Підрахунок і облік запасів, видобутку, розкривних робіт і втрат корисних копалин

 

6.1. Запаси корисних копалин, їх
класифікація i параметри

 

3апасом корисних копалин називається їх кількість у надрах 3емлі, встановлена за даними геологорозвідувальних робіт або в процесі розробки родовищ. Він підраховується для родовищ, рудних полів, районів, басейнів, регіонів, держав, континентів, акваторій і 3емлі в цілому. 3апаси корисних копалин вимірюються в одиницях об’єму або маси: природний газ, нерудні корисні копалини і 6удівельні матеріали - в нафта, вугілля, руда — в тоннах, благородні метали, рідкісні елементи — в кілограмах, алмаз — у каратах.

Підрахунком запасів називається визначення кількості мінеральної сировини у надрах. Підрахунок запасів і вивчення родовища, що супроводжує його, має, на меті визначення: кількості корисних копалин у надрах i розподілу запасів по окремих сортах; якості корисних копалин; характеристики форми й умов залягання покладу; технологічних властивостей корисних копалин і вирішення питання їх промислового використання; геологічних і гірничотехнічних умов для правильного вибору системи розробки родовища; ступеня надійності результатів підрахунку запасів для вирішення питання про промислове їх призначення.

Всі розвідані запаси корисних копалин у надрах підлягають обов'язковій перевірці i затвердженню в Державній комісії по запасах (ДКЗ) або в територіальній комісії по запасах (ТКЗ). Підприємства, які здійснюють гірничовидобувні, проектні, геологорозвідувальні i гірничобудівелъні роботи, фінансуються лише при представленні протоколу-рішення ДКЗ (ТК3).

Загальнорозвідані запаси корисних копалин класифікуються за трьома ознаками: за народногосподарським значенням, за ступенем розвіданості та за підготовленістю до промислового освоєння.

За народногосподарським значенням запаси корисних копалин розподіляються на балансові та забалансові, які підлягають окремому обліку. Балансовими називаються запаси, які при даному рівні розвитку техніки видобутку і переробки в даних економічних умовах району родовища можуть бути рентабельно використані народному господарстві. Забалансовими називаються запаси, використання яких у сучасних умовах недоцільне за кондицією, потужністю, складністю розробки і переробки, але які в подальшому можуть стати об’єктом промислового освоєння.

Залежно від ступеня вивченості корисних копалин поділяються на розвідані запаси категорій А,В,С, та попередньо оцінені - категорія . При їх розподілі на категорії враховується різниця в достовірності визначення, яка знижується послідовно від категорії А до категорії . Критеріями встановлення категорій для твердих корисних копалин є вивченість форм, розмірів i умов залягання корисних копалин, характеру i закономірностей зміни їх морфології, внутрішньої будови, якості та технологічних властивостей, гідрогеологічних, інженерногеологічних, гірничогеологічних та інших природних умов родовищ [10].

Запаси категорії А повинні задовольняти такі вимоги:

1) встановлено розміри, форма й умови залягання тіл корисних копалин, вивчено характер i закономірності мінливості їх морфології та внутрішньої будови, виділено та оконтурено некондиційні ділянки всередині тіл корисних копалин;

2) визначено природні різновиди, виділено та оконтурено промислові типи і сорти корисних копалин, встановлено їх склад, властивості і розподіл цінних та шкідливих компонентів за мінеральними формами; якість виділених промислових типів і сортів корисних копалин охарактеризовано за всіма передбаченими кондиціями i показниками;

3) технологічні властивості корисних копалин вивчено з детальністю, що забезпечує одержання вихідних даних достатніх для проектування технологічної схеми їх переробки;

4) гідрогеологічні, інженерногеологічні та інші природні умови вивчено з детальністю, що забезпечує одержання вихідних даних, нео6хідних для складання проекту розробки родовища;

5) контур запасів корисних копалин визначено за свердловинами або гірничими виробками.

