Введение Целью ознакомительной геологической практики является закрепление, углубление и обобщение знаний, полученных нами при изучении курса «Геология и разработка месторождений полезных ископаемых», ознакомление с буровыми работами и буровыми установками. А также осмысление и закрепление информации о геологоразведочном производстве, полученной в ходе ознакомительной практики. Задача практики заключается в ознакомлении студентов с основными видами геологоразведочных работ в условиях их производства с бурением разведочных скважин на твердые, жидкие и газообразные полезные ископаемые и с проходкой горно-разведочных скважин выработок. Кроме того, в процессе написания отчета, студенты приобретают навыки самостоятельной работы с учебной, справочной и специальной научно-технической литературой. В результате прохождения практики у нас должно сложиться представление о геологии района и месторождений, о методах геологического изучения и их разведки, об основных видах геологоразведочных работ, о процессах и операциях, имеющих место на буровых и горных работах. Учебно-ознакомительная геологическая практика позволит нам подготовиться к прохождению учебных и производственных практик. Основной целью геологической ознакомительной практики является написание отчета и его защита. 2 1Ведение геологоразведочных работ. 1.1 Задачи и принципы ведения работ. Цель разведки – выявление промышленных месторождений полезных ископаемых, получение разведанных в недрах запасов минерального сырья и других данных, необходимых и достаточных для рационального проектирования и последующего функционирования горнодобывающих и перерабатывающих предприятий. Важными являются вопросы детальности изучения месторождения, плотности разведочной сети, выбора первоочередных, наиболее рудоперспективных участков или рудных тел, глубины их разведки, оценки изменчивости основных параметров. Решение этих вопросов осуществляется в процессе разведочных работ по методике, основанной на положениях, получивших название принципов разведки. К ним относятся принципы последовательных приближений, полноты исследований, принцип равной достоверности и наименьших затрат средств и времени. На принципе последовательных приближений основано подразделение геологоразведочного процесса на стадии и подстадии. Это обусловлено прежде всего неоднородностью геологических свойств изучаемых месторождений и их размерами, приращением информации в результате последовательной детализации работ, позволяющей локализовать объекты исследований и уточнить представления об этих свойствах для решения очередных практических задач. Принцип аналогии основан на использовании в разведке накопленного опыта изучения однотипных с разведуемым месторождений, характеризующихся общими чертами сходства по геолого-структурным условиям локализации, вещественному составу руд и изменчивости распространения полезных компонентов. Принцип выборочной детализации предусматривает более детальные работы на типичных участках месторождений, рудных зон или залежей. Принцип полноты исследований позволяет получить сведения о размерах и контурах месторождения, о распространении оруденения на глубину, горногеологических, гидрогеологических и других природных условиях их залегания, промышленных сортах и типах руд, закономерности распространения в них ценных компонентов. Принцип равной достоверности, или изученности, дифференцируется как по природным уровням объектов исследований, так и по отдельным их параметрам в пространстве. Принцип наименьших затрат средств и времени выражает экономический подход к соблюдению перечисленных принципов разведки. Возникающие при этом противоречия должны быть устранены нахождением оптимального варианта разведки, удовлетворяющего всем ее принципам и обеспечивающего максимальную эффективность геологоразведочных работ. 1.2 Методы разведки. Основными методами разведки месторождений являются, по В.М.Крейтеру, создание системы разведочных разрезов, опробование руд и оценочное сопоставление. Создание системы разведочных разрезов направлено на определение размеров, формы, внутреннего строения и условий залегания рудных тел и отображение их на соответствующих 3 разрезах и планах. Различают следующие разновидности метода разведочных разрезов, учитывающие пространственную ориентировку последних: 1. 2. 3. вертикальных разрезов горизонтальных разрезов комбинированный, горизонтальных и вертикальных разрезов. Опробование как разведочный метод направлено на выявление качества полезного ископаемого. Оценочное сопоставление сопутствует разведочному процессу непрерывно; его конечная цель – определение экономической целесообразности эксплуатации разведываемого объекта путем сравнения основных показателей его промышленного освоения с аналогичными показателями других объектов. Схема разведки месторождения: 1 — слой рыхлых отложений; 2 — известняки; 3 — рудная залежь; 4 — граниты; 5 — разведочные канавы; 6 — разведочные скважины. 1.3 Технические средства разведки. К основным техническим средствам разведки относятся горные разведочные выработки и буровые разведочные скважины, а также геофизические методы. Горные разведочные выработки подразделяются на поверхностные (канавы, траншеи, шурфы, дудки) и подземные (штольни, шахты, штреки, рассечки). Наиболее информативными являются горные выработки, пройденные вкрест простирания рудоносных структур, тел и залежей. Это канавы, шурфы, дудки, рассечки. Другие выработки (траншеи, штреки), пройденные по простиранию или падению рудных тел, залежей, позволяют проследить по этим направлениям прерывистость оруденения, изменчивость их морфологии качественного состава. Шахты только с целью разведки 4 проходят редко, чаще их назначение совмещается с отбором большеобъемных технологических проб для заводских испытаний или пробной эксплуатацией. Это так называемые разведочно-эксплуатационные шахты (РЭШ). Буровые разведочные скважины являются универсальным техническим средством разведки. Они применяются либо в сочетании с горно-разведочными выработками, либо самостоятельно. Давая ограниченную информацию по сравнению с горными выработками, буровые скважины в то же время выгодно отличаются от них технико-экономическими показателями. По способу разрушения горной породы в забое скважины различают вращательное и ударное бурение. При