Руководство для практических занятий по курсу геология для студентов ii курса специальности 131201. 65 Физические процессы горного и нефтегазового производства
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
ЗАДАЧА № 2 На рис. 2 (в приложении) показаны результаты металлометриче- ского опробования на свинец площади, закрытой элювиально- делювиальными отложениями мощностью 2–10 м. В северо-восточной, наиболее возвышенной части участка обнажаются известняки, местами доломитизированные. Требуется: 1. Оконтурить ореол рассеяния свинца. 2. Выделить наиболее перспективный участок для обнаружения рудных тел. 3. Запроектировать необходимые работы для оконтуривания и перспективной оценки рудных тел. 4. Определить, какие парагенетические элементы могут быть встречены в коренных рудах, кроме свинца. Ход решения: 1. Составить карту в изолиниях содержания свинца. 2. Определить границы ореола рассеяния. 3. Учитывая характер рельефа и предполагаемый источник рас- сеяния наметить примерные контуры ожидаемых рудных тел. 4. Составить таблицу проектируемых объемов работ. 25 II. ОПРОБОВАНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 2. Задачи по опробованию Основной задачей опробования является выявление качества по- лезного ископаемого. Соответственно различаются следующие виды опробования: химическое, минералогическое, техническое и технологи- ческое. Опробование состоит из трех операций: взятие, обработка и испытание проб. Взятие проб. Способ взятия проб определяется прежде всего ха- рактером изменчивости качества полезного ископаемого, а также видом разведочных выработок и задачами опробования. Для относительно од- нородных по качеству полезных ископаемых неплохие результаты дают точечные способы взятия проб. На большинстве месторождений хорошо выражена сильная изменчивость оруденения в каком-либо одном направлении, в этих условиях рекомендуются линейные способы взятия проб. При малой мощности рудных тел или сильной изменчивости ору- денения в двух направлениях иногда оправданы площадные способы взятия проб. Наконец, при сильной изменчивости оруденения в трех направлениях, а также при необходимости брать пробы большого веса применяются объемные способы взятия проб. На размеры и размещение проб влияет главным образом строение тел полезных ископаемых. Линейные пробы делятся на секции, каждая из которых характеризует литологически однородные участки рудных тел. Минимальная и максимальная длина секций ограничена горнотех- ническими условиями разработки месторождений и, как правило, длина секций бывает не менее 0,5– 0,7 м и не более 10–20 м. При постепенном переходе руды в пустую породу крайние секции должны быть взяты из заведомо пустых пород (законтурные пробы), чтобы была уверенность в надежном оконтуривании рудного тела. Оконтуривающие пробы следу- ет брать меньшей длины, так как от этого зависит точность оконтуривания. Сечение линейных, в частности бороздовых, проб зависит от сте- пени изменчивости оруденения, крепости руды и длины, секций. Обработка проб химического опробования ведется обычно с со- блюдением определенных пропорций между размером частиц при дроб- лении и массой сокращаемых фракций руды. Наиболее употребительна формула Ричардса-Чечотта 2 kd Q = , где Q– минимальная масса сокра- щенной пробы в кг; d – максимальный диаметр частиц при сокращении в мм; k – коэффициент, зависящий от характера оруденения я колеблю- 26 щийся в пределах 0,05–1. Процесс обработки проб состоит из операций дробления, грохочения, перемешивания и сокращения с соблюдением условий формулы Ричардса-Чечотта. Конечная масса и крупность мате- риала пробы определяется требованиями химической лаборатории: обычно 100–200 г при крупности 0,07–0,1 мм. В результате обработки пробы обычно получают две навески, од- ну из них направляют на испытание (чаще химический анализ), другую хранят как дубликат, который можно использовать для составления групповых проб, а также проведения внешнего и внутреннего контроля анализов. Групповые пробы составляют из дубликатов пропорционально длине секционных проб в пределах отдельных пересечений рудных тел или промышленных сортов руд, иногда объединяют материал с не- скольких пересечений одного рудного тела. Испытание проб. Программа испытания проб химического опро- бования зависит от того, какие ценные компоненты могут быть обнару- жены в руде, а также от требований промышленности к качеству данного минерального сырья по ценным и вредным компонентам. Рядовые пробы анализируют на главные компоненты, групповые пробы – на главные и второстепенные компоненты. Минералогическое и технологическое опробование. В рудах, об- ладающих сложным минеральным составом, ценные компоненты входят в различные минералы, причем не из всех минералов они могут быть экономически выгодно извлечены. В