ГлавнаяЗапасы твердых полезных ископаемых в зависимости от степени их изученности можно подразделить на разведанные, предварительно оцененные и прогнозные. К разведанным запасам относятся запасы категории А, В и С1, к предварительно оцененным — категории С2. Прогнозные запасы подразделяются на категории Р1, P2, Р3.
Разделение разведанных и предварительно оцененных запасов на категории производится по степени изученности: размеров, формы и условий залегания тел полезного ископаемого, характера и закономерностей изменчивости их морфологии и внутреннего строения, достоверности выделения и оконтуривания безрудных, и некондиционных участков внутри тел полезного ископаемого, положения и амплитуд смещения тектонических нарушений, надежности выделения и определения пространственного положения типов и сортов полезного ископаемого, их тектологических свойств, гидрогеологических, инженерногеологических и других природных условий, определяющих условия разработки месторождения.
ГКЗ России разработаны инструкции по применению Классификации запасов, в которых на основе обобщения опыта утверждения запасов даны рекомендации по определению категории запасов в зависимости от степени их разведанности и обычно пользование данными в инструкциях рекомендациями позволяет авторам отчетов в большинстве случаев правильно разделить их на категории, соответствующие степени их изученности. Однако оценка степени изученности запасов и на ее основе определение категории разведанных запасов является многогранной задачей, требующей глубокой проработки геологических и разведочных данных, изучения и обоснования выявленных закономерностей, контролирующих локализацию полезного ископаемого. При недостаточности надежных исходных данных, обусловленной дефектами разведки, поверхностной проработкой материала разведочных работ правильно классифицировать запасы весьма затруднительно, что и порождает расхождения в оценке степени изученности разведанных запасов между авторами отчетов и экспертами ГКЗ России или ТКЗ Мингео России.
Однако и при удачно проведенных разведочных работах многоообразие признаков, определяющих категории, разнообразие типов промышленных месторождений, различные системы и неодинаковый уровень их разведки, неодинаковая степень изученности минерального сырья создают условия (даже при пользовании инструкциями) для субъективного установления категории разведанных запасов.
Поэтому представляется целесообрзаным дать более подробную характеристику условий отнесения запасов месторождения минерального сырья к отдельным категориям. Поскольку категория запасов определяется степенью изученности каждого предусмотренного классификацией запасов параметра, характеризующего полезное ископаемое, ниже приводятся условия, при выполнении которых запасы сырья по степени изученности этого параметра могут быть отнесены к той или иной категории.
В целом же категория запасов определяется степенью изученности всех параметров, и если хотя бы один из них по степени изученности не удовлетворяет требованиям классификации, запасы не могут быть отнесены к данной категории.
Общие элементы залегания полезной толщи обычно достоверно устанавливаются при геологическом картировании, с составлением геологической карты требуемого инструкциями масштаба и геологических разрезов к ней в сочетании с материалами разведочных работ. Однако в отдельных случаях установление даже общих элементов залегания полезной толщи представляет известные трудности. В практике геолого-промышленной оценки месторождений нерудного сырья известны случаи грубых ошибок в определении элементов залегания. Во избежание подобных ошибок при разведке месторождения необходимо производить большое число замеров элементов залегания пород во всех имеющихся на площади месторождения канавах, шурфах, штольнях и других горных выработках. При разведке месторождения скважинами колонкового бурения следует замерять углы встречи пластов с направлением оси керна. В некоторых наиболее сложных случаях может потребоваться ориентированный подъем керна. Если полезная толща не дает возможности произвести замеры элементов залегания, то необходимо попытаться определить элементы залегания вмещающих пород и доказать, что породы полезной толщи и вмещающие породы залегают без углового несогласия. Возможность по материалам разведочных работ и геологических исследований различно интерпретировать элементы залегания пород полезной толщи не позволяет запасы разведанных месторождений квалифицировать даже по категории С1. Для отнесения запасов к категории C1 требуется надежное определение общих элементов залегания полезной толщи, исключающее возможность резкого изменения в процессе вскрытия и разработки месторождения.
Если материалов разведки недостаточно для надежного представления об элементах простирания и падения полезной толщи, то запасы должны быть отнесены к категории C2.
Для отнесения запасов к категориям А и В данных об общем простирании и падении пород недостаточно. При установлении в пределах выделенных блоков отклонений от основного направления простирания или падения тела полезного ископаемого необходимо выявить характер отклонения, его направленние и амплитуду. Обычно для этого требуется проходка дополнительных выработок. На рис. 52 показан разрез толщи известняков, имеющих в основном горизонтальное залегание. На участке между скважинами 132 и 143 наблюдается отклонение от общего характера залегания известняков. Показанная на рисунке увязка пласта между этими скважинами не является единственно возможной. He исключены и другие варианты (см. рис. 52).
При отсутствии дополнительных выработок на участке, где наблюдается отклонение условий залегания полезной толщи, запасы категории А подсчитываться не могут, так как имеющиеся материалы не позволяют правильно направить эксплуатационные работы без дополнительной разведки. Вопрос об отнесении запасов к категории В или С1 решает амплитуда смещения. Если величина смещения незначительная и не приведет к существенному изменению запасов и необходимости изменения системы разработки месторождения, запасы могут быть квалифицированы по категории В. Если же в зависимости от трактовки условий залегания запасы полезного ископаемого j в данном блоке меняются, а также в случаях, когда от метода увязки пластов меняется система их разработки, то запасы должны быть отнесены к категории С1.
При уточнении условий залегания путем проходки дополнительных выработок к категории А могут быть отнесены запасы лишь в случае подтверждения их непрерывности (см. рис. 52). Если в результате проходки дополнительных выработок будет доказано наличие разрывных нарушений, то запасы могут быть отнесены к категории В при условии установления амплитуды и направления плоскости смещения.