вращательном бурении эффективно применение наконечников буровых снарядов полых внутри, обеспечивающих получение ненарушенного столбика горной массы(керна), позволяющего составить геологическую колонку(разрез) по месторождению. Такое бурение называют колонковым. Оно является основным видом разведочного бурения на рудных месторождениях. Керн обычно отбирают по всей рудопродуктивной толще и частично по вмещающим породам. Скважины колонкового бурения могут быть вертикальными, наклонными или горизонтальными. Их можно проходить по породам любой крепости. Недостатки этого вида бурения: искривление ствола скважины, достигающее в наклонных скважинах большой величины; неполный выход керна и возможность его избирательного истирания, искажающего качественную характеристику полезного ископаемого; ограниченный объем материала для технологических проб. Другие виды вращательного бурения с разрушением горной породы по всему забою скважины - роторное и турбинное. Они широко применяются при разведке нефтяных и газовых месторождений. При разведке россыпей, некоторых штокверков и пологозалегающих рудных тел применяют ударно-канатное бурение. При этом способе бурения за счет повторяющихся ударов падающего долота происходит измельчение горной массы в забое скважины. Достоинством этого вида является высокая скорость проходки (особенно до глубины 150м), возможность бурения без промывки, получения всего материала в пробу. Бурение большим диаметром (до 600мм) позволяет получить достаточно материала для технологических проб. Отсутствие керна и ограниченность бурения только вертикальным направлением сужают границы его применения. 1.4 Описание разведываемого участка Старобинского месторождения. Старобинское месторождение калийных солей расположено в пределах Солигорского, Любанского и Слуцкого районов Минской области Республики Беларусь. В связи с освоением Старобинского месторождения в 130 км к югу от столицы РБ г. Минска построили промышленный центр по выпуску калийных удобрений г. Солигорск. В 8 км от него на югозапад расположен г.п. Старобин, в 40 км на север - г. Слуцк. Со всеми вышеперечисленными населенными пунктами г. Солигорск связан асфальтовыми шоссе. Промышленные предприятия и населенные пункты получают электроэнергию от общей кольцевой энергетической системы Европейской части бывшего СССР. Рельеф района месторождения равнинный, лишь в северной части его встречаются холмообразные возвышенности. Абсолютные отметки поверхности изменяются от 137,9 м до 173,2 м. Климат района умеренно-континентальный, характеризуется теплыми летними продолжительными периодами и малоснежными, с умеренными температурами, зимами. Средняя температура самого холодного зимнего месяца января составляет (-9°). Высота 5 снежного покрова в среднем - 16-19 см. Глубина промерзания почвы 0,2-0,5 м. Лето характеризуется умеренной температурой. Среднемесячная температура самого теплого месяца июля +18°. На площади месторождения хорошо развита гидросеть, состоящая из мелких ручьев и мелиоративных каналов. Наиболее крупные среди рек - реки Случь и Морочь. На реке Случь в районе Солигорска создано крупное водохранилище, служащее источником технического водоснабжения предприятий города. Производственное объединение Беларуськалий входит в состав концерна Белнефтехим. На базе Старобинского месторождения калийных солей объединение занимается выпуском калийных удобрений, технической и поваренной соли. В составе объединения находятся четыре действующих рудоуправления, занимающихся добычей и переработкой калийных руд и соответствующие вспомогательные подразделения. Каждое рудоуправление является отдельным подразделением, возглавляемым директором, и объединяет рудник, обогатительную фабрику, ремонтно-строительный цех, столовую, а также на всех рудоуправлениях, кроме 1РУ, котельный цех. Перспективы развития производственного объединения Беларуськалий на ближайшее будущее связаны с сохранением традиционных и приобретением новых рынков сбыта, выпуском конкурентоспособной продукции, развитием производства кормовой и пищевой поваренной соли, а также других нетрадиционных производств. Второе рудоуправление ПО «Беларуськалий» эксплуатирует северо-западную часть Старобинского месторождения, расположенного на территории Солигорского, Любанского и отчасти Слуцкого районов Минской области РБ. В непосредственной близости от промплощадки расположена железнодорожная станция «Калий-2» Белорусской железной дороги. Станция соединена железной дорогой со станцией «Слуцк», стоящей на магистрали «Осиповичи-Барановичи». Со столицей РБ, городом Минском, Солигорск связан асфальтированным шоссе протяженностью 135 км. Водоснабжение населенных пунктов и промышленных предприятий района осуществляется за счет подземных вод водоточных горизонтов (девон) за пределами месторождения. Для технических целей используют воды Солигорского водохранилища. Промышленные предприятия получают электроэнергию от общей кольцевой энергетической системы. Топливом котельных установок служит привозные топочный мазут и каменный уголь. В геологическом строении шахтного поля принимают участие сложнодислоцированные комплексы кристаллического фундамента и осадочный чехол. Кристаллический фундамент архейско-нижнепротерозойского возраста залегает на глубине 1600-2400 м. Породы представлены гранитами, гранодиоритами и гнейсами. Осадочный чехол залегает на поверхности кристаллического фундамента с угловым и стратиграфическим несогласием. В составе чехла выделяются отложения верхнего протерозоя, палеозоя, мезозоя и кайнозоя. Верхний протерозой представлен вендским и рифейским комплексами, в составе которых преобладают песчаники, глины и тиллиты. Мощность отложений верхнего протерозоя составляет 350 - 400 м. В составе палеозойской группы выделяют средний и верхний девон. Отложения среднего девона представлены образованиями наровского горизонта эйфельского яруса и старооскольского горизонта 6 живетского яруса. Наровский горизонт слагают глинисто-карбонатные породы мощностью 55 - 96 м, а старооскольский - песчаные и глинистые породы, изредка с прослоями доломитов в подошве, мощностью 129 - 170 м. В составе верхнего девона выделяются отложения франского и фаменского ярусов. Для отложений франского яруса характерен глинистокарбонатный тип разреза мощностью до 230 м. В