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

Правоасимметричные кривые характерны для компонентов, составляющих главную массу руды и обладающих наименьшей изменчивостью (например, для содержания железа в массивных магпетитовых рудах). Компоненты, составляющие ничтожную часть в составе руды и обладающие резкой изменчивостью, обычно дают резкую левоасимметричную вариационную кривую (например, содержание золота в руде). Разные компоненты одной и той же руды могут давать различные виды кривых.

Использование выявленных закономерностей и кривых в практике разведки месторождений пока очень ограниченно. Возможно, что это связано с оторванностью этих кривых от пространственного распределения компонентов на месторождениях.

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВАРИАЦИИ

Для геологоразведочных целей наиболее широко применяется коэффициент вариации, вычисляемый по содержанию компонента:

а) значение коэффициента вариации по содержанию полезного компонента используется для количественной оценки изменчивости содержания данного компонента, которая является одним из показателей при отнесении месторождения к той или иной группе;

б) коэффициент вариации используется для определения расстояний между пробами; в) коэффициент вариации служит основой для определения необхо-

димого количества проб (наблюдений) при оценке средней величины (содержания полезного компонента, мощности и др.), в частности для определения минимального количества контрольных анализов.

Следует отметить, что величины, получаемые с помощью коэффициента вариации, в значительной степени условны, но все же они дают некоторую ориентировку и помогают правильному решению ряда вопросов. Коэффициент вариации вычисляется следующим образом. Составляется таблица, в которую вписываются результаты измерений и вычислений, например содержаний металла (табл. 1). Затем вычисляется среднее арифметическое значение содержания:

Если число замеров показателя признака велико (большое число проб), то во избежание вычислительных операций по каждому значению содержания сначала производится группировка всех частных значений содержаний по отдельным классовым интервалам, затем составляется так называемая разносная решетка (табл. 2).

На основании этой разносной решетки составляется краткая подсчетная табл. 3. Вычислительные операции ведутся аналогично описанным выше и результаты вычислений коэффициента вариации по классовым группам такие же, как и по свободному ряду показателей признака.

Чем больше значение коэффициента вариации (чем выше степень изменчивости), тем большие погрешности могут быть при вычислении

361

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

средних значений показателя. Поэтому при большей степени изменчивости число точек наблюдений должно быть достаточно большим.

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОРРЕЛЯЦИИ МЕЖДУ КОМПОНЕНТАМИ

ИСОСТАВЛЕНИЕ УРАВНЕНИЯ РЕГРЕССИИ

Корреляцией называется закономерная связь между двумя или несколькими признаками, находящимися в прямой или обратной зависимости. При помощи коэффициента корреляции парагенетические отношения отдельных компонентов руды получают количественную оценку.

При высоком значении коэффициента корреляции можно существенно сократить количество анализов на один из компонентов и определять его содержание по вычисленному уравнению регрессии в зависимости от содержаний главного компонента. Метод корреляции позволяет также определять среднее содержание по подсчетному блоку или участку сопутствующих компонентов и производить подсчет их запасов по корреляционной зависимости содержаний этих компонентов от содержаний и запасов главного компонента.

Устанавливая связь между компонентами, корреляция дает этой связи количественное выражение в виде коэффициента корреляции r, величина которого колеблется от нуля до ±1. Если связи между компонентами нет, то r = 0 или же представляет собой малую величину с положительным или отрицательным знаком. При прямой пропорциональной зависимости r = +1, при обратной r = —1.

При положительной корреляции увеличение содержания одного компонента ведет за собой увеличение содержания другого компонента.

Отрицательная корреляция характеризуется увеличением содержания одного компонента при уменьшении содержания другого. Для определения корреляционной зависимости следует отобрать группу проб, взятых по одному и тому же естественному типу руд. Смешение проб из разных естественных типов может дать неясные результаты.

Корреляционная зависимость может быть выявлена графическим и

Вычисление коэффициента корреляции аналитическим способом следует производить в том случае, если построение корреляционной решетки установило наличие определенной зависимости между компонентами.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РУДОНОСНОСТИ

Коэффициент рудоносности используется при подсчете запасов месторождений с прерывистым, обычно весьма неравномерным оруденением. Величина коэффициента рудоносности определяется как отношение рудной

362

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

части тела к общей его величине. Различают объемный коэффициент рудоносности, площадной и линейный.

Чаще всего коэффициент рудоносности вычисляется как линейное отношение суммы рудных участков по горным выработкам или скважинам (или линейных величин влияния пересечений) к общей протяженности выработок в пределах рудной зоны.

