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
         » » Методы подсчета запасов полезных ископаемых и принципы выделения подсчетных блоков

Методы подсчета запасов полезных ископаемых и принципы выделения подсчетных блоков

26.09.2017

В геологической литературе описано более 20 методов подсчета запасов твердых полезных ископаемых. В практике подсчета запасов нерудных полезных ископаемых в настоящее время широко применяют всего лишь два метода: геологических блоков и разрезов. Для подсчета запасов пьезооптического и камнесамоцветного сырья нередко используется геолого-статистический метод.
Бригадой сотрудников ВКЗ под руководством В.И. Смирнова и М.С. Галинкер на основании сравнения результатов подсчета запасов различных видов нерудных полезных ископаемых разными методами установлено, что величина ошибок, связанных с применением различных методов, не превышает величины погрешности определения параметров подсчета, технических операций и тем более погрешности аналогии (геологической ошибки). А.П. Прокофьев, исходя из того что точность подсчета общих запасов рудных полезных ископаемых не зависит от способа его выполнения, рекомендовал применять такие методы, которые позволяют учитывать и отраждать особенности строения месторождения, его структуру, распределение различных сортов и типов полезного ископаемого.
В основе всех методов подсчета запасов лежит один и тот же принцип — преобразование сложных по форме тел полезных ископаемых в простые фигуры, равновеликие по объемам, вычисление которых удобно производить при помощи известных формул элементарной геометрии.
Различные методы подсчета запасов позволяют преобразовывать тела полезных ископаемых в фигуры различной формы, которые по объему более или менее равновелики и приближаются к действительному объему залежи, но по форме не являются равнозначными. Это обстоятельство обусловливает различную точность и достоверность определения запасов отдельных частей месторождения или блоков при использовании различных методов.
Методы подсчета запасов полезных ископаемых и принципы выделения подсчетных блоков

Метод геологических блоков впервые был описан В.И. Смирновым в 1950 г. Подсчет запасов этим методом заключается в разделении тела полезного ископаемого на отдельные сомкнутые в общем контуре фигуры — блоки, высота которых равняется средней мощности каждого блока (рис. 35). При расчленении тела полезного ископаемого на блоки последние выделяются в зависимости от сорта полезного ископаемого, его мощности, содержания полезных компонентов и вредных примесей, объемной массы технологических свойств, степени разведанности, условий залегания, горнотехнических и гидрогеологических условий.
Разделять площадь тела полезного ископаемого на блоки по другим признакам (в частности, с целью получения большого числа мелких блоков) не рекомендуется. Точность подсчета запасов зависит при прочих равных условиях от исходных данных. Поэтому точность подсчета зависит от величины количества пересечений, на которое будет опираться подсчет.
Для определения запасов полезного ископаемого в каждом подсчетном блоке применяются простейшие геометрические формулы. Объем тела (v) вычисляется по формуле
v = sm,

где s — площадь блока; m — средняя мощность полезного ископаемого в блоке.
Запасы полезного ископаемого (Q) вычисляются по формуле
Q = vd,

где d — объемная масса полезного ископаемого в недрах.
Запасы полезных компонентов в блоке (P) определяются по формуле
P = Qc,

где с — среднее содержание полезного компонента в блоке.
Общие запасы полезного ископаемого и заключенных в нем ценных компонентов определяются как сумма запасов в отдельных подсчетных блоках.
Метод разрезов применяют при подсчете запасов месторождений, разведанных выработками, расположенными по прямым линиям, на основании которых можно построить геологические разрезы.
Метод разрезов обусловливает необходимость закладки выработок по более или менее параллельным линиям и достаточно равномерного распределения как самих линий, так и выработок на линии.
Разрезы, пересекающие тело полезного ископаемого, можно строить в плоскостях, секущих тело либо в вертикальном направлении, когда разведка осуществлялась по вертикальным линиям, либо в горизонтальном, когда разведка производилась по горизонтам. В практике разведки нерудных полезных ископаемых выработки располагают чаще всего по вертикальным линиям. Иногда расположение выработок позволяет применить любой из этих двух вариантов. В этом случае предпочтение следует отдать тому варианту, который больше отвечает требованиям эксплуатации. Если, например, месторождение разрабатывается по горизонтам, то подсчет, запасов лучше выполнить методом горизонтальных разрезов. Однако, ориентируясь лишь на способ разработки, нельзя применять метод подсчета, не соответствующий системе расположения разведочных выработок. Так, если месторождение разведано линиями вертикальных буровых скважин, нельзя производить подсчет запасов по горизонтальным сечениям даже в том случае, если разработка месторождения будет осуществляться горизонтальными слоями, поскольку данных для построения горизонтальных сечений будет недостаточно и построенные по этим данным разрезы будут малодостоверны.
При подсчете запасов методом разрезов на основании данных разведочных выработок строят геологические разрезы (по каждой разведочной линии или по каждому горизонту выработок), на которых изображают сечение тела полезного ископаемого в вертикальной или горизонтальной плоскости. Геологические разрезы строят с учетом элементов залегания горных пород, вмещающих тело полезного ископаемого. Геологические разрезы расчленяют тело на отдельные участки или блоки.