Общепринятой группировки тел полезных ископаемых по форме нет. Подразделение залежей минерального сырья по форме обычно основывается на соотношении размеров залежи в трех направлениях. В соответствии с этим А.Г. Бетехтин выделяет изометричные залежи; залежи, вытянутые в одном направлении (столбо- и трубообразные); залежи, вытянутые в двух направлениях (пласты, жилы). Все остальные формы укладываются между этими основными. Например, линзы занимают промежуточное положение между изометричными залежами и залежами, вытянутыми в двух направлениях, Существуют еще очень сложные по форме тела полезных ископаемых, обычно называемые залежами неправильной формы. При классификации запасов по степени изученности формы залежи очень важно учитывать устойчивость морфологии, а также характер ограничения тела полезного ископаемого.
По степени устойчивости формы тел полезного ископаемого В.И. Смирнов рекомендует разделять месторождения на три группы: 1) устойчивые, к которым относятся пласты и пластообразные залежи с очень плавными и незначительными изменениями мощности на больших расстояниях, определяемых сотнями и тысячами метров; 2) изменчивые — пласты, жилы, линзы и другие залежи, отличающиеся нечастым чередованием раздувов и пережимов; 3) крайне изменчивые — залежи различной формы, характеризующиеся спорадическими резкими мощными раздувами, разделенными участками с малыми мощностями; сюда относятся также тела полезных ископаемых, разбитые частыми разрывными тектоническими нарушениями.
Достоверность определения формы тела полезного ископаемого зависит от установления характера изменения его по мощности и от точности определения контура в плане.
Обычно при промышленной оценке месторождений полезного ископаемого характеристика степени изменчивости залежи по мощности производится с помощью коэффициента вариации. Однако как показали П.Л. Каллистов, В.И. Смирнов, Д.А. Зенков и другие исследователи, в связи с наличием локальной зависимости в изменчивости мощности коэффициент вариации, рассчитанный объемным методом, имеет завышенное значение. По мнению В.И. Смирнова, «из-за плавных и закономерных переходов мощности залежей коэффициент вариации по мощности, как правило, не отражает действительную степень изменчивости.»
Других каких-либо методов определения степени изменчивости, позволяющей дать ей цифровое выражение, в настоящее время не существует. Между тем этот показатель чрезвычайно важен для промышленной оценки месторождений и является одним из главнейших критериев при определении достаточности принятой плотности разведочной сети. В свою очередь плотность разведочной сети непосредственно сказывается на наших представлениях о степени изменчивости тела полезного ископаемого. На рис. 53 показана схема изменения представления о степени изменчивости мощности огнеупорных глин на Полдневской залежи Троицко-Байновского месторождения огнеупорных глин. Приведенная схема показывает, что по мере сгущения разведочной сети установленная степень изменчивости мощности залежи огнеупорных глин резко возрастает и лишь при определенной густоте разведочной сети (в данном случае 25 м) дальнейшее ее сгущение не приводит к существенному изменению представления о форме залежи (см. рис. 53). Это обстоятельство позволяет думать о возможности выражения степени изменчивости залежи по мощности длиной в интервал, на котором если и происходит изменение мощности, то преимущественно в одном направлении (возрастает или убывает). Определение интервала одностороннего изменения мощности следует производить раздельно по простиранию и падению, не менее чем по четырем выработкам, расположенным на одной линии. За интервал изменчивости следует принимать тот, в пределах которого происходит однонаправленное изменение мощности, а в пределах смежных с ним интервалов мощности изменяются в другом направлении (рис. 54).
Придерживаясь рекомендаций В.И. Смирнова и опираясь на группировку месторождений, приведенную в классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых и в инструкциях по ее применению, к устойчивым по мощности следует относить залежи, установление интервала изменчивости мощности которых обеспечивается сетью выработок, предусмотренной инструкциями ГКЗ для запасов категории А на месторождениях первой группы. К изменчивым могут быть отнесены залежи, установление интервала изменчивости мощности которых достигается проходкой выработок по сети в два раза более густой, чем рекомендуется инструкциями ГКЗ для категории А на месторождениях первой группы, и к крайне изменчивым следует относить залежи, интервал изменчивости мощности которых может быть определен лишь при проходке выработок по сети более густой, чем указано выше.
Естественно, что в пределах месторождений или залежи интервал изменчивости мощности в разных частях может меняться. Участки, на которых интервал изменчивости резко различается, следует выделять в самостоятельные подсчетные блоки. Для общей характеристики степени изменчивости мощности нужно вычислять средний интервал изменчивости.
При распределении запасов по категориям необходимо учитывать степень изученности изменчивости мощности залежи. К категории А могут быть отнесены запасы в том случае, если по мощности они оконтурены точно. Это достигается расположением выработок по сети, позволяющей установить все интервалы изменчивости в подсчетном блоке и провести точные границы залежи в пределах каждого интервала.
К категории В могут быть отнесены запасы при условии, что оконтуривание их по мощности исключает возможность в дальнейшем существенного изменения контура. Достигается это расположением выработок по сети, обеспечивающей установление среднего интервала изменчивости мощности без точного проведения границ полезного ископаемого в пределах каждого интервала изменчивости мощности.
Для отнесения запасов к категории С1 достаточно выяснения общей формы залежи, что обеспечивается расположением выработок по сети, позволяющей установить общий характер изменения мощности.
Форма тел полезного ископаемого определяется не только характером изменения мощности тел, но и конфигурацией площади их распространения.
Для характеристики сложности формы контуров залежей Д.А. Зенков и К.Л. Семенов, Л.И. Четвериков и В.П. Оксененко, В.А. Козак и другие предложили числовой показатель, названный «контурным модулем», беря в основу различные правильные геометрические фигуры (окружность, эллипс и др.). Вследствие субъективности определения «контурного модуля» практически при подсчете запасов нерудных ископаемых он не используется. Тем не менее при определении категории запасов, особенно в приконтурных блоках, необходимо учитывать сложность формы залежи, для чего можно использовать один из описанных в литературе методов, правильно выбрав его вариант.
