Документация и опробование

СТРУКТУРА РАЗДЕЛА.

Г еологическая документация

В процессе разведки постоянно ведется тщательная документация всех исследований и работ. По характеру документация может быть первичной, составляемой непосредственно на месте выполнения работ и исследований, сводной, содержащей результаты обработки первичных материалов, и итоговой (отчетной), в которой обобщаются все материалы и результаты какого-либо этапа или всей разведки. Объем геологической документации зависит главным образом от масштабов месторождения и сложности его геологического строения [8, 10, 14, 15,16,37, 38,42,47, 52].

Цели геологической документации — установление истинных границ тел полезных ископаемых, выявление их внутреннего строения и размещения типов и сортов для рационального планирования подготовительных, нарезных и очистных работ, предотвращения сверхнормативных потерь и разубоживания при добыче. К основным видам геологической документации относятся: иллюстративно-текстовой — зарисовки забоев и других элементов подземных горных выработок, уступов, карьеров, их описание; табличный — журналы описания керна и шлама скважин, опробования; каменный — образцы, керн и шлам скважин, шлифы и аншлифы; фотодокументация.

Объектами геологической документации служат естественные обнажения, подземные горные (штреки, квершлаги, орты, рассечки, восстающие, уклоны, гезенки) и открытые (канавы, шурфы, уступы карьеров) выработки, а также разведочные и технологические скважины.

Первичная геологическая документация обеспечивает накопление всех данных, необходимых для получения правильного представления об особенностях геологического строения месторождения, морфологии тел полезных ископаемых, условиях их залегания и внутреннего строения, пространственного распределения в них полезных и вредных компонентов и других характеристик, определяющих промышленную ценность объекта. Кроме того, первичная геологическая документация отражает методику проведенных работ и правильность их исполнения. Геологическая документация всегда сопровождается радиометрическими наблюдениями радиометром СРП-68−01, СРП-68−03, СРП-97.

Выделяют следующие виды первичной геологической документации:

• 1) массовая — документация (в масштабе 1:500−1:200) всех скважин разведки и эксплуатационной разведки, всех доступных для наблюдения горных выработок (подземных и открытых) и очистных забоев, журналы опробования, гидрогеологических и инженерно-геологических исследований, каталоги образцов горных пород и полезных ископаемых;
• 2) детальная — характеризует наиболее интересные в геологическом отношении объекты, тектонические нарушения, контакты, зоны выклинивания и внутреннее строение тел полезных ископаемых;
• 3) специализированная — предназначена для отображения различных минеральных парагенезисов, структурно-текстурных особенностей, фациальных переходов, трещиноватости и др.

Документация буровзрывных скважин основана на изучении и опробовании шлама, который систематически отбирается с определенным интервалом в процессе бурения. Разведочные скважины колонкового бурения документируются по керну, а при низком его выходе (менее 50%) используется шлам.

При открытой разработке месторождений к первичным геологическим документам относятся:

• 1) журналы массовых зарисовок и фотографий уступов карьеров и забоев очистных заходок на уступах, а также журналы детальных и тематических зарисовок;
• 2) журналы документации и опробования скважин (буровзрывных и эксплуатационной разведки), забоев и уступов карьера;
• 3) рабочие фрагменты геологических планов уступов карьеров для отдельных участков и блоков;
• 4) журналы замеров водопритоков, определения объемной массы и других физических свойств горных пород и полезных ископаемых, обусловливающих их разрабатываемость и устойчивость откосов.

При подземной разработке рудных месторождений первичная документация включает в себя:

• 1) массовые зарисовки и фотографии разведочных, капитальных, подготовительных, нарезных и очистных горных выработок;
• 2) журналы документации (в том числе фотодокументации) и геологические колонки скважин (буровзрывных и эксплуатационной разведки);
• 3) журналы опробования скважин и горных выработок, определения физических свойств горных пород и полезного ископаемого;
• 4) журналы гидрогеологических наблюдений и определения водопритоков;
• 5) журналы документации признаков проявления горного давления.