Все блоки, кроме расположенных в краевых частях, ограничены двумя секущими плоскостями. Крайние блоки ограничены плоскостью сечения только с одной стороны, а с остальных сторон их ограничивает неправильная поверхность тела полезного ископаемого (рис. 36).
Запасы минерального сырья и компонентов определяют отдельно по каждому блоку. Общие запасы получают суммированием запасов отдельных блоков.
Объем блока вычисляют в зависимости от его формы по одной из следующих формул.
1. Если площади сечений тела полезного ископаемого, ограничивающие блок, более или менее равновелики, а сечения близки к параллельным, то объем блока определяют по формуле призмы:

где V — объем блока; s1 и s2 — площади сечений блока; l — длина блока (расстояние между разрезами).
2. Если площади параллельных сечений, ограничивающих блок, имеют изометрическую форму и подобны, но по величине резко различны (более чем на 40%), то объем блока вычисляют по формуле усеченной пирамиды:

3. Для крайних блоков, которые опираются только на одно сечение, объем может быть определен: а) по формуле клина

где l1 — расстояние от плоскости сечения до точки выклинивания тела полезного ископаемого;
б) по формуле конуса

в) по формуле усеченной пирамиды (приведена выше).
Нередко при подсчете запасов методом разрезов не ограничиваются разбивкой тела на крупные блоки, ограниченные геологическими разрезами, а расчленяют их на более мелкие с целью выделения участков, сложенных сырьем различного сорта, и т. д.
Качество полезного ископаемого в блоке, заключенном между двумя параллельными сечениями или опирающемся на одно крайнее сечение, определяется по выработкам, на основании которых построен блок. Запасы полезного компонента подсчитываются путем умножения объема блока на среднее содержание этого компонента в блоке. Запасы месторождения в целом получают суммированием запасов отдельных блоков. Простота формул для определения объема блока, заключенного между параллельными сечениями, обусловила широкое применение метода разведки месторождения по параллельно расположенным линиям. Однако в практике иногда встречаются случаи, когда линии разведочных выработок располагаются непараллельно. Такие случаи возможны и даже неизбежны при резком изменении условий залегания тела полезного ископаемого. Для вычисления объема блока, расположенного между двумя непараллельными сечениями, обычно используют формулы, предложенные А.С. Золотаревым:

где V — объем блока, м3; s1 и s2 — площади сечений тел полезных ископаемых, по разрезам, м2; H1 и H2 — длины перпендикуляров, опущенных из проекций центров тяжести площадей разрезов на противоположную разведочную линию, м;
Если угол между сходящимися разрезами превышает 10°, то применяют другую формулу:

где а — угол между сходящимися сечениями, радиан.
Основную трудность при пользовании формулами А.С. Золотарева представляет определение центров тяжести сечений тела полезного ископаемого по разрезам.
А.П. Прокофьев предложил упрощенный способ определения объема блока, заключенного между непараллельными сечениями. Однако этот способ нe во всех условиях дает правильные результаты.
Он пригоден только для установления объемов в телах полезного ископаемого, имеющих горизонтальное, вертикальное и близким к ним залегание. Использование способа А.П. Прокофьева для наклонных тел полезного ископаемого, как это показал Е.Д. Кравцов, приводит к ошибкам: завышению объемов блоков в случае падения тела полезного ископаемого в сторону схождения непараллельного разреза и занижению в случае их расхождения в указанном направлении.

Ю.А. Колмогоровым предложен способ определения объемов залежей между непараллельными сечениями, который может применяться во всех случаях. Сущность его заключается в том, что блок между двумя непараллельными сечениями разбивается на два подблока v1 и v2 (рис. 37). Объем первого подблока — призмы между параллельными сечениями — определяется по формуле

где l2 и l2' — проекции тела полезного ископаемого на поверхность по сечению s2 и по сечению s2', параллельному s1.
Объем второго подблока — клина находится по формуле

где h — перпендикуляр, опущенный из крайней точки разреза s2' на линию сечения s2.
Недостатком метода разрезов является возможность применения его только для месторождений, разведанных линиями, по которым можно составить надежные геологические разрезы. Вторым недостатком, почему-то не отмечаемым ни в одном руководстве по подсчету запасов, является обычно недостаточное количество данных для надежного суждения о строении полезной толщи и качестве полезного ископаемого в отдельных блоках, разведуемых по категории C1, а иногда и В. Этот недостаток приводит к малой достоверности подсчета запасов в отдельных блоках при достаточно высокой надежности подсчета в целом по месторождению или крупному его участку.
Серьезные ошибки в подсчете запасов методом параллельных разрезов могут быть допущены при механическом применении этого метода, т. е. ориентировке лишь на параллельность разрезов, без учета угла, образованного разрезами с направлением простирания тела полезного ископаемого. Правильное определение объема и количества запасов достигается лишь в том случае, если линии разрезов перпендикулярны к простиранию тела
полезного ископаемого. Если же это условие отсутствует, то возможна ошибка за счет увеличения площади сечения тел. Величина ошибки зависит от того, насколько угол наклона разреза отличается от прямого. В практике нередки случаи, когда при разведке, стремясь сохранить параллельность разрезов, последние на отдельных участках залежи располагают под острым углом к простиранию тела полезного ископаемого. В этом случае подсчет запасов методом параллельных разрезов дает правильные результаты лишь при точном замере расстояний между разрезами по линии, перпендикулярной к последним.

Для подсчета запасов тел, характеризующихся резкой изменчивостью формы, В.М. Борзунов предложил метод среднего разреза, который для более правильного отражения его сущности следует называть методом геологически однородного разреза.
Для вычисления объема тела полезного ископаемого этим методом разрезы, построенные по разведочным линиям, объединяют в пределах части месторождения, характеризующейся однородным строением (рис. 38).
Площадь среднего разреза для этой части месторождения определяется как среднее арифметическое, а объем вычисляется по формуле.