 

Запаси категорії В повинні задовольняти такі вимоги:

1) встановлено розміри, основні особливості і мінливість форми, внутрішньої будови та умов залягання тіл корисних копалин, просторове розміщення некондиційних ділянок;

2) визначено природні різновиди, виділено й оконтvрено промислові типи корисних копалин, встановлено закономірності просторового розподілу i кількісного співвідношення промислових типів корисних копалин, мінеральні форми знаходження корисних та шкідливих компонентів; якість виділених промислових типів i сортів корисних копалин охарактеризовано за всіма передбаченими кондиціями і показниками;

3) технологічні властивості корисних копалин вивчено у достатній мірі, нео6хідній для вибору принципової технологічної схеми переробки;

4) гідрогеологічні, інженерногеологічні, гірничотехнологічні та інші природні умови вивчено з достатньою повнотою, що дає змогу характеризувати їх вплив на розкриття i розробку родовища;

5) контур запасів корисних копалин визначено за свердловинами i гірничими виробками.

Запаси категорії повинні задово- льняти такі вимоги:

1) виявлено розміри i характерні форми тіл корисних копалин, основні особливості умов їх залягання та внутрішньої будови;

2) визначено природні різновиди та промислові типи корисних копалин, встановлено загальні закономірності їх просторового розподілу i кількісні співвідношення промислових типів i сортів корисних копалин, мінеральні форми знаходження корисних i шкідливих компонентів, якість промислових типів охарактеризовано за всіма передбаченими показниками;

3) технологічні властивості корисних копалин охарактеризовано достатньою мірою для обґрунтування промислової цінності запасів;

4) гідрогеологічні, інженерногеологічні, гірничогеологічні та інші природні умови вивчені з повнотою, що дозволяє попередньо охарактеризувати їх основні показники;

5) контур запасів корисних копалин визначено згідно з вимогами кондицій до свердловин або гірничих виробок.

Запаси категорії повинні задово- льняти такі вимоги:

1) розміри, форма, внутрішня будова тіл корисних копалин та умови їх залягання оцінено за геологічними та геофізичними даними i підтверджено розкриттям корисних копалин одиничними свердловинами i гірничими виробками;

2) якість i технологічні властивості корисних копалин визначено за результатами досліджень поодиноких лабораторних проб або оцінено за аналогією до більш вивчених ділянок того самого або поді6ного родовища;

3) гідрогеологічні, інженерногеологічні, гірничогеологічні та інші природні умови оцінено за наявними для інших ділянок родовища даними;

4) контур запасів корисних копалин визначена згідно з вимогами кондицій на основі поодиноких свердловин, гірничих виробок, природних відшарувань з урахуванням геофізичних та геохімічних досліджень.

Одним із основних критеріїв підготовленості родовища до промислового освоєння є співвідношення різних категорій 6алансових запасів, одержане при проведенні на родовищі геологорозвідувальних робіт. Нині діючими в Україні класифікаціями встановлено, що балансові запаси, які використовуються при проектуванні підприємств видобутку твердих корисних копалин затверджені у встановленому порядку з урахуванням складності геологічної будови родовища, повинні мати співвідношення запасів різних категорій, наведених у табл. 6.1.

 

За підготовленістю до промислового освоєння, ступенем підготовленості до видобутку 6алансові запаси родовищ розподіляють на вихідні, промислові, розкриті, підготовлені та готові до виймання (їх визначення наведено в цієї главі).

Параметри підрахунку запасів корисних копалин. Матеріали, необхідні для підрахунку запасів та вимоги до них визначаються відповідними інструкціями ДК3. Вони складаються із графічної, цифрової i текстової частин, які передбачають наявність таких матеріалів: детальну геологічну карту з топографічною основою (масштаб 1:2000 — 1:50000); вертикальні геологічні розрізи за розвідувальними лініями навхрест простягання i за простяганням рудних покладів; результати інструментальних зйомок розвідувальних виробок (масштаби 1:500 – 1:10000); результати документації та випробування по розвідувальних і гірничих виробках, визначення об’ємної маси (щільності) кожного типу корисних копалин, вологості, вмісту основних та попутних компонентів; внутрішній і зовнішній контроль результатів хімічних аналізів; мінералогічний склад,результати технологічних досліджень на збагачення корисних копалин, гіпсометричні плани поверхні підошви (покрівлі) покладу, плани ізопотужностей, ізоглибин залягання, ізоліній розміщення основних компонентів та інше.

