Виды и техника опробования

Штуфное опробование широко применяется при маршрутных поисках при обнаружении полезных ископаемых в высыпках и при геохимических исследованиях и поисках. Штуфная проба представляет собой кусочек (штуф) руды или горной породы обычно от 0,3 до 2,0 кг. Штуфы отбирают из коренных обнажений и из обломков коренных пород в рыхлых отложениях. Штуфные пробы могут отбираться из обломков полезного ископаемого в рыхлых отложениях, вскрытых шурфами и канавами. В по­следнем случае пробы характеризуют разновидности полезного ископаемого или измененных пород, не наблюдавшихся в коренном залегании.

На перспективных участках штуфы следует отбирать так, чтобы охарактеризовать все разновидности полезного ископае­мого и (или) измененных пород в месте отбора и наиболее ти­пичную неизмененную вмещающую породу.

Штуфные пробы регистрируют на правой стороне разворота маршрутного дневника, где дается и описание пробы и указы­вается ее номер. На левой стороне разворота указывается только номер для удобства поиска проб. По возвращении в ла­герь проба регистрируется в журнале опробования. Штуфные пробы обычно отбирают по мере надобности без определенной системы. Однако, при систематическом опробова­нии первичных ореолов рудных полей, применяются более или менее равномерные сети, а при изучении первичных ореолов рудных тел и месторождений их отбирают по профилям вкрест известного или предполагаемого простирания рудных тел. Опре­деленная система соблюдается и при опробовании потенциально продуктивных горизонтов осадочных пород с макроскопически плохо различимыми полезными минералами (фосфориты и т. п.). В этом случае штуфные пробы берут через равные промежутки (0,25-1,0 м) по всей мощности продуктивного горизонта. Рас­стояние между ними определяется с учетом ожидаемой мощ­ности тела полезного ископаемого так, чтобы по крайней мере одна проба попадала в возможное тело. Иногда такое система­тическое опробование проводится вместо пунктирного бороздо­вого опробования. Однако опробование одним штуфом имеет слабую представительность пробы.

Сборно-сколковое опробование является более представительным видом опробования по сравнению с штуфным и также широко применяется при маршрутных поисках. Суть опробования заключается в отборе одной пробы по сети 10х10см с площадки 0,5х0,5м или 1х1м. В пробу отбиваются сколки пород массой 25-30г. Вес такой пробы составляет 0,3-0,8кг.

При обследовании комплексов пород или структур, перспективных на обнаружение полезных ископаемых, намечается сеть отбора сборно-сколковых проб. Густота сети зависит от однородности состава пород и степени метасоматических изменений как по простиранию структуры, так и вкрест простирания. Чем неоднородней состав, тем больше проб одбирается. Обычно количество сборно-сколковых проб отбираемых на перспективных участках не превышает 10-15 проб, однако при больших площадях развития перспективных на обнаружение полезных ископаемых комплексов количество проб может увеличиваться.

Более детальное опробование структуры или ее части, производится после получения результатов предварительного опробования по редкой сети. При детальном опробовании выделенных рудных зон и определении густоты опробования необходимо придерживаться следующей таблицы.

Группы месторождений	Интервалы между пробами, м
I. Месторождения с весьма равномерным распределением полезного ископаемого: углей, горючих сланцев, флюсов, стройматериалов, цементного сырья, серы, солей, фосфоритов, некоторых железных и марганцевых руд..................................................	50-20
II. Месторождения с равномерным распределением полезного ископаемого: серы, некоторых солей, глин, каолинов, железных руд, марганцевых руд, бокситов............................................	15-4
III. Месторождения с неравномерным распределением полезного ископаемого: меди, полиметаллов, никеля, вольфрама, молибдена, золото.	4-2,5
IV. Месторождения с весьма и крайне неравномерным распределением полезного ископаемого: олова, вольфрама, молибдена, золота и др...	2,5-1,0

Геохимическое опробование проводится для получения ха­рактеристики распределения химических элементов в типах гор­ных пород и геологических телах в целом.

Используются следующие способы отбора геохимических проб:

а) отбор пяти штуфов «конвертом» с последующим объе­динением в одну пробу;

б) отбор по равномерной сети от 10-15 до 100-150 оскол­ков, объединяемых в одну сборную (групповую) пробу;

в) отбор точечной или пунктирной борозды по направлению наибольшей изменчивости структурных и текстурных элементов породы.

