3.8. Розвідка родовищ корисних копалин.

3.8.1. З а г а л ь н і п о л о ж е н н я. Головна задача розвідки – виявити геолого-промислові параметри родовища для обґрунтування проектування, будівництва та експлуатації гірничорудного підприємства з метою максимально повного та економічно ефективного використання мінеральної сировини. Отримання значень кожного з геолого-промислових параметрів у практиці робіт ускладнюється наступними чинниками:

а) за дуже рідким виключенням родовища цілком недоступні для безпосередніх спостережень – вони сховані у більшому або меншому ступені у надрах земної кори;

б) в природі немає абсолютно однорідних родовищ, де результати спостережень, замірів і аналізів можна було б поширювати на все родовище в цілому;

в) для промисловості необхідно знати значення геологічних параметрів родовища не тільки по окремих точках і в середньому по родовищу, але й динаміку їх мінливості;

г) геолог-розвідник дає кількісну характеристику геолого-промислових параметрів родовища з певним ступенем точності та надійності.

Для вирішення головної задачі з урахуванням наведених чинників необхідно:

1. розкрити і перетнути рудні тіла та вміщуючи їх породи у певних точках;

2. вивчити необхідні геолого-промислові параметри у кожній з цих точок;

3. простежити і оконтурити рудні тіла;

4. дослідити мінливість параметрів рудних тіл;

5. провести дослідні роботи з вивчення інженерно-геологічних, гідрогеологічних та інших горно-геологічних умов розкриття і відпрацювання родовища.

Вирішення даних часткових задач вимагає застосування різної спеціальної розвідувальної техніки, різноманітних методів і заходів: проходки свердловин і гірничих виробок, проведення наземних і підземних геологічних зйомок, геофізичних і геохімічних досліджень, випробування, геологічної документації, лабораторних досліджень порід і корисних копалин, топографічних і геодезичних робіт, математичних досліджень і т.д.

З метою підвищення загальної ефективності геологорозвідувальних робіт розвідувальні задачі вирішуються по стадіях розвідки на підставі принципу послідовного наближення від загального до окремого ( рос. «частого»), від запасів категорії С₂ до запасів категорії С₁ , В і А, від наближених середніх значень геолого-промислових показників по всьому родовищу до деталізації їх мінливості по окремих блоках.

Основою проведення розвідки є проект. Проект містить:

1. описання проектної геологічної моделі об’єкту (записка, графіка, математична модель) на підставі отриманої інформації;

2. формулювання загальної та часткової задач, які витікають з аналізу проектної моделі;

3. обґрунтування та перелік запланованих засобів та методів вирішення цих задач;

4. розрахунок обсягів робіт та їх технічні характеристики;

5. кошторисні розрахунки;

6. проект організації робіт;

7. оцінка очікуваних результатів.

3.8.2. Р о з в і д у в а л ь н і с и с т е м и. Тіла корисних копалин та родовищ в цілому характеризуються певною структурою. Прийоми дослідження геологічних закономірностей, які контролюють розміщення і формування родовищ, рівно як і методи геологічного прогнозування, вимагають системного підходу. Відповідно технічні засоби та методи, що використовуються для розвідки родовищ, слід розглядати системно.

Елементи розвідувальної системи служать джерелом інформації. Наземні і аерогеологічні зйомки різних масштабів, геофізичні та геохімічні методи розвідки, бурові свердловини та гірничі виробки, різні види випробування – головні джерела геологічної інформації, необхідної для вирішення розвідувальних задач. Їх можна назвати підсистемами розвідувальних робіт.

Максимальний набір елементів розвідувальної системи визначається її максимальною економічною ефективністю при заданій повноті та надійності характеристики геолого-промислових параметрів, необхідних і достатніх для геолого-економічної оцінки об’єкту на даній стадії розвідки.

З усіх джерел інформації найбільше значення мають бурові свердловини і гірничі виробки. Залежно від виду виробок використовуються наступні підсистеми розвідувальних робіт: 1) бурових свердловин; 2) гірничорозвідувальних виробок; 3) комбінована - бурових свердловин і гірничорозвідувальних виробок. Найчастіше використовується комбінована підсистема.

