Лекция 1 Общие сведения о месторождениях полезных ископаемых (мпи)

• Название: Лекция 1 Общие сведения о месторождениях полезных ископаемых (мпи)
• Анкор: Lektsii_dlya_GM2014 (1).docx
• Дата: 28.01.2017
• Размер: 15.94 Mb.
• Имя файла: Lektsii_dlya_GM2014 (1).docx
• Тип: Лекция; #764
• страница: 3 из 10

Точечные пробы

Штуфной способ состоит в отбойке отдельных кусков (штуфов) полезного ископаемого или в отборе кусков массы минерального сырья, отбитого при проведении выработки. В зависимости от условий опробования и вида полезного ископаемого масса пробы колеблется от 0,2 до 2,0 кг. Штуфной способ может дать реальное представление о химическом составе руды. Достоинства штуфного способа: высокая оперативность, малая трудоемкость.

Точечный способ. Материал пробы составляется из кусочков (частичных проб) размером 1,5-3,0 см и массой 10-20 г., взятых на обнаженной плоскости рудного тела (по забою или стенке горной выработки) по определенной системе в зависимости от характера распределения исследуемых компонентов. Если изменчивость содержания компонентов в двух направлениях одинакова, то частичные пробы отбираются по квадратной сетке. Если изменчивость в одном направлении больше, чем в другом, то принимают прямоугольную, реже ромбическую сеть. Число частичных проб, составляющих рядовую пробу, колеблется от 10 до 20. Расстояние между частичными пробами при квадратной сети 10х10 см или 20х20 см, реже больше, а при прямоугольной 10х20 см или 20х40 см. Чем сильнее изменчивость, тем чаще следует брать частичные пробы. Общая масса рядовой пробы составляет от 2-3 до десятков кг.

Горстьевой (вычерпывания) способ. Способ является универсальным для опробования рыхлых масс минерального сырья – навала отбитой руды, руды в транспортных сосудах, песков из россыпей, отвалов и других подобных минеральных скоплений. Этот способ подобен точечному, и является его разновидностью для рыхлых масс. Горстьевой способ заключается в отборе частичных проб, из которых и составляется проба из навала по квадратной сетке со сторонами 20-50 см, а прямоугольной – 2040 см. Число частичных проб колеблется от 10 до 50. Минимальное число частичных проб берется из вагонеток, самосвалов, вагонов, чаще по способу конверта в пяти точках, в углах и в центре. Объем отдельной частичной пробы 20-200 см³, масса 50-600 г. Густота сети зависит от степени изменчивости распределения компонентов в пробе, крупности и однородности размеров кусков.
Объемные и площадные пробы
Валовый способ, который является наиболее достоверным и заключается в сплошном отборе минеральной массы (руды), получаемой на некотором участке тела полезного ископаемого при проходке горной выработки. Масса валовых проб может достигать десятков тонн. В пробу может поступать вся отбитая горная масса или ее часть (каждая 3-я, 5-я, 10-я и т.д. бадья, вагонетка и др.).

Задирковый способ является представителем площадных способов и применяется при опробовании рудных тел малой мощности (до 40 см), а также при очень неравномерном распределении ценных компонентов в руде. Задирковый способ представляет собой отбойку (задирку) равного слоя полезного ископаемого мощностью 3-10 см по всей обнаженной части рудного тела в забое или стенке горной выработки. В кровле или почве выработки задирковые пробы берутся в исключительных случаях ( в частности, в почве канав).

Применение очень трудоемкого задиркового способа целесообразно лишь в тех случаях, когда более простые и менее трудоемкие (например, бороздовый) не обеспечивают надежного определения качества. Задирковый способ применяется как контрольный при выяснении относительной погрешности различных способов опробования.
Линейные пробы
Бороздовый способ. Существует несколько вариантов взятия бороздовых проб: борозда правильного прямоугольного сечения, пунктирная и объемная борозда (рис. 1.13). В большинстве случаев борозды имеют прямоугольное сечение. Иногда применяют треугольные в поперечном сечении борозды, а также – линейно-точечный способ (так называемая «пунктирная борозда»).

Пунктирная борозда имеет меньшую достоверность по сравнению с бороздой правильного сечения, но вполне достаточную для полезных ископаемых с равномерным распределением минералов.



Рисунок 1.13 - Бороздовая проба: а – правильного сечения; б – пунктирная; в – объемная

Объемная борозда не имеет строго определенного сечения название её связано с тем, что с каждой единицы длины пробы берется равный объем материала, например с каждых 10 см берется 100-300 см³ руды. Принятый объем строго соблюдается мерным сосудом с водой. Способ обладает высокой производительностью, но не пригоден в случае растворимых руд или руд с глинистыми минералами.