где V — объем тела между крайними сечениями; s1, s2, ..., sn — площади отдельных сечений; n — количество сечений; l — расстояние между крайними сечениями.
Применение метода геологически однородного разреза значительно сокращает расчеты и повышает достоверность оценки запасов в отдельных элементарных блоках.
Как отмечалось выше, метод разрезов широко применяется при подсчете запасов в том случае, если разведочные выработки располагаются на более или менее параллельных линиях или имеется возможность построить на основании разведочных выработок разрезы, пересекающие тело в вертикальном или горизонтальном направлениях.
Метод разрезов не рекомендуется применять в случаях, когда расположение разведочных выработок не позволяет построить разрезы, проходящие непосредственно через выработки, а для построения разрезов требуется искусственное проектирование выработок на плоскость разреза. Построенные таким образом разрезы искажают представление о действительной форме тела полезного ископаемого.
Форма тел полезных ископаемых, их размеры и в большинстве случаев распределение полезных компонентов существенного влияния на определение запасов этим методом (при правильном выборе его варианта) не оказывают. Поэтому метод применим для оценки запасов месторождений всех типов. Он незаменим при подсчете запасов месторождений сложных форм — штокверков, труб, гнезд, линзообразных и т. д.
В.И. Смирнов, высоко оценивая метод параллельных разрезов, отмечает, что «главным и чрезвычайно важным достоинством подсчета запасов по способу разрезов является то обстоятельство, что при этом способе подсчет осуществляется на нормальных геологических разрезах без построения на подсчетных планах искусственных геометрических контуров».
Геолого-статистический метод в практике подсчета запасов нерудных полезных ископаемых применяют редко, лишь для определения запасов на месторождениях, характеризующихся исключительно неравномерным распределением полезного компонента (пьезооптическое и камнесамоцветное сырье).
Подсчет запасов геолого-статистическим методом осуществляется при невозможности применить другие методы. Крайне неравномерный характер распределения полезного компонента не позволяет использовать для подсчета запасов материалы обычного опробования разведочных выработок. В этих условиях более или менее достоверные данные о содержании ценного компонента можно получить лишь при эксплуатации месторождения или путем отбора крупных валовых проб (в несколько десятков или сотен кубических метров).
Сущность геолого-статистического метода заключается в геологическом обосновании сходства площади, по которой подсчитываются запасы, с той площадью, на которой производились эксплуатационные работы или отбор крупных валовых проб, а также в распространении полученных данных на оцениваемую площадь. Для обоснования геологической аналогии на оцениваемой площади месторождения должны быть проведены разведочные работы. По данным этих работ устанавливаются мощность и объем продуктивных пород, их вещественный состав, прямые и косвенные признаки проявления интересующей минерализации.
Принципы выделения подсчетных блоков. Принципы, которые положены в основу расчленения тела полезного ископаемого на подсчетные блоки, для разных методов подсчета запасов различны и для многих из них являются чисто формальными, не учитывающими геологические особенности месторождений и характер изменения качества полезного ископаемого.
Характерной особенностью методов среднего арифметического, многоугольников и разрезов является то, что количество выделяемых блоков и контуры их не зависят от субъективного подхода при подсчете запасов. При методе среднего арифметического всегда выделяется один блок, границы которого соответствуют контуру распространения полезного ископаемого, отвечающего минимальным требованиям кондиций. Любое другое построение этого блока практически невозможно. При подсчете запасов методом многоугольников тело полезного ископаемого разбивают на блоки, число которых равно количеству пройденных выработок. Границы блоков определяются линиями многоугольников, все точки которых располагаются к данной выработке ближе, чем к любой другой. Иное построение блоков и изменение их количества также исключено. При выделении блоков gо методу разрезов, за исключением варианта геологически однородного (среднего) разреза, количество блоков обусловливается количеством сечений, а их контуры — плоскостями этих сечений. Другие варианты построения блоков при этом методе также исключены.
Методы треугольников, четырехугольников, изолиний, изогипс и другие характеризуются ограниченной возможностью субъективного выделения подсчетных блоков. При подсчете запасов методами треугольников, четырехугольников и другими можно использовать несколько вариантов построения блоков. Например, при методе треугольников и четырехугольников углы фигур могут опираться на разные выработки, что я обусловливает возможность применения разных вариантов построения блоков. Однако независимо от варианта блоки имеют одинаковую форму (треугольников или четырехугольников) и при равных расстояниях между выработками — одинаковые размеры. При методе изогипс или изолиний возможность использования разных вариантов построения блоков обусловливается возможностью выбора разной высоты изогипс или изолиний и начальной точки проведения первой изогипсы или изолинии. Однако во всех блоках эта высота одинакова, что ограничивает возможность субъективного выделения подсчетных блоков.
При подсчете запасов методом геологических блоков или геологически однородного разреза каких-либо формальных ограничений при выделении блоков не существует. Блоки могут иметь различные размеры и форму, а количество их может изменяться широко. Система разведки не обусловливает характер выделения подсчетных блоков. Каждый из указанных методов подсчета запасов имеет свои преимущества и недостатки. Единственным преимуществом методов среднего арифметического и многоугольников является одновариантность выделения блоков, что создает видимость их объективности. В действительности же блоки выделяются не объективно, а формально и, что самое главное, случайно.
При построении блоков не учитываются выявленные в процессе разведки месторождения закономерности его строения, что приводит в одном случае к объединению в один блок различных в геологическом отношении частей месторождения, а в другом — к расчленению на отдельные части геологически однородного тела. Критике методов среднего арифметического и многоугольников в геологической литературе уделено много внимания. Поэтому нет необходимости еще раз останавливаться на недостатках выделения подсчетных блоков этими методами. Значительно полезнее рассмотреть с этой точки зрения метод разрезов во всех трех наиболее широко распространенных его вариантах (параллельных и непараллельных разрезов, линейных сечений).
При выделении подсчетных блоков по методу разрезов отдельные сечения, а следовательно, и выработки, на которых основываются эти сечения, принимают неодинаковое участие в определении запасов месторождения.
При неодинаковых расстояниях между сечениями каждое из них, не являющееся крайним, участвует в определении запасов дважды, в двух блоках, причем влияние его возрастает в зависимости от расстояния, отделяющего данное сечение от соседних.
Влияние крайних сечений, даже при одинаковых расстояниях между разрезами, в два раза меньше влияния сечений, не являющихся крайними.
Таким образом, объем тела полезного ископаемого по существу определяется способом взвешивания площадей разрезов на длины их влияния, что правильно только в тех случаях, когда существует определенная зависимость изменения формы рудного тела в определенном направлении. Однако такие случаи встречаются сравнительно редко. Чаще изменение формы и размеров рудного тела не коррелируется с тем или иным направлением, и определение объема способом разрезов в том виде, в котором он применяется в настоящее время, может привести к довольно крупным ошибкам. Это хорошо видно из следующего примера.
Залежь 5 Восточно-Медведевского месторождения талька была разведана по категории А девятью линиями разведочных выработок, расстояние между которыми колебалось от 19,2 до 51,1 м. По данным разведки методом разрезов были подсчитаны запасы, ход определения которых приводится в табл. 11.

