Поиски месторождений угля. Постановка поисковых работ должна быть обоснована надежными геологическими данными но литологии, стратиграфии и тектонике исследуемого района. Кроме указанных данных признаками угольных месторождений являются: выходы угля на поверхность, обломки угля на участках выноса рыхлого материала водой, вынос угольного шлама источниками подземных вод или выбросы его из звериных нор; нахождение угля, угольного шлама и сажи в вывороченных корнях деревьев; обнажения «горельников», образующихся при подземных пожарах и представляющих собой обожженную красную весьма крепкую породу; выходы на поверхность углистых сланцев и тонких прослойков угля и т. д.
В зависимости от мощности покрывающих пород и особенностей геологического строения и рельефа участка при поисках проходятся канавы, шурфы или дудки, иногда небольшие штольни, производится ручное, мелкое и глубокое механическое бурение скважин. Последние бурят вертикально или наклонно в зависимости от условий залегания пород.
Поисковые работы заканчиваются оценкой перспектив угленосности района и выделением площадей под разведку, целесообразность постановки которой устанавливается на основе оценки данных поисковых работ.
Предварительная разведка угольных месторождений. Задачей проведения предварительной разведки угольных месторождений являются установление мощности пласта, элементов его залегания, площади распространения, характеристики вмещающих пород, их водоносности, физико-химических свойств и состава угля. Предварительные геологоразведочные работы в зависимости от условий залегания полезного ископаемого и вмещающих его пород производятся различными методами: бурением мелких и глубоких скважин, проведением канав, шурфов, штолен, наклонными стволами. Применяются также геофизические методы разведки. Предварительные разведочные работы позволяют составить геологический разрез месторождения, а анализ проб -его качественную характеристику.
Детальная разведка. Задачей проведения детальной разведки является окончательное определение запасов, распределение их и пределах месторождения, уточнение условий залегания, выявление условий эксплуатации и опробования полезного ископаемого. Качество и технологические особенности углей определяются в результате анализа проб. Анализ бывает химический, технологический и петрографический. В задачу детальной разведки входит также определение газоносности и водообильности угольных пластов и вмещающих пород. Детальная разведка производится путем бурения разведочных скважин, а также пробной добычи угля и выявлением данных об обогащении угля, его пыльности и склонности к самовозгоранию.
Эксплуатационная разведка. Задачей проведения эксплуатационной разведки является выявление частных случаев нарушения в залегании угольных пластов: сбросов, сдвигов, выклинивания или вздутия, взбросов. Эти работы производятся силами геологоразведочной службы шахт или шахтоуправлений по мере надобности при разработке месторождения.
Геофизические методы разведки. Для ускорения поисковых и разведочных работ и удешевления их за счет наиболее рационального расположения разведочных выработок и для более полного освещения условий залегания полезного ископаемого применяют геофизическую разведку. На одних этапах (поиски) она предшествует геологоразведочным работам, а на других проводится вместе с ними с целью дополнения и уточнения полученных результатов.
Горные породы характеризуются определенными физическими свойствами — плотностью, магнитностью, электропроводностью, упругостью, различаясь между собой по составу и условиям залегания.
Геофизические методы разведки основаны на изучении различных параметров физических свойств горных пород, залегающих на участке наблюдений. Изучаемые при этом физические поля могут быть естественными или искусственно созданными. К первым можно отнести магнитные и гравитационные поля, естественные электрические токи, ко вторым — поля заземленных источников электрического тока, поля упругих колебаний при взрывах и ударах. Причем одно и то же поле в разных геологических средах различно по структуре и интенсивности. Это обстоятельство дает возможность устанавливать характер влияния и особенности пространственного распределения горных пород. Чем заметнее различаются горные породы по физическим параметрам, тем отчетливее выявляются границы, их разделяющие.
Геофизические наблюдения можно проводить на поверхности земли, в горных выработках, буровых скважинах, в воздухе, с поверхности или по дну водных бассейнов.
Геофизические методы разведки дают возможность выявлять и изучать особенности геологического разреза как по длине его, так и на глубину от первых метров до многих километров. Они позволяют увеличивать объем информации о свойствах горных пород и особенностях геологического разреза, которую трудно получить, применяя только одни геологические методы. Геофизические методы разведки весьма эффективны благодаря применению различных технических средств.