При подземной разработке ураноугольных месторождений документируются скважины эксплуатационной разведки, вертикальные, горизонтальные и наклонные подготовительные и нарезные выработки. Форма документации очистных выработок зависит от принятой на шахте системы разработки. Серьезное внимание уделяется документации гидрогеологических, газометрических и инженерногеологических исследований.

Обработка первичных материалов ведется в программах «Рудник», «Strater» и др. К сводным геологическим материалам относятся геологические карты района и месторождения с поперечными и продольными геологическими разрезами, которые составляются на основе данных допроектных стадий геологоразведочных работ и дают возможность оценить перспективы расширения сырьевой базы предприятия. В результате анализа и обобщения материалов первичной документации на предприятиях составляются сводные геологические документы:

• 1) погоризонтные геологические планы (на маркшейдерской основе), соответствующие по абсолютным отметкам почве эксплуатационных уступов или эксплуатационным горизонтам рудника (шахты); на них наносятся структурные элементы, стратиграфические границы, технологические типы и сорта полезного ископаемого;
• 2) поперечные и продольные геологические разрезы по профилям детальной и эксплуатационной разведки, характеризующие морфологию и условия залегания тел полезных ископаемых, размещение их технологических типов, положение водоносных горизонтов и инженерно-геологических ярусов;
• 3) погоризонтные качественные, сортовые или геолого-технологические планы;
• 4) сводные геологические планы карьера, сводные планы эксплуатационных подземных горизонтов рудника (шахты);
• 5) планы и разрезы с изолиниями структурно-морфологических и качественных показателей месторождения и отдельных тел полезного ископаемого;
• 6) блок-диаграммы месторождения, гидрогеологические и инженерногеологические планы (карты) для месторождений со сложными условиями.

На ураноугольных месторождениях, кроме перечисленных, используются также следующие сводные геологические документы:

• 1) план (карга) выхода пластов под покровные отложения;
• 2) гипсометрические планы или вертикальные проекции пластов;
• 3) геологические рабочие планы по пластам (на маркшейдерской основе);
• 4) планы изолиний мощности (для невыдержанных пластов);
• 5) планы (или вертикальные проекции) изменения качества углей в изолиниях содержания золы, влаги, выхода летучих компонентов, серы и других качественных показателей, влияющих на технологические свойства угля;
• 6) литолого-прочностные планы пород кровли (на шахтах) и пород почвы (на карьерах) пласта;
• 7) альбомы структурных колонок пластов.

К сводной геологической информации относятся также материалы математической обработки, данных опробования, технологических испытаний, гидрогеологических и инженерно-геологических исследований.

Цель сводной геологической документации — обобщение и увязка между собой материалов первичной геологической документации дискретных линейных разведочных подсечений (скважин и горных выработок) с получением в результате этой процедуры сводных геологических документов (карт, планов, разрезов и т. п.), отражающих строение месторождения, качество полезного ископаемого, гидрогеологические и инженерно-геологические условия его отработки.

Совокупность сводных геологических документов, по существу, является графической моделью месторождения, которая служит основой для подсчета запасов, проектирования вскрытия и разработки месторождения, планирования добычи полезного ископаемого, прогноза его распространения на глубину и фланги месторождения, проектирования эксплуатационно-разведочных работ.

Сводная геологическая 1рафика выполняется в соответствии с требованиями существующих Инструкций и с применением унифицированных для данного типа месторождений условных обозначений. До конца прошлого века сводные геологические материалы как графические приложения к отчетам о результатах геологоразведочных работ с подсчетом запасов по месторождениям выполнялись исключительно ручным способом на бумаге. Да и сам подсчет запасов производился аналогичным способом с применением простых вычислительных устройств (арифмометров, калькуляторов).

В настоящее время, благодаря широкому распространению мощных персональных компьютеров и периферийных устройств (сканеров, принтеров, плоттеров), формирование сводных геологических документов и подсчет запасов по месторождениям осуществляется с применением компьютерных технологий с использование программ Strater, ArcGIS, Datamin, Micromin, AutoCAD, Maplnfo и др., которые позволяют быстро и точно составлять традиционные сводные геологические документы (карты, планы и разрезы), строить 3D модели месторождений, хранить и передавать их в электронном виде, получать их высококачественные, цветные изображения на бумаге.