При подсчете запасов к категориям А и В обычно относят запасы, расположенные далеко от контура залежи, что обеспечивает надежность определения по данным разведочных выработок границ подсчетных блоков этих категорий. Участки, приуроченные к линии выклинивания залежи, где контур имеет наиболее сложную форму, обычно разведуются слабо и относятся к категории C1 или C2. Такое положение с точки зрения промышленного освоения месторождения не может быть признано правильным. Для правильной организации вскрытия и разработки месторождения во многих случаях требуется достаточно точное положение внешнего контура залежи и доведение запасов в периферических ее участках до высоких промышленных категорий. Между тем сеть разведочных выработок, достаточная для отнесения запасов к категориям А и В в центральных частях залежи, обычно не может обеспечить квалификацию запасов в краевых частях залежи по этим категориям. Естественно, что вследствие невозможности попадания разведочных выработок в точки пласта, характеризующиеся предельными кондиционными показателями (мощности, качества, коэффициента вскрыши), исключается возможность проведения внешнего промышленного контура залежи по разведочным выработкам. Положение этого контура всегда определяется интерполяцией или экстраполяцией, что исключает возможность отнесения запасов в краевых блоках к категории А.
К категории В запасы в краевых блоках могут относиться лишь в том случае, если их внешний промышленный контур определен путем интерполяции. Запасы в блоках, не ограниченных внешним промышленным контуром залежи, могут быть отнесены к категории А, если они оконтурены разведочными выработками и все имеющиеся геологические и разведочные данные свидетельствуют о невозможности изменения формы тела полезного ископаемого в пределах контура запасов категории А. Последнее обстоятельство при определении категории запасов в практической деятельности не всегда учитывается.
Иногда при определении категории запасов не учитываются современный И древние размывы, не вскрываемые выработками, находящимися в контуре запасов данной категории.
Запасы в блоках, не ограниченных внешним промышленным контуром, к категории В могут быть отнесены в том случае, если их контур проведен по разведочным выработкам и все имеющиеся геологические и разведочные данные исключают возможность существенного изменения площади распространения полезного ископаемого при других вариантах проведения контура; локальные изменения, принципиально не меняющие представления о размере и форме площади полезного ископаемого, допустимы. Запасы категории В могут быть подсчитаны также в зоне интерполяции между выработками, вскрывшими полезное ископаемое с кондиционными показателями, и выработками, вскрывшими полезное ископаемое с некондиционными показателями. Кроме того, запасы категории В на месторождениях с выдержанной мощностью и качеством полезной толщи могут быть подсчитаны в зоне неограниченной экстраполяции при условии, что все имеющиеся геологические данные исключают возможность выклинивания или размыва полезной толщи в пределах площади экстраполяции.
Запасы категории В можно подсчитывать в зоне ограниченной экстраполяции при условии закономерного изменения мощности, качества или коэффициента вскрыши. При неравномерном изменении указанных показателей запасы в зоне ограниченной экстраполяции к категории В относить не следует, так как проведение промышленного контура между выработкой, вскрывшей полезное ископаемое, и выработкой, не встретившей полезного ископаемого, весьма условно и может привести к крупным ошибкам.
Для отнесения запасов к категории C1 достаточно установить общую площадь распространения полезного ископаемого без проведения точных границ. Запасы категории C1 могут подсчитываться как в контуре разведочных выработок, так и в зоне интерполяции и экстраполяции по геологическим и геофизическим данным. Величина экстраполяции зависит от типа месторождения и обычно при экстраполяции от запасов категорий А и В принимается равной расстоянию, принятому на данном месторождении для разведки запасов по категории C1. При разведке наклонно залегающих тел экстраполяция допускается лишь по падению. Возможность фациальных изменений полезного ископаемого по простиранию, наличия глубокого поверхностного карста и размывов в верхней приповерхностной части месторождения, склонения, изменения состава и качества сырья в результате процессов окисления и выветривания и других напредвиденных факторов исключает подсчет запасов в зоне экстраполяции по простиранию. Запасы в зоне экстраполяции по восстанию могут подсчитываться лишь в том случае, если их верхний контур расположен ниже границы, установленной разведочными работами зоны поверхностного карста, размывов, развитии процессов окисления и выветривания.
Весьма важное значение при установлении категории запасов имеет степень изученности внутреннего строения залежи полезного ископаемого. Изучение внутреннего строения тела полезного ископаемого предусматривает выяснение наличия и пространственного положения литологически разнородных слоев или петрографических разновидностей пород, имеющих самостоятельное технологическое значение, размеров и пространственного положения участков некондиционных и пустых пород, а также зон измененных, выветрелых и затронутых выветриванием пород.
К категории А могут быть отнесены запасы, при условии, что полезная толща представлена однородными по литологическому или петрографическому составу породами, а также в случаях сложного строения, если полезная толща расчленена на отдельные литологические или петрографические разновидности, увязывающиеся между разведочными выработками. При этом должны быть установлены размеры и пространственное положение имеющихся в полезной толще участков некондиционных и пустых пород, определен их объем, выделены в геометризованном контуре зоны измененных, выветренных и затронутых выветриванием пород. Учитывая, что увязка отдельных разновидностей пород полезной толщи, геометризации пустых и некондиционных пород, находящихся внутри контура полезного ископаемого, оконтуривание зон измененных пород в значительной степени зависят от детальности изучения внутреннего строения, для отнесения запасов к категории А требуется такая детальность изучения, которая исключает возможность других вариантов увязки и геометризации, кроме принятой. На рис. 55 показан разрез месторождения тугоплавких глин. Разведка месторождения редкой сетью выработок позволяет произвести увязку выделенных технологических разновидностей сырья. Ho мере сгущения сети выработок представление о внутреннем строении полезной толщи резко меняется.