Вместе с тем геофизическим методам разведки присущи и некоторые недостатки вследствие того, что разрешающая способность их ограничена. Геофизические наблюдения освещают геологический разрез осредненно.
Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что геофизические методы разведки не могут полностью заменить геологические методы поисков и разведки. Только правильное сочетание геологических, горных, буровых и геофизических методов исследования позволяет осуществить эффективное проведение поисковых и разведочных работ.
К основным методам геофизических исследований относятся: электроразведка, сейсморазведка, гравиразведка и магниторазведка. Из перечисленных методов электроразведка наиболее распространена. Она применяется в двух вариантах: метод вертикального электрического зондирования и метод электропрофилирования. Оба метода основаны на изучении удельного сопротивления пород посредством наблюдения искусственно создаваемого в земле постоянного электрического поля.
Сейсморазведка основывается на наблюдении путей и скоростей распространения упругих колебаний в массиве горных пород, вызываемых взрывами или ударами. Она применяется в двух вариантах: метод отраженных волн и метод преломленных волн.
Гравиразведка основана на изучении аномальных особенностей поля силы тяжести, вызываемых неоднородностями распределения в разрезе изучаемой площади горных пород различной плотности.
Магниторазведка основана на изучении особенностей поведения земного магнитного поля в пределах той или иной площади исследования. Это позволяет установить закономерности распределения пород, различающихся по своим магнитным свойствам.
Подсчет разведанных запасов угля. На завершающей стадии разведочных работ производится подсчет запасов полезного ископаемого. Количество запасов, например, угля на разведанном участке с учетом горнотехнических условий и особенностей определяет промышленную ценность месторождения или его части, а подразделение запасов на категории отражают степень геологической изученности объекта в целом и отдельных его частей.
Обычно запасы подсчитываются после окончания поисковых или разведочных работ. Выявленные запасы утверждаются Государственной комиссией по запасам полезных ископаемых при Совете Министров России.
Подсчет запасов выполняется в следующей последовательности: подготовляются и собираются исходные данные и оформляются графические материалы; оконтуриваются площади подсчета и промышленные группы запасов; последние подразделяются по степени изученности и блокам подсчета; выполняются технические операции и оформляются результаты подсчета.
Подсчет запасов производится различными методами, сущность которых рассмотрена ниже.
Метод геологических блоков используется почти повсеместно на самых различных по генетическому типу и геологическим условиям месторождениях. Сущность метода заключается в том, что площадь подсчета запасов делят на части (блоки), характеризующиеся общностью показателей мощности и строения пласта, условий залегания, качества угля, степени нарушенности, обводненности, газоносности, пыльности и т. д. Общие запасы месторождения определяют суммированием запасов отдельных блоков.
Метод ближайшего района применяется при неравномерной густоте разведочной сети и наличии резких колебаний в показателях, характеризующих месторождение по соседним выработкам. Сущность метода заключается в том, что площадь подсчета запасов делят на блоки по числу разведочных выработок, причем каждый из них представляет собой многоугольник, опирающийся на разведочную выработку. Общие запасы месторождения также определяются суммированием запасов отдельных блоков.
Метод разрезов применяется при подсчете запасов по разрезам, пересекающим пласт. Сущность метода заключается в том, что на основе данных разведки строят геологические разрезы, на которых оконтуривают площадь подсчета и участки с различной степенью изученности. Данный метод используется при подсчете запасов месторождений, содержащих сложные по форме, строению и условиям залегания мощные угольные пласты и залежи.
Метод изолиний применяется при горизонтальном или близком к нему залегании пласта. Сущность метода заключается в том, что на условной плоскости, параллельной напластованию, строят изолинии равной мощности пласта. Метод изолиний используется при подсчете запасов мощных угольных пластов сложной формы при значительных, но равномерных изменениях мощности при наличии большого числа выработок, обеспечивающих возможность надежного построения изолиний.
Метод среднего арифметического применяется при подсчете запасов по всему месторождению или его части, рассматриваемой в качестве единого блока. Метод очень прост и используется при равномерной густоте разведочной сети и отсутствии резких изменений показателей мощности и качественных свойств угля в разных частях оцениваемой площади.
Статистический метод применяется для подсчета запасов по категории C2 и прогнозных запасов. Сущность его заключается в определении исходных средних данных об угленосности, приходящихся на единицу площади отложений.