Сводные геологические документы. В зависимости от вида и способа увязки данных первичной документации сводные геологические документы можно разделить на карты, сечения (планы и разрезы), проекции и блок-диаграммы. Все эти документы должны быть взаимоувязаны (рис. 3.1.1). Для построения каждого из них, особенно проекций и блок-диаграмм, наряду с материалами первичной геологической документации, используются и ранее созданные сводные геологические документы.

Рис 3.1.1. Блок-диаграмма месторождения Антей (по М.В. Середкину)

Геологические карты отражают геологическое строение определенной территории на уровне земной поверхности. Они строятся на топогеодезической основе (горизонтальной проекции земной поверхности) путем увязки между собой данных первичной документации обнажений, горных выработок (канав, шурфов) и скважин.

В отдельных случаях, связанных с особенностями размещения полезного ископаемого, карты строятся также по поверхности, являющейся границей между структурными ярусами (этажами). Например, месторождения урановых руд в бассейне КМЛ залегают в докембрийском кристаллическом фундаменте платформы, перекрытом чехлом молодых (фанерозойских) осадочных пород, вследствие чего в состав сводных документов по этим месторождениям обязательно входит геологическая карта поверхности фундамента платформы.

Обычно к отчету по разведке месторождения прилагаются геологическая карта района месторождения и геологическая карта месторождения.

Геологическая карта района месторождения составляется в масштабе 1:50 000 — 1:25 000, иногда крупнее, по результатам поисково-съемочных работ, предшествующих разведке месторождения. Она имеет обзорный характер и отражает геологическое строение, минерагению, минерально-сырьевую базу района, а также геолого-структурную позицию в нем разведуемого месторождения.

Геологическая карта месторождения составляется по результатам поисковооценочных и геологоразведочных работ. Масштаб карты зависит от размеров месторождения и меняется от 1:1000 до 1:10 000; наиболее распространен масштаб 1:2000 — 1:5000. Карта сопровождается одним-тремя характерными разрезами различных участков месторождения. На нес, кроме геологической нагрузки, наносят разведочные линии, скважины, горные выработки и их номера. Стволы глубоких (обычно более 500 м) скважин, подвергающиеся существенному искривлению, показывают в виде горизонтальной проекции, которая отстраивается по данным инклинометрии. Эта карта отражает геолого-структурные особенности месторождения, форму, размеры и пространственное положение тел полезного ископаемого, систему их разведки и степень разведанности, состояние изученности флангов месторождения. Геологическая карта месторождения является основой для проектирования всей наземной производственной инфраструктуры горного предприятия и для оценки перспектив расширения его сырьевой базы.

Геологические разрезы и планы представляют собой соответственно вертикальные и горизонтальные сечения месторождения. Разрезы и планы составляются на маркшейдерской основе в масштабе 1:200 — 1:2000 в зависимости от размеров и сложности строения месторождения. Более мелкие масштабы применяются редко. Разведка большинства месторождений осуществляется системой вертикальных сечений, ориентированных вкрест простирания тел полезного ископаемого. В этом случае базовыми сводными документами являются поперечные геологические разрезы.

На разрезы наносят профиль земной поверхности, линии горизонтов через 50- 100 м с указанием абсолютных отметок, разведочные скважины и горные выработки. У устья скважины проставляют ее номер, иногда глубину. Разведочные выработки наносят на разрез при условии, если они отстоят от него на расстоянии, не превышающем ¼ расстояния между смежными разведочными профилями. При этом выработки, отстоящие от разреза на расстояние до 5 м, проводят сплошной линией, а расположенные на большем удалении от него — пунктирной.

По трассе разведочных выработок показывают вскрытые ими разновидности пород, типы и сорта полезного ископаемого, интервалы опробования, номера проб. Данные опробования приводятся обычно по укрупненным интервалам (среднее по типу полезного ископаемого). Иногда результаты анализа проб дают рядом с разрезом в виде таблицы.

