Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Геология и разведка месторождений полезных ископаемых

   

ОТБОР ПРОБ В ГОРНЫХ ВЫРАБОТКАХ

  

 

На стадиях поисково-разведочных работ и предварительной разведки месторождений полезных ископаемых, при относительно небольшом числе отбираемых проб, применение трудоемких способов отбора не вызывает большого перерасхода времени и средств. Кроме гого, в начальный период изучения месторождения часто требуется детальное, секционное опробование, которое надежнее всего может быть осуществлено бороздовым способом.

Все это обычно заставляет в начале разведочных работ останавливаться на бороздовом опробования. Этот способ применяется и при детальной разведке, а также при эксплуатации, если другие способы не обеспечивают получения надежных резульгаюв.

Штуфной — простейший способ отбора проб, он состоит в отбойке отдельных кусков породы весом 0,5—2,0 кг. Этот прием употребляется очень редко: для установления качества простейших полезных: ископаемых или для получения хотя бы приблизительной его характеристики, если по каким-либо причинам нужно иметь сугубо ориентировочное представление об элементарном составе минерального сырья, например, в период поисков или поисково- разведочных работ. Обычно штуфное опробование проводится для минераграфического изучения руд.

Сущность точечного способа заключается в следующем: в забое или в стенке выработки по рудному телу намечается сетка   ( 87); из середины клеток сетки или по углам их отбиваются кусочки (частичные пробы) руды, примерно равного объема, которые вместе составляют начальную пробу.

Число частичных проб, составляющих начальную пробу отдельного забоя, зависит or степени неравномерности распределения полезных компонентов и может быть ориентировочно установлено с помощью данных  23. Но веса частичных проб бывают примерно в два раза меньше, чем указано в таблице.

Точечный способ опробования может применяться для мощных' и средней мощности тел полезного ископаемого с относительно равномерным распределением полезных компонентов, например для медно- колчеданных руд.

Взятие проб способом вычерпывания производится после отпалки руды в навале у забоя. Для этого на навал набрасывается веревочная сетка (или сетка наносится мысленно) и из середины ее ячеек отбираются частичные пробы определенного веса, составляющие начальную пробу данного навала.

При отборе проб способом вычерпывания необходимо обращать внимание на то, чтобы соотношение между крупным рудным материалом и м е л о ч ь ю, поступающей в пробу, соответствовало их соотношению в опробуемых навалах.

Преимущество рассматриваемого способа взятия проб заключается в его высокой производительности, в три-пять раз и более превышающей производительность опробования с отбойкой материала пробы в тех же условиях. Кроме того, отбор проб способом вычерпывания не задерживает проходку выработок.

Рассматриваемый способ отбора проб можег широко применяться при опробовании мощных и весьма мощных тел рудных и нерудных полезных ископаемых.

Сущность взятия пробы шпуровым способом состоит в отборе буровой муки или шлама в процессе бурения шпуров ( 88). При этом используются шпуры, пробуриваемые для проходки выработок, или же задаются специальные шпуры вкрест простирания рудного тела, позволяющие вести опробование для шсонгуривания рудных тел.

Для оконтуривания и опробования мощных рудных тел нриме- нш()1ся специальные колонковые перфораторы, которыми удавалось бурить скважины глубиной 50—70 м.

При бурении специальных шпуров в разведочных, подготовительных и очистных выработках общая проба делится на несколько частей — проб. Длина каждой такой части принимается иосюянной, раиной 1—2 м, редко 3 м (при весьма большой мощности рудных гел). В тех случаях, когда граница рудных тел с вмещающими породами неотчетливая и не может быть уловлена, например по стуку бура или по цвету шлама, длина этих частей может быть уменьшена даже до 0,5 м. Вообще говоря, выделение типов руд по данным шпурового опробования затруднительно.

Шпуровой способ опробованпя по сравнению с другими способами имеет ряд преимуществ:

1)        процесс бурения шпуров, заданных в целях продвил,ения забоев, часто совмещается с процессом пробоотбора;

2)        проходка забоя не задерживается процессом взятия пробы;

3)        обработка материала проб сводится к минимуму, так как диаметр наибольших частиц шпуровых проб обычно не превышает 2 мм.