Для підрахунку запасів корисних копалин будують геологічні плани і розрізи, на яких позначають геологічні контури ділянок (блоків) за категоріями запасів. Для кожної виділеної ділянки підраховують запаси одним із способів. До вихідних величин для підрахунку запасів, які характеризують поклад корисних копалин, належать: площа, потужність, об’ємна маса і вміст корисних компонентів. Об’єм покладу визначають за формулою:

υ=Sm (6.1)

Запас корисних копалин дорівнює:

Q=Smρ=υρ, (6.2)

а запас корисного компонента:

P=kSmρc=kQc (6.3)

де S – площа покладу або його частини в межах проекції контура підрахунку, ; m – середня потужність покладу на ділянці, м; ρ – середня об’ємна маса (щільність) корисних копалин у масиві, т/ ; с – середній вміст компонента в межах контура підрахунку, % або г/т; К=0,01, якщо с визначається в %; К=0,001, якщо с визначається в г/т.

Таблиця 6.1

Співвідношення балансових запасів різних категорій, які використовуються при проектуванні підприємств з видобутку твердих корисних копалин в Україні (%)

Категорії запасів	Металеві та нерудні корисні копалини	Вугілля та горючі сланці
Групи родовищ за складністю геологічної будови
прості	складні	дуже складні	надзвичайно складні	прості	складні	дуже складні
А+В			-	-			-
В в тому числі:
не менше		-	-	-		-	-
						-	-
	-	-			-

 

З

Зупинимося коротко на визначенні вихідних параметрів при підрахунку запасів.

Оконтурювання покладів корисних копалин є однією з найбільш відповідальних і складних операцій при підрахунку запасів. Воно передбачає встановлення об’ємного контура корисних копалин, який характеризує форму і просторове розміщення покладу або умовний контур, в межах якого корисна копалина задовольняє визначені кондиції за потужністю, вмістом корисних (шкідливих) компонентів; або межа розвіданості родовища. Встановлення цих меж у натурі за планами і розрізами називається оконтурюванням родовищ.

На практиці прийнято розрізняти зовнішній, або нульовий, та внутрішні контури. Внутрішнім називають контур, який проводиться по межових виробках, пройдених по корисній копалині. зовнішнім називають контур, який проходить через точки природної межі розповсюдження корисної копалини або (через неможливість її встановлення) через точки, які знаходяться між рудними і сусідніми з ними безрудними виробками. Площу між внутрішнім та зовнішнім контурами родовища називають між контурною або приконтурною полосою [3].

Проведення внутрішнього контура є не складним завданням, у той час, як нанесення зовнішнього контура – справа досить відповідальна і непроста, так як потребує знань геологічних особливостей покладу. За суттю, побудова зовнішнього контура являє собою оконтурювання родовища. Залежно від умов залягання родовища і наявності виробок, які виявили корисні копалини, використовують прямий і непрямий способи побудови контура. Прямий спосіб побудови контура покладу передбачає використання безпосередніх результатів маркшейдерських зйомок, геологічних зарисовок або складених альбомів, а непрямий – результатів геометричних побудов або обчислень, за якими наносять точки контура.

Залежно від умов залягання корисних копалин, проведених виробок та виконаних вимірів у геологорозвідувальній практиці виділяють два випадки оконтурювання. У першому з них побудова контура здійснюється в умовах обмеженої екстраполяції. У цьому випадку контур проводять між рудними і безрудними виробками посередині або по розрізах з урахуванням середнього кута виклинюванням рудного покладу.

 

У другому випадку оконтурювання здійснюється в умовах необмеженої екстраполяції, яка характеризується відсутністю безрудних виробок, вони розташовані дуже далеко від рудних, що вимагає побудови зовнішнього контура тільки по рудних свердловинах, значно знижуючи точність його побудови.