Общие подсчитанные по категории А запасы этой залежи составили 8463 м3.
Теперь предположим, что залежь 5 на участке подсчета запасов по категории А была разведана не девятью линиями, а четырьмя (XI, XIV, XVII и XIX). Естественно, что степень разведанности этого участка уже не будет соответствовать категории А, и запасы могут быть квалифицированы по категории В. Тогда общие запасы залежи будут выражаться цифрами, приведенными в табл. 12. Подсчитанные по этим сечениям запасы талька составляют 10368,6 м3. Если бы для подсчета запасов были приняты не указанные сечения, а другие четыре (XI, XIII, XV и XIX), запасы залежи выразились бы цифрами, приведенными в табл. 13.
Подсчитанные по этим сечениям запасы составляют всего лишь 5433,1 м3.


Из приведенного примера видно, что подсчет запасов но двум вариантам существенно отличается от подсчета по данным всех разведочных сечений. В первом случае запасы составляют 122,5 % к запасам, определенным по категории А при участии всех девяти сечений, во втором — всего лишь 64,2%. Таким образом, запасы, подсчитанные по первому варианту, в два раза превышают запасы, подсчитанные по второму варианту. Анализ причин столь резкого различия показывает, что главная причина заключается в изменении представления о форме залежи при использовании разных сечений, находящихся на значительных расстояниях между собой. Однако эта причина не единственная. Ошибки усугубились неприемлемостью метода выделения подсчетных блоков, при котором увеличение влияния сечений на тот или иной блок не соответствует геологическому строению месторождения.
Этот пример иллюстрирует и второй недостаток метода разрезов — выделение блоков не по принципу однородности геологического строения, а формально, по случайным разрезам, построенным по случайным в геологическом отношении линиям разведочных выработок.
В некоторых случаях для выделения различных сортов полезного ископаемого в пределах плоскости сечения выделяют отдельные участки, сложенные полезным ископаемым различного качества. Однако при таком расчленении увязка этих небольших участков между сечениями затруднительна и в ряде случаев довольно условна.
И, наконец, третий недостаток метода параллельных сечений — небольшое количество выработок, находящихся в плоскости сечения, что обусловливает малую достоверность характеристики строения и качества полезного ископаемого как в плоскости сечения, так и в целом по блоку, заключенному между двумя сечениями. Подобными недостатками характеризуются и методы треугольников, четырехугольников, изолиний и изогипс.
При выделении блоков не учитываются особенности строения отдельных частей месторождения, характер изменения состава и качества полезного ископаемого, горнотехнические и другие условия разработки месторождения. Блоки имеют небольшие размеры, опираются на ограниченное количество разведочных выработок и поэтому запасы, подсчитанные в пределах блока, малодостоверны.

Методы геологических блоков и геологически однородного разреза по принципам выделения подсчетных блоков резко отличаются от двух первых. При использовании методов геологических блоков и геологически однородного разреза не возникает каких-либо формальных ограничений ни при установлении количества блоков, ни при определении их размеров и границ. Вся залежь полезного ископаемого может быть разделена на любое число блоков любых размеров и формы. Это обстоятельство является, с одной стороны, большим преимуществом указанных методов, а с другой — некоторым их недостатком. Возможность выделения подсчетных блоков, характеризующихся однородным строением, заключающих полезное ископаемое одинакового состава и качества и находящегося в одинаковых горногеологических условиях, является существенным преимуществом указанных методов. Однако оно может быть реализовано лишь при геологически правильном расчленении площади месторождения на подсчетные блоки. Выделение в пределах залежи геологически необоснованных подсчетных блоков может привести к грубым ошибкам в определении промышленной ценности отдельных частей месторождения или залежи. К сожалению, геологи, занимающиеся промышленной оценкой месторождений полезных ископаемых, довольно часто допускают ошибки при выделении подсчетных блоков. Все ошибки можно подразделить на три группы: 1) недоучет условий залегания, формы и строения отдельных частей месторождения или залежи; 2) оконтуривание подсчетных блоков без учета различия в составе и качестве полезного ископаемого; 3) отсутствие учета при выделении блоков условий разработки месторождения.
1. Одной из наииболее распространенных ошибок при выделении подсчетных блоков является объединение в один блок частей месторождения, характеризующихся различными элементами залегания. На рис. 39 приведена проекция на вертикальную плоскость флюоритового тела Главной жилы месторождения. Отдельные части Главной жилы имеют различное простирание. При общем простирании основной части жилы, близком к меридиональному (рис. 40), на северном ее фланге (севернее канавы 132) наблюдается резкое отклонение жилы от основного простирания: здесь на участке протяженностью около 60 м жила имеет северо-восточное простирание с азимутом 42°. Резкое отклонение направления простирания жилы не дает уверенности в том, что флюоритоносный интервал, подсеченный канавой 133, относится к Главной жиле. He исключена возможность увязки этого интервала с Восточной апофизой или I Восточной жилой. Поэтому целесообразнее было бы выделить участок жилы севернее канавы 132 в самостоятельный блок и квалифицировать запасы по другой категории.