В литературе все способы считаются правильными и реко­мендовать какой-либо из них нельзя. Необходимо лишь соблюдать единую систему опробования во всем периоде про­ведения работ на одном объекте (площади), так как иначе могут быть получены с трудом сравниваемые результаты. Опыт исследований показывает, что хорошие результаты получаются и при применении наиболее простых способов отбора проб шту­фом или «конвертом».

Формированием сборной пробы с последующим анализом в лаборатории устраняется влияние неравномерности в рас­пределении химических элементов по изучаемому геологическому телу. Однако знание этой неравномерности важно для многих практических и научных целей. В этом случае ведут массовый отбор штуфных проб (25-30 и более), которые ана­лизируют раздельно, массив аналитических данных подвергают статистической обработке по той или иной программе.

Точечное опробование наиболее часто применяется при гео­химических исследованиях, когда хотят подавить природную дисперсию распределения изучаемых компонентов в небольшом объеме горной породы или полезного ископаемого, а также при опробовании месторождения с малой изменчивостью содержа­ния полезных компонентов (осадочные мелкозернистые, эндо­генные равномерно вкрапленные или массивные руды и т. п.). Отбор каждой точечной пробы состоит в отбойке с поверхности коренного выхода, стенки или забоя горной выработки многих порций породы или руды, затем объединяемых в единую сбор­ную (групповую) пробу. Порции отбирают из узлов или реже из центра ячеек прямоугольной, квадратной или ромбической сети. Каждая порция состоит из одного или нескольких кусоч­ков общей массой при опробовании руды около 100 г, а породы 15-30 г. Общая масса пробы полезного ископаемого зависит от густоты сети, связанной с неравномерностью распределения по­лезного ископаемого, и для большинства полезных ископаемых составляет 2-5 кг. При геохимических исследованиях общая масса пробы обычно 0,5-0,7 кг.

При опробовании полезного ископаемого точечные пробы от­бираются так, чтобы охарактеризовать все тело (если оно од­нородно, рис. 2.27, а) или различные его части (если они макро­скопически различимы, рис. 2.27, б). Если полезные компоненты отмечаются или ожидаются и во вмещающих породах, то они опробуются самостоятельными точечными пробами (рис. 2.27, в).

При наличии ориентировки в расположении компонентов по­роды (слоистость, полосчатость, линейность и т. п.) использу­ются прямоугольные сети (рис. 2.27, в), при равномерном и не­закономерном расположении - квадратная или ромбическая (рис. 2.27, а). Обычно размеры ячеек колеблются от 15х15 до 25х25 см, т. е. от 16 до 50 точек/м², что и дает примерную массу пробы 2-5 кг при отборе в каждой точке 100 г. Иногда число точек увеличивается до 100-150 точек/м², но отбирают в каждой точке кусочки массой 30-50 г.

Точечные пробы отбираются геологическим молотком, зу­билом и легкой (3-5 кг) кувалдой. При отборе вручную необходимо избегать избирательного выкрашивания хрупких минералов, так как из-за этого искажаются данные опробования в сторону как за­вышения, так и занижения.

Рис.2.27. Отбор точечных проб

a - отбор пробы в макроскопически однородном теле; б - то же, в теле зонального строения;

в- то же, в слоистом теле; г - отбор точечной пробы вместо бороздовой.

1- тело полезного ископаемого; 2 - вмещающие породы; 3 - точки отбора порций то­чечной пробы; 4 - порции точечной пробы.

Основным достоинством точечного опробования является про­стота и легкость взятия пробы, в связи с чем оно может быть рекомендовано для получения представительных проб на на­чальных стадиях поисков и особенно в ходе маршрутных по­исков.

Иногда точечными пробами заменяют отбор бороздовых, тогда точки отбора располагаются в два ряда в пределах за­меняемой борозды в шахматном порядке (рис. 2.27, г). При этом точки отбора должны занимать площадь, поперечник которой на 10-15 % больше, чем расстояние между точками.

По технико-экономическим показателям точечные пробы дешевле и производительнее широко распространенного бороздового опробования. По представительности точечные пробы вполне удовлетворяют требованиям практики даже для золотых руд с заведомо неравномерным содержанием металла.

