Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Система разведки месторождения нерудных полезных ископаемых

Система разведки месторождения нерудных полезных ископаемых

26.09.2017

Под системой разведки месторождений полезных ископаемых следует понимать порядок пространственного расположения и последовательность проходки разведочных выработок. Выбор рациональной системы разведки месторождений полезных ископаемых является основным вопросом геологоразведочных работ, так как от правильности выбора системы разведки месторождения зависят с одной стороны затраты на проведение разведочных работ, а с другой — достоверность получаемых в результате разведки запасов.
Быстрые темпы промышленного освоения месторождений, намечаемая в последние годы тенденция строительства крупных горнодобывающих и перерабатывающих нерудное минеральное сырье предприятий, а также вовлечение в разведку сложных месторождений, требующих на ее проведение больших затрат времени и средств, обусловливают необходимость еще большего внимания к выбору рациональной системы разведки месторождения.
Рациональной системой разведки месторождения следует считать такую систему, которая при минимальной сумме затрат времени и средств обеспечивает получение необходимой информации для достоверной оценки промышленного значения месторождения, подсчета запасов полезного ископаемого и составления технически правильного и экономически наиболее выгодного проекта его разработки.
Основными факторами, определяющими рациональную систему разведку месторождения, являются: 1) форма тела полезного ископаемого и угол его падения; 2) степень тектонической нарушенности месторождения; 3) сплошность или прерывистость промышленной минерализации; 4) наличие или отсутствие зон размывов, дробления, карста и других вторичных процессов.
Форма тела полезного ископаемого и угол его падения определяют порядок пространственного расположения разведочных выработок.
Для изометричных, горизонтально или слабонаклонно залегающих тел полезного ископаемого наиболее рациональной системой расположения разведочных выработок будет расположение их по квадратной сети. Для вытянутых в одном направлении, крутопадающих тел полезного ископаемого наиболее рациональной системой будет система расположения разведочных выработок по линиям, ориентированным вкрест вытянутости или по падению тела полезного ископаемого.
Тектоническая нарушенность месторождения предопределяет необходимость выяснения пространственного положения и характера тектонических нарушений, амплитуды смещения ими полезного ископаемого, влияние на его состав и качество. Для решения этих вопросов требуется проходка дополнительных разведочных выработок, не укладывающихся в ранее принятую разведочную сеть. Прерывистость промышленной минерализации обусловливает необходимость прослеживания поведения полезного ископаемого по простиранию и падению на относительно коротких расстояниях, для чего требуется проходка разведочных выработок, идущих непосредственно по телу полезного ископаемого.
Наличие зон размыва, дробления и карста вызывает необходимость изучения их размеров, формы, степени развития и влияния на состав и качество полезного ископаемого. Для их выявления и оконтуривания требуется проходка специальных разведочных выработок.
Из изложенного видно, что для выбора рациональной системы разведки месторождения необходим глубокий анализ имеющегося фактического геологического материала и прежде всего геологической карты и разрезов к ней. По геологической карте и разрезам можно судить о форме тел полезного ископаемого, элементах их залегания, наличии или отсутствии тектонических нарушений, зон дробления и т. д. Кроме того, анализ карты поможет правильно определить границы площади разведочных работ. Поэтому, приступая к проектированию системы разведки месторождения, необходимо иметь кондиционную крупномасштабную геологическую карту.
Масштаб карты определяется размером месторождения и сложностью его строения. Для крупных месторождений (измеряемых несколькими квадратными километрами), характеризующихся простым строением или близким к горизонтальному залеганием слагающих их пород, наиболее рациональным является масштаб 1:5000—1:10 000. Для месторождений меньших или имеющих сложное строение при крутопадающих слоях может быть рекомендован масштаб 1:1000—1:2000. Крупномасштабная геологическая карта должна быть составлена на инструментальной топографической основе того же или более крупного масштаба. Она должна быть наглядна. На ней должны быть правильно и точно показаны не только поля развития тех или иных толщ, горизонтов, пачек, условия их залегания, структуры и тектонические нарушения в плоскости поверхностного среза или под четвертичным покровом, но и распространение всех этих элементов на глубину. Поэтому на крупномасштабной геологической карте по возможности должны быть построены стратоизогипсы и составлено к ней большое количество различно ориентированных разрезов, погоризонтных планов, блок-диаграмм и т. д.
