Вся электронная библиотека      Поиск по сайту

 

Геология и разведка месторождений полезных ископаемых

   

АНАЛИЗ ПЛОТНОСТИ СЕТИ РАЗВЕДОЧНЫХ ВЫРАБОТОК

  

 

Для разведки месторождений с различными геологическими особенностями требуются различные разведочные сети. Даже на отдельных участках одного и того же месторождения в зависимости от сложности его геологического строения сеть может быть более или менее различной.  

Сложность тектоники месторождения вызывает всегда необходимость проходки дополнительных выработок или большее сгущение разведочной сети.

Основным фактором, определяющим необходимую плотное 11. (густоту) сети разведочных выработок, является степень изменчивое и свойств месторождения полезного ископаемого. Сгущение разведочной сети должно быть приурочено к участкам наибольшей изменчивости формы и качества тела полезного ископаемого В начале работ при заложении разведочной сети пользуются методом аналогии, т. е. используют данные разведки месторождений подобного типа.

Данные документации разведочных выработок используются для получения правильных представлений о месторождении и, в частности, ложатся в основу подсчета запасов руд и металлои (минералов). Естественно, что появляются погрешности в полученных запасах, которые поэтому отличаются от запасов, извлекаемых в будущем из недр данного месторождения. В общем случае эш погрешности будут тем меньше, чем больше будет разведочных выработок, т. е. чем плотнее разведочная сеть. Во всех отраслял промышленности и в сельском хозяйстве известны различные по грешности, но в горной промышленности (в частности, в разведке) они обычно значительны. Так, в горном деле общая погрешность в 10% или даже 15% обычно считается небольшой: при многих системах эксплуатации одни потери руды нередко составляют 10 15%; в то же время суммарная погрешность накапливается не только за счет применяемой системы разработок. Иногда суммарная погреш ность при эксплуатации составляет всего 4—5%.

Всегда имеет место разница (погрешность) между данными разведки и фактическими данными, полученными при эксплуатации. В советской и мировой литературе приводится ряд примеров в отношении цифровой величины этих погрешностей. Имеющиеся данные относятся главным образом к гидротермальным месторождениям типа: 1) штокверковых медных и молибденовых месторождений; 2) колчеданных медных и полиметаллических линз и 3) золотоквар- цевых жил.

Так, например, по нескольким меднопорфировым месторождениям в США (штаты Невада и Аризона) отклонения данных буровой (ударно-канатной) разведки от эксплуатационной выразились: по запасам руды от —14 до +0,2%, по содержанию металла от —5 до +12%.

На полиметаллических месторождениях установлены отклонения величин запасов меди, свинца и цинка, выявленных эксплуатацией, от значений, вычисленных по данным разведочного бурения в пределах от +20 до —34%. По золоторудным жильным месторождениям опубликовано сравнительно много данных по блокам (размером примерно 40 X 40 м) — колебания расхождений по запасам, подсчитанным но отдельным блокам по данным разведки и эксплуатации от +200 до —80%, среднее расхождение по блоку порядка ±20%.

Очень характерно, что по сумме блоков (несколько десятков) отклонение не превышало ±4—5%. Даже для четырех рядом расположенных блоков отклонение редко превышало ±10—20%.

Разведчика всегда и в особенности на стадии детальной разведки интересует вопрос о необходимой плотности или густоте сети разведочных выработок, так как от этого прямо зависят размеры вложения средств, сроки разведки, необходимое количество рабочих, технического оборудования и т. п. Но заранее определить плотность разведочной сети довольно трудно, ибо степень изменчивости полезного ископаемого, от которой зависят размеры разведочной сети, неизвестна до начала разведки и лишь весьма приближенно может быть оценена на основании поисково-разведочных работ, и также по методу аналогий, т. е. путем сопоставления с известным, ранее разведанным месторождением того же типа. Впоследствии, в процессе разведки, когда удается частично пли приближенно выяснить характер и интенсивность изменчивости свойств полезного ископаемого, применяются три основных способа определения параметров сети разведочных выработок: 1) аналитический; 2) разрежения и 3) сравнения данных разведки с данными эксплуатации.

Аналитический способ использует математическое выражение степени изменчивости свойств полезного ископаемого — коэффициент вариации — для анализа вопроса о количестве выработок, достаточном для разведки данного объекта. Этот способ в лучшем случае может иметь контрольное значение.

Если задаться определенной, допустимой в данных условиях величиной ошибки р (обычно принимают t = 1), то, так или иначе выяснив коэффициент вариации, характеризующий изменчивость свойств месторождения, можно вычислить количество выработок, необходимое для разведки этого месторождения. Однако в этой формуле не отражена площадь, что противоречит практике разведки.