При оконтурюванні балансових запасів, приналежність до яких визначається певними вимогами до потужності покладу, вмісту корисних або шкідливих компонентів, технологічних властивостей корисних копалин, побудова їх контура здійснюється за встановленою кондиційною потужністю покладу та бортовому вмісту компонента. Для цього використовують плани ізопотужностей та ізоліній середнього вмісту корисного компонента, за кожним з яких окремо або сумісно визначають контур балансових запасів.

Визначення площі при підрахунку запасів. У практиці підрахунку запасів - визначення площі тіл корисних копалин

здійснюється такими спосо6ами: аналітичним, за формулами геометричних правильних фігур, спеціальними палетками та планіметром.

При аналітичному способі визначення площі здійснюють за координатами Х, У кутових точок контура
(6.4)

 

При користуванні цією формулою слід мати на увазі, що координати всіх вершин контура виписуються в чіткій послідовності за ходом годинникової стрілки без перестановок.

При використанні для визначення площі формул геометричних правильних фігур ділянку розбивають на найпростіші геометричні фігури, переважно трикутники, рідше прямокутники та трапеції. При цьому криволінійні контури замінюють відрізками прямих таким чином, щоб площа ділянки поза фігурою майже: дорівнювала площі ділянки, розташованої всередині. Вимірявши в побудованих фігурах необхідні величини, за формулами геометрії обчислюють площі фігур та всієї ділянки.

Для підвищення точності визначення площі кожну фігуру обчислюють двічі за різними основами i висотами.

Спеціальні палетки. які використовують при підрахунку запасів, виготовляються на прозорому папері або плівці. Вони бувають точковими, квадратними або з паралельними лініями (рис. 6.1). Відстані між точками i паралельними лініями в палетках беруть рівними 5, 10 або 20 мм залежно від розміру ділянки, площу якої знаходять. Підбираючи палетку, слід мати на увазі, що всередині контура, площа якого визначається, повинно бути не менше 50 точок палетки.

При визначенні площі ділянки палетку довільно накладають на неї, після чого за точковою палеткою визначають кількість точок, а за квадратною - квадратів, які розміщені всередині контура та на контурі К. Площу ділянки о6числюють за формулою:

де ω— площа основи палетки в масштабі плану.

Рис. 6.1. Палетки для визначення площі: а – точкова; б – квадратна; в – з паралельними лініями.

 

При користуванні палеткою з паралельними лініями площу визначають

за формулою:

(6.6)

дe n - відстань між паралельними лініями в масштабі креслення;

- довжини ліній палетки

між контурами в масштабі креслення;

– сума, яка вимірюється за допомогою курвіметра; - сума площ заштрихованих ділянок, яка визначається за наближеними формулами.

При ро6оті з палетками площу ділянки слід визначати двічі, змінюючи для цього положення палетки відносно контуру. Із двох результатів за остаточний беруть середню площу, якщо їх різниця не перевищує 3%. У протилежному випадку вимірювання повторюють.

Найчастіше у маркшейдерській практиці площу вимірюють за допомогою планіметра, оскільки він досить швидко і просто дозволяє визначати площу 6удь-яких обрисів.

Перед ро6отою з планіметром визначають ціну його поділки. Знайшовши її значення, приступають до визначення площі. Площу кожної фігури визначають при одному положенні полюса двома обведеннями планіметра за формулою:

S = С (6.7)

де - число поділок, одержаниху результаті о6ведення контура виміряної фігури; С- ціна поділки планіметра.

Визначення середньої потужності при підрахунку запасів. 3начення середньої потужності покладу визначають за даними розвідувального буріння, каротажу, замірів у гірничих виро6ках та відшаруваннях.

При геологічному випро6уванні, яке проводиться по всіх гірничих виробках, у місцях взяття проб визначають потужність покладу, використовуючи для цього рулетку, по якій відліки беруть з точністю до 1 см. Місця замірів та відбору проб прив'язують до пунктів маркшейдерської знімальної мережі, відносно яких їх наносять на геологічні плани та розрізи.