верхней части яруса распространены сульфатно-карбонатные породы (гипсы, ангидриты, доломиты), относящиеся к нижней соленосной толще. По литологическим особенностям и положению в разрезе отложения фаменского яруса подразделяются на три толщи: межсолевую, верхнюю соленосную, надсолевую. Межсолевая толща представляет собой мощную (до 185 м) глинисто-карбонатную пачку. Верхняя соленосная толща, мощностью до 1500 м, по особенностям литологического состава слагающих её пород подразделяется на нижнюю - галитовую и верхнюю - глинисто галитовую или калиеносную подтолщи. Галитовая подтолща представлена найдовскими слоями оресского горизонта, сложенными светло-серой или белой каменной солью с маломощными несолевыми прослоями преимущественно сульфатно-карбонатного состава. На отложениях галитовой подтолщи залегает калиеносная подтолща. Подтолша представляет собой мощную (до 600 м), пространственно протяженную пластовую залежь, выклинивающуюся на юге и юго-западе. Строение подтолщи характеризуется чередованием пачек соляных и не соляных пород. К соляным пачкам приурочены калийные горизонты. На шахтном поле в составе подтолщи известны четыре калийных горизонта, из которых в настоящее время эксплуатируется второй и третий. Надсолевая глинисто-мергелистая толща (ГМТ) залегает без перерыва на соленосных отложениях. Контакт с нижележащей толщей обусловлен процессами древнего подземного выщелачивания. По литологическому составу ГМТ разделяется на две подтолщи: нижнюю гипсоносную и верхнюю - глинисто-мергелистую. Мощность ГМТ колеблется в пределах 230 - 320 м и зависит от структурного положения участка. В центральной части шахтного поля она, как правило, минимальна, а на флангах, вблизи контура выклинивания - максимальна. В составе мезозойской группы выделяются юрские и меловые отложения. Юрские отложения распространены спорадически и представлены чередованием серых слюдистых и песчанистых глин с прослоями и линзами песков, обогащенных растительными остатками. Отложения меловой системы развиты повсеместно и представлены преимущественно писчим мелом. В составе кайнозойской группы выделяются отложения палеогеновой, неогеновой и четвертичной системы. Представлены песчаноглинистыми породами мощностью 50 - 80 м. 7 2. Геолого-промышленная оценка месторождения. 2.1 Задачи оценки. Оценка полезных ископаемых предусматривается на всех стадиях геологоразведочных работ. На стадиях, предшествующих разведке, оценивают прогнозные минеральные ресурсы, а по результатам разведочных стадий подсчитывают запасы полезных ископаемых. Такая оценка называется геологической. Разведочные запасы минерального сырья подлежат сравнительной экономической оценке, определяющей техническую возможность и целесообразность их добычи и переработки. Таким образом, оценка становится комплексной геолого-экономической. При ее проведении руководствуются принципами, позволяющими обеспечить максимальное удовлетворение потребностей народного хозяйства в минеральном сырье с минимальными общественно необходимыми затратами на его производство, и соблюдением законодательных положений об охране недр и природных ресурсов. Геологические критерии представляют собой рудоконтролирующие факторы, используемые как при оценке прогнозных ресурсов, так и при подсчете запасов. Однако при оценке прогнозных ресурсов они являются определяющими, в то время как на разведочных стадиях важную роль в оценке запасов играют экономические и технологические критерии. Критерием экономической оценки является мера отличия основных стоимостных показателей от их среднеотраслевых значений. Эти показатели отражают затраты живого и овеществленного труда на производство единицы продукции из сырья оцениваемого месторождения. Лучшими считают месторождения, позволяющие получать продукцию с минимальными затратами такого труда. Технологические критерии оценок определяют техническую возможность отработки разведанных запасов минерального и его переработки наиболее эффективными способами. 2.2 Понятие о кондициях. Кондиции на минеральное сырье являются синтезирующим показателем геологопромышленной оценки. Кондиции - это технико-экономические требоания к количеству и качеству минерального сырья, его горно-геологическим, гидрогеологическим и другим природным условиям, при соблюдении которых с учетом использования прогрессивных методов техники и технологии добычи и переработки можно подсчитать балансовые запасы полезных ископаемых. Для подсчета забалансовых запасов также устанавливаются кондиции, но с более низкими требованиями. Кондиции устанавливаются для подсчета запасов полезных ископаемых и определения их промышленной ценности. Они могут быть временными и постоянными. Временные кондиции разрабатывают по результатам предварительной разведки месторождений, постоянные - по результатам детальной разведки, для эксплуатируемых месторождений – по результатам их разработки, эксплуатационной разведки и доразведки. Временные кондиции составляются различными организациями по согласованию с Министерством геологии и утверждаются заинтересованными отраслевыми министерствами, а в спорных случаях они рассматриваются и утверждаются ГКЗ. Отраслевые проектные и научно- исследовательские институты разрабатывают ТЭО постоянных кондиций, которое, подобно запасам, утверждается ГКЗ или соответствующими ТКЗ. В ТЭО кондиций намечают участки и горизонты первоочередной отработки, в которых запасы разведаны по наиболее высоким категориям; определяют целесообразность извлечения 8 попутных компонентов и возможность народохозяйственного использования вскрышных и вмещающих пород. В ТЭО кондиций должно предусматриваться применение новейшей техники и технологии добычи и переработки минерального сырья. Среди кондиционных параметров для подсчета балансовых запасов металлов и нерудного сырья выделяют группу универсальных. Эта группа включает: минимальное промышленное содержание полезного компонента, бортовое содержание полезных компонентов в пробе, минимальные мощности тел полезных ископаемых, максимально допустимую мощность прослоев пустых пород или некондиционных руд. Технико-экономические обоснования кондиций составляют с учетом особенностей экономико-географического положения месторождения, горнотехнических гидрологических и других природных условий месторождения, качественной и количественной