Вычисление необходимого количества разведочных выработок по этим формулам может дать лишь некоторый приближенный ориентир для проектирования плотности разведочной сети и должно корректироваться геологическими соображениями и данными опыта по другим аналогичным месторождениям.

Приближенное значение коэффициента вариации для разведываемого месторождения можно найти по редкой сети разведочных выработок, проведенных в поисково-разведочную стадию и в стадию предварительной разведки. Когда закладываются первые разведочные выработки, то в большинстве случаев нет необходимости определять плотность разведочной сети, целесообразную для детальной разведки. Если же такая необходимость возникает, например если требуется ориентировочно определить пункты будущей сети детальной разведки с тем, чтобы выработки предварительной разведки не очень отклонялись от этих пунктов (линий), то можно пользоваться величинами V, приведенными в  25.

Эти величины можно использовать и для оценки V и как эталонные величины V. если нет более точных данных по какому-либо хорошо изученному аналогу разведываемого объекта.

При сравнительных вычислениях всегда нужно помнить, что почти все значения коэффициента вариации и связанных с ним величин получаются более или менее завышенными ввиду локальной изменчивости свойств полезных ископаемых, в особенности мощности и в ряде случаев — содержаний полезного компонента.

Если на месторождении выделяется несколько сортов полезного ископаемого, занимающих значительные обособленные площади, то вычисление коэффициента вариации и степени разведанности следует проводить для каждого сорта отдельно.

Аналитический способ определения необходимой густоты сети разведочных выработок в силу многих причин и прежде всего вследствие весьма большой приближенности исходных данных, используемых для вычисления, и несоответствия разведочных совокупностей стохастическим не может обеспечить решения задачи. Поэтому применять его без учета особенностей геологического строения месторождения и в отрыве от практического опыта разведки не рекомендуется.

Основные задачи предварительной разведки сводятся к получению средних характеристик месторождения или отдельных тел в первом приближении. Для этой цели можно использовать положения математической статистики о малых выборках, предполагая, что искомые характеристики существенно не отличаются от закона нормального распределения. Суждение о достоверности средних характеристик можно получить, применяя распределение Стью- дегтта к выборкам в 10—30 наблюдений. Пройденные первые 20 разведочных скважин могут быть достаточны для решения некоторых основных задач предварительной разведки  .

Изложенное можно пояснить примером. Если на грубо изометрич- ном ненарушенном штокверковом месторождении при полноценных поисково-разведочных работах оконтурена более или менее равномерно оруденелая площадь в 1 км" и двумя-тремя скважинами намечена картина вторичной зональности и глубина распространения оруденения, то для предварительной разведки этой площади будет достаточно 20—25 скважин, пробуренных в данном случае по квадратной сетке с расстоянием между скважинами около 200 м.

Способ разрежения (для определения необходимой И достаточной плотности разведочной сети) состоит в сравнении результатов вычисления средних величин мощности, содержания полезных компонентов и запасов полезного ископаемого по сеткам различной густоты, особенно, если какие-либо данные можно принять за эталон. Обычно вначале подсчнтываются запасы полезного ископаемого и отдельные параметры (мощность, содержание и пр.) но всем выработкам наиболее плотной сети. Далее вычисления производятся по половине выработок (через одну), затем по трети, по четверти выработок и т. д. При этом прп одной и той же степени разрежения производится несколько вариантов подсчета с использованием различных разведочных выработок.

Результаты подсчетов сравниваются с величинами запасов (или содержания, или мощности), определенными по полному комплекту разведочных выработок, как с наиболее точными определениями. Таким образом определяется минимальная плотность разведочной сети по тому из вариантов подсчета, результаты которого не на много отличаются от данных, полученных при подсчете по наиболее густой сети разведочных выработок.

Таких сравнений проведено много. Например, на Бощекульском медном месторождении сравнивались результаты разведки при плотностях сеток 100 X 50 ж и 200 X 50 м. Расхождения составили: по запасам руды 4.1%, по запасам металла 5,1%, по величинам средних содержаний меди 1,3%. Следовательно, сетка 200 X 50 м может быть одобрена.

На Норильском медно-никелевом месторождении, по данным Г. Б. Роговера, разрежение сети 100 X 100 м до 200 X 200 м и даже до 200 X 300 м дает максимальные погрешности (отклонения) определения запасов всего в 13,8%.

