенностях, существенных для обоснованной промышленной оценки месторождения.

Встадию предварительной разведки завершаются детальное изучение поверхности месторождения и составление крупномасштабных карт 1 : 10000

—1: 5000 на инструментальной топографической основе в отличие от преимущественно глазомерных съемок этого масштаба на стадии поисковоразведочных работ. Уточненная геологическая карта месторождения позволяет увереннее закладывать разведочные выработки на глубину. На стадии предварительной разведки разведочные выработки должны задаваться уже по системе, определяющей форму разведочной сети.

Предварительная разведка большинства месторождений осуществляется при помощи бурения разведочных скважин. Горные разведочные выработки служат главным образом для прослеживания и окон-туривания тел полезных ископаемых в приповерхностной части месторождений. На более сложных и весьма изменчивых месторождениях в эту стадию применяется минимальное количество подземных горных выработок для расшифровки отдельных узлов геологических структур и для отбора проб на технологические испытания.

233

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Если площадь месторождения ранее не была покрыта геофизическими и геохимическими съемками крупных масштабов, то на стадии предварительной разведки могут быть полезны такие съемки прежде всего для того, чтобы лучше выбрать места заложения разведочных выработок и разредить их сеть без ущерба для достоверности результатов, опираясь на данные геофизических и геохимических съемок.

Качество полезного ископаемого на стадии предварительной разведки выясняется настолько, чтобы было возможно решить вопрос о пригодности полезного ископаемого для практического использования. Опробование немногочисленных разведочных выработок этой начальной стадии производится предельно полно, по всем интервалам, вскрывающим тело полезного ископаемого. Если месторождение представлено различными природными типами полезного ископаемого, то качественные показатели должны выясняться по каждому типу. Для технологических испытаний, обычно лабораторных, должны отбираться представительные пробы от основных природных типов полезного ископаемого.

Встадию предварительной разведки должны быть выполнены пер вые гидрогеологические и инженерно-геологические исследования. При простых гидрогеологических условиях проводятся простейшие наблюдения, такие, как наблюдения за поглощением промывочной жидкости в буровых скважинах, пробные откачки из отдельных разведочных скважин, а также определения качества воды. На объектах со сложными гидрогеологическими условиями уже в начале разведки, как только выясняется положительная перспектива распространения полезного ископаемого, должны проводиться гидрогеологические съемки, пробные и опытные откачки, лабораторные гидрогеологические и инженерно-геологические исследования. По результатам гидрогеологических и инженерно-геологических наблюдений и исследований должны быть определены в общих чертах ожидаемая обводненность будущих горных выработок, условия отработки месторождения в отношении устойчивости, крепости и других свойств полезного ископаемого и вмещающих горных пород.

Врезультате предварительной разведки должны быть подсчитаны

запасы полезного ископаемого по категориям С1 и С2 в соотношениях, обеспечивающих надежную промышленную оценку месторождения.

Итогом предварительной разведки месторождения является приблизительная, но достаточно надежная оценка всего разведываемого месторождения в отношении возможности промышленного его использования. По данным предварительной разведки составляется отчет с подсчетом запасов полезного ископаемого, на основании которого разрабатывается технико-экономический доклад (ТЭД). В этом докладе представляются технические и экономические расчеты, обосновывающие целесообразность промышленного освоения предварительно разведанного месторождения и перехода от предварительной к детальной разведке.

234

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

Следует иметь в виду, что положительная промышленная оценка месторождения по данным предварительной разведки не влечет автоматически необходимости детальной его разведки немедленно. Месторождение после предварительной разведки может быть отне-I сено к числу резервных, когда нет недостатка в разведанных запасах I. данного полезного ископаемого и не все разведанные вновь месторождения одновременно подлежат освоению.

Детальная разведка

Детальная разведка проводится на месторождении или на от дельных его участках, которые намечаются в результате предварительной разведки к промышленному освоению в ближайшее время.

Основной задачей детальной разведки объекта — всего небольшого месторождения или отдельной части крупного — является уточнение его геологического строения, форм, условий залегания тел полезного ископаемого, его качества, гидрогеологических и других горнотехнических условий предполагаемой отработки.

На стадии детальной разведки завершается крупномасштабное картирование тех участков месторождения, которые подвергаются детальным исследованиям в первую очередь и по которым начато составление карт масштабов от 1 : 2000 до 1 : 1000 (иногда 1 : 500).

