основн.дисциплины / поиск и разв.мест.п.и-Высоцкий / Курс лекций
.pdfэтими же данными, полученными в процессе эксплуатации, при которой тела полезного ископаемого детально препарируются, безусловно способно определить степень точности геологоразведочных материалов и вскрыть ошибки, допущенные при разведке. Сравнение обычно производится по контурам рудных тел и по цифрам запасов.
Ксожалению, материал для сопоставления геологоразведочных данных
сэксплуатационными данными недостаточен. Известны лишь отдельные случаи сравнения этих данных по разного рода месторождениям. Так, например, В. И. Смирнов приводит сведения П. С. Бернштейна об отклонении (от 19,8 до 224,4%) запасов цинка, свинца и меди в некоторых месторождениях нашей страны, выявленных в процессе их эксплуатации, по сравнению с вычисленными по буровым скважинам (рис. 5).
Использование сравнительных данных разведки и эксплуатации для выбора расстояний между разведочными выработками практически затруднительно. Затруднения возникают потому, что эти данные в большинстве случаев могут быть получены после разведки значительной части месторождения в результате достаточно длительной эксплуатации месторождения. Кроме того, получение строго сопоставимых сведений, отражающих результаты разведочных и эксплуатационных работ, требует сложной организации учета добываемой руды и металла, строго в контурах подсчета запасов, обычно отсутствующего в практике наших работ. Поэтому сравнительные данные эксплуатации редко используются для уточнения расстояний между разведочными выработками.
Несмотря на указанные трудности и недостатки, надо стремиться к систематическому накоплению сравнительных данных по разведке и эксплуатации месторождений, так как этот путь разработки рациональных методов разведки месторождений при получении большого и разностороннего материала может оказаться одним из самых надежных.
Полный анализ и сравнение данных разведки с результатами эксплуатации месторождения требует выделения: а) данных детальной разведки; б) данных эксплуатационного опробования; в) данных фабричного (или заводского) учета. Для выявления погрешностей и ошибок детальной разведки необходимо сравнивать данные детальной разведки с эксплуатационным опробованием. Для выявления потерь и разубоживания необходимо сравнивать данные эксплуатационного опробования и фабричного учета. Непосредственное сравнение данных детальной разведки и фабричного учета не дает необходимых материалов для выявления погрешностей разведки, которые вуалируются потерями и разубоживанием. Кроме того, при сравнении данных разведки и эксплуатационного опробования следует учитывать категории разведанности запасов минерального сырья и не допускать объединения всех категорий (А, В, С) в одну группу.
Последующее разрежение разведочной сети. По этому способу на де-
тально разведанном месторождении при высокой плотности разведочной сети подсчитываются запасы руды и металла по данным всех выработок.
281
Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»
Затем производят подсчет запасов по половине выработок (через одну), принимая во внимание только четные или нечетные, далее подсчитывают запасы по трети, по четверти и т. д. выработок и сравнивают полученные цифры запасов с запасами, подсчитанными по полному комплекту выработок и скважин. Предполагается, что достаточная плотность разведочной сети определяется таким расстоянием между выработками, меньше которого запасы начинают существенно отличаться от запасов, подсчитанных по всем пересечениям. Данный прием определения рационального расстояния между разведочными пересечениями страдает рядом недостатков.
Во-первых, для определения расстояний между разведочными выработками месторождение должно быть детально разведано и выводы, полученные из анализа плотности сети, как и в предыдущем случае, не могут быть использованы для данного месторождения.
Во-вторых, этот способ определяет не рациональные расстояния между разведочными выработками, а минимальное количество этих пересечений, меньше которого подсчет запасов будет сравнительно неточен. Кроме того, рядом исследователей (Казаковский Д. А., Сергеев О. П.) показано, что простое смещение разведочной сети на 5—10 м может дать значительные отклонения в результатах подсчета запасов, независимо от расстояния между разведочными выработками.
Аналитический метод определения расстояния между выработками и скважинами использует приемы и формулы вариационной статистики и теории вероятности. В его основу положен анализ степени равномерности формы тела полезного ископаемого и распределения полезного компонента в нем. В первом случае рассматривается изменение мощности или площади сечения тела полезного ископаемого в его плоскости, во втором — изменение содержания полезного компонента также в плоскости тела. Обычно исследуется тот показатель, который является наиболее изменчивым и к которому, как правило, относится распределение полезного компонента. Общим показателем изменчивости того или иного параметра является коэффициент вариации.
При помощи коэффициента вариации определяется минимальное количество пересечений п, необходимое для надежного вычисления средних величин мощности тела или содержания полезного компонента. Зная необходимое количество пересечений и ориентировочно площадь месторождения S, простыми расчетами можно определить величину площади, которую должно освещать одно пересечение, а затем и расстония L между этими пересечениями.