Увязка данных между разведочными выработками осуществляется путем соединения с учетом особенностей структуры месторождения однотипных геологических границ, в результате чего на разрезе оконтуриваются тела различных пород и полезного ископаемого, его типы и сорта. На разрезах также показывают утвержденные ГКЗ контуры и блокировку тел полезного ископаемого по категориям разведанности запасов, границы и номера подсчетных блоков. Геологические разрезы по разведочным профилям служат основой для подсчета запасов полезного ископаемого способом вертикальных сечений, наиболее часто применяемым в практике разведки месторождений.

В случае сложного строения тел полезного ископаемого, густой сети разведочных выработок и большого числа проб, наряду с описанными подсчетными геологическими разрезами, по каждому профилю составляют (обычно в более мелком масштабе) собственные геологические разрезы, на которые не выносят данные геологической документации и опробования выработок, а также границы блоков полезного ископаемого, утвержденные ГКЗ. Такие разрезы служат исключительно для отображения геологического строения месторождений, анализа закономерностей размещения полезного ископаемого и оценки перспектив его развития на флангах и глубоких горизонтах.

Кроме поперечных разрезов, как правило, составляют продольные геологические разрезы (один-три разреза на месторождение). Они служат для характеристики изменчивости строения по простиранию (вытянутости) продуктивных зон, отдельных тел (залежей) полезного ископаемого и в целом структуры месторождения (погружения или воздымания шарниров складок, их ундуляции, литолого-фациальных переходов, вертикальных смещений тектонических блоков по поперечным разрывным нарушениям).

Продольные разрезы строят на основе поперечных, стремясь при этом, чтобы с каждого из них в плоскость продольного разреза попала или проходила вблизи нее разведочная скважина. На продольном разрезе показывают вертикальными линиями положение поперечных разрезов с указанием их номера, а на эти линии выносят следы пересечения геологических границ, установленных на поперечных разрезах, с плоскостью продольного разреза. Последовательным соединением следов однотипных границ между линиями поперечных разрезов отстраивают геологическую ситуацию в плоскости продольного разреза.

Погоризонтные геологические планы составляются в случае, когда тела полезного ископаемого имеют значительную протяженность на глубину и будут отрабатываться несколькими уступами (при открытом способе) или этажами (при подземном способе). Как правило, это кру гопадающис тела самой различной формы (пласты, жилы, штоки, столбы и т. п.). Масштаб планов и их содержание соответствуют таковым геологических разрезов месторождения.

На стадии разведочных работ обычно составляют один-три, редко более геологических погоризонтных планов через 50−200 м по вертикали в зависимости от глубины разведки. Сравнительный анализ таких планов позволяет оценить изменение с глубиной формы, размеров и внутреннего строения тел полезного ископаемого. При проектировании горнодобывающего предприятия отстраивают геологические планы горизонтов отработки. Эти планы служат основой при проектировании горных работ на эксплуатационных горизонтах и геологическом обеспечении их проведения.

Когда разведка месторождения выполняется системой горизонтальных сечений, геологические погоризонтные планы являются первичными по отношению к разрезам. В этих достаточно редких случаях планы составляются по данным первичной геологической документации и результатам опробования разведочных выработок. Составленные таким образом геологические погоризонтные планы служат основой для подсчета запасов способом горизонтальных сечений.

Если месторождение разведывается системой вертикальных сечений (как отмечалось ранее, такая система разведки самая распространенная), то геологические погоризонтные планы изначально являются производными от геологических разрезов, а в дальнейшем при условии вовлечения месторождения в эксплуатацию уточняются и пополняются по мере развития горных работ на горизонте. На маркшейдерскую основу плана наносят линии разведочных профилей (пересечение поперечных геологических разрезов с планом), скважины (точки пересечения их стволов с планом), подписывают номера разрезов и скважин. На каждой линии показывают следы геологических границ, взятых с поперечных разрезов. Увязка геологической ситуации между линиями профилей и построение погоризонтного геологического плана осуществляются с учетом структуры месторождения.

