Лекция 1 Общие сведения о месторождениях полезных ископаемых (мпи)
 Скачать 15.94 Mb.
|
Формулы для подсчета запасовКоличество запасов (руды) полезного ископаемого вычисляется по формуле: , (12) где V – объем блока, а d – объемная масса полезного ископаемого. Количество запасов полезного компонента (металла) в руде определяется по формуле: , (13) где P – запасы полезного компонента, а Ссред – среднее содержание полезного компонента в подсчитываемом объеме. В том случае, когда содержание полезного компонента выражено в процентах, используется формула: (14) Объем подсчетного блока вычисляется по формуле: , (15) где S – площадь подсчетного блока, а M – его средняя мощность. Если оконтуривание запасов произведено на горизонтальной проекции рудного тела, то объем его вычисляется как произведение площади проекции блока на его среднюю вертикальную мощность. Если оконтуривание произведено на продольной вертикальной проекции рудного тела, то объем его вычисляется как произведение площади проекции блока на его среднюю горизонтальную мощность. Общие формулы для определения количества руды и количества металла выглядят следующим образом: , (16) 17) Площадь определяется на планах, разрезах, проекциях – по формулам простых геометрических фигур (треугольника, прямоугольника, трапеции и т. д.) с использованием метода геометризации. Истинная площадь тела полезных ископаемых при наклонном его залегании всегда больше, чем площадь его проекции на горизонтальную или вертикальную плоскости. Она определяется по формулам: , или (18) , (19) где Sист – истинная площадь рудного тела; Sгор – площадь рудного тела на горизонтальной проекции; Sверт – площадь рудного тела на вертикальной проекции; α – угол падения рудного тела. Оконтуривание промышленного контура производится на горизонтальной проекции, если угол падения меньше 45º, и на вертикальной проекции, если этот угол больше 45º. Это отчетливо видно на разрезах. При горизонтальном залегании рудное тело проектируется на горизонтальную плоскость без изменений; при наклонном залегании проекция рудного тела на горизонтальную и вертикальную плоскости будет всегда меньше истинных размеров рудного тела. При подсчете запасов используют истинную мощность рудного тела. Так же, как и площадь, она связана с горизонтальной мощностью через угол падения рудного тела и определяется по формуле: (20) Средняя мощность определяется способом среднего арифметического по формуле: , (21) где m1, m2…mn - значения мощности по отдельным горным выработкам или скважинам; n – количество выработок или скважин. Среднее содержание полезного компонента определяется двумя способами:
, (22)
, (23) где C1, С2, Сn – содержание полезного компонента в каждой пробе; M1, M2, Mn – длина интервала опробования. Объемная масса (d) устанавливается по результатам технического опробования и рассчитывается методом среднего арифметического. Методы подсчета запасовВ практике геологоразведочных работ известно около 20 способов подсчета запасов, но используются, как правило, всего три способа: метод среднего арифметического, метод геологических блоков и метод геологических разрезов. Метод среднего арифметического Метод среднего арифметического в настоящее время используется крайне редко для подсчета запасов на месторождениях простого строения с горизонтальным залеганием тел полезных ископаемых, имеющих плитообразную форму и равномерное распределение полезных компонентов, разведанных относительно редкой сетью разведочных выработок (рис. 1.24). К ним относят месторождения угля, глин, песков, некоторые месторождения железа, алюминия и др. (первая группа сложности строения). На месторождениях этого типа проводится, как правило, лишь внешний промышленный контур тел полезных ископаемых. При этом контуры тела сглаживаются путем превращения его в равновеликую по мощности плиту.  Рисунок 1.24 - Оконтуривание тела полезного ископаемого на плане и разрезе Средняя мощность и среднее содержание рассчитывается в целом по месторождению методом среднего арифметического с учетом всех кондиционных разведочных выработок по формулам: , (24) , (25) где С1, С2, …, Сn – среднее содержание полезного компонента по разведочным выработкам; m1, m2, …, mn – значения мощности по разведочным выработкам; n – количество разведочных выработок. Среднее содержание полезного компонента по каждой разведочной выработке рассчитывается как среднее взвешенное на длину проб: , (26) где С1, С2, …, Сn – содержание полезного компонента в каждой пробе; L1, L2, …, Ln – длина отдельных проб. Объемная масса (d) рассчитывается по ограниченному числу проб (20-30) также методом среднего арифметического. Запасы полезного ископаемого подсчитываются сразу по всему месторождению. Преимущества данного способа: простота подсчета и быстрота. Недостаток: невозможность выделения запасов по промышленным сортам. Метод геологических блоковВсе существующие методы подсчета запасов основаны на принципе преобразования контуров запасов сложных форм в более простые. Сущность метода состоит в том, что площадь месторождения разбивается на отдельные участки (блоки), в пределах каждого из которых основные параметры полезного ископаемого остаются постоянными, т. е. в отдельно взятом блоке должны быть одинаковыми или близкими по значению: мощность, содержание полезного компонента, густота разведочной сети, коэффициент вскрыши и т.