Систематические ошибки при шпуровом опробовании возможны при наличпи мягких и легко крошащихся рудных минералов. В эти\ случаях сотрясение бура может вызвать осыпание со стенок скважины богатого (или убогого) рудного материала. Сильно трещиноватые руды могут обусловить большие потери пыли или шлама. Во всех случаях предварительную проверку шпурового способа каким-либо другим, заведомо надежным для данных условий, следует считать обязательной.

Бороздовый способ состоит в проведении на обнаженной поверхности рудного тела борозды, форма и размеры которой зависят от мощности тела и характера распределения в нем полезных компонентов и вредных примесей. Форма и размеры сечения борозды сохраняются неизменными на всем ее протяжении.

Во всех горных выработках, при прочих равных условиях, борозды необходимо располагать по направлению наибольшей изменчивости содержания исследуемых компонентов в рудных телах. Это направление обычно совпадает с линией мощности, поэтому во многих учебных руководствах и журнальных статьях рекомендуется проводить борозду по мощности. Однако невозможность во многих случаях определить линию истинной мощности тела в горной выработке из-за косого сечения рудного тела или расплывчатых контактов делает такие рекомендации неосуществимыми и часто приводит к бессистемной ориентировке борозд.

Значительно удобнее в подавляющем большинстве случаев применять горизонтальные и вертикальные борозды ( 89). Первые применимы к телам полезных ископаемых, падающим под углом 90—45°, а вторые — к телам с углом падения 45—0е.

В штреках борозды необходимо проводить в передовых забоях. В случае невозможности опробования передовых забоев (например, в связи с форсированной проходкой) допускается проведение борозд по кровле или стенке шлрека, что, однако, по ряду причин является менее рациональным.

В ортах и квершлагах борозды располагаются по стенкам. При этом может опробоваться одна стенка или обе. В последнем случае две противоположные борозды объединяются в одну пробу.

В выработках, пройденных по падению (и восстанию) рудных тел, борозды располагаются по стенкам горизонтально при крутом падении рудных тел н вертикально — при пологом.

В канавах борозды располагаются по линии мощности; они могут проводиться по стенкам или дну канавы.

Опробование вмещающих пород (там, где оно необходимо) должно быть в 1>т б о р о ч н ы м. если геологическая документация и результаты достаточного числа взятых вначале специальных проб указынжот на постоянное, но непромышленное содержание в них исследуемых компонентов.

Систематическое опробование шурфов, пересекающих тела полезших ископаемых с неравномерным и весьма неравномерным распределением полезных компонентов, рационально производить двумя бороздами по двум противоположным стенкам.

 На месторождениях, содержащих руды с полосчатой, слоистой и некоторыми другими текстурами, иногда требуется охарактеризо- нать каждую полосу (слой, прослоек) или смежную группу их отдельно. Для этого борозда разбивается на секции, число которых

соответствует количеству подлежащих исследованию разностей руд, выделяемых при осмотре опробуемой поверхности.

Секционное опробование ( 90) освещает характер изменения содержания промышленно ценных и других компонентов, что в свою очередь позволяет выяснить условия их накопления, а также решить вопрос о возможности селективной эксплуатации.

Производство систематического секционного опробования целесообразно только в тех случаях, когда селективная выемка частей рудного тела, освещаемых отдельными секциями, представляется технически осуществимой и рациональной с технологической и экономической точек зрения.

В выработках, вскрывающих мощные вкрапленные рудные тела, во всех условиях производится опробование путем разделения длины всей борозды на серию меньших. При этом, если руда имеет однородное строение, то длины борозд принимаются равными от 1 до 3 м. Нижний предел — 1м (редко 0,5 м) — обычно принимают в случае неравномерного оруденения и неясных границ оруденения. Граница промышленного оруденения в подобных месторождениях является условной и устанавливается в выработках лишь опробованием.

Наиболее распространенной формой сечения борозд является прямоугольная, в которой ширина больше глубины. Применяются также борозды треугольной формы, которые, однако, в практике сколько-нибудь значительного распространения не имеют.

На многих уральских медноколчеданных месторождениях широким распространением пользуются так называемые «пунктирные» борозды. Это борозды весьма неправильного сечения, отбиваемые по линии наибольшей изменчивости оруденения не сплошь, а с некоторыми перерывами. К этому же типу относятся «линейные» пробы, представляющие собой непрерывные борозды значительно меньшего, чем обычно, и невыдержанного поперечного сечения. Опыт показывает, что такое опробование дает в указанных условиях удовлетворительные результаты: но нельзя рекомендовать применение таких борозд без тщательной проверки их нормальными бороздами.