Более надежно коэффициент рудоносности определяется по данным очистных работ путем сопоставления площадей отработанных участков со всей площадью блока на проекции. В этом случае он является отношением продуктивной площади отработанной части рудного тела, которая замеряется планиметром, к общей площади всего тела, определенной по той же проекции.

Наконец, коэффициент рудоносности может быть вычислен как отношение объема отработанной части блока или участка к общему объему того же блока или участка. Последний способ дает наиболее точное значение коэффициента, но применяется редко, так как требует полного обмера отработанных участков и точных данных эксплуатации о количестве полученной руды.

Коэффициент рудоносности дает возможность оценить только качественную сторону прерывистости оруденения. При одной и той же величине коэффициента рудоносности размеры рудных участков (гнезд) могут быть крупными при небольшом их количестве или мелкими при значительном их количестве. Поэтому кроме величины коэффициента рудоносности необходима дополнительная информация, которая давала бы возможность оценить величину рудных гнезд и решить вопрос о целесообразности их отработки. Особенно важны эти данные для месторождений золота, ртути и других полезных ископаемых, отличающихся сложным характером оруденения и низкими коэффициентами рудоносности.

Для определения величины коэффициента рудоносности (Кр) при разведке месторождений используют следующие соотношения:

где Оо и Ор — объем соответственно общий рудоносного горизонта и рудной его части;

По и Пр — площадь общая рудоносного горизонта и рудной ее части; Ло и Лр — протяженность одного интервала, вскрытого выработкой,

соответственно общего рудоносного горизонта и рудной его части; Мо и Мр — мощность одного интервала, вскрытого выработкой,

соответственно общего рудоносного горизонта и рудной его части; п0 и пр — число выработок общее и вскрывших руду.

Однако приведенное равенство и вычисление коэффициента рудоносности по указанным показателям не всегда возможно.

363

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

5. ИЗМЕНЧИВОСТЬ КАЧЕСТВА

Изменчивость содержания или иных качественных показателей полезных ископаемых в практике разведочных работ бывает сложной. Как правило, она состоит из двух видов изменчивости — случайной и закономерной.

Случайная изменчивость может быть выражена через среднеквадратическое отклонение (а) и коэффициент вариации (v), а закономерная — величиной приращения содержания или иного качественного показателя на единицу длины. Длина участка, на котором приращение идет с одним знаком, называется длиной полуволны (рис.4). Практически длины полуволн могут быть замерены между точками, в которых происходит перегиб кривой изменчивости.

Когда случайная изменчивость наложена на закономерную, происходит затушевывание последней. С целью разделения такой сложной изменчивости на составляющие применяется построение сглаженной кривой, называемой «кривой регрессии». Построение такой кривой осуществляется методом «скользящего окна». В результате на графике изображаются разброс точек частных значений признака и некоторое усредненное их положение в координатах (рис. 5). Кривая регрессии приблизительно отображает ход закономерной изменчивости признака (в данном примере содержания золота в одной из жил). Величины же случайных отклонений признака определяются отрезками, измеряемыми от кривой регрессии по оси ординат, как показано на рисунке. Для характеристики случайной изменчивости после каждого сглаживания вычисляется значение коэффициента вариации этих частных отклонений признака.

364

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

ПРИЛОЖЕНИЕ

Рис. 1. Пять основных видов распределения компонентов в руде

1 — гиперболоподобное, левоасимметричное; 2 — нормально логарифмическое, левоасимметричное; 3 — гиперболоподобное, правоасимметричное; 4 — нормально логарифмическое, правоасимметричное; 5 — нормальное, симметричное (кривая Гаусса)

Рис. 2. Отклонения показателя признака от его среднего значения.

365

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

Рис. 3. Графическое определение корреляционной зависимости между содержаниями меди и цинка в рудном месторождении.

Рис. 4. Закономерная Изменчивость показателя

признак а λ2 — длина полуволны

366

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

Рис. 5. Построение кривой регрессии содержаний золота в жиле путей двукратного сглаживания его значений по пробам (по П. Л. Каллистову)

1 — значения содержаний по частным пробам; 2 — 3 — 4 — значения содержаний поело первого, второго и третьего сглаживаний; 5 — уровень среднего содержания

Табл.1

367

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

Табл. 2

Табл. 3

368

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

ЛЕКЦИЯ 30

РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

После завершения на месторождении геологоразведочных работ его передают промышленности для освоения. Промышленные организации, учитывая потребности народного хозяйства, намечают сроки освоения месторождения и составляют проект его разработки.

Для успешной эксплуатации месторождения геологи, производящие разведку, должны учитывать требования к горнотехническим условиям разработки месторождений и по мере возможности удовлетворять их.