п. Месторождение в целом в этом случае представляет собой ряд сомкнутых пластин (блоков) (рис. 1.25).  Рисунок 1.25 - Блоковое строение месторождения В пределах каждого геологического блока основные исходные данные для подсчета запасов определяются средним арифметическим или средним взвешенным способами. Подсчет запасов по каждому блоку производится отдельно. Особенность заключается в определении объема блоков - он определяется по площади блока на плане и средней мощности по выработкам на разрезах. Среднее содержание в целом по месторождению устанавливается обратным расчетом по формуле: (27) Выделение блоков на практике производится чаще всего по промышленным сортам и минеральным типам руд и по степени разведанности различных участков месторождения. При подсчете запасов все данные заносятся в специальную таблицу (формуляр) (табл. 1.8). Таблица 1.8 - Формуляр подсчета запасов методом геологических блоков
Достоинства метода. 1) Позволяет выделять типы и сорта руд (подсчитывать запасы по типам и сортам руд). 2) Простота подсчета и соответствующих графических построений. Недостатки метода – подсчетные блоки часто не соответствуют по размерам эксплуатационным блокам, поэтому при эксплуатации месторождения приходится перестраивать подсчетные блоки и пересчитывать запасы. Разновидностью метода геологических блоков является метод эксплуатационных блоков. О нем говорят в тех случаях, когда разведочные горные выработки впоследствии. при отработке месторождения, становятся эксплуатационными. Разновидностью метода геологических блоков является метод четырехугольников (рис. 1.26).  Рисунок 1.26 - Метод четырехугольников Он применяется, если месторождение разведано четырехугольной сетью горных выработок или скважин, располагающихся в углах четырехугольников. Среднее содержание (Сср) по блоку рассчитывается как среднее взвешенное на мощность: Сср. = (28) Площадь подсчетного блока определяется на плане геометрически, как площадь квадрата или прямоугольника. Мощность рассчитывается как среднее арифметическое из 4-х пересечений рудного тела. Метод геологических разрезовМетод применяется при разведке месторождений, которые характеризуются изменчивыми мощностью и содержанием полезных компонентов. Сущность метода состоит в том, что тело полезного ископаемого разбивается на блоки, ограниченные разрезами (параллельными или нет), построенными по профилям разведочных выработок. Каждый блок, за исключением двух крайних, ограничен с двух сторон разрезами. Различают две разновидности метода: вертикальных разрезов – используется при разведке месторождений, представленных рудными телами вытянутой, преимущественно плитовидной формы, разведанных скважинами при подчиненном участии горных выработок (рис. 1.27);  Рисунок 1.27 - Метод вертикальных разрезов горизонтальных разрезов – используется при разведке месторождений, представленных штоко- и трубообразными телами, разведанными горными выработками при подчиненном участии скважин. Среднее содержание в каждой разведочной выработке рассчитывается как среднее взвешенное на длину проб: , (29) где С1, С2, …, Сn – содержание полезного компонента в каждой пробе; L1, L2, …, Ln – длина отдельных проб. Среднее содержание по разрезу ( рассчитывается как среднее взвешенное на мощность рудного тела: , (30) где С1, С2, …, Сn – содержание полезного компонента в каждой выработке; M1, M2, …, Mn – мощность рудного тела в разведочной выработке. Среднее содержание по блоку рассчитывается как среднее взвешенное на площадь рудного тела по разрезам по формуле: (31) Площадь сечений рудного тела определяется на разрезах палеткой или методом простых геометрических фигур, на которые разбивается рудное тело. При вычислении площади палетки учитывается, что разрезы часто имеют разные вертикальный и горизонтальный масштабы. Объем блока рассчитывается по формулам: 1) ; (32) 2) ; (33) где L – расстояние между разрезами. Вторая формула применяется в тех случаях, когда площади отличаются друг от друга на 40 % и более. Запасы руды и металла подсчитывают по общепринятым формулам: , (34) . (35) Результаты подсчета запасов записываются в специальный формуляр в виде таблицы (табл. 1.9). Таблица 1.9 - Формуляр подсчета запасов методом геологических разрезов