Детальная разведка объекта выполняется, как правило, по системе, уже намеченной в стадию предварительной разведки, но с применением более густой сети для перевода запасов из категорий С1 и С2 в категории высшие — А и В. Первоочередными участками детальной разведки обычно являются наиболее доступные части месторождения, находящиеся ближе к поверхности и обладающие лучшими по качеству рудами.

Детальная разведка осуществляется с применением значительных объемов подземных горных выработок — меньше для простых месторождений угля, железных руд, строительных материалов и больше для разведки сложных месторождений и тех, которые по условиям резко расчлененного рельефа поверхности могут успешно разведываться штольнями. Ввиду возрастающей роли горных выработок при детальной разведке месторождения или его части целесообразно выбирать места их заложения и ориентировку с расчетом возможного использования этих подземных горных выработок в период предстоящей отработки объекта.

Геофизические и геохимические исследования на стадии детальной разведки носят вспомогательный характер, как, например, для приблизительного прослеживания залежей полезного ископаемого в интервалах между разведочными выработками.

Качество изучается по каждому сорту полезного ископаемого на материале больших проб, испытываемых в промышленных условиях — на обогатительных фабриках или других перерабатывающих предприятиях.

Гидрогеологические и инженерно-геологические условия предполагаемой отработки детально разведуемого участка месторождения

235

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

выясняются с высокой степенью достоверности, так как для строительства горного предприятия необходимо иметь достаточно точные исходные данные для расчета осушительных и дренажных устройств, а для обоснованного выбора системы отработки и установления режима проходки горных выработок необходимы данные о физико-механических свойствах полезного ископаемого и вмещающих горных пород. Одновременно с детальной разведкой месторождения проводится комплекс гидрогеологических изысканий для водоснабжения горного предприятия и жилого поселка, а также ряд других географо-экономических исследований, важных для создания условий нормального развития будущего предприятия — в отношении транспорта, энергетики и др.

В результате детальной разведки по дочитываются запасы полезного ископаемого для первоочередной отработки по категориям А и В и вместе с тем уточняется общая оценка месторождения, данная в стадию предварительной разведки. В стадию детальной разведки должны быть получены данные, обеспечивающие составление проекта горнодобывающего предприятия; с этой целью учитываются все запасы полезного ископаемого, разведанные и подсчитанные по категориям А, В, С15 а также запасы, определенные по геологическим соображениям и отнесённые к категории С2.

По завершении установленного объема детальных разведочных работ на месторождении составляется геологический отчет с подсчетом запасов полезного ископаемого, в котором обобщаются все материалы разведок, проведенных на месторождении, необходимые для утверждения запасов в ГКЗ и для последующего составления проекта разработки месторождения или его части.

Эксплуатационная разведка

Эксплуатационная разведка начинается с отработки месторождения и сопровождает ее до конца. Основной целью эксплуатационной разведки является уточнение форм тел полезного ископаемого и его качества и в итоге

— суммы промышленных запасов полезного ископаемого для обеспечения текущей производственной деятельности |горного предприятия по каждому эксплуатационному участку. Масштабы разведочных исследований становятся уже предельно крупными — для подземного картирования от 1 : 500 до 1 : 100.

Эксплуатационная разведка ведется как в специальных разведочных выработках, так в горно-подготовительных и очистных. Кроме разведочных буровых скважин, задаваемых с целью уточнения контуров залежей или качества полезного ископаемого, для целей эксплуатационной разведки используются многочисленные буровые скважины, проходимые в очистных выработках или на уступах карьеров для отбойки полезного ископаемого.

Геологическая документация в период отработки месторождения проводится в значительно больших объемах по сравнению с предшествующими стадиями разведки, так как резко увеличивается число обнажений

236

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

в горных выработках, раскрывающих многие детали геологического строения месторождения, неизвестные до его отработки. Опробование при эксплуатации месторождения проводится как в специальных разведочных, так и в горно-подготовительных и очистных выработках. Оно служит не только уточнению качества добываемого полезного ископаемого, но является также средством регулирования добычи и выяснения размеров потерь и разубожива-ния полезного ископаемого.

Гидрогеологические и инженерно-геологические условия отработки месторождения изучаются дифференцированно по каждому эксплуатационному участку, так как точные знания этих условий необходимы повседневно в процессе отработки каждого эксплуатационного блока или уступа в карьере.

На основании данных эксплуатационной разведки периодически проводится подсчет запасов на участках, подготовленных к отработке. Эти запасы, наиболее достоверные вследствие предельной детальности разведки, являются обоснованием месячных и квартальных планов добычи, полезного ископаемого.