Бороздовый способ отбора проб приемлем почти для всех коренных, а также многих россыпных месторождений, но неприемлем для опробования руд, имеющих брекчиевидные, шлировые, пятнистые текстуры, на месторождениях драгоценных камней и др.

Шпуровой способ. При шпуровом способе опробования материалом пробы служит буровая пыль, получаемая при бурении шпуров с продувкой, или шлам – при бурении с промывкой. Шпуровой способ наиболее эффективен для взятия проб в рудных телах большой мощности, которые не вскрываются полностью горными выработками. Достоинства шпурового способа заключаются в том, что пробы отбираются попутно с бурением шпуров для проходки выработок и не требуется дополнительных затрат на отбор проб. Основной недостаток шпурового способа состоит в том, что по материалу трудно, а иногда невозможно, определить границы рудного тела, его строение, контуры природных типов и промышленных сортов руд. Нельзя применять шпуровой способ для опробования рудных тел малой мощности из-за сильного ее искажения.

Отбор проб при колонковом бурении. Данный вид опробования является одним их наиболее распространенных. Материалом пробы служит керн. Пробы из керна отбирают при выходе его более 70 %. Керн может использоваться для химического, геохимического, минералогического и технологического опробования. В рядовую (секционную) пробу берется половина, реже четвертая часть или весь керн. Оставшаяся от химического опробования часть керна используется для минералогического изучения руд и сохраняется как дубликат.

Лекция 5.

Геолого-экономическая оценка МПИ

Геолого-экономическаяая оценка месторождения полезного ископаемого состоит в определении его промышленного значения в данное время и в конкретных географо-экономических условиях. Промышленное значение месторождения зависит от количества и качества полезного ископаемого, потребностей промышленности, технических возможностей и экономической целесообразности добычи и переработки сырья, заключенного в недрах месторождения.

Кондиции на минеральное сырье

Кондиции – совокупность экономически обоснованных требований к качеству и количеству полезных ископаемых в недрах, к горно-геологическим и другим условиям разработки месторождений.

Кондиции дают возможность оконтурить (выделить границы) промышленно ценные участки месторождений и разделить запасы на балансовые и забалансовые.

Для каждой стадии геолого-разведочных работ устанавливаются свои кондиции: оценочные (браковочные) кондиции, временные, постоянные.

Составные части кондиций называются параметрами (показателями) кондиций. Параметры кондиций – это предельные значения показателей качества и количества полезного ископаемого для подсчета запасов. Их количество для разных видов полезных ископаемых может быть различным (достигать 15 и более). Наиболее важными из них для рудныи полезных ископаемых являются 4 параметра (являются универсальными).

1. Минимальное промышленное содержание полезного компонента в подсчетном блоке (C_min) – это нижний предел среднего содержания полезного компонента в руде подсчетного блока, при котором промышленное использование этого блока еще экономически целесообразно.

2. Бортовое содержание полезного компонента в пробе (C_борт) – это минимальное содержание в пробе, при котором данная проба еще может быть включена в продуктивный контур (это – нижний предел содержания, обеспечивающий оптимальный вариант оконтуривания и максимальный экономический эффект эксплуатации месторождения). Этот параметр (бортовое содержание) особенно необходим при отсутствии четких геологических границ рудных тел (штокверков, вкрапленных руд и др.), устанавливаемых только по результатам опробования. Бортовое содержание определяет размеры рудных тел. Чем оно ниже, тем крупнее рудное тело, проще его форма и ниже среднее содержание в нем полезного компонента. Это можно показать на следующем примере. Дан план опробования скважин, которыми разведана пластовая залежь руд Al (рис. 1.14). Точками обозначены скважины, цифрами – содержание Al в %. Оконтурим промышленный контур залежи в двух вариантах: при C_борт = 10 %, и С_борт = 50 %. При низком бортовом содержании площадь рудного тела в несколько раз больше, а среднее содержание в рудном теле – вдвое меньше, чем при С_борт = 50 % (С_10% = 25 %, С_50% = 55 %).

Рисунок 1.14 - Оконтуривание залежи при разных значениях Сборт

3. Максимально допустимая мощность пустых пород, включаемых в контур промышленных запасов (M_max) – это предельная мощность пустых пород, при которых еще не нарушается сплошность залежи полезного ископаемого, а С_ср по ней равно или больше С_min.

В случае наличия двух интервалов руд по выработке с содержанием полезного компонента, превышающим C_борт, разделенным рудным интервалом с содержанием, меньшим C_борт, среднее содержание в целом по блоку, включающему все три интервала, уменьшится, но запасы металла – увеличатся.

4. Минимальная мощность рудного тела (M_min) – это мощность, при которой промышленное использование полезного ископаемого еще экономически целесообразно. При этой мощности рудный интервал еще может быть включен в промышленный контур (подсчетный блок).

