Способы отбора проб в эксплуатационных выработках

Все применяемые способы взятия проб делятся на:

- точечные;

- линейные;

- объёмные.

К первой группе относятся – штуфной, точечный и способ вычерпываний. Ко второй – бороздовый, шпуровой и все виды опробования керна и шлама скважин. К третьей – задирковый, валовый и способ монолитов. Наиболее легко выполнимы способы первой группы и наиболее трудоёмки способы третьей группы

Точечные методы:

Штуфной способ – его смысл состоит в отбойке отдельных кусков (штуфов) полезного ископаемого. Масса отдельных штуфных проб от 0,2 до 2-х кг. Чаще всего используются для изучения минерального состава, структур и текстур руд. Реже подвергаются химическому анализу (на стадии поисков).

Точечный способ. Суть способа – на поверхности тела полезного ископаемого намечается сетка, в узлах которой отбиваются кусочки полезного ископаемого приблизительно одинаковой величины (от 30 до 200 гр.). Сумма всех этих кусочков и составляет пробу. Рекомендуется применять для опробования мощных тел крепких и очень крепких полезных ископаемых. Благоприятные текстуры: массивная, вкрапленная, пятнистая, тонкополосчатая. Разновидностью является горстевой способ (способ вычерпываний), который применяется для опробования рыхлых масс минерального сырья – отбитой руды, песков, отвалов и т.п.

Линейные методы:

Бороздовый способ. Наиболее распространенный способ на всех стадиях разведки. Суть способа заключается в отбойке узкой полоски (борозды) полезного ископаемого в естественных и искусственных обнажениях. Линия борозды ориентируется в направлении наибольшей изменчивости качества полезного ископаемого (т.е., чаще всего по линии мощности). Если тело полезного ископаемого имеет полосчатое строение, обусловленное чередованием различных по составу слоёв, нечёткие контакты (прожилково-вкрапленное оруденение, россыпи) или большую мощность, бороздовая проба расчленяется на секции, из которых приготавливаются отдельные пробы. В этих случаях устанавливается некоторая средняя длина секций. В целом, длина бороздовой пробы определяется мощностью опробуемого тела полезного ископаемого или его части (при секционном опробовании). На практике длина бороздовых проб составляет от 0,2 до 2-х м (реже 3-5 м). Более длинные борозды применяются при опробовании мощных и однородных залежей. Наиболее распространены прямоугольные сечения борозд: 5х10 – 10х20 см.

Бороздовые пробы могут отбираться как вручную (с помощью молотка и зубила), так и механическим способом (с помощью отбойного молотка или специальных пробоотборников).

Шпуровой способ. Пробы отбираются из шлама полученного при бурении шпуров в горных выработках. Достоинства этого способа: пробы отбираются попутно с бурением шпуров для проходки горных выработок и не требуют дополнительных специальных затрат труда и времени; полученный материал изначально измельчен и дальнейшая его подготовка к анализам существенно упрощается. Недостатки – неизбежная присечка вмещающих пород, невозможность отбора секционных проб при полосчатом строении рудных тел.

Применение шпурового опробования наиболее эффективно при пересечении залежей полезных ископаемых ортами, квершлагами и другими аналогичными выработками, когда шпуры ориентируются по линии максимальной изменчивости полезного ископаемого (т.е. в крест его простирания).

Шпуровая проба составляется из материала серии шпуров, пробуренных в забое выработки, и характеризует качество полезного ископаемого на интервале уходки выработки. Глубина шпуров, при обычном перфораторном бурении составляет 2-5 м. Для оконтуривания залежи бурение шпуров может проводиться секционно (длина секции 1-2 м).

Отбор проб в буровых скважинах. В скважинах возможен отбор исключительно линейных проб, при этом количество материала, поступающего в пробу, всегда ограничено. Способы отбора, зависят от применяемой техники и технологии бурения.

При ручном, ударно-вращательном бурении отбор проб производится специальной желонкой или со змеевика. При ударно-канатном бурении – путём вычерпывания измельченного материала с забоя скважины специальной желонкой. Вес отдельной пробы в зависимости от диаметра и длины интервала составляет от 40 до 200 кг. Но основной объём буровых работ и соответственно отбираемых проб приходится на вращательное колонковое бурение. При этом основным объектом для опробования выступает поднятый при бурении керн (в некоторых случаях опробованию подлежит и буровой шлам). Соответственно большое значение имеет количество поднятого керна или выходом керна. Выход керна определяется в процентах, как отношение длины поднятого столбика (или суммы длин отдельных столбиков) керна к длине пробуренного интервала. При весовом способе определения выхода керна (в случае если поднятый керн сильно разрушен) – этот показатель определяется как отношение веса поднятого керна к его расчётному весу на длину проходки.