характеристики разведанных запасов полезных ископаемых, содержащихся в них полезных компонентов и др. При этом, согласно Инструкции, необходимо обосновать: -оптимальную производственную мощность будущего предприятия, его структуру и технологический режим работы; -наиболее рациональный способ вскрытия и разработки месторождения; -оптимальные размеры потерь разубоживания, показателей качества добываемого сырья и продуктов обогащения. При повариантных расчетах и обосновании кондиций технико-экономические показатели определяются по каждому из вариантов за год и за весь период эксплуатации. Принимается вариант, обеспечивающий максимальное использование разведанных запасов при принятом уровне рентабельности. В основу ТЭО кондиций принимают балансовые запасы руды и полезного компонента, последовательно переходящие в процессе технологического проектирования и отработки в промышленные и эксплуатационные. Промышленными являются такие запасы, которые попадают в контуры отработки. Эксплуатационные запасы руды и полезного компонента, кроме того, определяются полнотой извлечения полезного компонента и коэффициентом разубоживания. Определение потерь и разубоживания может быть расчетным, конструктивным и статистическим. Преимуществом пользуется расчетный метод, осуществляемый по вариантам отработки с учетом геологического строения, горнотехнических условий, технологии и экономики отработки. 2.3 Опробование. Опробование проводится на всех стадиях геологоразведочных работ. Наибольшее значение оно имеет в разведочном процессе, когда по его результатам определяются качественный состав рудопродуктивных толщ, особенности распространения в них минеральных компонентов, контуры балансовых и забалансовых запасов минерального сырья, его природных типов и промышленных сортов, содержание и технология извлечения основных и сопутствующих полезных компонентов, а также вредных примесей, технические и физические свойства руд и вмещающих пород. 2.3.1 Виды опробования. Прежде чем проводить опробование, необходимо выяснить его целевое назначение. В зависимости от задач различают виды опробования: химическое, минералогическое, геохимическое, геофизическое и ядерно-геофизическое, техническое, технологическое, товарное. 9 Химическое опробование является основным и наиболее распространенным видом опробования. Оно проводится, главным образом, на рудных месторождениях для определения в исследуемой минеральной массе содержаний основных и попутных полезных компонентов и вредных примесей. Химические анализы характеризуются высокой точностью. Минералогическое опробование проводится систематически в основном при разведке россыпных месторождений для определения содержания ценных минералов. При разведке месторождений твердых полезных ископаемых в коренном залегании обычно осуществляются минералогические анализы штуфных или объединенных проб для изучения минерального и фазового состава руд. Геохимическое опробование, являясь наиболее высокопроизводительным и дешевым, дает возможность определять малые содержания элементов спектральным, атомноабсорбционным и другими аналитическими методами. Оно позволяет отбраковывать пробы с низким содержанием полезных компонентов и тем самым избежать проведения дорогостоящего химического или пробирного анализа, а также выявлять элементы-примеси, которые могут представлять практический интерес. Геофизическое опробование выделяется среди других видов тем, что минеральная масса исследуется геофизическими методами и не подвергается при этом ни механическому, ни химическому, ни температурному воздействию, оставаясь практически без изменения. Геофизическое опробование проводится с целью определения содержаний полезных компонентов непосредственно в горных выработках и скважинах без отбора материала. Ядерно-физическое опробование, включающее гамма-гамма, нейтрон-нейтронный, рентгенорадиометрический и другие методы, широко применяется на заключительных стадиях разведки и при эксплуатации месторождений олова, свинца, цинка, меди и других видов полезных ископаемых. Опробование может осуществляться на любой стадии разведки и переработки полезного ископаемого. Техническое опробование позволяет изучить физико-технические свойства полезного ископаемого и вмещающих его пород. Почти по каждому месторождению твердых полезных ископаемых определяют их среднюю плотность и влажность, прочностные свойства руд и пород, кусковатость – качества, влияющие на технологию разработки месторождения и переработки минерального сырья. На месторождения многих видов неметаллического сырья, в том числе сырья для природных строительных материалов, техническое опробование выступает основным методом определения их промышленной ценности и проводится регулярно. Технологическое опробование позволяет выяснить технологические минерального сырья, главными из которых являются способность к обогащению. свойства Товарное опробование проводится с целью определения качества поступающей на переработку или временно складируемой товарной руды. При товарном опробовании устанавливается ряд технологических показателей: товарные массы отдельных поставок, допустимая погрешность отбора проб, классификация руд по вариантам качества, число и масса разовых проб в различных вариантах качества. 2.3.2 Способы опробования. Пробы, отбираемые при разведке месторождений твердых полезных ископаемых, называются геологическими. Геологическая проба представляет собой массу различных по составу и размерам минеральных частиц, отобранных по продуктивной 10 залежи в естественном залегании или из технологических продуктов ее отработки. На месте отбора пробы образуется углубление объем, формы, размеры и ориентировка которого определяют понятие геометрия пробы. Геологические пробы в зависимости от их геометрии разделяют на три группы: линейные, большеобъемные и дискретные. Их выбор обусловлен геолого-минералогическими и морфологическими особенностями рудной залежи, видом полезного ископаемого, характером и степенью его изменчивости, техническими средствами разведки. Линейные пробы отбираются бороздовым и шпуровым способами. Бороздовый способ опробования является наиболее распространенным, достаточно представительным и надежным. При этом способе проба отбирается так, чтобы на ее месте образовалась прямолинейная борозда геометрически правильной