Середнє значення потужності покладу при підрахунку запасів визначають двома спосо6ами:

1) при рівномірному розміщенні точок замірів по виробці - як середнє арифметичне:

(6.8)

2) при нерівномірному розміщенні точок замірів по виро6ці —як середнє зважене за довжинами інтервалів площі впливу заміру:

(6.9)

де - потужність покладу в точках заміру; - довжина а6о площа впливу заміру потужності; n- кількість точок замірів потужності.

При наявності планів ізопотужностей середнє значення потужності покладу визначають як середню позначку поверхні топографічного порядку.

Визначення щільності (об'ємної маси) корисних копалин. Щільністю гірських порід називають відношення їх маси до повного об’єму гірської породи, включаючи пори i тріщини. Щільність визначають, як правило, або при природній вологості, або в абсолютно сухому стані. В останньому випадку зразки порід висушують до постійної маси при температурі 105-110° і охолоджують. При підрахунку запасів слід розрізняти щільність гірських порід у природному стані (цілику) та в насипному (розпушеному) вигляді.

У маркшейдерській практиці щільність корисних копалин визначають пробною вирубкою, ла6ораторним, аналітичним та геофізичним методами [3].

Щільність визначають для кожного типу корисної копалини, який є на даному родовищі, їх величину систематично контролюють у ході відпрацювання покладів. Для надійного встановлення щільності проводять 10-20 вимірювань для покладів з одноманітним складом i 20-30 – для складних.

Оцінюючи перераховані методи, слід відзначити, що лабораторний метод є найпростішим, однак дає завищені значення щільності. Пробна вирубка корисних копалин дозволяє отримати значення щільності, найближчі до реальних, але вона характеризується значною трудомісткістю.

Визначення вмісту корисних копалин. Всі корисні копалини можна поділити на дві групи. До першої з них належать такі, що є цінними всією своєю масою, і які використовують у народному господарстві 6езпасередньо без переробки, а до другої – ті, що оцінюють за вмістом в них корисних компонентів.

До перших належать родовища вугілля, горючих сланців, гіпсу, сірчаного колчедану, 6ітуму, будівельних матеріалів. Для їх оцінки підраховують запаси всієї корисної копалини. До других відносять рудні родовища, для яких, окрім запасів руди, визначають вміст i кількість корисних компонентів.

Вміст компонентів на родовищах заліза, марганцю, кобальту, міді, нікелю, олова, сірки, сурми визначають у процентах, а вміст цінного компонента для розсипних родовищ золота, платини, вольфраму, кіноварі – в грамах цих мінералів або металів на кубічний метр порід, які їх вміщують.

Визначення вмісту компонентів здійснюють у лабораторних умовах, для чого проби корисних копалин попередньо просушують. Запаси ж компонентів визначають у їх природному стані. Тому лабораторні дані за вмістом компонентів приводять до їх значень у надрах, вносячи відповідні поправки за вологість руди:

(6.10)

де – вміст компонента в сухих пробах; В– вологість корисних копалин, яка знаходиться за формулою:

В= , (6.11)

де – маса сирої проби (з природною вологістю); – маса проби

просушеної при температурі 105-110°.

Методика випробування родовищ

корисних копалини передбачає проведення основного та контрольного аналізів проб.

 

6.2. Способи підрахунку запасів
твердих корисних копалин

 

У маркшейдерсько-геологічній практиці для підрахунку запасів твердих корисних копалин та корисних компонентів у них використовують більше 20 спосо6ів, вибір яких визначається формою покладу корисної копалини, елементами його залягання, системою розвідки, способом випробування, характером розподілу вмісту корисного компонента, способом i системою розробки родовища та іншими факторами. Найбільш розповсюдженими з них є спосо6и: середнього арифметичного, об’ємної палетки проф. П.К. Со6олевського, ізоліній, розрізів, 6агатокутників, трикутників. Розглянемо деякі з основних спосо6ів підрахунку запасів.

Спосіб середнього арифметичного включає в себе кілька різновидів: сумарний, геологічних та експлуатацій­них 6ліжів, ізогіпс, Баумана. Всі вони характеризуються тим, що основні параметри підрахунку запасів у цих способах визначаються як середнє арифметичне.