Метод эксплуатационных блоков. Область его применения ограничивается контуром горно-эксплуатационных работ. Сущность метода заключается в использовании исходных показателей, полученных в процессе вскрытия и эксплуатации месторождения. Пo этим показателям вычисляются средние данные о мощности и качестве угля в блоке.
Топографические и маркшейдерские планы масштабов 1:2000 и 1:5000 являются графической основой для подсчета запасов промышленных категорий. При подсчете запасов категорий C1 и C2 применяются планы масштаба 1:10000.
Классификация запасов по степени их разведанности. Запасы месторождения по степени их разведанности разделяются по категориям, обозначаемым буквами латинского алфавита: А, В, C1 и C2.
Категория А запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей: полное выяснение условий залегания, формы и строения тел полезного ископаемого; полное выявление природных типов и промышленных сортов минерального сырья, их соотношения и пространственного положения; выделение и оконтуривание некондиционных участков внутри тел полезного ископаемого; полное выяснение качества, технологических свойств полезного ископаемого и природных факторов (гидрогеологических, инженерно-геологических и др.), определяющих условия ведения горно-эксплуатационных работ. Контур запасов определяется по данным бурения скважин или проведения горных выработок.
Категория В запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей: выяснение основных особенностей условий залегания, формы и характера строения тел полезного ископаемого; выявление природных типов, промышленных сортов минерального сырья и закономерностей его распределения без точного отображения пространственного положения каждого типa; выяснение соотношения и характера некондиционных участков внутри тел полезного ископаемого без точного их оконтуривания; выяснение качества, основных технологических особенностей полезного ископаемого и основных природных факторов, определяющих условия ведения горно-эксплуатационных работ. Контур запасов полезных ископаемых определяется по данным разведочных выработок с включением ограниченной зоны экстраполяции при устойчивой мощности и выдержанном качестве полезного ископаемого.
Категория C1 — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей выяснение в общих чертах условий залегания, формы и строения тел полезного ископаемого, его природных типов, промышленных сортов, качества, технологических свойств, а также природных факторов, определяющих условия ведения горно-эксплуатационных работ. Контур запасов полезных ископаемых определяется по данным разведочных выработок и экстраполяции по геологическим и геофизическим данным.
Категория C2 — запасы предварительно оцененные; условия залегания, форма и распространение тел полезного ископаемого определены на основании геологических и геофизических данных, подтвержденных данными, полученными при вскрытии полезного ископаемого в отдельных точках, либо установленных но аналогии с изученными участками. Качество полезного ископаемого определяется по единичным пробам и образцам или по данным примыкающих разведанных участков. Контур запасов полезных ископаемых принимается в пределах геологически благоприятных структур и комплексов горных пород.
Кроме того, запасы месторождения полезного ископаемого делят на геологические, балансовые, забалансовые и промышленные.
К геологическим относят все запасы, выявленные в пределах данного контура месторождения и на определенную глубину, независимо от процентного содержания полезного ископаемого, его качеств и условий залегания.
К балансовым относят разведанные и изученные запасы полезного ископаемого, которые пригодны для эффективной разработки и использования в народном хозяйстве при существующем уровне техники. Балансовые запасы угля в России по состоянию на 1 января 1975 г. оцениваются в 420,4 млрд. т.
К забалансовым относят часть геологических запасов, которые в настоящее время по тем или иным причинам не могут быть использованы в народном хозяйстве. В будущем с улучшением средств эксплуатации, изменением спроса и потребления полезного ископаемого забалансовые запасы могут быть отнесены к балансовым.
К промышленным запасам относят часть балансовых запасов, которая в процессе разработки полезного ископаемого может быть выдана на поверхность. Промышленные запасы равны балансовым за вычетом потерь в количествах, предусмотренных проектом разработки месторождения. Главными причинами потерь угля являются: оставление угля в выработанном пространстве в виде мелочи; оставление угля в целиках около горных выработок; оставление целиков угля под поверхностными зданиями, сооружениями или водоемами. В связи с этим различают коэффициент эксплуатационных потерь, коэффициент общих потерь.
Прогнозные запасы. Кроме запасов категорий А, В, C1 и C2, подсчитанных по отдельным месторождениям и площадям, в некоторых случаях для оценки потенциальных возможностей угленосных провинций, областей и районов на основе общих геологических представлений составляются прогнозные запасы. Эти запасы не подлежат утверждению в комиссиях по запасам.
Главная