Еще более грубой ошибкой является объединение в один блок участков залежи, занимающих различное структурное положение. На рис. 41 приведен пример неправильного выделения крупного подсчетного блока, располагающегося в ядре и на двух крыльях антиклинальной складки. Различные условия залегания тела полезного ископаемого в разных частях структуры обусловливают использование различных систем разработки тела и во многих случаях влияют на его минимально допустимую промышленную мощность. На крыльях складки, где тело имеет крутое падение, возможна разработка тела меньшей мощности, чем в осевой части складки, где оно имеет пологое или близкое к горизонтальному залегание. Правильнее было бы выделить здесь три подсчетных блока — один в ядре складки и два на ее крыльях.

Недопустимо также объединять в один блок участки тела полезного ископаемого, разобщенные тектоническими нарушениями разрывного характера (рис. 42). Разрывные нарушения типа сбросов, взбросов, сдвигов и надвигов обычно нарушают нормальное залегание пород, смещают отдельные части месторождения как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. Это усложняет горно-эксплуатационные работы и иногда требует разработки проекта отработки каждого тектонического блока. Нередко тектонические нарушения сопровождаются изменением пород, прилегающих к линиям, нарушений. Эти изменения сказываются как на составе, так и на физико-механических свойствах полезного ископаемого. Иногда изменения пород полезной толщи на участках, прилегающих к зонам тектонических нарушений, настолько сильны, что по качеству породы не соответствуют кондициям. Поэтому в случае установления на месторождении разрывных тектонических нарушений в задачу разведки входит выявление характера изменения и мощности зоны измененных пород. Если в зоне измененных пород качество полезного ископаемого не удовлетворяет кондициям, то такие участки должны быть исключены из подсчета запасов (рис. 43). Если же в зоне измененных пород качество полезного ископаемого соответствует требованиям кондиций, но резко отличается от качества основной массы пород, то участки, прилегающие к зонам тектонических нарушений, должны быть выделены в самостоятельные блоки. Такие случаи наиболее характерны для месторождений каменных строительных материалов и особенно минерального сырья, к которому предъявляются требования по габаритности. Вследствие интенсивного дробления пород в зонах тектонических нарушений прочность камня обычно снижается и выход габаритного камня резко уменьшается. Нередко при оценке камня основной части месторождения, не затронутой тектоническими нарушениями, как высокопрочного, пригодного для получения штучного камня и щебня высоких марок, в зонах тектонических нарушений камень может быть оценен лишь как сырье для получения щебня низких марок.


2. He меньшее значение, чем условия залегания, при выделении подсчетных блоков имеет правильный учет формы и строения тела полезного ископаемого. На рис. 43 видно, что авторы подсчета запасов флюоритового месторождения в пределах Главной жилы выделили блоки лишь по степени разведанности руд. Из рисунка видно также, что Главная жила имеет сложное и неодинаковое в различных ее частях строение и форму. В центральной части между канавами 125 и 130 жила представлена рядом ветвей, разделенных безрудными или некондиционными по содержанию плавикового шпата породами. Объединяя в один блок различные ветви, авторы для определения мощности флюоритового тела вынуждены были применить так называемый метод прессования, сущность которого сводится к суммированию мощностей отдельных ветвей. Произведя подсчет запасов одним блоком и применив метод прессования, авторы отчета исказили действительное представление о строении флюоритового тела. Определенная таким образом мощность рудного тела, например по канаве 130, составляет 9,41 м. В действительности же канава пересекает три рудных тела мощностью 4,05; 3,91 и 1,45 м. При определении мощностей методом прессования не исключена возможность включения в промышленный контур участков с некондиционной мощностью. В рассматриваемом примере неправильно включен в подсчет общей мощности интервал флюоритового тела, вскрытого канавой 126, где мощность рудного тела составляет 0,4 м при минимальной промышленной 0,8 м.
Объединение в один блок различных ветвей жилы привело и к неправильному определению категорий запасов по степени их разведанности. Если основная центральная часть жилы достаточно хорошо разведана и может быть квалифицирована по категории В, то боковые ветви по степени разведанности не могут быть отнесены к этой категории.
Западная ветвь, вскрытая канавами 125, 126, 130 и скважиной 16, характеризуется изменчивой мощностью. He исключено, что эта ветвь не соединяется с центральной, а является самостоятельной жилой на севере, выклинивающейся в районе канавы 130 и на юге являющейся продолжением I апофизы. Указанное обстоятельство, а также наличие пережима в районе канавы 126 не позволило бы запасы этой части рудного тела квалифицировать по категории В.
Еще более неясно строение восточной ветви. Пересеченная одной лишь канавой 130 эта ветвь искусственно на севере и юге присоединяется к центральной ветви. He исключено, что интервал, вскрытый канавой 130, характеризует самостоятельную жилу, параллельную Главной. Вследствие этого запасы описанной части рудного тела также не могут быть квалифицированы выше, чем по категории C1. Таким образом, при подсчете запасов Главной жилы следовало выделять подсчетные блоки для каждой из ветвей и запасы их квалифицировать в соответствии со степенью разведанности каждой ветви.