В процессе эксплуатационной разведки ведется систематический учет добытого и оставшегося в недрах полезного ископаемого, что позволяет выяснять различного рода потери и разубоживание полезного ископаемого в каждом блоке и по каждому сорту.

Таким образом, на основании эксплуатационной разведки ведется текущее производственное планирование добычи полезного ископаемого , направляются подготовительные и очистные выработки, контролируется полнота отработки месторождения и по мере погашения его периодически составляется баланс запасов полезного ископаемого. Жидкие полезные ископаемые разведуются несколько иначе. Процесс разведки, например, месторождения нефти и газа неразрывно соединен с поисками, так как обнаружение нефти или газа в поисковой скважине автоматически делает ее разведочной в числе других единичных разведочных скважин, вскрывающих нефтеносную структуру. С другой стороны, разведочные буровые скважины становятся эксплуатационными и тем самым разведка в завершающий период сливается с эксплуатацией. В результате разведочных работ на нефть не по дочитываются общие ее количества, находящиеся в недрах, а определяется только то количество нефти, которое может быть извлечено. Процесс разведки воды обладает своими специфическими особенностями в характере и содержании стадий.

ПРИНЦИПЫ РАЗВЕДКИ

Несмотря на большое разнообразие месторождений полезных ископаемых, в основу разведки любого месторождения могут быть положены одни и те же принципы, поскольку геологоразведочный процесс осуществляется на определенном уровне развития производительных сил и имеет в конечном счете одну и ту же задачу — выявление в недрах промышленных

237

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

запасов различных полезных ископаемых. В. М. Крейтер указывает, что основными положениями разведки являются принципы: 1) последовательных приближений; 2) полноты исследований; 3) равной достоверности (равномерности); 4) наименьших затрат средств и времени. Принцип последовательных приближений говорит о постепенном наращивании знаний об изучаемом месторождении в районе по этапам и стадиям. Практически каждая новая разведочная выработка дает тот или иной «прирост» наших знаний. Этот принцип неизбежен во всем геологоразведочном процессе. Хотя работа всегда строится с максимальным ускорением, необходимо соблюдение этапов и стадий, что подтверждается всем многолетним опытом разведки. Так, вслед за поисковой стадией следуют, сменяя друг друга, предварительная, детальная и эксплуатационная стадии разведочного этапа. Число стадий разведочного этапа отнюдь не параллелизуется с числом рабочих сезонов: иногда все стадии разведки (кроме эксплуатационной) проходят в один сезон, а иногда даже одна предварительная разведка требует нескольких лет.

С принципом последовательных приближений тесно связан другой, практически самостоятельный принцип геологического прогноза и его проверки. Проектирование каждой разведочной выработки основывается на геологическом прогнозе, и ее проходка или подтверждает (уточняет) прогноз, или заставляет вносить в него коррективы, или, наконец, требует перестройки выдвинутых представлений. Принцип геологического прогноза

иего проверки подтверждает важность принципа последовательных приближений.

Принцип полноты исследований требует не только решения основных задач разведки (определения качества и количества минерального сырья), но

иполучения всех данных (полной информации), необходимых для проектирования и строительства горнорудного предприятия.

Полнота исследований постепенно нарастает вместе со сменяющимися стадиями. Прежде всего устанавливается комплексность данного минерального сырья, а также контуры и размеры месторождения. Под последним подразумеваются как надежные разрезы самого тела полезного ископаемого, так и вмещающих пород; если на участке месторождения имеется несколько тел полезного ископаемого, контур нужно получить для каждого тела. Получение контура и размера — дело часто далеко не простое и зависит прежде всего от размеров месторождения и глубины его залегания. Нужно в отдельных случаях не только широко опираться на геологическую съемку и геофизические работы, но и переходить к разведке месторождения по частям, увязывая это с возможностями промышленного освоения месторождения или района в целом.

Важнейшим положением принципа полноты исследований является увязка с технологией добычи и переработки минерального сырья. Здесь подчеркивается не только увязка разведочных выработок с опробованием (в

частности, технологическим), но и само количество и расположение

238

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

выработок, например разведка для будущей добычи руды открытыми работами требует большого внимания не только при изучении рудного тела, но и вмещающих пород, которые будут так или иначе захвачены карьером. Совершенно ясна необходимость комплексного использования самих выработок (например, для откачки воды, установления физических свойств руды и вмещающих пород, исследования пород как стройматериалов и т. д.). Принцип полноты исследований отчетливо сказывается в требованиях, предъявляемых к разведке проектирующими организациями.