Если при разрежении сети запасы получаются близкими (с определенной приемлемой погрешностью) таковым, подсчитанным по более плотной сетке, то естественнее принять минимальную плотность — в этом весь смысл разрежения: найти минимальную, по еще приемлемую плотность разведочной сети. Разрежение сети производится несколькими путями, с получением нескольких значений (например, запасов руд и металлов). Но чтобы использовать метод разрежения на разведываемых месторождениях, нужно слишком «щедро» разведывать эти месторождения, в противном случае но с чем будет сравнивать. Метод разрежения сам по себе лишен внешнего критерия: при использовании этого метода данные одной малой выборки сравниваются лшпь с данными другой.

Способ сравнения данных разведки с данными эксплуатации является «внешним» и наиболее убедительным способом определения достоверности разведочных данных. Самостоятельно илп обычно в сочетании со способом разрежения он позволяет более обоснованно решать вопрос о целесообразной густоте разведочной сети для месторождений того или иного типа. Этот способ широко используется на действующих горных предприятиях, особенно на крупных месторождениях и месторождениях, распространяющихся на значительную глубину. По мере отработки месторождения накапливаются данные, свидетельствующие о достаточности или недостаточности предшествующих разведочных исследований. Иногда на основании изучения верхних горизонтов после их отработки делаются ориентировочные выводы о плотности разведочной сети для нижних горизонтов. Конечно, эти данные широко используются для разведки аналогичных месторождений.

Главные трудности при сравнении данных разведки с данными эксплуатации относятся к сбору убедительных материалов, полученных в процессе эксплуатации месторождения. Затруднения часто возникают при анализе гидротермальных месторождений, когда нужно учитывать не только руду, но и металл (минерал), поступающий с нескольких тел, составляющих месторождение. Затруднения увеличиваются, когда собирать данные можно только с эксплуатируемых блоков, особенно в условиях сложных систем выработки. Когда добываемое полезное ископаемое используется непосредственно (уголь, стройматериалы и др.), то относительно легко использовать маркшейдерские подсчеты, замеры, особенно когда разрабатывается единое непрерывное тело. Но подсчитанные запасы именно таких месторождений (обычно это различные осадочные месторождения: марганцовые и железные руды, сера, фосфориты, уголь ит. д.) дают небольшое расхождение между данными разведки и эксплуатации и поэтому не вызывают каких-либо осложнений с их проектированием и добычей. Чаще всего большие погрешности связаны с разведкой и подсчетом запасов месторождений цветных, редких и благородных металлов, а также некоторых неметаллов (магматогенного происхождения).

Иными словами, при эксплуатации часто происходит смешение РУД различных участков и тел, не говоря уже об отдельных блоках месторождения. Поэтому в этих случаях возможно сравнивать только общие показатели по всему отработанному месторождению или телу, такие, как мощность, среднее содержание, запасы. Чаще же всего приходится опираться на эксплуатационные замеры мощности я особенно на данные опробования. Во всех случаях сравнения данных разведки и эксплуатации какие-то блоки, или горизонты, или рудные тела, столбы и т. д. принимаются за эталон, с которым и сравниваются данные разведки. Этот эталон (или эталоны), принимаемый; за исходную величину (обычно за 100%), и нужно «найти» на действующих рудниках.

В мировой литературе обычно принято учитывать четыре морфологических типа гидротермальных рудных тел: 1) штокверки (изометричные и вытянутые); 2) «согласные» тела (т. е. пластообрая- п\.ю залежи и линзы, согласно залегающие с вмещающими породами); Л) жилы (всевозможного типа) и 4) трубы, к которым часто относят также карманы, гвезда н другие мелкие сложные тела.

По первым трем типам накопился некоторый опыт в отношении сравнения данных разведки и эксплуатации.

Штокверковые месторождения часто дают хорошие природные талоны. Обычно эти месторождения вырабатываются открытыми работами с высотой уступов карьера 10—15 м. Если взять данные опробования такого слоя мощностью 10—15 м (желательно в контуре одного природного сорта руд, например халькозиновых или первичных) в пределах всего месторождения, то можно иметь хорошую природную модель — «пластину» толщиной 10 или 15 м, на ко юрой нанесено огромное количество опробованных взрывных ударно-канатных скважин, отстоящих друг от друга на 3—7 м. По этим скважинам легко вычислить среднее содержание и запас металла (металлов) по всей пластине или в отдельных ее частях. Среднее содержание (или запас) металла в пластине можно без оолыпой погрешности принять за истинное (эталон). На чертеже такой пластины можно производить любые экспериментальные раз- недочные операции (разрежение, выделение разных сортов»",руд и т. д.). Разведочную сеть, нанесенную на восковке, можно не только накладывать, но н передвигать в любом, направлении, получая для каждой сети (200 X 200; 100 X 100; 50 X 50; 25 X 25 м) несколько значений, так как в узлах (или около них) разведочной сети всегда можно использовать данные опробования ближайшей эксплуатационной скважины.