Використовуються дві головні форми розміщення розвідувальних виробок: а) за геометричною сіткою – квадратною, прямокутною або ромбічною (залежно від форми рудного тіла); б) за лініями і рядами для тіл, витягнених у певних напрямках (рис…..).

Зазвичай при переході від однієї стадії розвідки до наступної відстань між виробками зменшується вдвічі. Розташування розвідувальних виробок за сіткою та розвиток її шляхом скорочення відстаней між виробками вдвічі ґрунтується на припущенні, що у всіх напрямках мінливість покладу однакова і випадкова за характером. Це припущення справедливе цілком для стадії пошукових робіт. Але на стадії попередньої та особливо детальної розвідки, при складній геологічній будові родовища, завжди виникає потреба вносити корективи у розташування виробок

( розрідження або згущення, буріння поодиноких свердловин тощо).

При виборі мережі розвідувальних виробок необхідно враховувати особливості геологічних і експлуатаційних блоків, на які родовища розбиваються для підрахунку запасів та виїмки корисної копалини. Раціонально диференційовану мережу розвідувальних виробок прийнятливу до геологічний і експлуатаційних блоків можна назвати блоковою системою. Вона відповідає найбільш раціональному способу підрахунку запасів - методу геологічних блоків.

За лініями розвідувальні виробки розташовують у наступних випадках: а) при похилому або крутому заляганні порід, складаючих родовище; б) при витягненій у плані формі об’єктів розвідки; и( якщо встановлені напрямки закономірної мінливості будови, потужності, складу та умов залягання покладу. Лінії розвідувальних виробок задають вхрест простягання витягнених структур або ліній закономірної мінливості, характерної для рудного поля, родовища або окремих тіл корисної копалини.

Зазвичай рекомендується розташовувати розвідувальні лінії паралельно, але умови залягання рудних тіл часто вимагають відступити від цих рекомендацій.

Відстань між точками закладення виробок залежить головним чином від кута падіння рудних тіл, припустимої глибини підсічення тіл та потужності розкриття.

Глибина розвідувальних виробок визначається заданою граничною глибиною розвідки та особливостями родовища.

3.8.3. Щ і л ь н і с т ь р о з в і д у в а л ь н о ї м е р е ж і або кількість розвідувальних виробок на одиницю площі – надзвичайно вадливе питання розвідувальної справи. Згущення розвідувальної мережі вдвічі призведе до збільшення кількості розвідувальних виробок на одиницю площі приблизно у чотири рази, та відповідно, до майже такого ж збільшення витрат на 1 т розвіданих запасів. Підвищення економічної ефективності розвідувальних робіт в значному ступені досягається розріджуванням розвідувальної мережі при збереженні достатньої повноти та показності (рос. «представительности») розвідувальних даних. Таким чином, необхідно щоб щільність розвідувальної мережі була оптимальною.

При всіх рівних умовах відстань між розвідувальними виробками можна збільшувати у добре вивчених, засвоєних промисловістю родовищах, рудному полі, районі і басейні порівняно з новими родовищами.

Унікальні і дуже великі за запасами родовища, з високою продуктивністю покладів та багатими рудами розвідуються біль рідкою сіткою порівняно з дрібними родовищами з бідними рудами.

Для розрахунку раціональної щільності розвідувальної мережі використовуються наступні методи: 1) аналогії; 2) геологічних побудов; 3) математичних розрахунків; 4) порівнювання розвідувальних даних з експлуатаційними; 5) економічних розрахунків; 6) експериментальні.

1. М е т о д а н а л о г і й . Найбільш поширене визначення відстані між виробками за аналогією з родовищами, які експлуатуються та вивченими однотипними родовищами. Інструкціями ДКЗ (Державної Комісії по запасах) для кожної геолого-промислової групи по кожному виду корисної копалини надаються рекомендації щодо проектування розвідувальної мережі. Звичайно, користуватися ними слід розумно.