При разработке крупных месторождений минерального сырья нередко выделяются рудничные поля, или участки, на каждом из которых организуется самостоятельное горнорудное предприятие. Каждое рудное поле в свою очередь может быть разделено на несколько эксплуатационных полей — шахтных, штольневых, карьерных. На площади каждого поля проектируются, а затем организуются эксплуатационные работы.

Различают два основных вида разработок месторождений полезных ископаемых: подземные и открытые. Как при подземных, так и при открытых разработках твердых полезных ископаемых намечаются три стадии работ: 1) вскрытие месторождения (подход к полезному ископаемому); 2) подготовка месторождения к выемке и 3) собственно добычные работы (массовое извлечение полезного ископаемого).

1. ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА

В зависимости от условий залегания полезного ископаемого подземные горнодобычные работы подразделяются на: разработку горизонтально залегающих месторождений и разработку наклонно залегающих месторождений.

При горизонтальном или близком к горизонтальному залегании тел полезного ископаемого глубоко от поверхности первая стадия работ — вскрытие месторождения — осуществляется обычно шахтой, которая пересекает залежь от кровли до почвы. Ниже ствола шахты проходится углубление (зумпф) для сбора воды и других целей (рис. 1). В нижней части ствола шахты в виде большой камеры устраивают рудничный двор (путем выемки пород и закрепления стен и кровли) для разъезда вагонеток, разгрузки оборудования и т. д. Ствол шахты оборудуется для спускоподъемных операций, а устье подготавливается к приемке полезного ископаемого. Если тело полезного ископаемого залегает наклонно с пологим или крутым углом падения, то размеры шахтных полей определяются не по площади, как для горизонтально залегающих, а по простиранию и по падению.

Наклонно залегающие тела полезных ископаемых вскрывают обычно с лежачего бока (очень редко с висячего). Для этого шахта закладывается

369

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

примерно в средней части длины шахтного поля по простиранию и из пройденной шахты проходят квершлаги, пересекающие месторождение на различных горизонтах (этажах). Высота каждого этажа для рудных месторождений обычно 30—50 м, а на мощных рудных телах — до 100 м; на угольных месторождениях — 50—80 м. Таким образом, в данном случае вскрытие месторождения осуществляется шахтой с квершлагами (рис. 2).

Вторая стадия — подготовка месторождения к выемке — осуществляется проходкой штреков. При горизонтальном залегании тела полезного ископаемого от рудничного двора шахты в противоположные стороны проводят два главных штрека большого сечения, хорошо закрепленные и оборудованные для откатки (рельсовые пути, электрическое освещение и пр.), Перпендикулярно главным штрекам проходят промежуточные, из которых в свою очередь проводятся в стороны новые штреки. При этом шахтное поле нарезается на блоки прямоугольной формы, нередко называемые столбами. Нарезка эксплуатационных блоков и является основной задачей подготовительных работ.

При наклонном залегании тела подготовка месторождения к отработке ведется по намеченным этажам. Подготовительными выработками являются: главные штреки, идущие из квершлагов по простиранию тела полезного ископаемого (этажные штреки); гезенки, восстающие, которые часто соединяют между собой межэтажные штреки; орты, которые проходят из штреков по горизонтальной мощности в местах раздувов тел полезных ископаемых.

Выработки, вскрывающие месторождение, а также указанные подготовительные выработки наносятся на продольную вертикальную проекцию месторождения — продольный разрез по простиранию (рис. 3) и на планы, составляемые для каждого этажа (горизонта) — этажные или погоризонтные планы.

Продольные проекции тела полезного ископаемого можно составлять в плоскости падения тела (по осевой его части); тогда наклонные расстояния между этажными штреками будут истинными. С изменением угла падения тела полезного ископаемого меняется и направление разреза, что неудобно при документации и затрудняет изучение и сопоставление чертежей. Поэтому при крутом падении тела полезного ископаемого продольные разрезы чаще строятся в виде проекций тела на вертикальную плоскость; в этом случае вертикальные расстояния между горизонтами сохраняются на чертежах в истинном виде.

Когда горизонтально залегающие тела полезных ископаемых выходят на поверхность в оврагах или на склонах, разработку их можно осуществлять штольнями. В этих случаях тело полезного ископаемого вскрывается продольной штольней, которая продвигается по полезному ископаемому в сторону массива. По мере продвижения штольни из нее в обе стороны начинают проходить штреки с нарезкой блоков для очистных эксплуатационных работ. Штольня задается с восстанием, что обеспечивает

370

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