На рис. 44 показан пример неправильного объединения в один блок разных по форме участков тела полезного ископаемого. Слюдоносная жила 289 рудного поля в юго-западной части от траншеи 17 до траншеи 22 имеет сравнительно небольшую мощность. На участке от траншеи 22 до траншеи 27 мощность жилы резко увеличивается и затем восточнее траншеи 28 снова уменьшается. Естественно, что правильное направление эксплуатационных работ может быть выбрано лишь при раздельной характеристике каждой из указанных частей жилы. Поэтому подсчет запасов слюды по жиле следовало производить тремя блоками, проведя границы их по траншеям 22 и 28.
3. Если при выделении подсчетных блоков не учитывается различие в составе и качестве полезного ископаемого в отдельных частях месторождения, то во многих случаях это приводит к неправильной промышленной оценке как отдельных частей, так и месторождения в целом. Как известно, оконтуривание и определение промышленного назначения запасов производится по кондициям, утвержденным в установленном порядке. В кондициях наряду с другими показателями устанавливается бортовое содержание для оконтуривания балансовых запасов и минимальное промышленное содержание ценного компонента для подсчетного блока. Оконтуривая по бортовому содержанию и произвольно устанавливая число и границы блоков, можно существенно влиять на оценку балансовых запасов и качество руды, заключенной в их контуре.

Рассмотрим указанное положение на примере подсчета запасов северо-восточной части Главной жилы месторождения плавикового шпата. Авторы отчета, представившие подсчет запасов на рассмотрение ГКЗ России, в пределах северо-восточной части жилы выделили два блока (рис. 45). В верхней части — небольшой блок категории В, опирающийся на канавы и шурф, и крупный блок категории C1, опирающийся на буровые скважины. При такой разбивке оба блока оконтуриваются выработками с содержанием плавикового шпата выше установленного бортового лимита (20 %) и имеют среднее содержание выше установленного минимального промышленного по блоку (30 %). Все запасы северо-восточной части жилы, таким образом, относятся к балансовым. При разделении запасов категории C1 на два блока (см. рис. 45) по горизонту 100 м и сохранении прежнего внешнего контура промышленной части залежи среднее содержание CaF2 в нижнем блоке (ниже горизонта 100 м) снизится до 27,48 %, т. е. не будет удовлетворять установленному минимальному промышленному по блоку. В этом случае запасы нижнего блока должны быть отнесены к забалансовым.
При выделении подсчетных блоков в границах, соответствующих горизонтам отработки, через 100 м по падению жилы из числа балансовых выпадают запасы горизонта 100—150 м и запасы, расположенные ниже горизонтов 200 м. Возможны и другие варианты выделения подсчетных блоков (см. рис. 45). Приведенный пример показывает значение правильного установления числа и границ подсчетных блоков. В данном случае при выделении подсчетных блоков нужно было руководствоваться следующими соображениями.
1. Содержание плавикового шпата в руде уменьшается с увеличением глубины залегания жилы. Так, если на горизонте 0—50 м среднее содержание CaF2 в руде составляет 49,82 %, а на горизонте 50—100 м 35,58 %, то на горизонте 200—250 м лишь 22,23 %.
2. Разработка месторождения будет проводиться погоризонтно сверху вниз, что исключает возможность усреднения содержания путем смешивания руд верхних и нижних горизонтов. При гаком положении разработка нижних горизонтов будет убыточна.
Поэтому наиболее правильным вариантом подсчета запасов северо-восточной части Главной жилы следует считать разделение запасов категории C1 на два блока с отнесением верхнего блока к балансовым, а нижнего к забалансовым.
Проектируя разработку месторождения открытым способом, при выделении подсчетных блоков необходимо учитывать различия в содержании ценных компонентов в отдельных частях рудного тела и соотношения мощностей пород вскрыши и полезной толщи.

Нa рис. 46 показан план подсчета запасов фосфоритов Кингисеппского месторождения по категории В. Запасы подсчитаны одним блоком. Из анализа материалов видно, что в южном направлении значительно возрастает мощность пород вскрыши при практическом сохранении мощности пласта фосфоритов и среднего содержания фосфорного ангидрида в руде. Отработка южной части блока (на рисунке заштрихована) вследствие большого объема вскрышных работ приведет к значительному увеличению затрат на добычу фосфоритовой руды. Это было учтено при составлении кондиций для Кингисеппского месторождения. Кондициями минимальное содержание P2O5 в руде устанавливалось в зависимости от среднего линейного коэффициента вскрыши по блоку (табл. 14).