формы сечением: 2*2; 5*3; 10*3; 10*5 см. Борозды выбивают преимущественно в ненарушенной горной массе по направлению максимальной изменчивости, совпадающему обычно с мощностью продуктивной залежи. Нужно добиться того, чтобы весь материал из борозды поступил в пробу, не допуская засорения или обогащения ее за счет дополнительного выкрашивания минеральных частиц как из самой борозды, так и из смежных с нею участков. Процесс взятия бороздовых проб осуществляется вручную при помощи зубила и молотка или механическим способом с использованием пробоотборников режущего или ударного действия. Шпуровой способ не имеет широкого распространения и применяется на заключительных стадиях разведки и при эксплуатации как вспомогательный для уточнения мощности рудопродуктивных залежей. В пробу отбирается буровая мука, шлам, возникающие при бурении шпуров перфораторами. Большеобъемные пробы могут отбираться валовым или задирковым способами. Валовый способ является достоверным и в то же время наиболее трудоемким. Его используют при взятии большеобъемных проб преимущественно для технологических испытаний, а также для контроля за другими способами опробования. В пробу может поступать вся отбитая горная масса или ее часть с определенных интервалов проходки горных выработок или очистных забоев. Задирковый способ является площадным и длительное время использовался при химическом опробовании маломощных тел с крайне неравномерным распределением полезных компонентов. В настоящее время нецелесообразно оконтуривать маломощные тела. Кроме того, этот способ требует больших затрат ручного труда, поскольку по всей мощности тела в определенном интервале по его падению должен сниматься ровный слой мощностью 13 см, минеральная масса которого поступает в пробу. Поэтому, задирковый способ может использоваться при взятии механическим способом большеобъемных проб для технологических испытаний. Дискретные пробы отбирают точечным, горстьевым и штуфным способами. Точечный способ заключается в отбойке в горной выработке с опробуемой поверхности по определенной сетке кусочков горной массы, составляющих пробу. Сетка разбивается мысленно или применяется трафарет. Точки отбора располагаются в узлах сетки. Отбойка кусочков ведется с помощью зубила и молотка. Горстьевой способ применяется при опробовании технологической горной массы. Он практически не отличается от точечного, оба эти способа связаны с химическим опробованием. 11 Штуфной способ используют при техническом и минералогическом видах опробования. Он заключается в отборе монолитных кусков руды и вмещающих пород массой 1-2 кг, а также их сколов для изготовления прозрачных и полированных шлифов с целью микроскопического их изучения. Опробование скважин осуществляется способами, близкими к линейным. Отбор проб при колонковом бурении производится из керна, а при его отсутствии или низком выходе – из шлама. Керн, представляющий собой столбик породы или руды, раскалывается на гидровлическом или механическом ударном керноколе вдоль оси пополам. При не больших объемах раскалывание керна может выполняться вручную с помощью зубила и молотка. Одна половина столбика керна поступает в пробу, другая хранится в качестве дубликата. При разведке месторождений скважинами ударно-канатного бурения опробуют шлам. 2.4 Оконтуривание. Для подсчета запасов необходимо очертить площадь тела полезного ископаемого или площади сечений этого тела на топографических или маркшейдерских планах, разрезах, либо - на продольной проекции. Такая операция называется оконтуриванием. Для оконтуривания необходимо иметь утвержденные кондиции, которыми определяются принципы оконтуривания рудных тел. Оконтуривание запасов по результатам разведочных работ производится последовательно - сначала по разведочным пересечениям (выработкам), затем по совокупности разведочных выработок (разрезам) и после этого – в продольных проекциях рудных залежей или зон. Плоские тела - жилы, линзы, пласты - при пологом залегании оконтуриваются в плане, при крутом – в проекции на вертикальную плоскость. Наклонные тела - в их собственной плоскости. Трубообразные тела также оконтуриваются в плане (пологие) и в вертикальной проекции (крутые). Изометричные тела оконтуриваются в плане. Способы и основные принципы оконтуривания рудных тел. В порядке убывания точности построения контуров различают три способа оконтуривания: непрерывного прослеживания, интерполяции и экстраполяции. Непрерывное прослеживание контактов выполняется, когда мощность тела полезного ископаемого меньше размеров прослеживающей выработки (штрека, восстающего, канавы и др.) или же эта выработка проходит непосредственно по контакту тела полезного ископаемого с вмещающими породами. Обычно с помощью этого способа удается построить только часть контура тела полезного ископаемого. Интерполяция заключается в проведении контура через непосредственно установленные точки контакта полезного ископаемого с вмещающими породами (на разрезах) или через точки пересечения разведочными выработками полезного ископаемого (при построении контура на проекциях). Экстраполяция представляет собой оконтуривание за пределами выработок, встретивших полезное ископаемое, т.е. данным способом отстраивается только внешний контур. Существуют два вида экстраполяции: ограниченная и неограниченная. Ограниченная экстраполяция – это проведение контура между выработками, одна из которых пересекла полезное ископаемое, а другая – нет. Конкретное положение опорной точки и, следовательно, контура определяются либо по формальным признакам – на половину, треть, четверть расстояния между этими выработками, либо на основании геологических закономерностей. 12 При неограниченной экстраполяции контур отстраивают за пределами выработок, подсекших полезное ископаемое, т.