2. М е т о д г е о л о г і ч н и х п о б у д о в є головним при проектуванні мережі розвідувальних виробок. При використанні цього методу розвідувальну мережу визначають за прогнозними детальними планами та картами, проектними геологічними профілями, погоризонтними планами тощо. Розвідувальні виробки закладаються у характерних точках мінливості геолого-промислових параметрів рудних тіл. В цілому розвідувальна мережа проектується і розвивається за принципом її максимальної відповідності геологічним особливостям родовища.

3. М е т о д м а т е м а т и ч н и х р о з р а х у н к і в. Використання математичних методів (деякі з них розглядалися у главі 1) дозволяє підрахувати необхідну кількість розвідувальних точок для прийнятої точності визначення середнього значення досліджуваного показника. Зазвичай методи математичних розрахунків розвідувальної мережі використовуються як допоміжні до методу геологічних побудов.

4. М е т о д п о р і в н я н н я р о з в і д у в а л ь н и х д а н и х з е к с п л у а т а ц і й н и м и. Є два шляхи використання цього методу. Наприклад, отримані на підставі розвідки дані про поклад (форма, потужність, будова, тектоніка, якість корисної копалини, запаси тощо) можна порівнювати з аналогічними даними геолого-маркшейдерських планів його відпрацювання і за схожістю та відмінністю вказаних показників визначити відповідність розвідувальної мережі даному типу покладу. Встановлена таким чином щільність може бути застосована за методом аналогії для однотипних покладів.

Інший шлях використання цього методу полягає у наступному. Геолого-маркшейдерські дані, а також результати експлуатаційного випробування приймають за справжні (рос. «истинные»), тобто за модель покладу або родовища. На такій моделі можна випробувати на показність різні мережі як за формою і щільністю, так і за видом виробок.

При порівнянні даних розвідки та експлуатації слід мати на увазі, що під час розробки родовища завжди відбуваються втрати, які не підлягають обліку, які спотворюють дійсну характеристику покладу.

5. М е т о д е к о н о м і ч н и х р о з а х у н к і в. Згідно принципів економічної доцільності, витрати на розвідку повинні бути не вищим за «бросові» витрати (витрати на проходку додаткових підготовчих виробок у зв’язку з наявністю невиявлених при розвідці аномальних блоків). Аномальні блоки виявляються згущенням розвідувальної мережі але до оптимальних меж. «Бросові» витрати на гірничі роботи залежать від розмірів аномальних блоків, не виявлених розвідкою за даної мережі.

6. Е к с п е р и м е н т а л ь н и й м е т о д. Перш за все це метод розрідження розвідувальної мережі. Він полягає в тому, що характеристика покладу і родовища та їх запаси за найбільш щільної розвідувальної мережі, яка вважається заздалегідь показною, приймаються за дійсні і з ними відповідно порівнюються геолого-промислові показники покладу і родовища та їх запаси, отримані при виключенні однієї, двох, трьох і т. д. виробок. Оптимальну мережу отримують за заданою точністю визначення середніх показників, що характеризують поклад.

3.8.4. П о п е р е д н я р о з в і д к а.

3.8.4.1. Задачі. Головна задача попередньої розвідки - визначити, чи має родовище промислове значення, виділити промислові і непромислові ділянки, а також встановити відносну промислову цінність родовища та окремих його ділянок порівняно з іншими родовищами даного типу мінеральної сировини.

За результатами попередньої розвідки складається техніко-економічна доповідь (ТЕД) про доцільність промислового освоєння родовища. На підставі ТЕД приймається рішення щодо черговості детальної розвідки родовища, планується нове будівництво гірничих і переробних підприємств. Часткові задачі полягають у конкретній характеристиці кількості (запасів) і розподілі корисної копалини у просторі (геометризація покладу), якості корисної копалини, гірничотехнічних умов її розробки. Необхідно встановити загальний контур розподілу кондиційної сировини в плані і на глибину; форму і умови залягання корисної копалини; тектонічну будову родовища та елементи залягання рудних тіл.

Якісну характеристику мінеральної сировини можна отримати на підставі лабораторних випробувань, але вона повинна бути всебічною. Це хімічні, фізико-хімічні, технічні, технологічні, мінералогічні та інші дослідження проб. Має бути визначеною щільність та об’ємна маса корисної копалини, вологість.