Отбор проб из керна всегда секционный. Длина секции определяется длиной проходки и мощностью отдельных частей залежи, сложенных различными типами полезного ископаемого. Минимальная длина секции – 0,3-0,5 м. При относительно выдержанных по качеству полезных ископаемых длины отдельных секций могут составлять от 2-3-х до 5 м. Более неравномерные залежи опробуются секциями по 1-1,5 м.

Керновые пробы обычно отбираются по следующей методике. Поднятый керн, после очистки и геологической документации, поступает на разделку. Обычно он делится на 2 половинки по длинной оси. Одна половинка направляется на различные анализы, а вторая на кернохранилище, где она хранится в качестве фактического каменного материала. Мелочь, образующаяся при делении керна по каждому интервалу, смешивается, делится пропорционально частям керна и присоединяется к ним. Раскалывается керн на специальных керноколах, либо разрезается камнерезными станками.

Из соляного керна берётся проба в центральной части столбика, путём высверливания полости вдоль оси керна ( 8-10 мм.).

Опробование шлама производится при выходе керн меньше 80-60%. Для руд, минералы которых подвержены вследствие хрупкости, избирательному истиранию, шлам опробуется и при 100% выходе керна. Для этого используются специальные шламовые трубы.

Объемные методы:

Задирковый способ. Суть способа заключается в отбойке («задирке») ровного слоя полезного ископаемого по всей обнаженной поверхности тела полезного ископаемого. Основное требование при задирковом опробовании – соблюдение при отбойке материала пробы одинаковой глубины задирки по всей площади. Для крепких полезных ископаемых глубина задиркового слоя составляет 5-10 см, для более мягких – до15-20 см. Обычно объём задирковой пробы в несколько раз превосходит объём бороздовой или точечной пробы. Соответственно масса пробы может составлять десятки и сотни кг. Задирковые пробы отбираются через определённые интервалы.

Применение задиркового способа, ввиду его большой трудоёмкости, целесообразно лишь в том случае, когда более простые и менее трудоёмкие способы не обеспечивают надёжного определения качества полезного ископаемого. Довольно часто применяется при разведке жильных месторождений с весьма неравномерным распределением полезных компонентов.

Валовый способ – заключается в сплошном отборе минеральной массы, полученной при проходке горной выработки. Эти пробы наиболее представительны и предназначены для различных испытаний: с целью определения качества полезного ископаемого, для определения его физических свойств, определяющих условия его добычи и переработки. Для технологических испытаний валовые пробы отбираются по различным сортам полезного ископаемого. В валовую пробу может отбираться как вся минеральная масса, так и её часть – лопата, бадья, вагонетка. Вес пробы зависит от характера испытаний. Лабораторные испытания проводятся при материале массой 100-200 кг, реже до 1000. Для полузаводских испытаний отбираются пробы массой 10-15 т.

Отбор проб при открытой разработке месторождений полезных ископаемых может осуществляться как перечисленными выше, так и другими способами.

При открытой разработке крепких руд (железных, медных, молибденовых) пробы отбирают из буровзрывных скважин, что при надлежащей документации отбираемого шлама дает ценный и детальный материал для установления контактов, выделения различных типов и состав руды, изучения химического состава руд для текущего планирования качества добываемых руд.

Геофизические способы опробования очистных забоев в последние годы находят все более широкое применение. Они позволяют уточнять качество руды в разрабатываемых блоках. Общие запасы руды при детальной разведке. Например, на железорудных карьерах широко применяется определение содержания железа в буровзрывных скважинах с помощью магнитного каротажа. На месторождениях свинца применяют гамма-гамма каротаж. На шеелитовых рудниках применяют люминисцентный способ опробования забоев с целью ориентировочного определения содержания вольфрама.

Опробование углей производится непосредственно в забое, во время добычи, а также при поступлении угля на обогатительные фабрики.

Из каждого угольного пласта отбираются пластовые пробы для проведения технического анализа. Пробы отбираются с периодичностью 1 раз в квартал, 1 раз в полугодие отбираются эксплуатационные пробы.

Путем сопоставления данных анализов пластовых и эксплуатационных проб определяется изменение качества угля, связанное с засорением его породой при добыче.

Результаты анализа пластовых и эксплуатационных проб служат для расчета норм зольности углей, выдаваемых отдельными участками, а также норм на содержание в углях видимой породы.

Систематический отбор проб, анализ данных технических анализов проб углей, выдаваемых отдельными участками, сравнение полученных результатов с установленными нормами позволяют контролировать качество добываемого на шахте угля.