На рис. 56 приведена схема неправильной классификации запасов по категории А в ограниченном блоке. В обеих выработках, пройденных в плоскости разреза и ограничивающих блок (скважины 4 и 5) категории А, строение полезной толщи представляется довольно простым: химически чистые известняки, пригодные для использования в производстве карбида кальция и в качестве флюса, залегают в центральной части полезной толщи, а стратиграфически выше и ниже их имеются два слоя известняков, пригодных лишь для изготовления цемента и применения в качестве строительного камня. Однако скважины 6 и 7, пройденные на том же расстоянии, что и скважины 4 и 5, не подтверждают пластовый характер выделенных слоев, на основании чего запасы известняков этой части месторождения правильно отнесены к категории В. Однако отсутствие выработки между скважинами 4 и 5 не исключает другой вариант построения разреза, что и приводит к необходимости перевода всех запасов в категорию В.
При наличии в трех и более выработках всех выделенных слоев для определения категории запасов особо важное значение приобретает вопрос о стратиграфическом и структурном положении слоев. На рис. 57 в разрезе полезной толщи выделяются три указанных выше слоя известняков, однако положение их в разрезе в разных скважинах различно. В скважинах 12 и 15 чистые известняки встречены в середине разреза, в скважине 13 — в кровле и в скважине 14 — в почве пласта. Возможны два варианта увязки, каждый из которых требует подтверждения проходкой дополнительных выработок или другим фактическим материалом (замеры элементов залегания, выяснение генетических особенностей образования и т. д.). Без таких доказательств запасы не могут быть утверждены по категории А, причем по этой категории запасы могут быть утверждены лишь при варианте «а». При определении внутреннего строения залежи на данном конкретном участке нельзя ориентироваться, лишь на выработки, пройденные в пределах контура этого участка. На рис. 58 приведен пример ошибочного отнесения запасов к категории А, исходя из того что всеми выработками, пройденными в этом контуре, вскрыты глины одного сорта. При правильном учете углов падения слоев нетрудно видеть, что в контуре подсчета запасов находятся глины разных сортов.
Для отнесения запасов к категории В внутреннее строение залежей должно быть изучено с детальностью, исключающей возможность существенных изменений в результате различного построения по имеющемуся фактическому материалу разрезов. Это означает необходимость получения в результате разведки таких материалов, которые хотя и не позволяют определить пространственное положение каждого выделенного типа или сорта сырья, оконтурить безрудные и некондиционные породы, зоны изменения и выветривания, но обеспечивают достаточно надежное установление их общих объемов. Практически к категории В могут быть отнесены запасы, если внутреннее строение залежи или ее части изучено с такой степенью детальности, которая обеспечивает надежное статистическое определение запасов каждого выделенного сорта или промышленного типа и объемов некондиционных и пустых пород, заключенных внутри промышленного контура. Это достигается проходкой достаточного числа разведочных выработок. Достаточным можно считать такое число выработок, при увеличении которого не достигается существенного изменения определяемых показателей. Чтобы установить, достаточно ли принятое число выработок для статистического определения требуемых показателей, следует определять эти показатели как по всем выработкам, которые находятся в контуре подсчета запасов, так и по их части (путем разрежения сети). Достаточным может быть признано то большее число выработок, которое подтверждает правильность определения показателей по меньшему числу.
К категории C1 могут быть отнесены запасы, степень изученности внутреннего строения которых обеспечивает выделение различных типов и сортов сырья, некондиционных и пустых пород без определения их объема. При наличии в залежи запасов более высоких категорий сортовой состав, количество пустых и некондиционных пород принимается по данным более детально разведанных частей залежи. При подсчете запасов в пределах залежи только по категории С1 подсчитываются валовые запасы, без разделения на сорта. Пустые и некондиционные породы принимаются по фактическим данным, хотя эти данные и являются сугубо ориентировочными.
Основными факторами, определяющими степень достоверности качества полезного ископаемого и закономерностей его изменения, являются степень устойчивости качественной характеристики тел полезного ископаемого и детальность его опробования.
Характер распределения компонента в теле полезного ископаемого, как отмечает В.И. Смирнов, можно оценивать по двум основным показателям: степени прерывистости кондиционных частей тела полезного ископаемого и размаху колебаний содержания в них компонентов.
Прерывистость распространения полезного ископаемого в пределах промышленного контура имеет большое значение при определении категории запасов, так как серьезно влияет на разработку месторождения. Наличие в теле полезного ископаемого больших перерывов позволяет в процессе эксплуатации не отрабатывать крупные участки некондиционных пород и облегчает их геометризацию при оконтуривании подсчетных блоков. Мелкие некондиционные участки нельзя оставлять в недрах и практически невозможно оконтурить каждый участок в процессе разведки и промышленной оценки месторождения.
Сказанное предопределяет подход к оценке категории разведанности запасов по степени изученности характера прерывистости полезного ископаемого. По существу этот вопрос вводится к выделению и оконтуриванию безрудных или некондиционных участков.
Однако и качество самого полезного ископаемого, подлежащего в процессе эксплуатации выемке из недр, переработке и использованию, в разных точках месторождения неодинаково. Как правило, на любом месторождении любого вида сырья устанавливаются те или иные колебания лимитируемых кондициями компонентов в теле полезного ископаемого, и характер этих колебаний в основном и обусловливает достоверность определения среднего содержания по имеющемуся числу опробованных выработок. Следовательно, при установлении категории запасов важно уметь определять, насколько вычисленное по данному числу опробованных выработок среднее содержание приближается к действительному содержанию компонентов в теле полезного ископаемого.
При разведке месторождений нерудных полезных ископаемых обычно для доказательства правильности определения среднего содержания того или иного компонента в теле полезного ископаемого применяют способ последовательного разрежения сети разведочных выработок и значительно реже методы математической статистики.