Для месторождений, характеризующихся горизонтальным или близким к нему залеганием продуктивных горизонтов, имеющих, кроме плаща четвертичных отложений, почти сплошной покров более или менее однородных пород, геологические карты, составленные обычными приемами, весьма мало выразительны, так как крупные поля покровных пород скрывают характер залегания и распространения нижележащих, и в том числе продуктивных пород и горизонтов, их взаимоотношения, характер выклинивания, фациальные переходы и т. д. Чтобы лучше судить о строении месторождения на глубине, следует пользоваться специальными картами. Хорошие результаты дают карты, на которых показаны границы распространения отдельных толщ, горизонтов и других геологических элементов, залегающих под более молодыми отложениями. Еще лучшие результаты дают карты, на которых сняты не только четвертичные отложения, но и породы, покрывающие продуктивный горизонт. Полезно, а в некоторых случаях и необходимо, геологическую карту дополнять врезанными в нее разрезами, составлять аксонометрические проекции и т. д.
Если на месторождении имеется более или менее мощный покров четвертичных отложений или к ним приурочена полезная толща, то требуется специальное изучение и составление карты четвертичных отложений. В некоторых случаях, кроме того, необходимо составить геоморфологическую карту для установления связи залежей полезного ископаемого с теми или иными формами рельефа. Например, на месторождениях серы в Каракумах выявлена связь сероносных отложений с положительными формами рельефа; такая же связь установлена для огнеупорных глин на Троицко-Байновском месторождении; имеются месторождения, на которых полезное ископаемое приурочено к древним долинам размыва, и т. д. Выявление этих связей и отражение их на геоморфологических картах помогает правильно вести дальнейшие разведочные работы и оценить перспективы месторождения.
Квалифицированно составленные карты и разрезы, наряду с освещением общих геологических позиций изучаемого месторождения, позволяют более обоснованно устанавливать контуры распространения полезного ископаемого, что имеет чрезвычайно важное значение для определения границ разведочных работ.
Принципы установления внешнего контура залежей, а следовательно и границ площади разведочных работ, для разных групп месторождений различны. Для осадочных месторождений основным принципом является литолого-фациальный анализ продуктивного горизонта и вмещающих его пород; для месторождений коры выветривания — геоморфология местности; для магматических месторождений — определение площадей развития различных дифференциатов ультраосновных, основных и щелочных пород; для месторождений пегматитов и связанных с ними месторождений слюды — проведение нижней границы распространения тела полезного ископаемого, которая нередко намечается в соответствии с закономерностью изменения качества пегматитов с глубиной; для разнообразных гидротермальных месторождений два главных фактора определяют контуры тел полезного ископаемого — глубина формирования и наличие благоприятных геологических структур и литологических горизонтов.
He меньшее значение для выбора системы разведки место, рождения имеет и изучение на основе геологической карты тектоники месторождения. Наличие на месторождении складчатости или разрывных нарушений сильно усложняет его разведку.
Нередко тектонические нарушения сопровождаются изменением качества полезного ископаемого как в зонах нарушения, так и на прилегающих к ним участках. В одних случаях оно выражается в наличии мощных зон дробления, вследствие чего породы на этих участках могут не удовлетворять требованиям кондиций по габаритности или физико-механическим свойствам, в других — в изменении химического состава в результате проявления в ослабленных тектонических зонах процессов окварцевания, серицитизации, хлоритизации и т.д., в третьих — в изменении физических свойств и химического состава одновременно. Эти обстоятельства обусловливают необходимость при разведке месторождения тщательно фиксировать и изучать имеющиеся на месторождении тектонические нарушения. Необходимо выявить характер, направление и амплитуду нарушения и, кроме того, установить характер и зону влияния нарушения на качество полезного ископаемого и на его физико-механические свойства. Поэтому, помимо проходки разведочных выработок по основной сетке, обычно требуется проходка дополнительных выработок специально для прослеживания тектонических нарушений.
Серьезные осложнения при разведке и при разработке месторождений вызывает их закарстованность. Карст в теле полезного ископаемого затрудняет выявление при разведке достоверных запасов, а при разработке месторождения осложняет горнотехнические условия эксплуатации, обусловливает значительные потери сырья. Вследствие этого, выбирая систему разведки, геолог должен учитывать возможность пора-женности месторождения карстом, при этом следует иметь в виду неодинаковые особенности развития карстовых процессов на месторождениях различных типов.