Дополнительные параметры кондиций (для самостоятельного ознакомления):

Минимальный коэффициент рудоносности (K_p) – соотношение суммарной длины (площади, объема) рудных тел обычно небольшой мощности (жил, прожилков и др) с общей длиной (площадью, объемом) пород, содержащих руды. Применяется чаще всего при оконтуривании блоков штокверковых месторождений, а также при оценке прогнозных ресурсов отдельных территорий. Коэффициент рудоносности может быть линейным, площадным или объемным. Рассчитывается по формуле:
K_p = ∑L_p/L; (7)
К_р = ∑S_p/S; (8)
К_р = ∑V_p/V, (9)
где ∑L_p, ∑S_p, ∑V_p – сумма всех рудных интервалов (площадей или объемов); L, S, V – длина (площадь, объем) изучаемого (опробуемого) участка.

Предельный коэффициент вскрыши (К_в)– отношение мощности вскрышных пород к мощности вскрываемого рудного тела (обычно – пласта). Служит для определения рентабельности разработки рудного тела, залегающего под перекрывающими отложениями (россыпь, плат угля и др.) рассчитывается по формуле:
K_в = М_в/М_рт (10)
где М_в – мощность вскрышных пород; М_рт – мощность рудного тела.

Переводные коэффициенты для приведения содержаний попутных полезных компонентов к содержанию условного основного компонента.

Максимально допустимое содержание вредной примеси (примесей).

Минимальные запасы в обособленных телах полезных ископаемых.

Параметры кондиций угольных месторождений:

M_min – минимальная мощность пластов угля;

M_max – максимально допустимая мощность породных прослоев, включаемых в пласт угля сложного строения;

З_max – максимальная зольность угля.

Кроме них, могут учитываться специальные требования к качеству углей – влажность, теплота сгорания, содержание серы, спекаемость, выход смол и др.

Оконтуривание тел полезных ископаемых

Оконтуривание – определение границ промышленного контура месторождения или его части в плане, на разрезах, проекциях. Оно состоит из двух последовательных процедур: 1) по результатам опробования и параметрам кондиций нужно выделить рудные интервалы и определить опорные точки промышленного контура; 2) соединить эти точки линиями, которые образуют контур подсчетного блока.

Выбор той или иной проекции определяется условиями залегания и формой тел ПИ. Плитообразные тела при горизонтальном или пологом залегании оконтуриваются на планах или проекциях, на горизонтальную плоскость; при крутом залегании – в проекции на вертикальную плоскость. Изометричные тела, как правило, оконтуриваются на планах и проекциях на горизонтальную плоскость.

В порядке убывающей точности различают три способа (метода) оконтуривания: непрерывного прослеживания горными выработками; интерполяции; экстраполяции.

Непрерывное прослеживание

Непрерывное прослеживание контактов рудных тел с вмещающими породами выполняется с помощью подземных и поверхностных горных выработок. Самый достоверный и самый дорогой способ.

Метод (способ) интерполяции

Метод интерполяции заключается в проведении контура тела между двумя соседними пересечениями полезного ископаемого (рис. 1.15).

Рисунок 1.15 - Оконтуривание по методу интерполяции
В том случае, когда одна из двух выработок пересекает некондиционные руды, то расстояние от некондиционной выработки до точки выклинивания контура определяется по формуле:
, (11)
где C_k, C_н, C_min - содержание полезного компонента соответственно в кондиционной, некондиционной выработках и минимальное промышленное; L – расстояние между выработками.

Метод (способ) экстраполяции

Метод экстраполяции заключается в проведении контура тела полезного ископаемого за пределами последней выработки, вскрывшей полезное ископаемое. Различают ограниченную и неограниченную экстраполяцию.

Ограниченная экстраполяция – это проведение контура между выработками, одна из которых пересекает полезное ископаемое, а другая – нет (рис. 1.16).

Рисунок 1.16 - Ограниченная и неограниченная экстраполяция на разрезах
При экстраполяции положение точки выклинивания определяется либо формальным способом (обычно на половину расстояния между соседними выработками), либо по углу естественного выклинивания тела ПИ.

Неограниченная экстраполяция – проведение контура за пределами последней выработки, подсекшей тело полезного ископаемого (рис. 1.17). При экстраполяции положение точки выклинивания определяется либо формальным способом (обычно берется половина расстояния между соседними выработками), либо по углу естественного выклинивания тела полезного ископаемого.

Рисунок 1.17 - Ограниченная и неограниченная экстраполяция на плане.
При оконтуривании тел полезных ископаемых принято различать нулевой и промышленный контуры. Нулевой контур характеризует полное выклинивание тел полезного ископаемого. Промышленный контур может быть внутренним и внешним. Внутренний контур проводится через крайние выработки, встретившие полезное ископаемое, внешний контур – через точки предполагаемых границ распространения тела полезного ископаемого, т. е. с использованием способа ограниченной экстраполяции (рис. 1.18).