Для комплексных, многометальных месторождений коэффициент вариации содержания различных металлов может быть различен. В таких случаях для характеристики месторождения и практических выводов в расчет принимается коэффициент вариации того из промышленно важных металлов, который является наибольшим.
282
Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рис. 1. Расположение разведочных выработок по сетке:
а — квадратной; б — прямоугольной; в — ромбической. 1 — скважины (соответственно) рудные и нерудные; 2 — контуры тел полезных ископаемых
Рис. 2. Схема разведки части рудной линзы;
а — вертикальными сечениями; б — горизонтальными сечениями. 1 — тело полезного ископаемого; г — горные выработки и скважины
283
Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»
Рис. 3. Варианты вскрытия и прослеживания тел полезных ископаемых горными выработками
а — вскрытие и прослеживание каждого тела самостоятельно; б — вскрытие всех тел одним квершлагом и прослеживание штреками каждого тела самостоятельно; е — вскрытие и прослеживание главного тела штреком, а параллельных тел — квершлагами. 1 — тело полезного ископаемого; 2 — горные выработки
Рис. 4. График проходки разведочных выработок 61
284
Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»
Рис. 5. Сравнение контуров рудного тела по данным разведки (1) с фактическими контурами при отработке (2)
Табл. 1.
Шкала относительной геологической точности разрезов.
285
Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»
ЛЕКЦИЯ 23
ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ РАЗВЕДКИ, ОКОНТУРИВАНИЕ ТЕЛ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Технические средства разведки и изучения месторождений, которые используют геологи для получения разведочной информации, — горные выработки и буровые скважины.
Буровые скважины проходят быстрее горных выработок в 2—3 раза и они дешевле в 3—4 раза и более. Однако общее сокращение времени и расходов на разведку бурением по сравнению с разведкой горными выработками значительно меньше, так как объем буровых работ для разведки того или иного месторождения, как правило, должен быть больше по сравнению с объемом горных работ для разведки того же месторождения.
Разведка бурением требует меньше рабочей силы, энергии и оборудования. Однако по геологическим результатам бурение далеко уступает горным выработкам. Каждая буровая скважина представляет лишь прокол рудного тела (который можно приравнять к одной бороздовой пробе), недоступный для осмотра. Горные выработки дают значительно большее по площади пересечение, доступное для осмотра, геологической документации и опробования. Горные выработки обладают большей гибкостью, позволяющей при необходимости изменять их ориентировку в нужном для разведки направлении. Часть горных выработок при правильной проходке может быть использована для последующей эксплуатации, что частично окупает расходы на разведочные работы. Поэтому горные выработки применяются при разведке месторождений полезных ископаемых не менее часто, чем буровые работы, особенно при разведке сложных по форме, строению и распределению полезного компонента месторождений, когда требуется тщательное и непрерывное прослеживание тела полезного ископаемого.
Условия, влияющие на выбор разведки горными выработками или буровыми скважинами, принято подразделять на три группы: общеэкономические, горнотехнические и геологические.
Общеэкономические условия объединяют: пути сообщения, энергетическую базу, наличие воды, крепежного леса и климатические условия.
Пути сообщения, если они хорошие, способствуют развитию горных работ, так как в этом случае не затрудняется переброска на разведуемый участок оборудования и материалов, значительно более громоздких при разведке горными выработками, чем при разведке бурением (имеется в виду современная механизированная проходка горных выработок — компрессор, погрузочные машины, рельсовые пути и т. д.).
Энергетическая база одинаково необходима как для горных, так и для буровых разведочных работ. Однако горные работы значительно более энергоемкие, чем буровые. Поэтому наличие местной энергетической базы также может способствовать развитию горных работ.
286
Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»
Вода необходима как для горных, так и для буровых работ. Но потребность в воде для наиболее широко распространенного колонкового бурения несопоставимо выше потребности ее для обслуживания горнопроходческих работ. Безводность района работ лимитирует применение колонкового бурения.
Крепежный лес необходим при проходке горно-разведочных выработок в неустойчивых породах. Отсутствие его на месте работ препятствует развитию горных выработок.
Климат в равной степени влияет на производство как горных, так и буровых работ. Однако при плохих климатических условиях, особенно при продолжительных зимах, когда затрудняется работа на поверхности, стремятся переходить к горным выработкам (уходят под землю от сурового климата).
Горнотехнические условия включают: рельеф местности, глубину залегания тел полезных ископаемых, условия их залегания, характер пород и водоносность участка.