Для месторождений со сложным вещественным составом минерального сырья, кроме геологических погоризонтных планов, составляют качественные и сортовые погоризонтные планы, а также планы в изолиниях содержания полезных и вредных компонентов. Если полезное ископаемое требует обогащения, то в процессе разведки месторождения может быть выполнено геолого-технологическое картирование с отбором и испытаниями малообъемных проб, разработкой классификации технологических типов сырья. Результаты такого картирования отражаются на геологотехнологических разрезах и погоризонтных планах.

Проекции играют роль основных сводных геологических документов (наряду с разрезами и планами) при разведке уплощенных линзо-, пластообразных, роллообразных, штоковидных и жильных тел полезного ископаемого. Они наглядно отражают конфигурацию тела, степень его разведанности, изменчивость по простиранию и падению мощности и качества полезного ископаемого, служат основой для подсчета запасов методом геологических (эксплуатационных) блоков.

Плоскость проекции должна быть параллельной генеральному простиранию тела полезного ископаемого и в зависимости от угла его падения 8 горизонтальной (8 = 0−45°), вертикальной (8 = 60−90°) или наклонной и параллельной телу (8 = 45−60°).

На проекциях показывают линии геологических разрезов и погоризонтных планов, контуры тела полезного ископаемого, пересечения его разведочными выработками, среднее по каждому пересечению содержание компонентов, регламентирующих качество полезного ископаемого, утвержденные ГКЗ границы блоков по категориям разведанных запасов, границы и номера подсчетных блоков. При проецировании тела на горизонтальную плоскость все значения мощности пересчитываются в горизонтальные, на вертикальную плоскость — в вертикальные, а на наклонную — в истинные мощности.

Для характеристики изменчивости качества минерального сырья, мощности и продуктивности тела полезного ископаемого строят проекции в изолиниях содержания полезных и вредных компонентов (для углей — зольности), мощности тел полезного ископаемого (рис. 3.1.2), линейного запаса металла (в метропроцентах).

Рис. 3.1.2. Карты изомощностей, изоконцентраций продуктивных растворов и продуктивности на Долматовском месторождении (по А. А. Новгородцеву)

Twmmto м_oi.ii.aawz""" пи*о"*"квп> аим".

Морфологические особенности тела полезного ископаемого, в том числе связанные с пликативными осложнениями и смещениями по разрывным нарушениям, отражаются на горизонтальных проекциях в изолиниях абсолютных отметок висячего или лежачего бока (кровли или почвы) тела. Блок-диаграмма представляет собой аксонометрическое, реже перспективное изображение месторождения, тела полезного ископаемого или их отдельных частей. Блок-диаграммы дают объемное отображение геологического строения месторождения и способствуют правильной увязке планов и разрезов. В зависимости от геометрического каркаса блокдиаграммы могут состоять только из планов (рис. 3.1.3), только из разрезов или совокупности тех и других. Для более наглядного изображения отдельные части блокдиаграммы раздвигают, смещают или вырезают.

Блок-диа1рамма месторождения, выполненная в материале, представляет его объемно-макетную модель. Наиболее полной и наглядной является объемномакетная модель, сделанная из прозрачных материалов. Она представляет собой трехмерную модель месторождения. Из-за большой трудоемкости построения, корректировки и пополнения с учетом новых данных блок-диаграммы и объемномакетные модели используются редко.

Итоговые материалы представляют собой ежегодные геологические отчеты, оперативный и генеральный (по итогам разведки) подсчеты запасов полезных ископаемых и полезных компонентов.

Рис. 3.1.3. Блок-диаграмма месторождений Эльконской группы (по М.В. Середкину)

Своевременная геологическая документация разведочных работ чрезвычайно важна для определения дальнейших геологоразведочных работ, результатов разведки и в итоге — для промышленной оценки месторождения, а также для эффективного проектирования и эксплуатации горнодобывающего предприятия. Важность и необходимость геологической документации обусловлены тем, что в большинстве случаев невозможно повторить наблюдения, которые были выполнены в процессе проходки разведочной выработки, поэтому первым и главным условием документации является, возможно, более точное и объективное отображение фактов.