4.1.3.4 Методы разведки. Технические средства разведки. Системы разведки

Методы разведкипо А.Б. Каждану:

1. Создание упорядоченных систем искусственного обнажения с помощью разведочных выработок и скважин.

2. Проведение геологических, геофизических, геодезических и других наблюдений и опробование в горных выработках и скважинах.

3. Геологическая, горнопромышленная и экономическая оценка разведанных объемов недр на основе полученной информации.

Технические средства разведки. Разведочные работы осуществляются с широким применением разведочных горных выработок и буровых скважин. Основные типы разведочных горных выработок приведены ниже.

Канавы - поверхностные горизонтальные горные выработки, имеющие в поперечном сечении трапецеидальную форму, длина которых значительно превосходит ширину. Канавы применяются для обнажения коренных пород и тел полезного ископаемого при наносах, мощность которых не превышает 2,5 - 3м; их проходят до глубины 3м, редко 5м. Канавы обычно задают вкрест простирания пород и тел полезного ископаемого, реже - по простиранию.

Расчисткипредставляют собой искусственные площадные обнажения коренных пород. Применяются при наносах до 0,5м.

Копуши(закопушки) — ямообразные выработки; применяются для тех же целей, что и канавы, когда не требуется непрерывного обнажения пород или тел полезного ископаемого.

Дудки- вертикальные выработки круглого сечения диаметром 0,8—1,0м. Применяются для обнажения коренных пород при устойчивых неводоносных наносах мощностью не более 3м. Глубина дудок обычно не превышает 10м, при особо благоприятных условиях может доходить до 30м. Проходятся они без крепления.

Шурфы- вертикальные или наклонные выработки прямоугольного сечения, пройденные с поверхности земли для разведки месторождений полезных ископаемых. Шурфы применяются преимущественно в необводненных или слабообводненных породах. Обычно проходятся на глубину до 10 – 15м, реже до 30м. Площадь поперечного сечения 1 - 2,5м².

Штольни- горизонтальные подземные горные выработки, имеющие непосредственный выход на дневную поверхность. Задаются на склонах гор, оврагов, речных долин и проходятся вкрест или по простиранию тел горных пород. Площадь сечения разведочных штолен 2,7 - 6,4м², длина до 500м и более. Из штольни могут проходить подземные горизонтальные выработки: штреки, квершлаги, орты.

Шахтные стволы- вертикальные или наклонные выработки, пройденные с поверхности и имеющие два-три отделения (ходовое, подъемные). Сечение стволов разведочных шахт 4,0— 9,0м², глубина до 200м и редко более. Применяются при детальной разведке глубоких горизонтов месторождений полезных ископаемых. Из стволов шахт обычно проходят различные подземные горные выработки — квершлаги, штреки, орты, гезенки, восстающие выработки.

Квершлаги- горизонтальные выработки, не имеющие непосредственного выхода на дневную поверхность, пройденные вкрест простирания рудного тела.

Штреки- горизонтальные выработки, не имеющие непосредственного выхода на поверхность, пройденные по простиранию тела полезного ископаемого или пустой породы (полевой штрек).

Орты- горизонтальные выработки, не имеющие непосредственного выхода на дневную поверхность, пройденные из другой выработки вкрест простирания тела полезного ископаемого и не выходящие за его пределы. Орты обычно проходятся в мощных телах полезных ископаемых от их почвы к кровле или наоборот. Они служат для вскрытия полной мощности тела полезного ископаемого.

Гезенки— вертикальные или наклонные выработки, пройденные из штреков, квершлагов, ортов вверх или вниз по пустым породам до пересечения тела полезного ископаемого на выше или на ниже расположенном горизонте.

Восстающие— вертикальные или наклонные выработки, пройденные из других горных выработок снизу вверх по телу полезного ископаемого.

Разведка бурением

Разведочные скважины, по сравнению с горными выработками, дают менее точные сведения о месторождении, так как из-за малого диаметра недоступны для непосредственного осмотра. Несмотря на это, разведочное бурение является основным средством разведки для большинства месторождений полезных ископаемых. Это объясняется тем, что затраты материальных средств и времени на проведение разведки бурением значительно меньшие, чем на разведку горными выработками, особенно при разведке глубоких горизонтов месторождения. Недостаток, связанный с недоступностью скважин для непосредственного осмотра, восполняется тем, что о породах и полезном ископаемом, пересеченных скважинами, можно судить по образцам, извлеченным из них. Разрушение породы в процессе бурения скважин производится путем нанесения ударов по забою скважины буровым снарядом или же вращением бурового снаряда на забое при одновременном осевом давлении. В зависимости от этого различают бурение ударное, вращательное икомбинированное (ударно-вращательное). Для разведочных целей применяется главным образом вращательное бурение, которое в свою очередь подразделяется на бурение сплошным забоем и бурение кольцевым забоем. При вращательномбурении сплошным забоем породы разрушаются буровым наконечником по всей площади забоя. Прибурении, кольцевым забоем в качестве бурового наконечника применяется кольцевая коронка, поэтому порода на забое в процессе бурения разрушается в виде кольца, в середине которого остается столбик неразрушенной породы керн. Бурение кольцевым забоем называется такжеколонковое бурением. Колонковое бурение является основным видом разведочного бурения, поэтому остановимся в общих чертах на сущности процесса этого вида бурения.