В платформенных областях закарстованные месторождения развиты довольно широко, но степень пораженности их значительно ниже, чем в горноскладчатых областях. Карст обычно проявляется по разному: в одних случаях наиболее интенсивная закарстованность отмечается на участках с маломощным чехлом покровных отложений или участках развития трещиноватых пород. На юго-западной окраине Донбасса, например, где находится большая группа месторождений карбонатных пород нижнего карбона (Ново-Троицкое, Еленовское, Каракубское и др.), наиболее интенсивное карстопроявление тяготеет к зонам тектонических нарушений сбросо-сдвигового характера и связано с зонами контакта карбонатных пород с углесодержащими породами и сланцами. Количество карстовых пород и продуктивных горизонтах достигает на этих месторождениях 15—25%.
На развитие карста в известняках платформенных месторождений решающее влияние оказывают изменения региональных и местных базисов эрозии, вызванные эпейрогеническими колебаниями. В связи с этим интенсивное карстопроявление отмечается в древней гидрографической сети, близ глубоких эрозионных размывов и в тектонически мобильных зонах.
В горноскладчатых областях сильно закарстованные месторождения приурочены преимущественно к поднятиям палеозойской складчатости с многочисленными разрывными нарушениями, раздробленностью и трещиноватостью. В горноскладчатых областях значительно более, чем на платформах, выражена связь карста с различными структурно-тектоническими формами, зонами разломов, повышенной трещиноватости и другими тектоническими нарушениями.
Вторая особенность развития карста обусловлена частой литологической изменчивостью пород в разрезах геосинклинальных формаций. С этим связана, с одной стороны, неравномерность развития карста, а с другой — приуроченность его к контактам растворимых и не карстующихся пород. Особенно благоприятные условия для развития карста проявляются на контакте известняков со сланцами, содержащими пирит, который способствует насыщению подземных вод углекислотой и таким образом повышает их растворимость.
Приведенное свидетельствует о том, что рациональная система разведки может быть выбрана только при хорошем знании и учете геологических особенностей месторождения и района, в котором оно находится.
В практической деятельности нередко серьезной критике подвергаются системы разведки месторождений, предусматривающие неравномерное расположение выработок. В основе расположения выработок по правильной сети лежит предпосылка о том, что во всех направлениях степень изменчивости залежи одинакова. Разведка месторождения разведочными линиями принципиально мало отличается и по существу представляет собой разведку правильной прямоугольной сетью. В ее основе лежит принцип равной степени изменчивости залежи полезного ископаемого в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Линии разведочных выработок задаются вкрест указанных направлений, причем в направлении большей изменчивости густота выработок большая. Разведочные линии обычно располагаются параллельно и на одинаковых расстояниях друг от друга.
Расположение выработок по равномерной сети могло бы считаться правильным в том случае, если бы степень изменчивости основных показателей залежи была бы одинаковой в направлениях, по которым ориентирована сеть. В действительности же, как показывает практика геологоразведочных работ, на месторождениях и отдельных телах полезного ископаемого всегда имеются более или менее значительные участки утонения или раздува мощности залежи, зоны расщепления, размыва, карстообразования, тектонических нарушений, т. е. участки или блоки, в пределах которых степень и характер изменчивости свойств залежи иные, чем на остальной ее части. Вследствие этого на таких участках требуется сгущение сети разведочных выработок, а иногда и формы разведочной сети или ее ориентировки. Теоретической базой расположения разведочных выработок по правильной сети является по существу теория вероятности и математической статистики. При таком расположении выработок обеспечивается получение максимума объективной информации о количественной стороне изучаемого параметра (мощности, содержании и т. д.), что достаточно обосновано в работе Д. Матерона и находит свое подтверждение в теории конфигурации расположений, определенных равномерностью. Для изучения качественной стороны явлений одной статистики мало. Для этого должны применяться аналитические методы, опирающиеся на знание законов и закономерностей характера явлений.
Аналитические методы разведки месторождений, как это было показано выше, исходят из принципов всемерного учета геологических особенностей месторождения и закономерностей изменения изучаемых параметров. Аналитический подход обеспечивает повышение эффективности разведочных работ. Однако при выборе рациональной системы разведки должны использоваться как тот, так и другой методы. Соотношение статистического и аналитического методов отражает степень знания о геологической природе месторождения. На ранних стадиях преобладает статистический метод, предусматривающий равномерное распределение выработок. По мере накопления знаний статистический метод отходит на второй план, и система разведки месторождения базируется на глубоком анализе полученных статистикой материалов, что и предопределяет необходимость дифференцированного расположения на площади месторождения разведочных выработок.