Таким путем для каждой плотности разведочной сети можно получить большое (достаточное для обоснованных выводов) количество данных по среднему содержанию, запасам руд и металлов для объемов, заключенных в пределах проведенного для каждого эксперимента промышленного контура по скважинам неоднократно наложенной «разведочной сети». Эти данные сравниваются с эталоном, и вычисляется соответствующая погрешность их определения.

Цифры допустимой погрешности определения запасов различных ка I егорий официально не апробированы и не являются общепринятыми, но отдельные авторы ориентировочно приводят допустимую погрешность для категории В порядка 20—30%, а категории А — 15-20%.

Сравнение данных разведки и эксплуатации двух штокверков — Коунрадского медного и Первомайского молибденового показало, что для получения одних и тех же по достоверности результатов на первом нужна разведочная сеть скважин 200 X 200 м, а на втором 50 X 50 ж. Таким образом, для этих двух месторождений необходимое (и достаточное) расстояние между разведочными выработками отличается в 4 раза, а площади, приходящиеся на одну скважину, — в 16 раз.

Количество выработок, необходимое для разведки этих месторождений. определенное по формуле (8), при t = 1 и р — ±10% получилось примерно то же (несколько увеличенное), что и по данным экспериментов, т. е. формула математической статистики в данном случае дает правильные ориентировочные данные. Экспериментальные данные также показали, что на промышленных площадях названных месторождений с точки зрения обеспечения необходимой достоверности подсчета запасов по категории В нужно пройти примерно 15, а для категории А около 50 разведочных скважин. Конечно, для уточнения структуры и внутреннего строения месторождения количество выработок должно быть увеличено. По данным рассматриваемых экспериментов было установлено, чт о даже для ориентировочного оконтуривания отдельных промышленных сортов руд на этих месторождениях необходимы разведочные сетки порядка 12 X 12 или 10 X 10 ж, что практически для стадии детальной разведки явно неприемлемо. Совершенно ясно, что выделенпе сортов руд нужно перенести на стадию эксплуатационной разведки, тогда это делается проще и дешевле.

Второй морфологический тип («согласных» тел) также подвергался аналогичным исследованиям на примере медноколчеданных рудных тел Урала и полиметаллических месторождений Алтая и Средней Азии.

В частности, на алтайских месторождениях, по данным А. И. Гольдфельда, было установлено, что запасы отдельного месторождения в целом с погрешностью 25—35% могут быть определены по редкой сети буровых скважин. Однако контуры рудных тел, намеченные по данным бурения с поверхности, нередко отклоняются до 15 ж от установленных при эксплуатации. Среднее содержание металлов и даже средняя мощность рудных тел, по данным эксплуатации, иногда изменяются на коротком расстоянии в 3—7 раз. Детальную разведку таких месторождений целесообразно производить в основном горными выработками, которые следует увязывать с эксплуатационными работами.

Сравнение данных буровых работ по с в и н ц о в о- ц и и к о в о м у месторождению Тек ели с данными эксплуатации (по X. И. Мурсалимову) показало возможность замены буровой разведочной сети 60 X 50 ж сетью 120 X 50 .и, так как по этим сетям получаются очень небольшие расхождения по запасам руд и металлов.

Наконец, третий — ЖИЛЬНЫЙ — морфологический тип детально проверен на месторождениях Восточного Забайкалья группой геологов под руководством В. Д. Семенюка, где сравнивались данные разведки и эксплуатации маломощных кварцевых жил молибдена, вольфрама, олова и золота. Все эти месторождения по своей изменчи- ности (особенно по качеству) относятся к трем последним группам (см.  25) по неравномерности распределения оруденения. На этих месторождениях для сравнения данных разведки и эксплуатации эталонами служили блоки, нарезанные подготовительными выработками. На основании данных опробования штреков и восстающих по каждому блоку производился подсчет запасов. В процессе эксплуатации опробование блоков производилось в основном по сетям 3 X 3 м и 5 X 5 .«. Запасы металла в блоках, подсчитанные но данным эксплуатационного опробования, принимались за эталон (справедливый на 100%). Указанные исследовате.ли сопоставили сотни блоков размером преимущественно 50 X 45 м и 60 X 45 м. Категории запасов зависели от оконтуривания блока: при наличии штреков и восстающих — категория А. только штреков — В и, наконец, совокупность канав и штреков с одной стороны блока — Cj. Было установлено, что погрешности определения запасов в блоках, опробованных с четырех, трех и даже с двух сторон, близки и увеличиваются весьма постепенно по мере увеличения изменчивости месторождений.