Для оконтуривания балансовых запасов установлено бортовое содержание Р2О5 по выработке 3 %, минимальная мощность пласта фосфоритов 1 м, максимальная мощность пород вскрыши 20 м. Однако при подсчете запасов по категории В одним блоком не учитываются дополнительные затраты на увеличение объема вскрышных работ. Как показали расчеты, стоимость 1 т фосфоритной муки, получаемой из руд нижней части блока, составит 17 р. 98 к. при предельной стоимости, установленной технико-экономическими расчетами 12 р. 84 к., что свидетельствует о нецелесообразности отработки запасов южной части блока категории В. В этом случае правильно было бы выделить южную часть блока в самостоятельные блоки и запасы расценивать как забалансовые.
4. Для правильной организации эксплуатационных работ существенное значение имеет выделение подсчетных блоков, представленных полезным ископаемым одного сорта, типа или марки. Если выделение таких блоков вследствие сложного характера распределения полезного ископаемого различных сортов невозможно, то следует стремиться выделить блоки по преимущественному распространению полезного ископаемого того или иного сорта.
5. Горнотехнические и гидрогеологические условия месторождения, система его разработки также должны учитываться при выделении подсчетных блоков. При разработке месторождения открытым способом необходимо выделять блоки, характеризующиеся различной мощностью пород вскрыши. При наличии в составе пород вскрыши, наряду с рыхлыми отложениями, скальных пород, выемка которых потребует применения буровзрывных работ, запасы, находящиеся на участках развития скальных пород, следует выделять также в самостоятельные подсчетные блоки.
Гидрогеологические условия в значительной мере могут влиять на экономику добычных работ. При наличии на месторождении запасов, расположенных выше и ниже уровня подземных вод, и при условии значительных притоков воды, требующих применения специальных мер водоотлива, запасы сухих и обводненных пород следует также подсчитывать раздельно, производя блокировку их самостоятельно.
6. В практике подсчета запасов нерудных полезных ископаемых имеют место случаи, когда запасы, особенно низких категорий (C1 и C2) подсчитываются одним блоком, окаймляющим со всех сторон блоки запасов более высоких категорий (рис. 47).
При подсчете запасов фосфоритов Белкинского месторождения в центральной части был выделен блок категории В. Вокруг этого блока оконтурен блок категории C1, опирающийся на приконтурные выработки, и, кроме того, выделен еще ряд мелких блоков (C1 II, III и IV) этой же категории, также опирающихся на приконтурные выработки. Запасы фосфоритов, находящиеся за внешним контуром выработок, подсчитаны одним блоком C1 V. При таком выделении блока резко искажается характеристика залежи фосфоритов в отдельных его частях. При подсчете запасов одним блоком на участок залежи, расположенный севернее скважины 216, распространяется средняя мощность, установленная для всего блока, которая примерно в четыре раза меньше фактической мощности фосфоритового пласта на этом участке. Естественно, что для правильного определения количества запасов рассматриваемого месторождения запасы следовало считать несколькими блоками: блок C1, I необходимо было разделить на два блока по линии, проходящей через шурфы 28 и 29, а блок C1 V — на несколько блоков, как это показано на рис. 47 пунктирными линиями.

Приведенные примеры указывают на чрезвычайно большое значение правильного расчленения тела полезного ископаемого на подсчетные блоки.
На основании вышеизложенного представляется возможным дать следующую формулировку термина «подсчетный блок».
Подсчетный блок — это участок месторождения однородный по строению, составу и качеству полезного ископаемого, находящийся в одинаковых горнотехнических условиях разработки и изученный с одинаковой степенью детальности во всех частях.
Основные принципы выделения подсчетных блоков следующие: 1) подсчетный блок выделяется в пределах участка месторождения или залежи, разведанной с одинаковой степенью детальности; 2) участки месторождения, требующие применения различных систем разработки, выделяются в самостоятельные подсчетные блоки; 3) в пределах подсчетного блока элементы залегания пород должны быть близкими; 4) строение и мощность полезной толщи в пределах подсчетного блока не должны быть резко отличными; при сложном строении и значительной изменчивости мощности полезной толщи в подсчетные блоки должны объединяться участки одинаковой степени сложности строения и одинаковой изменчивости мощности полезной толщи; 5) состав и качество полезного ископаемого, определяющие области его применения и технологию переработки, в пределах подсчетного блока должны быть одинаковыми. При невозможности выделения подсчетных блоков, представленных сырьем одного сорта или марки, подсчетные блоки оконтуриваются по преимущественному распространению сырья того или иного сорта или марки.
Как показывает характеристика принципов выделения подсчетных блоков, полное их соблюдение возможно лишь при производстве подсчета запасов методом геологических блоков и геологически однородного разреза.
Оптимальный размер подсчетных блоков. Сопоставление данных разведки и эксплуатации многих месторождений различных полезных ископаемых свидетельствует о низкой достоверности подсчета запасов в пределах небольших эксплуатационных блоков, опирающихся на небольшое количество выработок, а также о высокой точности подсчета запасов всего месторождения или крупного участка его.
Для месторождений нерудных полезных ископаемых пластового характера с относительно выдержанной мощностью и качеством — расхождения в определении запасов в целом по залежи или группе блоков и отдельным блокам значительно меньше и обычно не превышают соответственно ±10% и ±20 %.
По мере роста сложности строения месторождения, увеличения колебания мощности тела полезного ископаемого и качества эти расхождения увеличиваются и для месторождений с наиболее неравномерным распределением полезных ископаемых (слюда, пьезооптическое сырье) достигают величины, значительно превышающей приведенную. Так, на месторождениях слюды отклонения суммы подсчитанных запасов от полученных при разработке по отдельным блокам достигают ±500—1000 % и более, в то время как расхождения в запасах по сумме ряда жил (10—15) обычно не превышают 20—40 %. Все это указывает на то, что с увеличением размера блоков достоверность подсчета запасов повышается.
Известно и другое положение: точность определения суммарных запасов месторождения или его части зависит не от расстояния между разведочными пересечениями, а от их количества. Статистическое определение средних значений параметров требует наблюдений, количество которых зависит от степени изменчивости определяемых показателей. Естественно, что по небольшому количеству пересечений (три — четыре) средние значения будут малодостоверны. Несмотря на это, в практике часто подсчеты запасов категории А многих месторождений нерудных полезных ископаемых основываются именно на таком количестве пересечений. Вследствие этого, сохраняя нужные расстояния между выработками или даже существенно сокращая их, но не имея достаточного количества наблюдений, можно допустить ошибку при вычислении средних значений мощности и качества полезного ископаемого.
Приведенные соображения показывают, что достоверность подсчета запасов при прочих равных условиях непосредственно связана с количеством пересечений, на которых он базируется. Это обстоятельство приводит к мысли о необходимости для повышения достоверности подсчета запасов производить его если не по одному блоку, то по небольшому количеству крупных блоков.
С точки зрения надежности средних параметров сделанный вывод является правильным. Однако подсчет запасов нерудных полезных ископаемых должен не только правильно определить общее их количество и среднее качество в целом по месторождению или залежи, но и дать правильную и надежную характеристику отдельного участка месторождения или залежи.
Разработка месторождения производится в течение всего амортизационного срока работы предприятия (обычно 25—40 лет). Для составления годовых и квартальных планов добычи руды и производства товарной продукции требуется знание объема руды и ее качества на каждом участке месторождения, отрабатываемом в тот или иной период времени.
Особенности строения отдельных частей месторождения обусловливают необходимость разработки специальных систем и способов добычи руды и технологии ее обогащения и переработки.
В связи с этим при подсчете запасов следует учитывать особенности строения и горнотехнические условия разработки каждой части месторождения.
Чтобы правильно составить проект разработки месторождения и применить рациональную технологию добычи и переработки руды, мало знать общие запасы и среднее качество полезного ископаемого, необходимо установить также характер изменения его качества и строения полезной толщи на всей площади месторождения.
Это и вызывает необходимость выделять при промышленной оценке месторождения, подготавливаемого для промышленного освоения, геологически и горнотехнически обоснованные подсчетные блоки. Таким образом, размер блока определяется прежде всего особенностями строения месторождения и горнотехническими условиями его разработки. Однако достоверная геологическая характеристика части месторождения, объединяемой в подсчетный блок, может быть получена лишь при достаточном количестве пересечений рудного тела, находящихся в контуре блока. Малое их количество может привести к ошибочному разделению геологически однородных частей месторождения на отдельные блоки или, наоборот, — к объединению в один блок геологически разнородных частей месторождения. В связи с этим возникает вопрос о том, какое же количество пересечений тела полезного ископаемого достаточно и необходимо для надежной характеристики оцениваемого участка или блока. Этому вопросу в геологической литературе уделено много внимания, но, несмотря на это, его нельзя считать решенным. Обычно чтобы определить число выработок, необходимое для установления среднего значения параметров, характеризующих месторождение или его часть (блок), пытаются применить формулы математической статистики, при помощи которых определяют степень изменчивости параметров, а по коэффициенту вариации — число необходимых пересечений.
Возможность определения по формулам математической статистики необходимого количества пересечений до настоящего времени полностью не доказана. Установленные по этим формулам количества пересечений должны восприниматься критически и в ряде случаев требуют существенных коррективов.
В.И. Смирнов, считая целесообразным установить минимальное количество пересечений тел полезного ископаемого, необходимое для подсчета запасов каждой категории, предлагает ориентировочно следующие числа пересечений в зависимости от устойчивости характеристики тел полезных ископаемых (табл. 15).