Из изложенного следует, что система разведки месторождения динамична. Она развивается и совершенствуется по мере накопления информации от стадии к стадии исходя из конкретных задач, решаемых на каждой стадии изучения месторождения.
Целью поисковых работ является установление наличия полезного ископаемого. Оценка промышленного значения найденного проявления обычно в прямую задачу поисковых работ не входит. Лишь в отдельных случаях, главным образом для строительных материалов, по результатам поисков можно дать предварительную, сугубо ориентировочную оценку промышленной ценности найденного проявления. Исходя из поставленных задач система поисковых работ должна обеспечить выявление залежей полезного ископаемого по составу и качеству, а также по горнотехническим условиям залегания, представляющих практический интерес. Для этого поисковые выработки располагаются в пределах продуктивных горизонтов таким образом, чтобы не допустить пропуска искомых тел. Сеть поисковых маршрутов обычно равномерная, со сгущением на участках, перспективных для выявления данного вида полезного ископаемого.
Работы, проводимые на стадии предварительной разведки, должны определенно и однозначно решить вопрос о промышленной ценности месторождения, целесообразности постановки на нем детальной разведки, направлении, характере и объемах последующих исследований. На этой стадии должны быть подсчитаны запасы полезного ископаемого в целом по месторождению и достаточно надежно определены средний состав и качество сырья. Применяемая система разведки должна обеспечить получение объективной информации, необходимой для определения средних по месторождению показателей (мощности, содержания и др.). Такую информацию можно получить только применяя равномерную сеть выработок, т. е. путем сбора и анализа статистических данных. Однако при анализе статистических данных обычно выявляется наличие участков, отличных по своему строению от среднего по месторождению, что приводит к необходимости в принятую систему разведки вносить соответствующие коррективы. Таким образом, уже на стадии предварительной разведки при преобладании статистического метода в выборке системы разведки месторождения участвует и аналитический метод, хотя он и имеет подчиненное значение.
На стадии детальной разведки, задачей которой является получение конкретных материалов, необходимых для составления проекта разработки месторождения, общих данных, характеризующих месторождение в целом, недостаточно. Составить технически грамотный и экономически наиболее выгодный проект разработки месторождения можно лишь при выяснении условий залегания, формы и строения тела полезного ископаемого, природных типов и промышленных сортов минерального сырья, их соотношения и пространственного положения, качества и технологических свойств полезного ископаемого не только в целом по месторождению, но и дифференцированно в отдельных его частях. Исходя из этого на стадии детальной разведки изучение месторождения идет по линии детализации данных, полученных при предварительной разведке.
Разведочные выработки располагаются на этой стадии уже в большей мере не для получения общих статистических данных, а для уточнения строения тела полезного ископаемого и качества сырья на отдельных его участках, блоках и горизонтах. Соотношение статистического и аналитического методов обоснования системы разведки месторождения на этой стадии — уже явно в пользу последнего.
Проведение работ на стадии детальной разведки по заранее принятой в проекте разведочной сети без учета получаемых в процессе разведки результатов приводит нередко, с одной стороны, к проходке лишних выработок, а с другой — к пропуску выработок в нужных точках. Поэтому в стадию детальной разведки развитие разведочной сети должно идти последовательно, с учетом каждой ранее пройденной выработки.
Однако постепенное и последовательное развитие разведочного процесса не должно привести к беспорядочному разбрасыванию выработок в пунктах, представляющих геологический или практический интерес. Сеть выработок при любой системе разведки месторождения всегда должна сохранять свою геометричность, так как только в этом случае выработки будут давать нужные и объективные данные и могут использоваться при подсчете запасов. Геометричность сети выработок при ее неоднородности достигается тем, что все дополнительные выработки проходятся по линиям, ориентированным строго перпендикулярно друг к другу через некоторые постоянные и кратные интервалы. Дополнительные выработки закладываются лишь в тех местах, где без них невозможно решить те или иные задачи. Такую систему разведки, когда по существу каждый геологический блок имеет свою форму и густоту разведочной сети, Е.О. Погребицкий назвал системой блоков. Это название представляется весьма удачным, так как характеризует геологическую сущность разведочного процесса.
При выборе системы разведки месторождения нельзя не учитывать и систему намечаемой его разработки. Это прежде всего относится к выбору участка разведываемого с наибольшей детальностью, запасы на котором подсчитываются по высоким категориям. Такие участки могут располагаться в различных частях месторождения в зависимости от системы вскрытия и отработки месторождения. Поэтому перед началом детальной разведки необходимо согласовать с проектной организацией намечаемую систему разработки месторождения и в соответствии с этим — участки первоочередной разработки, которые и должны разведываться с наибольшей степенью детальности.