Метод последовательного разрежения сети разведочных выработок заключается в сравнении значения среднего содержания, вычисленного при различной густоте разведочных выработок, пройденных на относительно ограниченном участке месторождения. Среднее содержание считается определенным достаточно достоверно, если значение его существенно не изменяется. при увеличении количества выработок, участвующих в вычислении. Применение метода последовательного разрежения для доказательства достоверности определения среднего содержания по данному числу выработок возражений не вызывает. Основным недостатком его является необходимость затрат на дополнительную проходку часто ненужных выработок. Кроме того, экспериментальное сгущение разведочной сети производится на небольшой площади месторождения, между тем строение и состав тела полезного ископаемого в отдельных участках месторождения могут характеризоваться различной степенью изменчивости. Распространение данных, полученных по небольшому участку, на всю площадь месторождения в случае выбора для экспериментального сгущения сети непредставительного участка может привести к ошибкам.
На практике метод последовательного разрежения обычно применяют не только для доказательства среднего содержания, вычисленного по данному числу выработок, но и для обоснования принятой плотности разведочной сети, а это неправильно.
Неправильность применения для обоснования плотности разведочной сети метода последовательного разрежения наглядно иллюстрируется следующим примером. На одном месторождении фосфоритов для обоснования плотности разведочной сети на небольшом его участке было произведено сгущение разведочной сети до 25х25 м. Всего было пройдено 25 скважин.
Вычисленное по этим данным среднее содержание Р2О5 составило 6,45 %.
При разрежении сети до 50х50 м среднее содержание определялось по данным девяти скважин и составило 6,29%.
При вычислении среднего содержания по сети 100х100 м участвуют четыре скважины. Оно равно 5,97 %.
На основании того, что среднее содержание, вычисленное по выработкам, расположенным по сети 50х50 м, отклоняется от его значения, определенного по выработкам, пройденным по сети 25х25 м, всего лишь на 2,5 % отн., в то время как отклонение содержания, установленного по выработкам сети 100х100 м, составляет 7,6%, делается вывод, что оптимальной является сеть выработок 50х50 м.
Однако если бы опытное разрежение производилось на этом месторождении в квадрате большей площади, разбуренной по сети 50х50 м, среднее содержание по 25 скважинам было бы 5,76%, при сети 100х100 м по 9 скважинам — 5,60%, а при сети 200х200 м по 4 скважинам — 5,01 %.
Анализируя эти данные, можно было бы сделать вывод, что оптимальной сетью для разведки месторождения является 100х100 м, так как среднее содержание, полученное по выработкам, расположенным по этой сети, отличается от среднего содержания, полученного по наиболее густой сети (50х50 м), всего лишь на 2,8 % отн. Сеть выработок 200x200 м недостаточна, так как среднее содержание при этой сети отличается на 14,8 % от среднего содержания, полученного по выработкам, расположенным по сети 25x25 м.
Можно было бы продолжать проверку этого метода, разрежая и дальше начальную сеть, но оставляя постоянным число выработок, по, которым производится вычисление среднего содержания.
Эта проверка показала, что на достоверность определения содержания оказывает влияние не расстояние между выработками, а число выработок, по которому оно определяется, т. е. опытным путем решается равенство
где ECn — сумма показателей содержания по n выработкам; ECn+k — сумма показателей по n+k выработкам.
Возможность использования для доказательства надежности определения среднего содержания компонента методов математической статистики признается не всеми геологами-разведчиками.
В качестве основного возражения обычно приводится аргумент, что в геологических телах случайные колебания накладываются на закономерные и тем самым становятся статистически неподконтрольными. Другой группой геологов формулы математической статистики, опирающиеся на коэффициент вариации или дисперсию, расцениваются как ключ для решения задачи обоснования плотности разведочной сети.
Проведенное по ряду разнообразных месторождений вычисление коэффициентов вариации содержания компонентов показало, что в телах полезных ископаемых с равномерным распределением этих компонентов коэффициент вариации низкий, а по мере перехода к телам со сложным и неравномерным распределением компонентов он заметно повышается. В.И. Смирнов, обращая внимание на это обстоятельство отмечает, что «по-видимому, то или иное закономерное изменение содержания компонентов в минеральном сырье, хотя и отражается на величине коэффициента вариации, но не настолько искажает ее, чтобы она противоречила средней степени изменчивости тел полезных ископаемых определенного типа». Данные подтверждающие это мнение, приведены также в работе В.Д. Семенюка.
Таким образом, накопленный за многие годы материал показывает, что для суждения о степени изменчивости качества минерального сырья может применяться коэффициент вариации.
Коэффициент вариации V вычисляется по формуле
где A — средний квадрат отклонения; С — среднее значение параметра (в данном случае среднее содержание).
Правильное вычисление коэффициента вариации по этой формуле обеспечивается лишь в том случае, если содержание (или какой-либо другой параметр) подчиняется случайным колебаниям.
Для определения коэффициента вариации, когда случайные отклонения накладываются на закономерные, применяются специальные приемы.
Основанием для использования формул математической статистики служит давно известное положение о том, что точность определения суммарных запасов месторождения или его части зависит не от расстояния между разведочными пересечениями, а от количества таких пересечений. Несмотря на это совершенно справедливое обстоятельство, использование формул математической статистики для решения вопроса о точности определения среднего содержания по данному числу пересечений вызывает серьезные возражения, вытекающие из недостатков аналитического метода.
Основные недостатки сводятся к следующему.
1. Асимметричность кривой распределения качественных показателей большинства месторождений полезных ископаемых исключает возможность использования формул математической статистики, выведенных для кривой нормального распределения. Трансформирование этих кривых в логарифмические или гармонические формы приводит к необходимости пользоваться специальными сложными формулами, надежность которых также мало доказана.
2. Наличие локальной зависимости в распределении частных параметров тел полезных ископаемых, которые приводят к искажению вычисленной погрешности по сравнению с действительной.