Возможно и некоторое увеличение сечения борозд в мягких рудах, уменьшение же сечения борозд по сравнению с указанными в  24 должно быть обосновано (в качестве обоснования требуются сравнительные данные опробования бороздами различных сечений).

При опробовании россыпных месторождений размеры борозд должны быть больше, в некоторых случаях даже в несколько раз больше предложенных выше.

Ручная отбойка обычно производится при помощи зубила или кирки и молотка. Вес молотка должен быть 1,75—2,5 кг. Наиболее удобная длина зубил и кирок 20—40 см.

Подготовка забоя, стенки или кровли выработки к опробованию заключается в предварительной их зачистке, выравнивании и наметке места отбойки борозд.

При отбойке борозды необходимо следить за тем, чтобы ширина и глубина ее были, по возможности, всюду одинаковыми и твердый материал отбивался в равной дозе с мягким. Отбитый материал необходимо принимать на лист тонкого железа или на брезент, следя за тем, чтобы в пробу не попадали посторонние частицы с кровли и стенок выработки и чтобы отбитая руда не разбрасывалась.

Вороздовый способ отбора проб приемлем почти для всех коренных, а также для многих россыпных месторождений. Он иногда оказывается неэффективным при опробовании канав, вскрывающих весьма неравномерные жильные рудные тела, и совершенно неприменим при некоторых брекчиевидных текстурах руд (в этом случае он влечет за собой систематические ошибки), а также на некоторых золоторудных и других месторождениях с очень малым размером рудных тел, на платиновых месторождениях с крайне неравномерным распределением платиноидов, на месторождениях драгоценных камней. Этот метод малопроизводителен в крепких рудах.

Задирковый способ заключается в отбойке (задирке) ровного слоя полезного ископаемого по всей обнаженной части рудного тела в забое, кровле или почве горной выработки. Опробование почвы иногда целесообразно производить лишь в канавах. Длина задирки при опробовании кровли горных выработок и почвы канав принимается обычно от 1 до 2 м. При опробовании забоев она определяется длиной рудного тела в пределах забоя. Глубина задирки (отбиваемого слоя) принимается равной 5—10 см. Вес задирковой пробы зависит от мощности рудных тел и вообще регламентирован быть не может.

Отбойка проб должна производиться с особой тщательностью; задирка неровным слоем, например, когда более мягкий рудный материал, приуроченный к висячему или лежачему боку залежи, поступает в пробу в относительно большем количестве, может привести к существенным ошибкам (к разубоживанию или обогащению проб). В связи с этим надо уделять большое внимание подготовке участков, подлежащих опробованию: прежде всего они должны быть по возможности выровнены.

Отбойка задирковых проб представляет собой трудоемкий и медленный процесс, который может отрицательно влиять на темны проходки горных выработок. Задирковым способом следует пользоваться лишь в тех условиях, когда другие способы опробования не могут дать надежных результатов, а именно:

1)        в процессе разведки канавами жильных месторождений малой мощности с весьма неравномерным и крайне неравномерным распределением исследуемых компонентов;

2)        при опробовании тонких жил в подземных горных выработках и при контрольном опробовании жильных рудных тел средней и главным образом малой мощности;

3)        при опробовании выходов золоторудных месторождений, характеризующихся наличием самородков золота.

Валовое опробование характеризуется медленностью производства, высокой стоимостью, а также сложностью определения содержания полезных компонентов в случае, когда горные выработки вместе с рудой обнажают и вмещающие, особенно минерализованные породы. Поэтому, если задачей опробования является только определение содержания тех или иных компонентов, валовой способ применяется очень редко — только в тех случаях, когда ни один из описанных выше способов взятия проб не может дагь надежных результатов.

Применение валового способа определяется в одних случаях специфическими текстурами руд: брекчиевьгми, конгломератовыми и пр., в других — особенностями испытаний проб данного полезного ископаемого (например, слюд).

В пробу может отбираться вся рудная масса, например с каждой второй или третьей уходки, или только некоторая ее часть. Решение этого вопроса зависит от степени неравномерности распределения исследуемых компонентов, характера необходимых испытаний и других условий. Валовое опробование, например некоторых месторождений вольфрама, молибдена и олова, дает удовлетворительные результаты при начальных весах проб 1,0—1,5 т. И только если предполагается из рудной массы отбирать концентрат, начальные веса проб увеличиваются до 2—3 т. Когда вес рудной массы, отбитой за один цикл проходки, очень превышает указанный, производится сокращение пробы. Оно осуществляется тут же у забоя путем отбора в пробу п-й (2-й, 3-й, 5-й, 10-й, 20-й) лопаты.