На месте заложения скважины сооружается буровая вышка, состоящая изкопра —I иоткоса —II. Копер служит для подъема бурового снаряда и обсадных труб, которыми закрепляются стенки скважин, пробуренных в неустойчивых породах. В откосе размещаетсябуровой агрегат, состоящий изстанка —III, промывочного насоса —IV идвигателя —V для привода станка и насоса.

Углубка скважины производится при помощи бурового снаряда, состоящего изкоронки —1, предназначенной для разрушения породы кольцевым забоем;колонковой трубы —2, служащей для приема выбуренного керна,переходника —3, для соединения колонковой трубы с колоннойбурильных труб (штанг) — 4. Все детали бурового снаряда соединяются друг с другом при помощи резьбы.

Колонну бурильных труб собирают из отдельных звеньев (свечей), длина которых зависит от высоты копра. Свечи в свою очередь собирают из отдельных труб (по 2—З, иногда 4). Верхняя штанга пропускается черезшпиндель (вращатель) —8 бурового станка и зажимается впатронах — 9 при помощи стопорных болтов или другого устройства. На верхнюю штангу навертываетсявертлюг-сальник —5, соединенныйнагнетательным шлангом —12 с промывочным насосом —ГГ. Конструкция вертлюга-сальника обеспечивает неподвижность шланга при вращении колонны бурильных труб, так как патрубок сальника, к которому крепится шланг, смонтирован на шариковых подшипниках, поэтому корпус вертлюга-сальника вращается вместе с колонной штанг, а патрубок и подвесная серьга остаются неподвижными. Станок снабжен регулятором подачи —11, позволяющим создавать необходимое давление резцов коронки на забой. Вращаясь и одновременно внедряясь резцами в породу, коронка выбуривает керн —13, который по мере углубления скважины заполняет колонковую трубу. Для охлаждения коронки и очистки забоя от выбуренной породы в скважину при помощи насосаI У через шлангу и колонну бурильных труб нагнетается вода, а если породы неустойчивые, рыхлые, водопоглощающие — глинистый раствор. В последнее время вместо промывки иногда применяют продувку скважины сжатым воздухом.

После некоторой углубки скважины, зависящей от характера буримых пород, шпиндель выключают, отвертывают вертлюг-сальник и засыпают в колонну крепкий, мелко раздробленный камень (заклинку). Затем навертывают вертлюг-сальник и на короткое время включают насос, чтобы протолкнуть заклиночный материал в зазор между внутренней поверхностью коронки и наружной поверхностью керна. После заклинивания керна, включив шпиндель, срывают керн с забоя и приступают к подъему снаряда, последовательно разворачивая его на отдельные свечи. Подняв из скважины колонковую трубу, отвертывают коронку, извлекают керн и укладывают его в специальные керновые ящики в том порядке, в каком он находился в колонковой трубе. При укладке керна соответствующим образом указывают, с какого интервала скважины он поднят.

Керн является основным геологическим документом, по которому судят о породах и полезном ископаемом, пересеченных скважиной, и интервалах, в которых они залегают.

Системы разведки

Группа систем разведки горными выработками– полная разведка рудных тел только горными выработками - при неустойчивых по форме и распределению полезного компонента месторождениях.

Системы.

Разведка канавами – прослеживание выходов тел п.и.

Разведка шурфами – при близповерхностных и горизонтальных или пологозалегающих телах п.и.

Разведка штольнями – при расчлененном рельефе.

Разведка шахтами.

Группа систем разведки буровыми скважинами. При устойчивой морфологии тела п.и.

Системы.

Мелкими скважинами.

Разведка скважинами колонкового бурения – для глубоких залежей.

Разведка глубокими скважинами ударно-канатного бурения – для рудных тел среди любых пород.

Разведка роторным бурением – для нефтяных залежей.

Группа горно-буровых систем разведкикомбинирование систем для сложного рельефа и условий залегания.

Расположение разведочных выработок

Разведочные выработки располагают по сетке и по линиям.

Разведочные сети: квадратные, прямоугольные, ромбические. Вид сети выбирают исходя из размеров месторождения полезных ископаемых. Выработки располагают в узлах сети.

Линии располагаются, как правило, поперек рудного тела в виде прямых линий. Количество линий зависит от сложности строения м.п.и., а так же от формы и условий залегания полезного ископаемого.