е. в этом случае установленных пределов экстраполяции нет, но положение опорных точек контура, как и при ограниченной экстраполяции, выявляется либо по формальным признакам – на четверть, половину, целое, удвоенное или другое расстояние между разведочными выработками, либо по геологическим признакам. Естественно, наиболее достоверным будет положение контура, когда определение пределов экстраполяции основывалось на геологических закономерностях. Оконтуривание в пределах выработок. При равномерном распределении полезного компонента, в тех случаях, когда границы рудного тела достаточно четкие и подсчетные, а контуры совпадают с геологическими, в задачу оконтуривания входит только проверка соответствия установленным кондициям. Для маломощных рудных тел промышленный характер рудного пересечения определяется метропроцентом. При неравномерном распределении полезного компонента в рудном теле, внешние границы рудного тела устанавливаются по результатам опробования. Оконтуривание рудных тел по совокупности разведочных выработок. При наличии четких геологических границ опорные точки наносятся на планы, разрезы или проекции по данным непосредственных замеров в выработках. Сложнее определяется контур на месторождениях, когда рудные тела не имеют четких границ с вмещающими породами. При оконтуривании тел полезных ископаемых различают различные виды контуров. Кондиционный состав и свойства полезного ископаемого являются показателями, на основе которых проводят рабочий (кондиционный) контур залежи, определяют ее форму и мощность. Таким образом, при установлении непрерывного или прерывистого залегания полезного ископаемого следует учитывать кондиции как по мощности, так и по качеству полезного ископаемого. 2.5 Подсчет запасов. Подсчет запасов минерального сырья по любому промышленному месторождению является важнейшей задачей, завершающей его изучению и оценку. От количества запасов минерального сырья и его качества зависит возможная продолжительность его эксплуатации при определенных, часто заранее планируемых производительности промышленного добычного предприятия и сроков его экономической окупаемости. Запасы и качество минерального сырья месторождения зачастую диктуют выбор той или иной технологической схемы переработки этого сырья и направлений его возможного использования в промышленности или сельском хозяйстве. Одной из важнейших задач подсчета запасов является также балансовый учет имеющихся минерально-сырьевых ресурсов страны, которые не могут быть определены другими способами. По этим причинам подсчету запасов минерального сырья уделяется весьма большое внимание, а контроль за качеством подсчета запасов и его соответствием принятым методикам осуществляется специальным государственным органом – Государственной Комиссией по подсчету запасов (ГКЗ). В практике геологоразведочных работ разработано и применяется большое количество способов подсчёта запасов. В предлагаемых методических указаниях рассматриваются наиболее употребляемые способы. При этом часто принятый для данного месторождения основной способ подсчёта запасов контролируется другими способами подсчёта. 13 Запасы минерального сырья по классификации ГКЗ относятся к балансовым и забалансовым. Балансовые запасы – это запасы, которые являются полностью подготовленными и могут быть использованы для отработки на настоящем этапе развития общества, то есть при уже существующей разработанной схеме их обогащения, извлечения полезных компонентов из руды и существующей технике и технологии производства работ по получению конечного продукта. Забалансовые запасы по степени подготовленности (разведанности) и комплексу полезных компонентов могут быть идентичны балансовым, но по разным причинам в настоящее время, при современном уровне развития науки, техники и технологии, не могут быть пригодными для экономически целесообразной отработки. Они являются, по существу, резервными запасами, которыми государство или организация могут воспользоваться при возникновении такой необходимости. Часто для этого требуется произвести некоторые дополнительные исследования, например, по качеству руд или методам обогащения и т. д. Основными параметрами для проведения работ по подсчету запасов минерального сырья в месторождении требуются следующие исходные данные: 1. Разбивка (в случае необходимости из-за различий в качестве и условиях залегания отдельных блоков рудного тела) месторождения на подсчётные блоки; 2. Определение площади каждого блока, рудного тела или месторождения в целом в границах подсчета запасов; 3. Расчет средних содержаний по каждому полезному компоненту, входящему в состав рудного тела; 4. Расчет средних мощностей по блоку, рудному телу или месторождению; 5. Расчет средних значений объемного веса разных сортов руды по блокам, рудным телам или месторождению; 6. Расчет объема руды в недрах, полученный путем умножения средней мощности на площадь подсчётного блока, рудного тела или месторождения (в зависимости от способа подсчета запасов и конкретных условий месторождения); 7. Расчет веса руды в подсчётном блоке, рудном теле или месторождении путем умножения объема руды на объемный ее вес в данном блоке, рудном теле или месторождении; 8. Расчет веса каждого полезного компонента по блоку, рудному телу или месторождению путем умножения веса руды на среднее содержание полезного компонента в блоке, рудном теле или месторождении. Известно более 20 методов подсчета запасов полезных ископаемых. Но из них наиболее употребительными являются следующие: разрезов, геологических блоков, эксплуатационных блоков, многоугольников, треугольников, изогипс и изолиний. Каждый из названных методов, как правило, имеет свою область применения, то есть применяется при подсчете запасов определенных месторождений. Например, при подсчете запасов металлических полезных ископаемых(свинец, медь, олово и др.) преимущественно 14 применяется метод разрезов (или геологических разрезов), при подсчете запасов неметаллических полезных ископаемых (гипсы, известняки, глины и проч.) – способ геологических блоков или многоугольников, при подсчете запасов на угольных месторождениях предпочитают пользоваться методом эксплуатационных блоков. Но бывают и исключения, вызванные особенностями геологического строения месторождения и условиями его залегания. Рассмотрим наиболее широко применяемые методы подсчета запасов. Метод геологических разрезов. Этот метод применяется в тех случаях, когда разведочные работы на месторождении выполнены равномерно расположенными выработками (горными выработками или буровыми скважинами), находящимися на примерно параллельных разведочных или поисковых линиях. Подсчет запасов начинается с построения разрезов по разведочным линиям с изображением сечения рудного тела в горизонтальной или вертикальной плоскости. В зависимости от этого различают метод