Бороздовое опробование наиболее часто применяется при изучении проявлений полезных ископаемых по коренным выхо­дам или горным выработкам. В канавах, вскрывающих тело полезного ископаемого на значительную глубину (0,5 м и бо­лее), шурфах и других вертикальных выработках опробуется верхняя по склону стенка (рис. 2.28, а). В канавах, где корен­ные породы вскрыты на незначительную глубину, опробуется полотно (рис. 2.28, б).

Проба отбирается в виде борозды прямоугольного сечения. Стандартные сечения: 2x2, 3х5, 3х10, 5x10, 10x5 и 10х20 см. Таблице приведены наиболее типичные сечения борозд и массы проб для руд разного качества.

Тип руды	Сечение, мм	Масса пробы, кг
ширина	глубина
Крепкая и равномерная по содержанию	5-2	1-3	0,5-3,5
Крепкая и неравномерная по содержанию	5-10	2-5	2,5-12,5
Мягкая и равномерная по содержанию	5-10	2-5	2,5-12,5
Мягкая и неравномерная по содержанию	10-20	5-10	12,5-50,0

Длина борозды в мощных телах колеблется от 1 (при не­равномерном распределении полезных компонентов) до 2, реже 3 м (при равномерном распределении). При опробовании не очень мощных тел длина борозды равна мощности тела. При значительной мощности тела оно опробуется секционными про­бами длиной 1-2 м каждая, расположенными по одной линии (рис. 2.28, в) или смещенными по простиранию тела (рис. 2.28, б).

Бороздовые пробы обычно отбираются по мощности тела по­лезного ископаемого (рис. 2.28, а). Отбор проб по направлению, не совпадающему с мощностью тела, не рекомендуется, так как делает необходимым пересчет длины пробы на истинную мощ­ность, что может быть источником ошибок.

Рис.2.28. Отбор бороздовых проб

а - опробоваиие макроскопически однородного тела; б - секционное опробование тела зонального строения с зональными зальбандами; в - опробование пластового тела; г -пунктирная борозда.

1 - почвенно-растительный слой; 2 - суглинки с обломками коренных пород; 3- гра­ниты; 4 - песчаники; 5 - глинистые сланцы; 6 - фосфориты; 7 - кварцевая жила; 8 - окварцевание; 9 - хлоритизация; 10 - вкрапленность сульфидов; 11 - бороздовая проба и ее номер; 12 - места отбора образцов; 13 - место отбора штуфной пробы.

В телах, различные части которых различаются составом, структурными или текстурными признаками, каждая часть оп­робуется самостоятельными (секционными) пробами (рис. 2.28, б, в). Для тел эндогенных (реже экзогенных) полезных ископаемых обязательно опробование вмещающих пород, если в них не видно минерализации или изменения пород, короткими (0,3-0,4 м) пробами (рис. 2.28, а). При наличии во вмещаю­щих породах видимой минерализации или измененных пород обязательно опробование на всю мощность минерализации или изменения (при значительной мощности измененных пород не­сколькими секционными пробами, рис. 2.28, б).

Опробование мощных продуктивных горизонтов иногда вы­полняется пунктирной бороздой, т. е. бороздовыми пробами, расположенными через определенные промежутки по мощности всего продуктивного горизонта (рис. 2.28, г). Обычно длина от­дельных «пунктиров» и промежутков между ними составляет 1-2 м. Пунктирная борозда может заменяться отбором штуфных или точечных проб по всей мощности продуктивного гори­зонта с формированием групповой пробы (см. далее), характе­ризующей весь горизонт в целом или отдельные его части, раз­личающиеся составом, текстурой и др.

Бороздовые пробы отбираются вручную или с помощью пневматических, электрических и механических пробоотборни­ков. На вертикальных стенках горизонтальные пробы отбира­ются на высоте груди пробщика, как самом удобном положении пробоотбора. Перед взятием пробы опробуемая поверхность подравнивается и очищается водой или проволочными щетками от пыли, обломков и других загрязнений. При отборе проб с вер­тикальной или наклонной поверхности у ее подножия для сбора пробы кладут железный лист, дощатый плотный щит или бре­зент. К краю листа (щита) прикрепляется кусок плотной ткани для прикрытия отверстий между листом и неровной стенкой и сбора кусочков пробы.

Для отбора проб вручную в твердых породах применяют стальные зубила и тяжелые (1,5-2 кг) молотки или легкие (3-4 кг) кувалды. В породах до IV категории пробу можно отбирать геологическим молотком, киркой или топором-кайлом. Для контроля правильности сечения бо­розды следует использовать металлические шаблоны.