Анализ приведенной таблицы прежде всего показывает нецелесообразность установления разного количества пересечений для запасов категорий А, В и C1. Согласно действующей классификации запасов твердых полезных ископаемых составление проектов и выделение капитальных вложений на строительство новых и реконструкцию действующих горнодобывающих предприятий допускается при наличии запасов всех категорий в определенном соотношении для установленных групп месторождений. Это обстоятельство требует высокой степени надежности оценки запасов всех категорий, принятых для обоснования производительности предприятия и срока его работы, что в свою очередь обусловливает необходимость одинакового количества пересечений для запасов различных категорий. Однако подсчет запасов, характеризующий всю площадь распространения запасов той или иной категории, без выделения геологически однородных подсчетных блоков, как было показано выше, не позволяет составить рациональный проект разработки месторождения и планировать добычу. Это обстоятельство заставляет при подсчете запасов выделять подсчетные блоки и давать оценку запасов каждого блока в отдельности. Чтобы повысить достоверность оценки запасов каждого подсчетного блока, целесообразно устанавливать минимальное число пересечений для подсчетного блока. Поскольку подсчетный блок, выделенный в геологически обоснованных границах, будет характеризоваться меньшей изменчивостью показателей, чем все месторождения или вся площадь запасов данной категории, необходимое количество пересечений, естественно, будет меньшим.
На основании опыта разведки и разработки месторождений нерудных полезных ископаемых можно рекомендовать следующее количество пересечений для подсчетного блока в зависимости от сложности строения месторождения.


Приведенные минимальные количества пересечений для подсчетного блока ни в коей мере нельзя рассматривать в качестве рекомендации сгущать разведочную сеть для получения в блоке указанного числа пересечений. Эти цифры свидетельствуют лишь о нецелесообразности выделения по существующей сети выработок мелких подсчетных блоков.
Из всего вышеизложенного следует, что оптимальный размер подсчетных блоков определяется двумя факторами: строением месторождения и плотностью разведочной сети, причем решающее значение имеет строение месторождения. Если по геологическим особенностям выделяется блок, опирающийся на большее количество пересечений, чем указано выше, то искусственное разделение его на два блока или более, естественно, нерационально. Если же по геологическим особенностям намечается блок, опирающийся на меньшее, чем указано, число пересечений, то выделять этот блок также нецелесообразно. Следует в подсчетный блок выделить большую площадь, опирающуюся на требуемое количество пересечений, которое определяется с учетом изменившейся характеристики блока. Например, если по данным трех расположенных рядом пересечений намечался блок простого строения, имеющий небольшую площадь, а по данным 17 пересечений, расположенных на большей площади, может быть выделен блок сложного строения, то следует признать более правильным второй вариант выделения подсчетного блока, и число пересечений для него устанавливать, как для блока сложного строения, т. е. 16.