Неправильность определения величины погрешности с помощью формулы Р = V/Vn можно показать на следующем примере. Для одного блока Кингисеппского месторождения фосфоритов коэффициент вариации содержания Р2О5 по данным 26 выработок равен 20,1. Среднее содержание фосфорного ангидрида в рудах этого блока равно 9,87 % при колебаниях в отдельных пересечениях от 3,8 до 12,9 %. Используя формулу P = V/Vn, можно рассчитать, при каком количестве выработок обеспечивается точность определения среднего содержания в пределах ±20 %. Преобразовав соответствующим образом формулу и подставив в нее требуемые значения, получим
Естественно, что по одной выработке определить среднее содержание Р2О5 в рудах Кингисеппского месторождения невозможно, так как каждая пройденная в пределах этого блока выработка вскрывает руды с содержанием Р2О5, изменяющимся в довольно большом диапазоне, и, кстати, ни одна выработка не вскрывает руды с содержанием, равным среднему по блоку.
Таким образом, приведенный пример указывает на возможность грубых ошибок. Еще меньше оснований для применения аналитического метода с целью обоснования плотности разведочной сети, так как она определяется в основном с учетом характера изменения содержания компонентов по мощности, простиранию и падению; формы и строения тела полезного ископаемого, сортов минерального сырья и т. д.
Обычно рекомендуемые в инструкциях ГКЗ расстояния между разведочными выработками для разных по сложности строения групп месторождений, основанные на большом практическом опыте, обеспечивают надежность вычисления по их количеству среднего содержания не только для месторождения в целом, но и для запасов отдельных категорий. Однако в некоторых случаях запасы, подсчитанные на небольшой площади и относимые к той или иной категории, опираются на недостаточное число пересечений, вследствие чего не обеспечивается надежное определение их среднего качества. При разведке нерудного сырья на небольших месторождениях нередко запасы категории А подсчитываются в блоке, опирающемся на 3—4—5 пересечений, при сравнительно небольших расстояниях между ними. Главной причиной подсчета запасов категории А на небольших площадях является стремление выдержать установленное классификацией соотношение запасов разных категорий; при этом забывают, что точность вычисления среднего содержания зависит в первую очередь от количества пересечений, а не от густоты разведочной сети.
К сожалению, отсутствие апробированного метода установления погрешности определения среднего содержания по принятому числу опробованных пересечений тела полезного ископаемого не позволяет разработать научно обоснованные рекомендации по числу выработок, требуемых для вычисления среднего содержания в зависимости от характера изменения содержания в пределах месторождения. Такие рекомендации могут быть даны лишь на основе практического опыта.
Исходя из накопленного опыта выше были даны рекомендации по минимальному числу пересечений, на которые опирается подсчетный блок высшей для данной по сложности строения группы месторождения: для месторождений с выдержанным качеством сырья 9, с невыдержанным качеством 16 и исключительно невыдержанным качеством 25. Эти же цифры могут служить для ориентировки и при определении категории запасов.
На месторождениях с устойчивым качеством сырья к категории А могут быть отнесены запасы при условии, что число выработок, на которые они опираются, пройденных по соответствующим для данного вида сырья и категорий запасов расстояниях, не менее 9. При наличии на месторождении этой группы запасов категории А запасы категории В могут подсчитываться в зоне геологически обоснованной экстраполяции или на прилегающих к запасам категории А участках, разведанных по сети, соответствующей для данного вида сырья категории В, независимо от числа выработок, на которые опираются запасы этой категории. При отсутствии на месторождениях первой группы запасов категории А, или при наличии их в блоках, не прилегающих к запасам категории А, относить запасы к категории В следует лишь в том случае, если число опробованных пересечений тела полезного ископаемого, на которые опирается блок категории В, не менее 9.
К категории C1 на месторождениях первой группы при наличии запасов категории А и В могут относиться запасы, подсчитанные в зоне геологически обоснованной экстраполяции, а также запасы на площадях, прилегающих к запасам категории А или В, разведанных единичными выработками, независимо от их числа, при условии что расстояния между выработками, пройденными в контуре подсчета запасов категории C1, не превышают двойного расстояния, установленного для категории В. При отсутствии на месторождении первой группы запасов категории А или В к категории C1 могут быть отнесены запасы лишь в том случае, если они опираются не менее чем на 9 опробованных на полную мощность пересечений, так как по меньшему числу пересечений невозможно определить степень устойчивости качества сырья.
На месторождениях с невыдержанным качеством сырья запасы категории А в процессе разведки, как правило, не выявляются. К категории В могут быть отнесены запасы, если число опробованных выработок, на которые они опираются, пройденных по соответствующей категории сети, не менее 16. К категории C1 на месторождениях второй группы могут быть отнесены запасы, подсчитанные на участках, прилегающих к запасам категории В, при условии, что контур их опирается на разведочные выработки, пройденные на расстояниях, соответствующих принятому для категории C1, независимо от числа выработок в контуре подсчета запасов по категории C1. При отсутствии на месторождении разведанных по категории В запасов или при их наличии в блоках, не прилегающих к запасам категории В, запасы к категории C1 могут быть отнесены лишь в том случае, если число опробованных пересечений, на которые они опираются, не менее 16, а расстояния между ними соответствуют принятым для категории С1.
На месторождениях с исключительно невыдержанным качеством сырья запасы категорий А и В обычно не выявляются.
К категории C1 могут быть отнесены запасы, если они подсчитаны в контуре разведочных выработок, пройденных по соответствующей сети и общее число их не менее 25, так как при меньшем числе выработок нельзя достаточно надежно установить группу месторождения и определить среднее качество сырья.
Приведенные рекомендации по числу необходимых пересечений для достаточно надежного определения среднего качества сырья в зависимости от характера его изменения, естественно, носят лишь сугубо ориентировочный характер. В геологической литературе можно найти и другие рекомендации.