этих условиях большое значение приобретает знание баланса распределения компонентов между минера- лами или продуктами обогащения, что выявляется в процессе минерало- гического или технологического опробования. Для решения задач, связанных с балансом распределения компо- нентов, нужно владеть методами пересчета химического состава руд на минеральный и обратно, объемных процентов на весовые и обратно, а также линейными системами уравнений с двумя-тремя неизвестными. Например, руда содержит пирит, халькопирит и кварц. В руде, пирите и халькопирите известно содержание теллура. По этим данным можно рассчитать баланс распределения теллура между минералами (табл. 2). Для определения баланса необходимо сумму произведений содержаний (в четвертой графе таблицы) принять за 100% и рассчитать, какая доля в % от этой суммы приходится на каждый минерал. 27 Таблица 2 Минералы Содержа- ние минерала в руде, % Содержание теллура в минерале, % Произведение содержаний Баланс рас- пределения теллура, % Пирит Халькопирит Кварц 50 10 40 0,002 0,005 0 0,100 0,050 0 67 33 0 Руда в целом 100 0,0015 0,150 100 Таблица 3 Минералы Объем. % Плотность, г/см 3 Произведение Масса, % Пирит………………… Халькопирит………… Кварц………………… 65,4 8,2 26,4 5,0 4,9 2,65 327,0 40,2 70,0 74,8 9,2 16,0 Руда в целом 100,0 4,37 437,2 100,0 Например: под микроскопом установлены объемные соотноше- ния минералов: пирита, халькопирита и кварца (табл. 3). Нужно рассчи- тать весовые соотношения минералов, для чего достаточно, знать их плотности. Порядок расчета виден в таблице. Пересчет химического состава руд на минеральный может быть произведен многими способами. Наиболее часто пользуются атомными количествами, как принято при петрохимических пересчетах, или соот- ношениями компонентов в минералах. Необходимыми условиями пере- счета являются знание перечня и состава минералов, входящих в руду, полный химический анализ руды. Состав минералов может быть взят теоретический, соответствующий его простейшей кристаллохимической формуле (например, пирит FeS 2 содержит 46,6% железа и 53,4% серы), либо установлен специальными исследованиями, в частности путем изучения мономинеральных проб. Атомные количества получаются делением содержания компо- нентов на атомную массу (для удобства работы с целыми числами атом- ные количества увеличивают в 10 3 или 10 4 раз), а содержание минералов 28 в руде – умножением молекулярных количеств на молекулярную массу (табл. 4). Содержание халькопирита в руде можно получить и другим пу- тем. Известно, что содержание меди в халькопирите составляет 34,5%. Если разделить содержание меди в руде, равное 2,45%, на 34,5% (и умножить на 100%), то получим 7,09% халькопирита, что совпадает с данными таблицы № 4. Аналогичным, но более сложным путем можно найти содержание в руде пирита и магнетита. Таблица 4 Компоненты С од ер ж ан ие в руд е, % А то мн ая м асса Ат ом ны е ко ли че ст ва Минерал ха ль ко - пир ит пир ит маг нет ит Железо Сера Медь 43,54 5,16 2,45 55,85 32,06 63,54 7796 1609 386 386 772 386 418 837 – 6992 – – Молекулярные количества Молекулярная масса Содержание в руде, %. 386 183,48 7,09 418 119,94 5,01 2331 231,55 53,98 Результаты опробования дают большой материал для изучения изменчивости оруденения, обоснования способа опробования и густоты сети проб, контроля опробования, расчета прогнозных содержаний, изу- чения многочисленных зависимостей между различными показателями качества. III. РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ 3. Задачи по разведке Решение предлагаемых ниже задач, как и любых вопросов раз- ведки в производственных условиях, всегда должно начинаться с анали- за имеющихся данных об изучаемом объекте (геологических, геофизи- ческих, разведочных) и углубленного анализа факторов, контролирую- щих месторождения, отдельные тела полезного ископаемого и наиболее 29 богатые их участки (рудные столбы). При этом даже в случаях ограни- ченного количества фактических данных следует стремиться выделить главное тело полезного ископаемого (если их несколько), определить характер и степень его изменчивости, а также геолого-промышленный тип месторождения по классификациям ГКЗ или учебных пособий. При анализе геологических данных, руководствуясь известными представлениями о закономерностях пространственной локализации месторождений и отдельных тел полезных ископаемых, сначала нужно выявить конкретные для данного объекта рудоконтролирующие факто- ры (предпосылки), вытекающие из условия задачи или рисунка к ней. Затем необходимо геометризовать 1 в пространстве известные и предпо- лагаемые на основе предпосылок тела полезного ископаемого или ру- доконтролирующие факторы. В разведочном деле известны многочисленные виды и приемы геометризации месторождений, но первостепенными из них всегда яв- ляются геологическая карта или план поверхности месторождения, по- горизонтные планы, поперечные и продольные разрезы, вертикальные и продольные проекции. В ряде случаев дополнительно требуется изоб- ражать гипсометрические планы кровли или почвы тела полезного ис- копаемого и отдельных нарушений, планы в изолиниях мощности тела, содержаний компонентов, графики изменчивости или корреляционных связей геолого-промышленных параметров месторождения, сортовые планы и т.