В основе принципа равной достоверности (равномерности) лежит положение о том, что природные тела характеризуются изменчивостью форм и качества, уловить которую проще всего при равномерном расположении разведочных выработок или пунктов опробования. Но не нужно упрощать этот принцип, принимая, что разведочные выработки следует проводить всегда на равных расстояниях. Наоборот, в одном и том же рудном теле в направлении меньшей изменчивости (например, по падению) расстояния между выработками должны быть больше, чем по направлению большей изменчивости (например, по простиранию). Расположение выработок по этому принципу соответствует характеру изменчивости месторождения.

С точки зрения математической статистики тело полезного ископаемого (или месторождение) представляет собой совокупность свойств, которые могут рассматриваться как случайные величины. Изучение этих свойств должно производиться на основе случайной выборки, которая лучше всего обеспечивается равномерным распределением проб по объему всей изучаемой совокупности. Отсюда вытекает требование равных расстояний между пробами. Для площади это требование находит выражение в необходимости отбора проб по квадратной сетке.

Геофизики при хорошей интерпретации геофизических измерений нередко могут дать разведчику такие данные, на основании которых можно закладывать значительно меньшее количество выработок (проверочных), но даже и в этом случае нужно стремиться равномерно осветить те или иные участки месторождения.

Принцип наименьших затрат средств и времени является основным положением не только разведки, но и всей промышленности и сельского хозяйства. Затраты, естественно, разделяются на трудовые и материальные; сокращение затрат времени является важнейшей задачей народного хозяйства в целом. Нужно учитывать, особенно в плановом хозяйстве, что иногда для сокращения времени разведки месторождения целесообразно идти на большие затраты труда и материалов, а в некоторых случаях отчасти даже игнорировать другие перечисленные выше принципы.

На первый взгляд некоторые принципы разведки противоречат друг другу. Так, требование принципа полноты исследования потенциально содержит стремление заложить максимальное количество разведочных выработок, чаще и в большем объеме отбирать пробы и производить другие разнообразные виды работ. С другой стороны, принцип наименьших затрат

239

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»

предполагает производство минимальных объемов геологоразведочных работ. Принцип последовательных приближений предусматривает стадийность геологоразведочного процесса, как бы сдерживает темп разведки. Однако в борьбе противоречивых начал, например принципа полноты исследований и принципа наименьших затрат, создаются важные для практики понятия о необходимой и достаточной полноте исследований, об оптимальных плотностях разведочных сеток, об оптимальных интервалах опробования, а также нормы на различного рода измерения и исследования.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ РАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ

Перед началом исследований геолог составляет проект на разведочные работы, состоящий из трех основных частей: геологической, методической и расчетной.

Геологическая часть содержит: 1) описание и карту общего (регионального) геологического строения и тектоники района или области с указанием расположения месторождения; 2) детальное описание геологического строения участка месторождения с указанием генезиса, формы и общих условий залегания полезного ископаемого по данным геологических и поисковых работ.

Взаключение геолог обосновывает оценку и выбор непосредственных участков под разведку, т. е. уточняет выводы, сделанные в поисковый-период работ.

Вметодической части на основе геолого-генетических предпосылок и поисковых работ обосновывают предположения о протяжении, условиях залегания и качестве полезного ископаемого. На основе этих предположений проектируют работы для прослеживания месторождения на площади и в глубину. Намечают вскрытие месторождения горными выработками (канавы, карьеры, шурфы, штольни и др.) или буровыми скважинами (мелкое или глубокое бурение) в зависимости от условий залегания тел полезного ископаемого; размещают пробы всех видов, которые необходимы для изучения месторождения; проектируют гидрогеологические, дополнительные геологические и топографические работы. В конце этой части-проекта подсчитывают объем всех видов работ и определяют категории пород, необходимые для расчета работ горных, буровых и опробования, а также указывают категорию местности, определяющую смету на топографические работы и дополнительные геологические исследования (геологическая съемка крупного масштаба), необходимые для выявления и уточнения условий залегания тел полезных ископаемых.

Расчетная часть содержит краткое обоснование выбора технических средств разведки с определением их объема и расчетами затрат времени и рабочей силы по СУН и ССН, с учетом необходимых правил техники безопасности. Рассчитывают также работы по опробованию и испытанию проб. В итоге составляют смету (по СУСН) с указанием стоимости всех

видов работ, транспорта, организации и ликвидации работ и, наконец,

240

Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»