Рис.29. Порядок отбора бороздовой пробы

а – в – последовательные стадии отбора

Отбор бороздовых проб вручную проводится в следующем поряде (рис. 2.29): а) разметка бороздовой пробы на опробуе­мой поверхности; б) проходка канавок по краям борозды - при отборе горизонтальных или наклонных борозд сначала делается верхняя канавка; в) отбойка породы между канавками на же­лезный лист или брезент; г) сбор пробы в пробный мешок с дроблением крупных кусков до размера 25-50 мм. Пробные мешки из плотного материала имеют размеры 10x5, 15x20, 15x30 и 30x40 см (для проб разной массы). В мешок кладут фанерную этикетку с указанием номера пробы и места ее взя­тия (пример: «Проба 145-1. Канава № 145, инт. 10,5-11,8 м»). Аналогичную этикетку привязывают к мешку снаружи. При размещении пробы в нескольких мешках этикетка кладется и привязывается к каждому из них, дополнительно указываются число мешков в пробе и номер мешка (пример: «Проба 21-1. В трех мешках. Канава 21, инт. 1,3-2,1 м. Мешок № 2»). Место взятия и номер пробы отображают на зарисовке горной выработки или обнажения и указывают в их описании.

Задирковое опробование - отбор слоя равной толщины по всей части рудного тела, наблюдаемой в коренном залегании. Оно применяется при опробовании жильных тел малой мощ­ности, когда бороздовое опробование не дает материала, необ­ходимого для представительной пробы, а также при крайней неравномерности распределения полезного компонента (при­мер-крупновкрапленное или гнездовое золото), когда бороздовое опробование не обеспечивает представительности пробы (рис. 2.30, а). Отбор задирки осуществляется на глу­бину 1,5-20 см, обычно 5-10 см, а в очень крепких породах до 5 см. При зональном строении тела задирковые пробы от­бираются раздельно по каждой зоне (рис. 2.30, б). Задирковое опробование иногда применяется для изучения распределения полезных компонентов по простиранию тела-пробы распола­гаются через определенные интервалы подлине тела при весьма неравномерном оруденении, иногда через 2-5 м (рис. 2.30, б). Задирковые пробы отбираются теми же приемами и инструмен­тами, что и бороздовые.

Рис.2.30. Отбор задирковых проб

а - опробование тела малой мощности; б - опробование тела зо­нального строения;

в - расположение проб по простиранию тела.

1 - рудное тело; 2 - вмещающие породы.

Валовое опробование заключается в сплошном отборе минеральной массы, получаемой на некотором участке тела полезного ископаемого при проходке горной выработки. Эта минеральная масса, предпочтительно не засоренная пустыми вмещающими породами, добывается из разведочных горных выработок при их проходке по полезному ископаемому или из горно-подготовительных выработок на эксплуатационных участках. Она предназначается для различных испытаний с целью определения качества полезного ископаемого, а также его физических свойств, определяющих горнотехнологические условия добычи. В некоторых случаях валовые пробы берутся для испытаний вмещающих горных пород. В пробу может отбираться вся минеральная масса от уходки (нескольких уходок подряд) или только некоторые части отбитой массы. Это зависит от того, какое количество материала требуется для испытаний. Валовая проба является наиболее представительной по сравнению с другими пробами, т.к. дает высокую точность определения свойств полезного ископаемого.

Валовые пробы для технологических испытаний отбираются по различным сортам полезного ископаемого. Если в процессе разведки месторождения выявляются различные типы руд, требующие применения различных схем обогащения или металлургической переработки и соответственно раздельно подсчитываемых запасов, то пробы на технологические испытания должны быть взяты по каждому типу в отдельности. При отбое валовых проб для технологических испытаний составляются акт об отборе технологической пробы и паспорт технологической пробы (рис. 2.31, 2.32)

Состав минеральной массы, поступающей в переработку, зависит от принятой системы разработки месторождения. Поэтому отбор валовых проб на технологические испытания должен производится по возможности в условиях, близких к добыче полезного ископаемого.