Достоинства метода: простота и точность подсчета запасов; возможность применения при практически любой форме тел полезного ископаемого (хотя чаще всего его используют при изометричной и линейной формах рудных тел). Достоверность подсчета запасовДостоверность подсчета запасов зависит от: 1 - изменчивости формы рудных тел и содержания полезного ископаемого. Чем сложнее месторождение, т.е., чем изменчивее мощность тел полезного ископаемого и содержание полезного компонента, тем больше расхождение между подсчитанными и действительными запасами; 2 - детальности изучения месторождения. Чем гуще разведочная сеть, тем меньше будет погрешность в подсчете запасов. Она складывается из погрешностей определения площади рудных тел, их мощности, среднего содержания полезных компонентов, объемной массы и др. Различают две группы ошибок при определении запасов: технические и геологические. Технические ошибки неизбежны, однако их влияние на достоверность запасов невелика. Сюда относятся ошибки замеров мощности, ошибки опробования, ошибки анализов, замеров расстояний и т.п. Геологические ошибки обусловлены тем, что при интерполяции и экстраполяции (при оконтуривании) допускается постепенное изменение формы тел и качества полезного ископаемого (рис. 1.28).  Рисунок 1.28 - Изменение формы тел при интерполяции Однако оруденение может быть и прерывистым, т.е. рудное тело может выклиниваться не плавно, а резко, и т. п. Геологическая ошибка может быть систематической, когда, например, упрощается форма рудного тела при интерполяции (например, при не учете складчатой формы рудного тела и др. Классификация запасовЗапасы, подсчитанные в недрах Земли в период оценочных работ, называются геологические. По степени разведанности (плотности сети) эти запасы подразделяются на категории А, В, С1 и С2 .(рис. 1.29, табл. 1.10).  Рисунок 1.29 - Блокировка запасов на вертикальную плоскость Таблиц 1.10 - Характеристика запасов различных категорий
Запасы категории А, В и С1 различаются плотностью разведочной сети. Запасы каждой из этих категорий считают и учитывают отдельно. Запасы твердых полезных ископаемых и содержащихся в них полезных компонентов по их экономическому значению делятся на балансовые экономические) и забалансовые (потенциально экономические), которые подлежат раздельному подсчету и учету. Балансовые запасы делятся на: а) запасы, извлечение которых экономически эффективно в настоящий момент; б) запасы, извлечение которых экономически эффективно при финансовой поддержке недропользователя со стороны государства. Забалансовые запасы делятся на: а) запасы, которые невозможно отрабатывать в настоящее время по горно-техническим, экологическим и правовым обстоятельствам; б) запасы, которые можно использовать в будущем при понижении параметров кондиций. Эксплуатационные (промышленные) запасы, это те же геологические запасы, но с учетом потерь (в охранных целиках) на действующих предприятиях. Извлекаемые запасы - это эксплуатационные запасы, оставшиеся после вычета эксплуатационных потерь, связанных с разубоживанием, несовершенством выбранной системы отработки, гидрогеологическими и другими условиями эксплуатации. Группировка месторождений по сложности строенияВ зависимости от сложности геологического строения месторождения подразделяются на четыре группы: 1-я группа. Месторождения (участки) простого геологического строения с крупными и весьма крупными, реже средними по размерам телами полезных ископаемых, характеризующимися устойчивыми мощностью и внутренним строением, выдержанным качеством полезного ископаемого, равномерным распределением основных ценных компонентов. В процессе разведки подсчитывают запасы категорий А, В, С1 и С2. 2-я группа. Месторождения (участки) сложного геологического строения с крупными и средними по размерам телами с нарушенным залеганием, характеризующимися неустойчивыми мощностью и внутренним строением, либо невыдержанным качеством полезного ископаемого и неравномерным распределением основных ценных компонентов. Особенности строения месторождений (участков) определяют возможность выявления в процессе разведки запасов категорий В, С1 и С2. 3-я группа. Месторождения (участки) очень сложного геологического строения со средними и мелкими по размерам телами полезных ископаемых с интенсивно нарушенным залеганием, характеризующимися очень изменчивыми мощностью и внутренним строением либо значительно невыдержанным качеством полезного ископаемого и очень неравномерным распределением основных ценных компонентов. Запасы месторождений этой группы разведываются преимущественно по категориям С1 и С2. 