п. Некоторые приемы геометризации рудоконтролирующих факторов приведены на рис. 3 (в приложении). Следует иметь в виду, что при геометризации рудных тел во вни- мание принимаются преимущественно надежно установленные факты и геологические закономерности, на которые опираются все дальнейшие суждения и построения. Первый пример. Рудное тело контролируется структурным фак- тором – пересечением двух дорудных вертикальных трещин (рис. 3, а в приложении). На плане пересечение этих трещин представлено точ- кой, расположенной приблизительно в центре рудного тела, а в про- странстве – вертикальной линией, являющейся «осью» рудного тела. Следовательно, это трубообразное тело имеет вертикальное падение и с глубиной не должно менять своих размеров до тех пор, пока не из- менятся какие-либо свойства рудоконтролирующего фактора, например, характер и элементы залегания трещин, или пока не проявится влияние 1 Под геометризацией здесь и далее понимаются любые графические изображе- ния объектов разведки – от простейших зарисовок и схем до геологических карт, разрезов, гипсометрических планов, проекций, моделей и т.п. 30 других факторов (переход трещин с глубиной в иные породы, явления вертикальной зональности и т.п.). Если же рудное тело контролируется участком пересечения двух наклонных или крутопадающих трещин (рис. 3, б в приложении), то с помощью построения изогипс этих трещин нетрудно убедиться, что оно погружается на глубину под определенным углом скатывания, не меняя или меняя свои параметры в соответствии со сказанным выше. Положение центра этого рудного тела на любом горизонте определяется точкой пересечения изогипс, имеющих одина- ковые отметки. Второй пример. Рудовмещающая или рудоконтролирующая трещина (структурный фактор) характеризуется изменчивыми азимута- ми простирания и углами падения (рис. 3, в в приложении). Рудный столб контролируется приоткрытым отрезком трещины, имеющим ме- ридиональное простирание. Следовательно, длина рудного столба по простиранию с глубиной будет меняться в зависимости от изменения длины указанного отрезка. Построив изогипсы всех отрезков изогнутой по простиранию трещины, видим, что с глубиной длина рудного столба увеличивается и на 30 м ниже поверхности она уже в два раза больше. Видно также южное склонение и юго-восточное скатывание рудного столба. Третий пример. Рудное тело пространственно подчинено струк- турно-литологическому контролю, оно приурочено к участку пересече- ния дорудной тектонической трещины с литологически благоприятным для оруденения горизонтом пород (рис. 3, г в приложении). При исчез- новении одного из рудоконтролирующих факторов (в данном случае на выходах трещин за пределы благоприятного горизонта) исчезает и ору- денение. Вполне очевидно, что при уменьшении или увеличении мощности благоприятного горизонта на глубину будет соответственно меняться и длина рудного тела по простиранию (вдоль трещины). Для определе- ния пространственного положения и размеров рудного тела на любом заданном горизонте строим изогипсы трещин и, например, почвы благо- приятного горизонта. Если мощность последнего с глубиной меняется, необходимо построить изогипсы и его кровли. Положение северной точки выклинивания рудного тела (рис. 3, г в приложении) на любом горизонте определяется пересечением изогипс трещины и почвы благо- приятного горизонта, имеющих одинаковые высотные отметки. Анало- гично на любом горизонте можно найти положение центра и любой дру- гой точки рудного тела. Из построений видно, что рассматриваемое тело погружается в юго-западном направлении. Угол погружения или скаты- 31 вания можно найти путем построения разреза вдоль горизонтальной проекции рудного тела. Рассмотренные примеры наглядно показывают, что в ряде случа- ев при проектировании разведочных работ недостаточно иметь только обычные геологические планы и разрезы, а требуются и другие виды геометризации. Без этого даже правильно, на первый взгляд, заданные разведочные выработки (вкрест простирания и навстречу падению) мо- гут не подсечь рудное тело и тем самым дать материал для неправильно- го заключения о выклинивании оруденения на глубину. Результаты гео- метризации месторождений и рудопроявлений предопределяют про- странственное размещение, типы, глубины и густоту разведочных выработок, т.е. они служат важнейшей основой при выборе оптималь- ной системы разведки. Какие виды геометризации следует применять при решении той или иной лабораторной задачи, указывается в условиях задач. При выборе системы разведки кроме результатов геометризации следует учитывать геолого-промышленный тип месторождения, степень его изменчивости, поставленные перед разведкой задачи (стадию раз- ведки) и предполагаемый или уже применяемый способ разработки. При разведке крупных месторождений, характеризующихся относительно небольшой степенью изменчивости (месторождения I, II, иногда III групп), предпочтение отдается буровым скважинам. На средних и мелких по масштабу запасов месторождениях, характеризующихся высокой степенью изменчивости (месторождения III, IV и особенно V групп), предпочтение отдается комбинации горных выработок и буро- вых скважин или приходится вести разведку только горными выработ- ками. На стадии предварительной разведки главной задачей является определение промышленного значения месторождения. Для этого необ- ходимо оконтурить месторождение в кратчайшие сроки на поверхности и на глубину, определить его масштаб, качество и области использова- ния полезного ископаемого, составить технико-экономический доклад. Это наиболее ответственная стадия разведки, на которой решается бу- дущее месторождения. Однако в ее начале имеется еще мало фактиче- ских данных, поэтому система разведки выбирается исходя из прогноз- ных построений либо по аналогии с разведанными однотипными место- рождениями. В дальнейшем, по мере развития фронта разведочных работ, накопления фактических данных и расширения представлений о геологических закономерностях производится уточнение геометриза- ции. Появляется возможность более обоснованного выбора системы разведки с применением соответствующих методов: статистических, аналитических, метода разрежения, технико-экономических сравнений 32 и т.п. Однако в ряде предлагаемых ниже задач по предварительной раз- ведке такой возможности нет, поскольку они базируются главным обра- зом на данных поисково-разведочных работ. Поэтому при решении задач нужно руководствоваться следующими указаниями. 1. В стадию предварительной разведки месторождение на по- верхности должно быть детально разведано и оконтурено с помощью канав, траншей, неглубоких шурфов, картировочных скважин и геофи- зических методов. 2. На глубину, по падению и на флангах месторождение оконту- ривается редкой сетью горных выработок, скважин или тех и других. При этом на верхних горизонтах и на богатых участках сеть разведоч- ных выработок должна быть гуще, а на участках выклинивания тел по- лезного ископаемого по падению достаточно единичных выработок или скважин. Обязательно следует предусматривать проходку «законтур- ных» выработок для подтверждения отсутствия оруденения за предела- ми прогнозных или фактических контуров рудных тел. 3. Глубина выклинивания по падению определяется по результа- там геометризации или по аналогии с изученными однотипными место- рождениями. Если рудные тела по падению не выклиниваются, то пре- дельная глубина предварительной разведки для крупных рудных и угольных месторождений принимается равной 1000–1500 м, а для средних и мелких – порядка 500–600 м. 4. Густота разведочной сети на глубину выбирается по инструк- циям ГКЗ или по таблицам учебных пособий. Для рудных и многих не- рудных месторождений на стадии предварительной разведки расстояние между выработками по вертикали обычно принимается равным двойной высоте эксплуатационного горизонта (нормальная высота горизонта равна 40–50 м), а по простиранию – длине или удвоенной длине эксплу- атационного блока (нормальная длина блока 40–60 м). Важно, чтобы разведочные выработки задавались с расчетом подсечения рудных тел на отметках будущих эксплуатационных горизонтов. Для ускорения разведки следует на один и тот же горизонт или на разные горизонты задавать одновременно несколько выработок (например, штолен), если это позволяют рельеф местности и принятая система разведки. 5. В практике разведки расстояние между канавами и траншеями для большинства рудных и многих нерудных месторождений принима- ется равным от 15 до 50 м в зависимости от сложности строения место- рождения и изменчивости его геолого-промышленных параметров. Если на глубину разведка ведется комбинацией горных выработок и буровых скважин, то верхние один-два горизонта разведуются горными выработ- ками, часто с применением подземного короткометражного бурения, 33 а глубже – скважинами, задаваемыми с поверхности. При этом первые один-два ряда скважин проходятся по той же сети, что и подземные гор- ные выработки, а глубже – по сети, разреженной в два раза или более. 6. Предварительная разведка не должна продолжаться более 1– 2 лет, но она обязательно должна обеспечить возможность подсчета запасов по категориям |