Вес проб для технологических испытаний зависит от характера этих испытаний. Лабораторные исследования проб рудных и нерудных ископаемых проводятся на материале массой 100 - 250 кг, иногда до 1000 кг. При испытаниях в полузаводском масштабе, выполняемых обычно в стадии детальной разведки месторождения, обрабатываются пробы массой 10 - 15 т. Производственные же испытания в период отработки месторождения, в зависимости от производительности перерабатывающего предприятия, требуют валовые пробы массой в десятки и сотни тонн.

Рис.2.31. Бланк акта об отборе технологической пробы

Рис.2.32. Бланк паспорта технологической пробы

Опробование керна буровых скважин включает в себя оп­робование продуктивных интервалов и геохимическое опробо­вание всего керна.

Опробование продуктивных интервалов проводится во всех случаях выявления прямых и косвенных признаков полезного ископаемого. Небольшие (0,5-1,0 м) интервалы керна одно­родного строения опробуют единой пробой. На более длинных однородных интервалах пробы отбирают секциями длиной обычно не более 2 м. Если отдельные части продуктивного ин­тервала различаются по структуре, текстуре или составу, они опробуются секциями длиной не менее 0,2-0,3 м. При опро­бовании рудных тел без четко видимых зальбандов вмещаю­щие породы опробуются секциями длиной 0,3-0,5 м.

В пробу отбирают половину керна, расколотого или распи­ленного вдоль оси. При наличии специальных устройств вдоль оси керна выпиливают узкую канавку, материал которой и представляет собой пробу.

При отборе проб вручную керн укладывается в полукруглую выемку деревянной плахи. Под плаху подстилается брезент для сбора кусочков, отскакивающих при расколе керна. Керн рас­калывается зубилом или молотком. В пробу отбирают ту по­ловину керна, которая раскалывается сильнее, а более целую оставляют как дубликат. Мелочь, образующаяся при раскалы­вании, делится пополам - одна половина идет в пробу, другая собирается в мешочек и вместе с дубликатом помещается в керновый ящик.

Механически керн раскалывается керноколами, в которых те или иные варианты зубил приводятся в действие винтовыми или гидравлическими устройствами. Они позволяют раскалывать куски керна длиной до 25 см.

Опробование керна всей скважины проводится для целей геохимических исследований. Пробы массой 150-300 г обычно отбирают вручную зубилом или молотком. Интервалы между пробами зависят от мощности опробуемого горизонта и его литологической (петрографической) однородности. В мощных го­ризонтах интервалы колеблются от 0,5 до 2,5 м. В некоторых случаях каждый интервал керна опробуется точечными про­бами, в его пределах отбирается серия сколков (кусочков по­роды) в каждой точке массой 15-30 г, объединяемых впослед­ствии в единую групповую пробу общей массой 150-300 г.

Все пробы, отобранные во время бурения скважины или об­работки керна, фиксируются в журнале документации сква­жины и в журнале проб. При отборе проб из керна ранее про­буренных скважин они записываются в документации скважин и журнале проб.

Буровая муть и шлам опробуются в пределах перспектив­ных интервалов, когда известно положение продуктивного го­ризонта или рудного тела, а выход керна недостаточен для на­дежного опробования. Буровой шлам улавливается шламовой трубой или шламосборниками, а буровая муть - в отстойниках бурового раствора. При использовании для промывки скважины глинистого раствора шлам отделяется от глины осторожным от-мучиванием в ковше или лотке над баком. Буровую муть и шлам буровая бригада собирает по указанию геолога в шламо-зтп сборники по заданным интервалам проходки. Затем все сушится на железном противне, данные записываются в буровой жур­нал и журнал проб и проводится дальнейшая обработка.

Групповое опробование применяется для получения обоб­щенной геохимической характеристики каждой разновидности пород внутри горизонтов, пачек, подсвит и свит стратифициро­ванных образований либо подкомплексов и комплексов нестра-тифицированных тел. Групповые пробы первого порядка полу­чаются путем объединения порций материала от рядовых гео­химических проб, пропорциональных доле мощности (объема) каждой литологической (петрографической) разности пород. Групповые пробы первого порядка часто применяют для харак­теристики содержаний элементов-примесей при изучении про­явлений полезных ископаемых. Групповые пробы второго по­рядка (композитные пробы) представляют собой объединение групповых проб; они отбираются с соблюдением тех же условий для характеристики крупных подразделений геологических тел или крупных регионов.

Групповые пробы составляются из дубликатов рядовых проб или из основных проб при сокращении их до лабораторной на­вески. Групповые пробы формируются обычно в камеральных условиях.