При установлении числа пересечений, необходимых для достоверного определения среднего качества минерального сырья, следует учитывать способ отбора проб, так как в зависимости от этого изменяется степень изменчивости показателей, характеризующих качество полезного ископаемого. Пробы большого объема обычно показывают меньшую степень изменчивости, чем пробы малого объема. Поэтому при опробовании месторождения валовыми пробами число необходимых пересечений может быть уменьшено. Это положение особенно важно для месторождений слюды, представленных мелкими жилами, где достижение указанного выше количества пересечений на каждой жиле может существенно удорожить разведочные работы и при этом не привести к значительному повышению достоверности определения содержания слюды в жильном теле. Получаемое уже в процессе отбора валовых проб усреднение содержания в пункте их отбора позволяет рекомендовать сокращение числа пересечений на месторождениях слюды, опробуемых крупными валовыми пробами, до 12—16 в зависимости от характера распределения слюды, ее крупности и объема проб.
В отличие от других показателей, характеризующих степень разведанности и изученности полезного ископаемого, степень технологической изученности при установлении подготовленности месторождения для промышленного освоения определяется не столько категорией запасов, сколько группой месторождения по сложности его строения. Чтобы месторождения второй группы, на которых запасы категории А в процессе разведки не выявляются, а также месторождения третьей группы, на которых в процессе разведки не выявляются не только запасы категории А, но и запасы категории В, были признаны подготовленными для промышленного освоения, технологические свойства сырья должны быть изучены в степени, соответствующей требованиям, предъявляемым к категории А на месторождениях первой группы.
При наличии на месторождении запасов разных по степени разведанности категорий (А, В, C1 и C2) степень их технологической изученности обычно одинакова, что обусловлено сравнительной выдержанностью технологических свойств сырья по площади его распространения. Если же на каком-либо участке месторождения технологические свойства полезного ископаемого отличны, то они должны быть выделены в самостоятельный технологический тип или сорт. Таким образом, по степени технологической изученности на каждом конкретном месторождении или участке может быть выделена только одна категория запасов, соответствующая общей степени изученности технологических свойств полезного ископаемого. Для месторождений, передаваемых или подготовляемых для передачи в промышленное освоение, независимо оттого, к какой категории относятся запасы по степени разведанности, технологические свойства должны быть изучены в степени, соответствующей требованиям, предъявляемым к категории А.
Технологические свойства различных видов нерудного минерального сырья чрезвычайно разнообразны и часто зависят от области намечаемого его использования. Поэтому привести конкретные требования, при которых запасы полезного ископаемого могли бы по степени изученности его технологических свойств быть отнесены к категории А, не представляется возможным. Эти требования изложены в инструкциях ГКЗ России по применению классификации запасов к отдельным видам нерудного минерального сырья и других методических руководствах. В общем случае технологические свойства полезного ископаемого могут быть признаны изученными в степени, соответствующей категории А, если: 1) из всех выделенных на месторождении или его участке природных типов и сортов полезного ископаемого отобраны представительные пробы и подвергнуты полупромышленным или промышленным испытаниям; возможность ограничения технологических исследований лабораторными опытами или оценка технологических свойств сырья расчетным путем устанавливается в каждом конкретном случае проектирующей организацией; 2) в результате технологических испытаний установлена конкретная область возможного использования сырья каждого типа или сорта и дана техническая характеристика получаемых при обогащении или переработке продуктов, например, марка кирпича, щебня, строительного камня по прочности и морозостойкости, номенклатура и сорт получаемых огнеупорных керамических изделий, качество получаемого при обогащении концентрата, с указанием полезных и вредных компонентов и других технических свойств (белизны для талька и барита, диэлектрических свойств мусковита и флогопита, коэффициента вспучиваемости и объемной массы для вермикулита, перлита и т. д.); 3) разработана наиболее рациональная схема обогащения или переработки полезного ископаемого каждого сорта и типа либо доказана возможность и установлена схема совместного их использования; в результате технологических исследований установлены все параметры, требуемые для проектирования обогатительной фабрики или перерабатывающего предприятия: способ обогащения, выход концентрата и извлечение из него полезных компонентов, расход реагентов, состав шихты и расход сырья, затраты энергии и топлива при непосредственной переработке сырья и т. д.
К категории В по степени технологической изученности могут быть отнесены запасы, если:
1) из всех выделенных на месторождении или его участке природных типов и сортов полезного ископаемого отобраны представительные пробы и подвергнуты технологическим испытаниям хотя бы в лабораторном масштабе; возможна оценка технологических свойств стандартного сырья расчетным путем; 2) в результате технологических испытаний или расчетов установлена область возможного использования сырья каждого типа или сорта и дана примерная техническая характеристика получаемых при Обогащении или переработке продуктов (например, возможная марка кирпича, номенклатура огнеупорных или керамических изделий, качество получаемых концентратов и т. д.); 3) установлена принципиальная возможность обогащения или переработки сырья по одной или нескольким схемам. Основные технологические параметры (выход концентрата, извлечение в него полезного компонента, состав шихты и т. д.) установлены ориентировочно.
К категории C1 по степени изученности технологических свойств могут быть отнесены запасы, если в результате небольшого объема лабораторных работ или по аналогии с другими месторождениями подобного сырья доказана возможность его использования для данного конкретного назначения и определена принципиальная возможность обогащения или переработки.
Для большой группы нерудных полезных ископаемых заключение о принципиальной возможности использования сырья может быть дано на основе анализа его вещественного состава.
На месторождениях, признанных подготовленными для промышленного освоения, степень изученности гидро-геологических и горнотехнических условий должна соответствовать категории А. Однако гидрогеологические и горнотехнические условия в разных частях месторождения могут существенно отличаться и поэтому быть изучены с различной степенью детальности, что обусловливает возможность отнесения запасов полезного ископаемого по степени изученности гидрогеологических и горнотехнических условий в различных блоках к разным категориям.