Вопрос о том, которую по счету лопату нужно брать в пробу, решается практически с учетом количества рудной массы, получаемой за цикл проходки. Следует иметь в виду, что сокращение пробы тачками, бадьями и вагонетками, когда в пробу поступает каждая, например пятая из них, может привести (при относительно небольшом их числе) к серьезным ошибкам: точность опробования зависит от числа частичных проб.

Сплошное валовое опробование, без интервалов, производится на многих слюдяных месторождениях, на месторождениях драгоценных и оптических камней и на некоторых месторождениях редких металлов и плагины, если рудные тела имеют небольшие скопления (резко обособленные «погреба», кустовые, гнездовые п др.).

В рассматриваемом случае проба часто не подвергается обычной обработке, т. е. сокращению до лабораторного веса, а целиком поступает на эксплуатационную установку (обогатительную фабрику, бегунную чашу и т. п.), и содержание полезных компонентов определяется для всего материала пробы. Длина участка рудного тела, который характеризуется одной пробой, должна быть, по возможности, минимальной — не более 4—5 м.

Когда горными выработками обнажаются не только рудные тела. но и вмещающие породы, валовые пробы позволяют определить содержание промышленно ценных компонентов лишь в рудной массе, т. е. в руде, в той или иной мере «загрязненной» вмещающими породами.

Если возможна отборка пустых пород из рудной массы вручную, то отобранная порода также должна быть взвешена и учтена при определении Ср.

В условиях весьма равномерного и равномерного оруденения количество валовых проб, отбираемых на месторождении, должно составлять примерно б—8, в случае неравномерного оруденения 15—20, а при весьма неравномерном и крайне неравномерном 30-40.

Наибольшее значение валовой способ опробования имеет для технологических испытаний, требующих больших масс полезного ископаемого. Он незаменим также при испытаниях физико-мехаппческих свойств (объемного веса, пористости, кусковаюсти, коэффициента разрыхления и т. п.) полезного ископаемого и вмещающих пород.

Для технологических и с п ы т а н я й валовые пробы отбираются с учетом распределения различных сортов руд в пространстве, пх запасов и условий разработки месторождения. Если в процессе разведки намечается несколько типов руд, требующих применения различных схем обогащения или переработки и раздельного подсчета запасов, то, очевидно, и пробы для технологических испытаний нужно брать отдельно по каждому типу руд. Если же некоторые или все типы руд будут смешаны на обогатительной фабрике, то относительные количества пх в валовой пробе должны быть пропорциональны запасам этих типов.

Перед началом валового опробования для технологических испытаний нужно стремиться выяснить: 1) вещественный состав, текстуры и структуры руд с количественной характеристикой вкрапленности полезных и «пустых» минералов по минеральным формам; 2) технологические требования промышленности к разведанному сырью и концентратам; 3) существующие методы обобщения и переработки разведываемых руд, а также влияние свойств руд и пршгесеи на различные показатели обогащения и переработки; 4) степень освоенности методов обогащения и переработки этих руд промышленностью.

При необходимости раздельного испытания различных типов руды каждая технологическая проба должна представлять определенный тип руды, например: в зоне окисления полиметаллических месторождений — богатые свинцовые руды, цинково-свинцовые, исключительно или почти исключительно цинковые; среди первичных руд — сплошные сульфидные (состоящие почти сплошь из сульфидов), агрегатные сульфидные (с тем или иным количеством нерудных мине ралов). вкрапленные.

Кроме основных типов, часто имеются переходные разности руд. Они. как правило, должны быть охарактеризованы дополнительным)! технологическими пробами меньшего веса по сравнению с основными.

Каждый тип руд и переходные разности должны быть представлены, кроме проб, достаточным количеством образцов, по которым детально изучается вещественный состав характеризуемых ими технологических проб. Помимо того, должен быть изучен и минеральный состав вмещающих пород, попадающих в руду при отбойке.

Наряду с минералогическим методом для изучения образцов широко используются химические и спектральные анализы, причем роль последних повышается с ростом требований на рассеянные и редкие элементы. На эти элементы проводятся анализы всех разновидностей руд и, если есть необходимость, то и отдельных минералов.