В общем виде можно считать, что при рациональной разведке рудных тел или блоков количество выработок и проб должно отвечать фактически достижимой точности, которая весьма ограничена, так как фактические погрешности очень превышают те погрешности, которые обычно приписываются разным категориям запасов. Чрезмерное увеличение количества выработок или проб ведет к неоправданным затратам, а большая точность все равно недостижима.

Интересно отметить, что многократное увеличение плотности сети опробования и затрат для перевода запасев категории Cj в категорию А снижает вероятную погрешность определения запасов только на 10—30% (не больше 40%). Погрешность определения запасов в блоках категории Сх отличается от запасов категории В и А на 20—30%, т. е. получается, что категории В и А практически имеют одну и ту же достоверность (т. е. запасы блоков, опробованных с четырех, трех и двух сторон по достоверности практически равноценны).

Все изложенное подтверждает, что проблема плотности разведочной сети была и остается важнейшей в учении о поисках и разведке полезных ископаемых. Она играет основную роль как в самой разведке, так и в подсчете запасов и. как можно видеть, до спх пор не решена.

В данный момент ясно, что пока для схематического решения этой проблемы нужно идти по пути сравнения данных разведки и эксплуатации. До сих пор сопоставлялись в основном количества металлов в блоках, установленные путем разведочного и эксплуатационного опробования. В дальнейшем необходимо поставить опыты по сопоставлению данных разведочного опробования с количеством фактически добытой руды и металла, опираясь на экспериментальные блоки   илп иные приемы учета руды (и металла).

Необходимо сформулировать требования, которые предъявляет промышленность (проектные организации) к данным разведки, т. е. установить, какие пределы точности требуются для определения залегания, формы, прерывистости рудных тел и т. д.

Для определения пределов точности исследований на основании требований промышленности нужна дальнейшая детальная разработка проблемы промышленных типов месторождений.

Таким образом, работа должна идти по двум основным направлениям:

1)        установление промышленных типов и подтипов месторождений п их надлежащая характеристика;

2)        сравнение данных разведки и эксплуатации.

Эти направления исследований не теряют своего значения и при поисках математического решения вопроса о плотности разведочной сети и выяснении численного выражения достоверности различных категорий запасов, при этом математически обрабатывать нужно геологически хорошо изученную «продукцию».

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  ПОИСКИ И РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

 

Смотрите также:

 

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

 

ГОРНОЕ ДЕЛО. Шахтное и подземное строительство

Б.А. Филимонов, В.И. Резуненко, A.M. Левицкий. Рецензент —проф., д-р техн. наук Л.Г. Грабчак (зав. кафедрой «Горное дело и проведение горно-разведочных выработок» МГГА).

 

Золотые россыпи. Старательские работы. Дальняя...

Г. Ф. Машаров, лично участвуя в поисково-разведочных работах, открыл ряд россыпей.
Для стимулирования работ приисковые управления предложили выработку
Район, названный Дальней Тайгой, быстро покрывался сетью приисков.

 

Классификация запасов месторождений полезных...

Запасы категории В — это геологически обоснованные, относительно разведанные и оконтуренные горными выработками и буровыми скважинами.

 

Изыскательские работы по химическому закреплению грунтов

Расстояния между разведочными выработками зависят от размеров объекта и колеблются от 15 до 50 м. Коэффициент фильтрации
план площадки в масштабе 1:200 с нанесенными контурами, сооружения и точками разведочных выработок

 

ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОГЕОЛОГИЯ. Гидрогеологическая...

С помощью разведочных работ детально характеризуются условия залегания лодземных вод, строение и состав водовмещающих и контактирующих с ними пластов горных
Инженерные изыскания для проектирования и строительства выработок ...

 

КАРСТ. Основы строительства в районах...

Современные применяемые методы инженерно-геологических обследований карста, сочетающие в себе разведочные выработки и геофизические приемы, во многих случаях дают исчерпывающие ответы на поставленные вопросы.

 

Горная выработка. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ГОРНЫХ...

...полезного ископаемого или породы, доставки материалов и оборудования, подачи энергии и воды, а также для разведочных целей. Штольня — горная выработка, проведенная к месторождению с поверхности горизонтально или с незначительным...