Потрібно визначити характер та ступінь мінливості якості корисної копалини, оконтурити зони змінення речовинного складу за різними напрямками – збагачені і збіднені ділянки, рудні стовпи, ділянки роздувів і виклинювання тощо.

Особливо детально має бути вивченою зона гіпергенезу, зокрема, встановлена глибина звітрювання та границі зон окислення, змінення потужності і будови покладів, речовинного складу, фізичних і технологічних властивостей корисної копалини у зоні окислення.

При характеристиці речовинного складу руди слід виділити головні природні типи і сорти у загальній масі сировини.

За комплексом даних визначаються умови експлуатації родовища – глибина залягання корисної копалини, потужність розкриття, склад і властивості вміщуючих порід, газоносність, термальний режим родовища, стійкість і міцність вміщуючих порід.

З детальністю, яка дозволяє робити висновок стосовно генезису та геологічної будови родовища, визначити його геолого-промисловий тип, вивчаються загальні питання геології: стратиграфія, літолого-фаціальні комплекси, магматизм, тектоніка, речовинний склад корисної копалини, структура рудного поля.

3.8.4.2. Вибір об’єкту і глибини розвідки. Попередня розвідка проводиться на родовищах, які отримали позитивну оцінку в результаті пошуково-розвідувальних робіт.

Для ретельного вибору об’єкта попередньої розвідки необхідно ретельно і всебічно вивчити весь геологічний матеріал по родовищу і району. За наявними матеріалами родовище у першому наближенні відносять до певного геолого-промислового типу (у вигляді робочої гіпотези). Слід також скласти прогнозні детальні карти, плани, розрізи та інші графічні матеріали , які будуть використані у якості проектних.

Внаслідок проведення розвідки може бути встановлено, що родовище не має промислового значення, тому важливо провести розвідку з мінімальними витратами та своєчасно припинити роботи у разі необхідності.

При попередній розвідці вивчається все родовище з помірною деталізацією окремих ділянок. Послідовність робіт при попередній розвідці наступна:

• підрахувати запаси промислових категорій (головним чином категорії С₁) за кількістю і розподілом

• визначити загальний масштаб родовища, тобто встановити контур родовища за площею та на глибину

• при позитивних результатах отримати необхідні дані для складання ТЕД

Об’єктом попередньої розвідки є родовище у цілому. У межах великих родовищ, басейнів попередня розвідка повинна проводитися у межах структурно відокремлених їх частин (окрема складка, група дрібних зближених складок у природних границях).

Глибина попередньої розвідки визначається для середніх і великих родовищ глибиною поширення корисної копалини, але зазвичай вона не перевищує 1000 – 1200 м. Для дуже великих родовищ глибина попередньої розвідки залежить від максимальної глибина попередньої розвідки залежить від глибини експлуатації. Наприклад, найглибша вугільна шахта в районі г, Тереза в Донбасі сягає 2042 м, найглибша шахта у межах Криворізько-Кременчуцького басейну залізних руд 1430 м (Гвардійська), найглибша в світі шахта Таутона у Вітватерсранді (ПАР), глибина якої 3778 м (рекорд зафіксований у Книзі рекордів Гіннеса 15 липня 2007 р.).

3.6.4.3. Особливості робіт. Внаслідок попередньої розвідки складається детальна геологічна карти родовища в масштабі від 1:10 000 до 1:2 000, залежно від розмірів і складності родовищ. Контури виходів покладів корисної копалини, опорні горизонти, контакти вивержених і вміщуючих порід, тектонічні зони і зони вторинного змінення порід наносяться на карту в результаті обстеження відслонень (природних і штучних).

Попередня розвідка завжди супроводжується геологічною зйомкою. У процесі попередньої розвідки продовжують пошуки раніше не встановлених покладів корисної копалини.

Важливою задачею попередньої розвідки є всебічне вивчення речовинного складу корисної копалини, виявлення можливих побіжних компонентів.

Широко застосовуються геофізичні та геохімічні методи, можливості яких розглядалися.

У техніко – економічні доповіді про доцільність промислового освоєння родовища повинні бути наведеними:

а) приблизний розрахунок можливих водопритоків у шахту або в кар’эр;

б) попередня оцінка інженерно-геологічних умов експлуатації родовища;

в) характеристика можливих джерел водопостачання.