Рельеф местности в некоторых случаях имеет важное значение для выбора средств разведки. На местности со сглаженным рельефом, где горная разведка требует проходки шахт, всегда возникает стремление отказаться от этого сложного и дорогого способа разведки и перейти, если это возможно по геологическим соображениям, к разведке бурением. Наоборот, в условиях горной местности с расчлененным рельефом, где возможна разведка при помощи штолен, простых по условиям проходки выработок, не требующих подъема и водоотлива, в ряде случаев целесообразен переход к разведке горными выработками. Разведка штольнями широко используется при резко расчлененном рельефе, затрудняющем организацию буровых площадок, переброску буровых станков и их систематическое снабжение водой. Применение самоходных станков в этих случаях особенно затруднительно.
Очень важно для выбора средств разведки соотношение элемептов залегания тела полезного ископаемого с рельефом. Наиболее благоприятен случай, когда тело полезного ископаемого простирается перпендикулярно склону и выходит на его поверхность. Тогда разведка осуществляется серией штолен, закладываемых прямо на выходе тела на ряде горизонтов (рис. 1, а). Весь объем горных работ приходится полностью на проходку по телу полезного ископаемого, что создает высокую эффективность разведочных работ.
Достаточно благоприятен также случай, при котором тело полезного ископаемого простирается вдоль склона и падает параллельно ему («под гору»). Разведка таких крутопадающих тел на глубину ведется буровыми скважинами, что сокращает до минимума объем буровых работ по вмещающим породам (см. рис. 1, б).
Наименее благоприятна разведка тел полезных ископаемых, простирающихся параллельно склону и падающих в противоположную сторону («в гору»). В этом случае при проходке штолен по мере перехода к разведке
287
Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»
нижних горизонтов приходится проходить все более нерациональные объемы подходных выработок. Разведка же бурением с увеличением глубины заложения скважин настолько резко увеличивает их длину, что делает проходку нерациональной (см. рис. 1, в).
При увеличении глубины залегания тел полезных ископаемых увеличивается и объем работ, необходимый для проходки по вмещающим породам. Так как эти работы обычно дешевле и технически проще выполнить бурением, то при увеличении глубины тел полезных ископаемых обычно переходят к разведке их буровыми скважинами.
Условия залегания тел полезных ископаемых имеют существенное значение для выбора средств разведки. Полого залегающие тела могут быть полностью разведаны шурфами или скважинами. Крутопадающие залежи (пласты, линзы, жилы) могут быть полностью разведаны только системой горных выработок, проходимых в зависимости от рельефа, из шахт или штолен. Из всех видов бурения для разведки плоских крутопадающих тел пригодно только колонковое.
Характер пород, слагающих месторождение и тело полезного ископаемого, иногда оказывает некоторое влияние на выбор средств разведки. Породы и руды рыхлые, легкоразмывающиеся, сыпучие или очень сильно трещиноватые снижают выход керна при колонковом бурении, иногда исключают возможность его получения и препятствуют разведке при помощи этого вида разведочного бурения. Неустойчивые в горных выработках породы, требующие сплошного крепления, не способствуют развитию горных работ при разведке, особенно в безлесных районах. Кроме того, характер пород и тела полезного ископаемого может повлиять на расположение прослеживающих горных выработок. Так, например, если тело сложено очень крепким материалом, а боковые породы проходятся значительно легче, то в некоторых случаях следует штреки, заложенные по простиранию тела, проходить по контакту, вскрывая мощность тела полезного ископаемого ортами (рис. 2). Аналогичный прием допустим при очень неустойчивом рудном теле — проходка полевых штреков оказывается в этих условиях вынужденной.
Водоносность разведуемого участка практически безразлична для всех видов разведочного бурения. Она также не представляет затруднений при разведке штольнями. Но обильная водоносность сильно затрудняет, а иногда и исключает проходку вертикальных разведочных выработок, таких, как шурфы, шахты. В этих случаях иногда переходят к буровой разведке.
Геологические условия, определяющие выбор технических средств разведки, включают: устойчивость формы тел полезных ископаемых устойчивость распределения полезного компонента в них и размеры тел. Устойчивость формы тел полезных ископаемых определяется выдержанностью их мощности или поперечного сечения на большом протяжении. Могут быть выделены устойчивые по форме тела, такие как
288
Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»
пласты морских осадочных месторождений, мощность которых очень слабо и плавно изменяется на расстояниях в сотни метров и даже в километры.
Тела могут быть неустойчивые по форме, например некоторые жилы гидротермального происхождения, иногда состоящие из тонкой слабо минерализованной рудоносной трещины со спорадическими раздувами (рудными столбами) на коротких интервалах ее.