вертикальных и горизонтальных разрезов. Метод геологических блоков является самым простым методом подсчета геологических запасов месторождения. В качестве частного случая можно рассмотреть случай, когда все рудное тело рассматривается в качестве одного единого подсчётного блока. Условием применения такого способа является включение в этот блок все рудное тело в пределах контура рудного тела. В таком случае площадь блока замеряется палеткой. Метод геологических блоков отличается простотой и скоростью производства работ по подсчету запасов. Поэтому его часто применяют при производстве предварительного метода для скорейшей оценки месторождения или рудного тела. Используется этот метод также часто в качестве контрольного при подсчете запасов по месторождениям полезных ископаемых другими, более сложными методами. Метод эксплуатационных блоков. Этот метод часто применяется для подсчета запасов жильных и пластовых месторождений в тех случаях, когда геологоразведочные работы проводятся с предварительной нарезкой горных выработок (штолен, штреков), которые будут в дальнейшем использоваться и в качестве эксплуатационных выработок. При этом происходит как бы совмещение системы разведки с системой разработки месторождения. Понятно, что в таких случаях удобнее всего использовать систему подсчета, именуемую системой эксплуатационных блоков. При этом методе под блоками подразумеваются части рудных тел, оконтуренные с нескольких сторон горными выработками - штреками, штольнями, восстающими. При подсчете запасов этим методов определяется среднее содержание каждого полезного компонента и средняя мощность рудного тела по каждой выработке, которая оконтуривает этот блок (с двух, трех, четырех сторон) среднеарифметическим способом или средневзвешенным способом, если содержание полезного компонента увеличивается или уменьшается в зависимости от мощности рудного тела. В случае если существенное значение на содержание полезного компонента оказывает объемный вес руды, то производится и среднее взвешивание на объемный вес или на объемный вес и мощность рудного тела. Метод эксплуатационных блоков чаще в чистом виде используется при выдержанном оруденении. В случае выделения в пределах блока участков с более высокими содержаниями полезных компонентов они выделяются в само-стоятельные блоки. Метод эксплуатационных блоков является очень удобным при проведении геологоразведочных работ горными выработками (например, в высокогорных районах) и не требует проведения дополнительных выработок для подсчета запасов. Метод многоугольников. Метод основан А. К. Болдыревым. При использовании его разведанное (оконтуренное) рудное тело разбивается на участки по числу разведочных 15 выработок, относя к каждой из них ближайший к ней участок разведанного тела. В результате этого к каждой выработке подвешивается свой собственный блок, а все точки этого блока будут более близкими к этой выработке, чем к другим остальным. При подсчете запасов этим методов за исходные данные при подсчете запасов по каждому блоку средняя мощность, объемный вес руды и содержание полезных компонентов для этого блока принимается по той единственной выработке, на которую опирается блок. Каждый из выделенных участков представляет собой по форме геометрическую призму, высота которой является мощностью рудного тела. Объем ее получим при умножении площади основания многоугольника на мощность рудного тела по этой выработке. Сумма объемов всех выделенных на участке призм даст объем всего рудного тела. Определение средних объемных весов и средних содержаний полезных компонентов производится в зависимости от необходимости среднеарифметическим или средневзвешенным способами, как и при любом другом методе подсчета запасов. Следует обратить внимание на методику построения многоугольников при применении этого метода подсчета запасов. Для этого надо прямыми линиями соединить каждую разведочную выработку с ближайшими выработками пунктирными линиями. После этого из середины полученных пунктирных линий восстановить перпендикуляры, которые при пересечении друг с другом и образуют многоугольники. При этом любая точка такого многоугольника будет располагаться ближе к этой разведочной выработке, чем к любой другой. Построение многоугольников можно также осуществить с помощью шаблона или способом засечек, применяемых для точного деления сторон на две равные части. При использовании шаблона его накладывают на подсчётный план таким образом, чтобы прямая с делениями пересекла те точки, между которыми проводится перпендикуляр. После этого шаблон перемещается между этими точками до такого положения прореза, когда разрез оказывается посередине между этими точками и проводят по нему прямую линию. Она то и является перпендикуляром к середине выбранной прямой. Еще более прост метод засечек, обычно применяемый в геометрии и тригонометрии. Метод треугольников. Сущность этого метода заключается в том, что вся разведанная площадь месторождения (рудного тела) разбивается на трехгранные косоусеченные призмы. Верхними и нижними основаниями таких призм являются треугольники, вершины которых представляют собой точки входа и выхода разведочных выработок из тела полезного ископаемого, а боковыми ребрами – мощности полезной толщи по соответствующим выработкам (скважинам, шурфам и т. д.). На плане треугольники строятся соединением точек разведочных выработок прямыми линиями. При этом выработки следует подбирать таким образом, чтобы получались по возможности равносторонние треугольники. Метод изогипс применяется для подсчета запасов пластовых месторождений с изменяющимся углом падения рудного пласта. Объем пласта при этом может быть определен как сумма объемов отдельных его участков, которые сохраняют примерно одинаковый угол падения. Чаще применяют при таком методе построение изогипс как линий равных высот поверхности пласта. Метод изолиний требует построения на плане или на разрезе изолиний равных мощностей рудного тела, изолиний равных произведений мощности на объемный вес руды, изолиний равных произведений мощности на содержание полезного компонента. После этого измеряются площади, ограниченные названными изолиниями и по ним вычисляются запасы, выраженные в объеме, весе руды или весе заключенного в ней компонента. Изолинии названных величин проводятся методом интерполяции между разведочными горными выработками или буровыми скважинами. При этом считается, что мощность и содержания 16 полезных компонентов в рудном теле от выработки или скважине к другой выработке изменяется постепенно пропорционально расстоянию между ними.