До задач попередньої розвідки входить отримання достатньо детальної характеристики мінеральної сировини за її речовинним складом, якістю та різними властивостями з повнотою, достатньою для вирішення питання створення принципових схем переробки мінеральної сировини. Разом з тим, на стадії попередньої розвідки недоцільне отримання повних техніко-економічних показників обробки і вилучення кінцевих продуктів, що підвищує вартість розвідки.

На стадії попередньої розвідки необхідно дотримуватися певної послідовності у випробуванні. Спочатку слід дати повну характеристику якості корисної копалини. Дослідження складу і властивостей сировини дозволить виділити її природні типи. Після цього можна переходити до відбору об’єднаних проб по типах руд, та, головне технічних і технологічних проб для отримання якісних показників збагачення, вилучення та використання сировини.

На стадії попередньої розвідки головне значення мають бурові роботи. Вони дозволяють швидко і відносно дешево визначити загальні контури родовища (його масштаб), намітити розподіл промислових блоків корисної копалини.

Гірничі виробки використовуються за можливістю обмежено.

Відстані між розвідувальними лініями та виробками в лініях визначаються розмірами рудних тіл та структурними особливостями родовища.

Топографо-геодезичні роботи на стадії попередньої розвідки повинні забезпечити інструментальну прив’язку точок спостереження (свердловин, відслонень, гірничих виробок) у повному обсязі та з використанням GPS.

3.8.5. Д е т а л ь н а р о з в і д к а.

3.8.5.1. Задачі. В результаті проведення детальної розвідки необхідно отримати і узагальнити всі геологічні і економічні відомості по родовищу, потрібні для проектування, будівництва та експлуатації гірничорудного підприємства. Детальна розвідка – завершальна перед проектна стадія вивчення і освоєння родовища.

По завершенню детальної розвідки складається зведений геологічний звіт по родовищу. У звіті всебічно характеризуються: а) геометризація родовища в цілому та окремих покладів корисної копалини; б) умови відкриття та відпрацювання покладу; в) якість сировини з включенням вихідних техніко-економічних даних, необхідних для проектування підприємства по збагаченню, підготовці та переробці сировини у готову продукцію.

Текст звіту супроводжується геологічними картами та планами, що характеризують якість корисної копалини та її мінливість за потужністю, розподіл природних типів і ґатунків руд, розбивку покладу на блоки за категоріями розвіданості, потужність розкриття та інші необхідні для промисловості дані.

До складу звіту входить підрахунок запасів корисної копалини та проектна геолого-економічна оцінку об’єкту. К результаті детальної розвідки головним чином переводять запаси з більш низьких категорій, підрахованих після попередньої розвідки, у більш високі.

3.8.5.2. Вибір об’єкту та глибини розвідки. Детальна розвідка планується по економічних районах у відповідності із перспективними планами розвитку гірничорудної і гірничозаводської промисловості.

Об’єкт для детальної розвідки вибирають з фонду попередньо розвіданих родовищ, які отримали позитивну оцінку, на підставі отриманих після попередньої розвідки ТЕДів. У межах економічного району вибирають економічно найбільш перспективні родовища або їх частини, тобто об’єкти, де можливе отримання найбільш низької собівартості сировини при найменших питомих капітальних витратах і де в найкоротший термин з початку капіталовкладень у підприємство можливо налагодити випуск продукції.

Границями ділянки для детальної розвідки на невеликих і середніх родовищах являються границі родовища у межах контуру поширення кондиційної сировини. Для великих родовищ (районів, басейнів) в результаті попередньої розвідки встановлюють раціональні технічні границі окремих гірничих підприємств (шахт, кар’єрів), які будуть розробляти родовище. Іноді границями об’єкту приймаються природні границі частини родовища (району) - тектонічні порушення, контакти інтрузивних масивів, водоймища, залізниці та інші.

Таким чином, особливістю детальної розвідки порівняно з пошуками та попередньою розвідкою є чітке визначення границь об’єкту як в плані так і на глибину.