Состав рудной массы в некоторой мере зависит от принятой системы разработок. Б связи с этим и условия отбора технологической пробы должны быть максимально приближены к условиям добычи. Например, при отбойке проб в жильных рудных телах малой мощности широкими подготовительными выработками следует пользоваться с осторожностью. Лучше пройти узкие восстающие выработки, соответствующие ширине очистного пространства. Возможность организации рудоразборки в процессе эксплуатации также нужно учитывать при отборе и обработке технологических проб. При этом следует отличать рудоразборку в забоях от рудоразборки рудной массы на поверхности.

Особенно большое значение имеет учет системы разработок при решении вопроса о возможности селективной выемки и выдачи различных типов руд. Опыт показывает, что при относительно небольших объемах, занимаемых незакономерно расположенными в пространстве различными типами руд, селективная выемка и выдача их оказываются настолько сложными, что от них приходится отказываться.

Таким образом, типовыми технологическими пробами должны быть представлены ведущие разности руд, локализация которых в пространстве позволяет производить подсчет их запасов и обеспечивает их раздельную выемку и выдачу.

В стадии предварительной разведки обычно отбираются пробы для лабораторных испытаний. В такую пробу отбирается руда с некоторого интервала выработки (1—2 пог. м) со всеми безрудными включениями в контуре залежи, которые не могут быть отделены в процессе эксплуатации (небольшие блоки и прослои пустых или слабо- оруденелых пород). При отсутствии горных выработок, позволяющих взять из глубинных частей местороясдения валовые пробы, последние составляются из материала, добываемого в буровых скважинах (керн и шлам).

Валовые пробы, отбираемые в период детальной разведки, предназначаются главным образом для испытаний в полузаводском или заводском масштабе. Эти пробы должны представлять средний состав рудной массы с вероятным разубоживанием за счет включения ириконтурных пустых пород, не поддающихся отделению при добыче. Если нее в условиях будущей эксплуатации возможна рудо- разборка, то материал пробы должен быть подвергнут такой я«е рудо- разборке.

Методика отбора заводских и полузаводских проб должна устана- нливаться совместно геологом, горняком и технологом, так как стоимость испытаний этих огромных проб очень велика и повторение и\ в случае неправильного отбора пробы влечет за собой значительные потери средств.

Веса проб, предназначенных для технологических испытаний, иависят от масштаба испытаний. Для лабораторных испытаний металлических и многих неметаллических руд обычно ограничиваются относительно небольшим количеством материала: от 100—250 до 1000 кг. При испытаниях в полузаводском масштабе веса проб увеличиваются до 10—15 т, а при испытаниях в заводском масштабе они определяются производительностью технологических агрегатов и временем, необходимым для проведения испытаний. Такие пробы весят от первых десятков до сотен тонн.

Отбор проб для выяснения некоторых физико-механических свойств руд и вмещающих горных пород, как правило, производится горняками. Однако в ряде случаев пробы и образцы для технических испытаний могут отбираться и геологом- разведчиком, который доляшн при этом руководствоваться специальными методиками испытания этих проб.

Основным требованием к образцам рыхлых горных пород и руд, предназначенным для технических испытаний, является сохранение их естественного состояния, прежде всего структуры и влажности.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  ПОИСКИ И РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

 

Смотрите также:

 

Науки о Земле  Дрейф материков    Ферсман - Путешествия за камнем   Геохимия    Палеоклиматология   Палеонтология 

 

Исследования грунтов в лабораторных...

Исследования взятых проб должны проводиться в лабораторных условиях специалистами ...
Отбор образцов грунтов из горных выработок для лабораторных определений ... гидрологические и метеорологические наблюдения и исследования

 

...угольного пласта. СТРОИТЕЛЬСТВО ВЫРАБОТОК...

Технология строительства горизонтальных и наклонных горных выработок. Строительство выработок в сложных газодинамических условиях.

 

Наклонные выработки крепят металлической арочной...

Технология строительства горизонтальных и наклонных горных выработок.
Трудоемкость работ в выработках с углом наклона от 13 до 30° увеличивается на 16%, а в выработках с наклоном 31-45° — на 30%.

 

...фильтры. СТРОИТЕЛЬСТВО ВЫРАБОТОК В СЛОЖНЫХ...

Строительство горных выработок в сложных гидрогеологических условиях осуществляется, как правило, с применением замораживания либо тампонирования горных породили с применением водопонижения.