Например, при оценке месторождений, верхняя часть которых не обводнена, запасы необводненной части могут быть отнесены по степени разведанности и изученности остальных параметров к категории А, В, C1 или C2. Запасы, расположенные ниже уровня подземных вод, при отсутствии гидрогеологических исследований или недостаточности их не могут быть отнесены к высоким категориям, а категория запасов должна определяться обязательно с учетом степени гидрогеологической изученности.
Выше говорилось о необходимости при выделении подсчетных блоков учитывать гидрогеологические и горнотехнические условия разработки месторождения. Разделение месторождения на блоки по этим факторам в ряде случаев серьезно сказывается на степени разведанности каждого выделенного блока и может привести к неоправданному занижению категории запасов.
На рис. 59 показан разрез одной из залежей боратов. Общая степень разведанности этой залежи достаточна для отнесения запасов к категории А. Гидрогеологические условия нижней, обводненной части залежи изучены хорошо и не являются препятствием для отнесения запасов к категории А. Однако условия разработки обводненной и необводненной частей залежи существенно различны. При разработке обводненной части залежи происходит значительно большее разубоживание руд, вследствие чего для обводненных запасов устанавливаются более высокие кондиции по содержанию борного ангидрида, чем для запасов необводненной части залежи. Различные кондиции и разные условия отработки требуют выделения в отдельные подсчетные блоки обводненной и необводненной частей залежи. При разделении залежи на две части резко меняется степень разведанности необводненной части.
Вскрытые лишь одной скважиной запасы должны были бы по степени разведанности относиться к категории C1. Однако такой подход не всегда правильный. Анализ фактического материала показал, что борные руды обводненной и необводненной частей залежи представлены одним и тем же технологическим типом и сортом, среднее содержание борного ангидрида во всей залежи довольно устойчиво и существенно не отличается в отдельных ее частях, находящихся в разных гидрогеологических условиях. В этом случае правильнее будет категорию запасов определять по степени разведанности и изученности всей залежи, т. е. запасы необводненной части залежи относятся, как и запасы обводненной части, к категории А.
Среднее содержание полезного ископаемого при этом следует определять как общее для обводненной и необводненной частей залежи.
При различии качества полезного ископаемого в обводненной и необводненной частях полезной толщи запасы их должны также подсчитываться отдельными блоками, но категория запасов определяется самостоятельно для каждого блока. В нашем примере, если бы существовали различия в типе и сорте руд; а также в качестве, то запасы необводненной части залежи должны были бы быть квалифицированы по категории C1.
Таким образом, категория запасов в участках или блоках, находящихся в разных гидрогеологических и горнотехнических условиях, может устанавливаться по общей степени разведанности, если эти условия не приводят к изменению качества сырья. В тех случаях, когда гидрогеологические или горнотехнические условия определяют различие в составе и качестве сырья (зоны окисления, вторичного обогащения, выветривания, трещиноватости и т. д.), категории запасов в блоках, находящихся в различных условиях отработки, должны устанавливаться самостоятельно в зависимости от степени разведанности и изученности сырья в каждом блоке.
Согласно классификации запасов месторождений твердых полезных ископаемых запасы комплексных руд и содержащихся в них основных ценных компонентов подсчитываются и учитываются по одним и тем же категориям, а запасы сопутствующих ценных компонентов в зависимости от степени изученности могут подсчитываться и учитываться по другим категориям. Это обусловливается различной степенью неравномерности распределения этих компонентов в теле полезного ископаемого.
Значительно сложнее решается вопрос о категории запасов одного и того же сырья, изученного для разных областей его использования с разной степенью детальности. Здесь основным фактором, влияющим на категорию запасов, является различная степень изученности состава и свойств одной и той же породы, а не разных компонентов, заключенных в ней. Например, при разведке месторождения песков последние могут быть довольно хорошо изучены как формовочный материал, но вследствие недостаточного определения содержания красящих окислов (железа, титана, хрома и др.) значительно слабее как стекольное сырье. Запасы песков как формовочного материала по степени изученности соответствуют категории А, а по степени изученности как стекольного сырья — лишь категории С1. Отнесение одних и тех же запасов к разным категориям в зависимости от направления их использования вызывает большие неудобства при проектировании горнодобывающего и перерабатывающего предприятия. При недостаточной изученности сырья для одного из предполагаемых направлений его использования исключается возможность проектирования на его базе перерабатывающего предприятия (в приведенном примере стекольного завода), что влияет на производительность намечаемого горнодобывающего предприятия, объем добычи сырья на котором должен быть уменьшен за счет исключения сырья, необходимого отрасли производства, для которой оно недостаточно изучено.
Изменение масштаба добычи неизбежно приведет к изменению технико-экономических показателей работы горнодобывающего предприятия, что должно отразиться на тех или иных кондициях.
При оценке запасов полезного ископаемого, предназначенного для использования по разным назначениям, нельзя Механически распространить положение классификации запасов о возможности подсчета сопутствующих компонентов по категориям, отличным от категории запасов основного компонента и содержащих их комплексных руд.
Степень изученности сырья, предназначенного для использования в разных отраслях производства, для всех этих отраслей должна быть одинаковой и на месторождениях, подготовленных для промышленного освоения, достаточной для составления проекта разработки месторождения и переработки сырья.
Это положение обусловливает и подход к определению категории запасов полезных ископаемых, намечаемых для комплексного использования, — категория запасов определяется по степени наименьшей изученности сырья для любой из предполагаемых отраслей его использования.
Утверждение запасов по высоким категориям для одной или нескольких из намечаемых областей использования возможно лишь в том случае, если технико-экономическими расчетами доказана рентабельность работы предприятия по добыче сырья в количестве, требуемом для данных отраслей производства.
При этом если сырье для какой-либо отрасли производства изучено неполностью, то запасы его не утверждаются, а лишь отмечается, что по предварительным данным сырье может быть использовано и для этого назначения.