4-я группа. Месторождения (участки) с мелкими, реже средними по размерам телами с чрезвычайно нарушенным залеганием либо характеризующиеся резкой изменчивостью мощности и внутреннего строения, крайне неравномерным качеством полезного ископаемого и прерывистым гнездовым распределением основных ценных компонентов. Запасы месторождений этой группы разведываются преимущественно по категории С2. При отнесении месторождений к той или иной группе могут использоваться количественные показатели оценки изменчивости основных свойств оруденения, характерные для каждого конкретного вида полезного ископаемого. Попутно извлекаемые полезные компонентыНа многих месторождениях промышленные руды, кроме главных, содержат сопутствующие им компоненты. Их называют полезными попутными. Попутные компоненты – это минералы, металлы или химические соединения, которые не имеют определяющего значения для промышленной оценки месторождения, но могут быть извлечены попутно без дополнительных затрат. Их извлечение нередко значительно повышает общую ценность руд. Часто эти попутные компоненты по своей стоимости превышают главные, а их запасы в комплексных месторождениях нередко выше, чем на крупных самостоятельных месторождениях. Пример. Норильское месторождение медно-никелевых руд. Главные компоненты – медь, никель; попутные – кобальт, золото, серебро, платина, осмий, иридий и др. Суммарные запасы золота в 70 –х годах превышали 250 тонн, что соответствует крупным месторождениям золота. На разведку и добычу золота не тратится ни рубля. Попутные полезные компоненты делятся на три группы: 1 группа - самостоятельные мелкие рудные тела, другого состава; 2 группа - компоненты, которые образуют собственные минералы. При обогащении руд они могут быть выделены в самостоятельные концентраты или могут накапливаться в продуктах обогащения основных компонентов, что допускает их последующее рентабельное извлечение; 3 группа - попутные компоненты, образующие изоморфные и механические примеси в минералах-носителях главных компонентов; к ним принадлежат органические, металлические или металлорганические соединения в углях и углистых породах. 1. Подсчет попутных компонентов ведется в контурах, проведенных по кондиционному содержанию главных компонентов. 2. Согласно требованиям ГКЗ (1982) все месторождения должны изучаться комплексно. Это предусматривает не только извлечение попутных компонентов, но и использование в промышленности «хвостов» обогатительных фабрик и вскрышных пород. Золото встречается в самородном виде, в виде минералов и в виде изоморфных примесей в сульфидах. Учет попутных компонентов. Переводной коэффициентПопутные компоненты – это минералы, металлы или химические соединения, которые не имеют определяющего значения для промышленной оценки месторождения, но могут быть извлечены попутно без дополнительных затрат. Для всех сопутствующих компонентов устанавливаются предельно допустимые содержания в рудах. Для оценки же качества руд в целом устанавливаются переводные коэффициенты между основными компонентами руд и сопутствующими. Окончательный расчет производится в условных единицах содержания основного компонента (например, в %).
Содержание в руде условного основного металла определяют по формуле Сусл.осн.металла= Сосн + Спопутного х Кпер, (36) где Сусл.осн.металла – содержание в руде всех компонентов, пересчитанных на содержание условного металла; Сосн - содержание в руде основного (главного) металла, определяющего промышленную ее ценность; Спопутного - содержание в руде попутного компонента; Кпер – переводной коэффициент. Расчет переводного коэффициента проводят по формуле Кпер=, (37) где Эо и Эп - стоимость по прейскуранту основного и сопутствующих компонентов в 1 тонне готовой продукции (концентрате); Ио и Ип процент извлечения компонентов в готовую продукцию. Сколько попутных компонентов учитывается, столько считается и переводных коэффициентов. Геолого-промышленная классификация месторожденийПроводится по количеству запасов (табл. 1.11; 1.12) и по содержанию полезного компонента в рудах (табл. 1.13). Таблица 1.11 - Масштабы месторождений по величине запасов (2004 г.) Как видно из этих данных, различные химические элементы отличаются по их количеству, сконцентрированному в пределах одного месторождения, в миллионы раз. Таблица 1.12 - Крупнейшие месторождения, рудные поля, бассейны мира и России
* Запасы с учетом отработанных. Величина запасов месторождения определяет возможную производительность будущего горнодобывающего предприятия и срок его существования Уникальные и крупные месторождения формируют базу черной, цветной, химической отрасли и агропромышленного комплекса России в целом. Средние и мелкие месторождения являются источником сырья для предприятий местной промышленности. Таблица 1.13 - Группировка месторождений по содержанию полезных компонентов
Все запасы одних элементов практически сосредоточены в небольшом количестве крупных месторождений, других – в средних и реже – в мелких (табл.1.14). Таблица 1.14 - Распределение металлов по месторождениям различного масштаба, %
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||