Так как разведка заключается в пересечении тел полезных ископаемых в отдельных пунктах, на основании которых делается заключение о их размерах, то количество таких пересечений, необходимое для достижения одной и той же надежности этого заключения при разведке тел с неустойчивой мощностью, должно быть значительно больше, чем для тел с устойчивой мощностью. В последнем случае отдельные пересечения, осуществляемые буровыми скважинами, позволят достаточно точно определить как мощность в пунктах, пересеченных буровыми скважинами, так и среднюю мощность тела. Для получения данных о средней мощвости тела с неустойчивой мощностью, чтобы избежать возможных случайных замеров ее, получаемых в этом случае по единичным скважинам, пришлось бы сильно увеличить количество пересечений тела, значительно сблизить расстояния между буровыми скважинами, доводя их в крайних случаях до пределов столь частого перебуривания, что последнее выгоднее заменить сплошным прослеживанием тела подземными горными выработками. Для тел с сильно изменчивой морфологией только горные выработки, позволяющие метр за метром проследить за изменением формы и размеров тела, в состоянии обеспечить получение необходимых данных по этим параметрам.
Существенное значение для разведки имеет не только степень устойчивости морфологии тел полезных ископаемых, но и характер их ограничения — взаимоотношение с вмещающими породами. Проще для разведки тела, отчетливо отделяющиеся от вмещающих пород и имеющие четкие геологические контакты — пласты, жилы и др. Сложнее разведывать рудные тела, не имеющие четких геологических контактов, в которых оруденение постепенно переходит во вмещающие породы — зоны вкрапленников, прожилковые руды и др.
Еще более важное значение для выбора средств разведки имеет изменчивость содержаний полезного компонента. В тех случаях, когда тела полезных ископаемых не имеют четких геологических границ и их контуры определяются по данным опробования, форма тела зависит от изменчивости содержания полезного компонента в пределах промышленных его концентраций.
Интенсивность изменчивости содержаний полезного компонента оценивается коэффициентом вариации — чем выше коэффициент вариации, тем сложнее разведка и тем большее количество пересечений тела необходимо для надежной оценки качества минерального сырья. Однако характер
289
Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»
изменчивости содержаний коэффициентом вариации не учитывается ж не отражается.
Изменчивость содержаний может быть плавной и скачкообразной, закономерной и незакономерной. Содержания полезного компонента могут быть выше требований промышленности (кондиций) на всем протяжении тела или ниже их на отдельных участках, что создает прерывистость промышленных концентраций полезного компонента.
Плавность и закономерность изменчивости содержаний полезного компонента, а также непрерывность промышленных концентраций упрощают разведку, способствуют применению буровых работ, дают возможность сократить до минимума количество пересечений тела для надежной оценки качества минерального сырья. Скачкообразность и отсутствие закономерности в изменчивости содержаний полезного компонента, а также наличие прерывистости промышленных концентраций требуют увеличения количества пересечений тела полезного ископаемого для надежной оценки средних содержаний и применения при разведке горных выработок.
Размеры тел полезных ископаемых также оказывают влияние на выбор средств разведки. На крупных телах, где может быть организован широкий фронт буровых работ, возможно получение такого обильного (большого) материала по большому количеству пересечений, который по закону больших чисел исключает крупные ошибки определения как размеров тела, так и качества руды. Для мелких тел, которые могут быть пересечены немногими скважинами, нет гарантии от ошибочного представления об их строении, размерах и качестве руды. Кроме того, попасть на глубине в мелкие тела буровыми скважинами довольно трудно, а иногда и невозможно без большого объема «пустых» скважин, бурение которых в этом случае нередко целесообразнее заменить проходкой горно-разведоч-ных выработок, способных вскрыть тела полезных ископаемых. Особенно большую опасность представляет разбуривание тел очень малой мощности, например 5—10 см. В этом случае канатно-ударное бурение совершенно неприемлемо. Колонковое бурение возможно, но при нем можно пропустить тело полезного ископаемого, особенно при низком выходе керна, в истершуюся часть которого может войти рудный интервал. Также малоэффективно бурение для разведки мелких тел прихотливой формы типа извивающихся труб, гнезд неправильных очертаний и пр.
Исходя из описанных геологических условий, В. И. Смирновым сформулировано следующее правило: чем сложнее и изменчивее форма тела полезного ископаемого, чем меньше его размеры, ниже коэффициент рудоносности и выше степень неравномерности распределения полезного компонента в руде, тем большее значение приобретают горные выработки и меньшее — буровые работы при разведке месторождений.
На выбор горных или буровых работ при разведке месторождений кроме перечисленных в ряде случаев могут оказывать влияние и другие факторы:
290
Высоцкий Э.А., Кутырло В.Э. «Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых»