Технологический. 
Поиски, разведка, опробование полезных ископаемых

Материал данного модуля имеет прикладное значение. Рассматриваемые в нем вопросы тесно смыкаются с основным содержанием дисциплин горно-технологического цикла. Это касается прежде всего выбора методики и технических средств ведения геолого-разведочных работ, выделения первоочередных площадей (участков) для разведки и разработки полезных ископаемых. Кроме того, знания, полученные при изучении других разделов модуля, помогут определить необходимые виды опробования, выбрать оптимальные и надежные способы взятия проб, обеспечить механизацию их отбора и обработки, осуществить необходимый контроль опробования.

Основной технологический блок. Разведка месторождений полезных ископаемых

Разведка месторождений полезных ископаемых является прикладной частью дисциплины «Геология». Основным ее методом исследования и источником получения информации служат геолого-разведочные работы, осуществляемые по этапам и стадиям.

К сожалению, четкая регламентация этапов и стадий геолого-разведочных работ в России на момент выхода в свет данной работы не определилась.

До 1999 г. проведение геолого-разведочных работ на твердые полезные ископаемые предусматривалось в восемь стадий, четыре из которых приходились на разномасштабные съемки и поиски. Среди последних выделялись: общие поиски, сопровождавшие геолого-съемочные работы масштаба 1: 50 000 (1: 25 000); поисковые и поисковочно-оценочные работы. В последующих четырех разведочных стадиях выделялись стадии предварительной и детальной разведки. Кроме того, стадия доразведки подразделялась на две подстадии (доразведка месторождения, не освоенного промышленностью, или — разрабатываемого), а эксплуатационная разведка по времени проведения относительно добычных работ могла быть опережающей или сопровождающей. Такая громоздкая стадийность разведочных работ, финансировавшихся в основном по отраслевому принципу за счет средств государственного бюджета, не стала отвечать требованиям рыночных преобразований в России.

В изданном в 1999 г. положении о порядке проведения геолого-разведочных работ на твердые полезные ископаемые, разработанным Всероссийским научноисследовательским институтом экономики минерального сырья и недропользования, выделяются три этапа и в них пять стадий:

Этап I. Работы общегеологического и минерагенического назначения.

Стадия 1. Региональное геологическое изучение недр и прогнозирование полезных ископаемых.

Этап II. Поиски и оценка месторождений.

Стадии 2−3.

• 2. Поисковые работы.
• 3. Оценочные работы.

Этап III. Разведка и освоение месторождения.

Стадии 4−5.

• 4. Разведка месторождения.
• 5. Эксплуатационная разведка.

Степень изученности геологических объектов определяется стадийностью геолого-разведочных работ [6]. Соответственно выделяются следующие стадии: рекогносцировка, поиски, предварительная и детальная разведка.

В настоящей работе рассматриваются: стадия регионального геологического изучения недр, стадия поисков и стадии разведки {начальной, детальной и эксплуатационной).

Стадиям геолого-разведочного процесса соответствовали определенные принципы, роль которых во многом неадекватна рыночным условиям изучения и освоения минеральных ресурсов. Не отвергая их в целом, отметим в дальнейшем возникающие противоречия с рыночными реформами. В качестве альтернативы этим противоречиям могут быть предложены дополнительные постулаты: во всем нужна разумная достаточность, экологическая безопасность и социльно-экономическая целесообразность.

Цели и принципы разведки месторождений твердых полезных ископаемых 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. Этой цели на каждом этапе экономического и социального развития России отвечают общие задачи.

Единый методологический подход выработан по результатам разведки и эксплуатации разнотипных месторождений. 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, равной достоверности и наименьших затрат средств и времени. А. Б. Каждая выделяет первый принцип, а также принципы аналогии, выборочной детализации наблюдений, рассматривая их как принципы изучения недр.

На принципе последовательных приближений основано подразделение геолого-разведочного процесса на стадии. 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. При достаточной степени сходства разведуемого месторождения и его аналогов обосновано использование этих главнейших критериев подобия для определения промышленного типа, систем и методов его разведки, ориентировки, формы и плотности разведочной сети. Исходя из принципа аналогии на разведочных стадиях, осуществляется прогноз оруденения за пределами продуктивных горных выработок и скважин в виде зон экстраполяции.

Принцип выборочной детализации предусматривает проведение на типичных (эталонных) участках месторождений, рудных зон или залежей более детальных работ, чем на других участках. Данные об изменчивости геологических свойств эталонных участков по принципу аналогии распространяют на остальные участки.

Принцип полноты исследований играет важную роль в обеспечении необходимой информации для подсчета запасов, составления кондиций, проектирования предприятий по добыче и переработке минерального сырья. Соблюдение этого принципа позволяет получить сведения о размерах и контурах всего месторождения, в особенности о распространении оруденения на глубину, его отдельных рудных тел, горно-геологических, гидрогеологических и других природных условиях их залегания, промышленных сортах и типах руд, их комплексном и фазовом составе, закономерности распространения в них ценных компонентов.

Степень полноты исследований зависит от детальности работ. Принимая во внимание дискретность строения тел полезных ископаемых, повышение детальности исследований следует считать целесообразным до тех пор, пока прирост информации может обеспечить при эксплуатации возмещение затрат на ее получение.

Принцип равной достоверности или изученности дифференцируется как по природным уровням объектов исследования, так и по отдельным их параметрам в пространстве. Он позволяет ограничить влияние субъективного фактора при изучении изменчивости геологических свойств месторождений, рассматривая изменчивость по определенным направлениям как случайную величину. Этим принципом руководствуются при выборе величины равных расстояний между разведочными выработками и скважинами, опробуемыми сечениями по простиранию и падению тел полезных ископаемых.

Принцип наименьших затрат средств и времени выражает планово-экономический подход к соблюдению перечисленных принципов разведки. Возникающие при этом противоречия должны быть устранены нахождением оптимального варианта разведки, удовлетворяющего всем принципам и обеспечивающего максимальную эффективность геолого-разведочных работ.

Стадии разведки месторождений твердых полезных ископаемых, их задачи Разведочные работы более трудоемкие и дорогостоящие, чем поисковые. Для их выполнения требуется больший объем как трудовых, так и материальных и энергетических затрат, близких по структуре к затратам на горно-капитальные работы. Эти затраты должны быть увязаны с последовательным поступательным нарастанием разведочной информации до оптимальных объемов (для определенного периода), обеспечивающей качество и достоверность. Вследствие этого единый в методическом отношении разведочный процесс развивается как бы по ступеням, именуемым стадиями.

Разведочная стадия объединяет комплекс геолого-разведочных работ, проводимых на месторождении в целом или на его части с целью решения поставленных проектом задач по изучению геологических неоднородностей объекта, подсчету запасов и геолого-промышленной оценке.

Как уже отмечалось, стадийность разведочного процесса вытекает из принципа последовательных приближений. В полном объеме и приведенной последовательности она осуществляется на крупных и важных для развития народного хозяйства месторождениях.

Начальная {предварительная) разведка как бы принимает эстафету геолого-разведочных работ от поисковооценочной стадии и продолжает их на более высоком качественном уровне для получения достоверной информации, способной обеспечить надежную геологическую, технологическую и экономически обоснованную оценку промышленной значимости месторождения. На этой стадии уточняются геологическое строение месторождения, общие его размеры и контуры. Завершается начатое в период изучения приповерхностной части месторождения с помощью канав, траншей, шурфов и мелких скважин; составляются крупномасштабные (до 1: 500) геологические карты.

Основным направлением является разведка месторождения на глубину до горизонтов, доступных для разработки. Она осуществляется преимущественно буровыми скважинами, а при сложном геологическом строении месторождения — в сочетании с подземными горными выработками. В процессе этих работ и геофизических исследований выясняются морфология тел полезных ископаемых, их внутреннее строение, условия залегания и качественный состав.

Но основным природным типам руд отбирают технологические пробы для лабораторных испытаний, по результатам которых намечают выделение промышленных типов и сортов руд. Кроме того, изучают гидрогеологические, инженерно-геологические, горно-геологические и другие природные условия, влияющие на вскрытие и разработку месторождения. Такая изученность должна обеспечить возможность подсчета запасов по категориям С, и С₂. Соотношение запасов этих категорий зависит от сложности геологического строения месторождения и изменчивости основных параметров рудных тел.

По результатам предварительной разведки разрабатываются временные кондиции и составляется техникоэкономический доклад (ТЭД) о целесообразности промышленного освоения месторождения и проведения на нем детальной разведки.

Детальная разведка ведется на месторождениях, положительно оцененных предварительной разведкой и намеченных к промышленному освоению в ближайшие 5—10 лет. Она подготавливает месторождения для передачи в промышленное использование в соответствии с требованиями классификации запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. Необходимое количество детально разведанных запасов определяется исходя из производственной мощности будущего предприятия и нормального срока обеспечения его этими запасами. Детальность исследований повышается на участках первоочередной отработки.

Наряду с этими определяются запасы полезных ископаемых, залегающих совместно с основными, выявляются минеральные ресурсы для производства строительных материалов.

По результатам детальной разведки составляется технико-экономическое обоснование (ТЭО) постоянных кондиций. Согласно утвержденным кондициям, выполняется подсчет запасов полезных ископаемых с представлением его в Государственную комиссию по запасам (ГКЗ) России или территориальную комиссию по запасам (ТКЗ).

В ранее действовавшем Положении о стадийности разведочных работ предусматривалось проведение доразведочных стадий. В настоящее время необходимость доразведки определяется недропользователем.

Доразведка месторождения, не освоенного промышленностью, хотя и детально разведанного, может осуществляться для получения дополнительной информации, необходимой в связи с пересмотром проектной производственной мощности горнорудного предприятия, технологии добычи и переработки минерального сырья. Необходимость доразведки месторождения может быть также обусловлена несоответствием имеющейся геологической информации действующей классификации запасов и инструкции по ее применению. Методика и объем разведочных работ определяются вытекающими отсюда задачами. По итогам работ составляется отчет, в необходимых случаях с пересчетом запасов.

Доразведка разрабатываемого месторождения сосредотачивается на менее изученных его участках: флангах, глубоких горизонтах, обособленных рудопродуктивных телах или залежах. Она решает задачи детального изучения этих участков с восполнением отработанных запасов разведанными запасами высоких (промышленных) категорий.

Общими для доразведки могут быть следующие задачи:

• — дополнительное изучение изменчивости морфологии и внутреннего строения тел полезных ископаемых;
• — выявление закономерностей распространения полезных компонентов в рудных залежах;
• — выделение природных разновидностей, промышленных типов и сортов руд;
• — комплексное изучение основных и попутных полезных компонентов, их фазового состава;
• — уточнение горно-геологических, гидрогеологических, инженерно-геологических и других природных условий;
• — оконтуривание безрудных участков внутри тел полезного ископаемого, а также участков интенсивного развития малоамплитудных тектонических нарушений;
• — увеличение количества запасов месторождения или повышение степени их разведанности за счет изменения контуров на флангах и глубины известных залежей, а также оконтуривания вновь выявленных тел;
• — изучение технологических свойств, горно-геологических и лругих условий эксплуатации вновь выявленных запасов полезных ископаемых; их влияние на геологоэкономическую оценку месторождения в целом.

Эксплуатационная разведка начинается с момента организации добычи полезного ископаемого и продолжается в течение всего периода разработки месторождения. По отношению к добычным работам она может быть опережающей или сопровождающей.

Опережающая эксплуатационная разведка осуществляется раньше добычных работ на 1—2 года системами подземных горных выработок небольшого сечения и неглубоких скважин в пределах этажа, горизонта, группы блоков, подготавливаемых и нарезаемых для этих работ. При открытых работах опробуют системы взрывных скважин на уступах карьеров или полигонах. Результаты этой разведки используют при текущем планировании.

Сопровождающая эксплуатационная разведка проводится в пределах блока, камеры, уступа карьера или непосредственно любого очистного забоя и служит для оперативного планирования добычи полезного ископаемого.

В процессе эксплуатационной разведки уточняются контуры тел полезных ископаемых, их условия залегания, внутреннее строение, качественная характеристика и количество запасов, пространственное положение промышленных типов и сортов руд, гидрогеологические, горно-геологические и другие факторы разработки месторождения. Полученные результаты, а также данные эксплуатационного опробования используют для:

• — текущего и оперативного планирования добычи руды;
• — пересчета запасов с переводом их в более высокие категории и выделением подготовленных и готовых к выемке запасов;
• — определения плановых и фактических потерь и разубоживания;
• — контроля за полнотой, качеством и технологией отработки месторождения.