При графическом построении используется трафарет, представляющий собой систему параллельных линий, проведенных через одинаковые расстояния друг от друга.При построении изолиний интерполяция допускается только между точками, находящимися на одной стороне склона.Этот метод требует достаточно равномерной разведочной слабой изменчивости мощностей рудного тела и содержаний полезных компонентов. Надо отметить, что при подсчете запасов многих полезных ископаемых используют несколько методов подсчета для сравнения полученного результата и определения оптимальных значений подсчета. Этим обеспечивается контроль правильности подсчета запасов, что является весьма важным. Если при подсчете запасов разными методами расхождение в запасах незначительно, следовательно, подсчет запасов выполнен достоверно. 17 3. Методики опробования качества калийной руды при эксплуатации Старобинского месторождения. Пласты калийных и каменой солей, а также добытая рудная масса, характеризуются показателями качества, т.е. содержанием в них различных компонентов, обусловливающих пригодность для использования или переработки в соответствии с назначением. Компоненты, которые представляют промышленную ценность, называют полезными. Компоненты, которые затрудняют промышленную переработку полезного ископаемого или использование товарной продукции, называют вредными примесями. Допустимое содержание вредных примесей определяется с учетом требований промышленности к продукции переработки минерального сырья и результатами технологических исследований по переработке сырья. В настоящее время в качестве сырья для получения продуктов(калийные удобрения), в которых составной частью является калий, используются главным образом калийные минералы(сильвинит, карналлит и др.), генетически связанные с соленосными формациями. В мире доминирующее значение имеет бессульфатный тип калийных месторождений, поэтому на практике для оценки качества калийной руды используется другой показатель – содержание полезного компонента KCL. Основные галогенные минералы Старобинского месторождения: - галит (каменная соль) – NaCL хлористый натрий; - сильвин – KCL хлористый калий; -карналлит. Вредными примесями в калийных рудах являются хлорид магния и нерастворимый остаток (н.о.). Показатели качества полезного ископаемого в пластах определяют путем опробования при производстве геологоразведочных работ. При подземных геологоразведочных работах на калийных рудниках применяются следующие виды опробования: бороздовое, радиометрическое, керновое. Опробованию подлежат все промышленные пласты и вмещающие породы, вскрываемые горными выработками и скважинами подземного бурения. Пункты опробования располагаются в горных выработках по прямоугольной или квадратной сети с расстоянием: - при доразведке месторождения от 400 до 600 м; -при эксплуатационной разведке от 200 до 300 м. Бороздовый способ служит для опробования горных выработок, с целью определения вещественного состава вскрытых пластов полезного ископаемого и вмещающих пород. Пробы бороздовым способом отбираются послойно, учитывая изменение состава солей и степени их загрязнения примесями. Каждую пробу ссыпают в отдельный мешок, сопровождают этикеткой, регистрируют в «Журнале химического опробования» и после пробоподготовки отправляют в лабораторию для химического анализа. Журналы 18 химического опробования ведут (разведываемому) пласту (горизонту). раздельно по каждому разрабатываемому Основной задачей радиометрического опробования калийных горизонтов является получение достоверных данных о качественном составе разведываемых и разрабатываемых калийных пластов, важнейшие показатели которых – содержание хлористого калия и нерастворимого в воде остатка. Содержание хлористого калия определяется путем регистрации специальным прибором суммарного бета-гамма излучения радиоактивного изотопа, а Н.О. - визуально-метрическим способом. Погрешность измерения содержания KCL в массиве при радиометрическом опробовании составляет ±0,5%. Контроль радиометрического опробования осуществляется дублированием каждого 4-го сечения отбором бороздовых проб, содержание KCL и Н.О. в которых определяют химическими анализами. Керновое опробование служит для определения вещественного состава полезного ископаемого и вмещающих пород, вскрытых скважинами колонкового бурения. Отбор проб производится из керна. Керн скважины может опробоваться путем высверливания по его длинной оси отверстия постоянного диаметра от 10 до 16 мм и сбора образовавшегося порошка. Каждую пробу ссыпают в отдельный мешок, сопровождают этикеткой и отправляют на химический анализ. 19 Заключение Геологическая учебная практика проходила в период с 15 по 28 сентября, во время которой я самостоятельно побывал на руднике 4РУ производственного предприятия ОАО «Беларуськалий», занимающийся разработкой соленых месторождений. За этот период мной были закреплены и обобщены теоретические знания, полученные в период учебного семестра по курсам «Геология и разработка месторождений полезных ископаемых». Наша группа ознакомилась с основными видами проведения геологоразведочных работ в условиях производства. Также были получены знания об организации буровых и горных работ, с их материально-техническим и энергетическим обеспечением, с механическими и другими вспомогательными службами и цехами, с основными методами опробования полезных ископаемых, с проведением специальных геологических исследований, сопутствующих бурению и проходке горных выработок. В результате прохождения этой практики, у нашей группы сложилось наглядное представление о применяемых методах геологического изучения и разведочных работах, о технологических процессах и операциях, имеющих место в буровых и горных работах. 20 Список используемой литературы. 1. Милютин А.Г. Геология. М.: Высшая школа, 2004. 2. Макаров В.А., Стримжа Т.П. Основы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых: ФГОУ ВПО СФУ ИГДГиГ, Красноярск, 2008. 3. Крейтер В. М., Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых, 2 изд., М., 1969. 21