При разведке месторождений полезных ископаемых, предназначенных для открытой разработки, важно установить не только строение и состав толщи самого полезного ископаемого, но и получить надежную характеристику вскрышных пород, особенно в отношении их мощности и состава. Эта задача требует нередко разработки системы разведки вскрышных пород, иногда отличающейся по форме и ориентировке от системы разведки самого полезного ископаемого. Таким образом получается комбинированная система разведки месторождения, обеспечивающая надежную характеристику как самого полезного ископаемого, так и покрывающих его пород.
Для правильного выбора системы разведки сложного месторождения в ряде случаев целесообразно строить геометрические их модели. Такие модели позволяют оценить степень изменчивости распределения полезного и вредных компонентов, уточнить контуры распространения полезного ископаемого разных природных типов и промышленных сортов, определить размеры, элементы залегания, приуроченность тел полезного ископаемого к тем или иным литолого-структурным элементам. Геометрические модели обычно строятся путем нанесения на планах и разрезах изолиний значения мощности залежи, содержания лимитируемых кондициями компонентов и других исследуемых показателей.
В настоящее время в большинстве случаев геометрические модели месторождений строятся вручную проведением изолинии методом интерполяции. Вследствие большой трудоемкости составления геометрических моделей таким способом, для выбора системы разведки месторождений нерудных полезных ископаемых они применяются редко. Кроме того, при построении геометрических моделей ручным способом проведение изолиний в значительной степени субъективно, особенно когда сеть точек наблюдений редка или когда месторождение характеризуется очень сложным строением, с резкими и частыми колебаниями исследуемого параметра.
А.В. Коплус, В.В. Коротаев и А.П. Грудев предлагают производить построение геометрических моделей по алгоритму И.Д. Савинского с применением электронно-вычислительных машин. Этим способом ими были построены и проанализированы модели рудных тел ряда месторождений флюорита Забайкалья. Для каждого исследуемого рудного тела на ЭВМ «М222» по алгоритму И.Д. Савинского рассчитывались интерполяционные поверхности, отражающие характер распределения значений мощности и содержаний плавикового шпата. Планы вычерчивались автоматически графопостроителем «Атлас». Поскольку флюоритовые залежи на этих месторождениях имеют крутое падение, построение производилось на вертикальных проекциях продольных разрезов рудных тел.
Анализ построенных моделей позволил более четко представить закономерности изменения мощностей залежей и содержания в рудах флюорита. На Шахтерском месторождении, например, было установлено, что на фоне пестрой картины распределения мощностей выделяются участки повышенных их значений размерами в десятки квадратных метров, разнообразной формы и ориентировки. В верхней части разреза они в основном имеют крутое склонение и удлиненную форму. В нижней части разреза участки повышенной мощности падают полого или имеют залегание близкое к горизонтальному, форма их приближается к элептической. Анализ модели содержания флюорита показал наличие участков с повышенным содержанием флюорита (более 75 %) только в приповерхностной части. Участки с содержанием 45—75 % равномерно рассеяны в пределах всего рудного тела. Они характеризуются близкими к овальным формам и расположены субгоризонтально или незначительно наклонно.
Участки повышенной мощности и содержаний в целом пространственно совпадают, однако конфигурация и размеры их нередко заметно различаются, а эпицентры сдвинуты относительно друг друга.
Из приведенного видно, что геометрические модели дают богатую информацию для разработки оптимальной методики разведки месторождений. Эти модели могут быть использованы и для оценки достоверности подсчитанных запасов. Проведенный указанными авторами анализ блокировки запасов Шахтерского месторождения в целом подтвердил их правильность. В то же время в ряде случаев в пределах блоков кондиционных руд при подсчете запасов включались в одних случаях некондиционные руды, а в других случаях, наоборот, — исключались кондиционные. Это свидетельствует о том, что для более точного оконтуривання блоков и повышения достоверности количественного определения запасов в них необходимо использовать аппроксимирующие поверхности мощностей и содержаний.
Для разведки месторождений может быть разработана не одна, а несколько разведочных систем, обеспечивающих получение необходимых данных. Однако каждая разведочная система требует определенных затрат времени и средств. Поэтому при одинаковых геологических результатах необходимо сопоставить технико-экономические показатели различных систем разведки и отдать предпочтение наиболее экономичной из них.