Рисунок 1.18 - Контур тела полезного ископаемого: внутренний, внешний, нулевой
При оконтуривании тел полезного ископаемого на глубину (при отсутствии данных бурения) внешний контур зависит от линейных размеров тел полезного ископаемого и проводится в виде прямоугольника или треугольника с высотой, равной соответственно ¼ или ½ его длины (рис. 1.19).

Рисунок 1.19 - Оконтуривание рудного тела на глубину
Оконтуривание проводится чаще всего по C_борт или C_min, реже используют M_min, K_руд и K_вскр, метропроцент (), и др.

При оконтуривании рудных тел нередко среди промышленных руд встречаются участки бедных руд или пустых пород (рис. 1.20).

Рисунок 1.20 - Участки пустых пород в промышленных рудах
Когда их количество и размеры невелики, они не нарушают сплошности рудного тела, а их разубоживающее влияние учитывается при расчете среднего содержания (С_ср) по рудному телу. Однако при увеличении размеров таких участков их разубоживающее влияние превышает разумные пределы и С_ср по рудному телу оказывается ниже С_min.

Отсюда возникает необходимость исключения безрудных участков из контуров промышленных запасов и даже раздельная (селективная) выемка при отработке месторождения.

Правила оконтуривания

Правила оконтуривания тел полезных ископаемых в скважинах и горных выработках.

1. Граница контура подсчетного блока проводится по C_борт.

2. Рудный интервал включается в контур подсчетного блока лишь в том случае, если C_сред по нему больше или равно C_min

3. Интервал пустых или слабоминерализованных пород включается в контур подсчетного блока лишь в том случае, если мощность этого интервала равна или меньше M_max.

4. Рудный интервал с высоким содержанием (больше C_min) включается в контур подсчетного блока лишь в том случае, если его мощность больше или равна M_min.

5. Из контура подсчетного блока разрешается исключать крайние пробы с содержанием, равным бортовому, с целью поднятия C_сред по блоку.

Примеры оконтуривания тел полезных ископаемых

Пример 1. Оконтуривание полезного ископаемого в скважине (рис. 1.21). Скважина опробована на всю глубину через 0,5 м (длина проб, соответственно – 0,5 м). Цифры справа от скважины – содержание золота в г/т. С_борт = 3 г/т; С_min = 4 г/т; M_min = 1м; M_max = 1 м.

Порядок работы.

1. Выделяем все кондиционные интервалы по C_борт.

2. Сопоставляем выделенные интервалы с остальными параметрами кондиций. Из выделенных по C_борт трех рудных интервалов только один отвечает всем требованиям и является промышленным.

Рисунок 1.21 - Выделение рудного интервала по керну скважины
Пример 2. Оконтуривание рудной жилы по минимальной мощности в проекции на вертикальную плоскость (рис. 1.22). Необходимо отметить, что контур проведен с использованием методов интерполяции (сбоку) и неограниченной экстраполяции (снизу)

Рисунок 1.22 - Оконтуривание на вертикальной плоскости
Пример 3. Оконтуривание пластового тела на месторождении меди в проекции на горизонтальную плоскость (рис. 1.23).


Рисунок 1.23 - Оконтуривание пластового тела на горизонтальной плоскости. Условные обозначения к рис.1.23: 1) сланцы, 2) алевролиты, 3) пласт медистых песчаников (руда), 4) известняки, 5) сероцветные песчаники, 6) скважины с кондиционными рудами
Даны геолого-разведочный план (а) и поперечные разрезы по разведочным линиям (б, показан только один разрез). Требуется оконтурить промышленный контур рудного тела.

Из плана и разреза следует, что рудное тело, представленное пластом медистых песчаников, имеет относительно пологое падение. Соответственно, оконтуривание выполняется в проекции на горизонтальную плоскость. Точки выклинивания промышленного контура на каждом из разрезов проектируются на дневную поверхность, и переносятся на план, где также показываются все скважины и выход рудного тела на поверхность. Соединив указанные точки, получаем промышленный контур (рис, в).

Подсчет запасов полезных ископаемых

Запасы – количество полезного ископаемого в недрах, заключенное в пределах геометризованных контуров - расчетных блоков (месторождение, отдельное рудное тело и т.д.) и отвечающее по своему качеству современным требованиям промышленности. Для подсчета запасов необходимо иметь: результаты опробования, параметры кондиций и плотность разведочной сети. Подсчет запасов – заключительная акция разведочных работ на месторождении.

Формулы для подсчета запасов и исходные данные

Исходные данные для подсчета запасов.

1. Площадь (месторождения, рудного тела, участка рудного тела), м² (S).

2. Средняя мощность тела полезного ископаемого, м (m_ср).

3. Объемная масса полезного ископаемого (руды), т/м³ (d).

4. Среднее содержание полезного компонента, %, г/т (Сср).