При підрахунку запасів сумарним способом реальне тіло покладу корисної копалини, обмежене геометрично неправильними поверхнями топографічного порядку, трансформується рівновелику за об’ємом пластину, площа якої дорівнює площі покладу в межах підрахункового контура, а товщина дорівнює середній потужності покладу (рис. 6.2). Визначення площі в цьому та наступних способах здійснюється одним із методів, наведених у попередньому параграфі.

Потужність покладу визначають як середнє арифметичне із її значень по всіх виро6ках, які перетинають поклад, за формулою (6.8).

Середній вміст компонента в покладі визначають двома способами. першому випадку його знаходять середнє арифметичне із значень вмісту по окремих виро6ках, а в другому - як середнє зважене за потужністю покладу, якщо для родовища встановлено прямий або зворотний зв'язок між вмістом компонента і потужністю.

Об’єм покладу та запаси корисної копалини і компонента визначають за формулами (6.1-6.3).

Описаний спосіб дозволяє отримати загальну або сумарну кількість запасів по покладу в межах контура підрахунку. Тому він і отримав назву сумарний. Його використовують при різних формах і розмірах покладів та умовах їх залягання, при будь-якому розподілі мінералізації і якій завгодно системі розвідки. Цей спосіб використовують, як правило, для отримання попередніх даних про загальні запаси покладу, а також для контролю результатів підрахунків, виконаними іншими способами.

При використанні для підрахунку запасів не менше, ніж 20-25 розвідувальних виробок які перетнули поклади, при будь-якому їх розміщенні і довільній змінні потужностей покладу і вмістів компонентів, сумарний спосіб дає досить точні результати.

 

 

Рис. 6.2. Трансформування рудного тіла при підрахунку запасів способом середнього арифметичного: а – розріз покладу по свердловинах; б - розріз трансформованого
покладу; в – загальний вигляд трансформованого покладу.

 

 

Перевага цього способу полягає в його простоті, а основним недоліком є те, що при підрахунку запасів не розкривається характер розміщення компонентів, окремих сортів і в цілому запасів корисної копалини.

Спосіб геологічних блоків. 3а результатами геологорозвідувальних робіт поклад корисної копалини в межах контура підрахунку розбивають на окремі геологічні 6локи, враховуючи такі ознаки: ступінь розвіданості та вивченості; різноманітність сортів корисної копалини, які відрізняються технологією їх переробки а6о використання; різноманітність термінів відпрацювання та інші. У цьому випадку підрахунок запасів здійснюють способом геологічних блоків, при якому весь поклад трансформується в ряд зімкнутих пластин, обмежених загальним контуром покладу. Товщина кожної пластини в цьому випадку дорівнює середній потужності покладу в геологічному 6лоці (рис. 6.3).

Об`єм корисної копалини в кожній із утворених у результаті трансформації пластин, запаси в них корисної копалини i компонента підраховують за вищенаведеними формулами середнього арифметичного. Загальний запас у межах контура підрахунку знаходять як суму запасів по всіх геологічних блоках.

 

Рис. 6.3. До підрахунку запасів способом геологічних блоків.

 

Описаний спосіб дає достатню для практичного використання точність при досить великій кількості блоків (не менше 10).

Спосіб експлуатаційних блоків використовують переважно в тих випадках, коли розвідку родовища здійснюють гірничими ро6отами, або на родовищі вже проведені гірничопідготовчі виробки, які оконтурили утворений 6лок з чотирьох (або менше) сторін (рис. 6.4). 3апаси в межах кожного експлуатаційного 6лока знаходять за формулами середнього арифметичного, а загальні запаси - як суму запасів всіх утворених блоків. При цьому використовують маркшейдерські та геологічні плани або проекції на вертикальну (похилу) площину.

Спосіб об’ємної палетки (ізоліній) проф. П.К. Соболевського застосовують при наявності плану ізопотужностей покладу. Його суть полягає в тому, що весь поклад корисної копалини поділяють на елементарні призматичні стовпчики, в основі яких лежать квадрати, утворені квадратною палеткою (рис. 6.5).

При цьому нижня основа утвореного стовпчика представляє собою горизонтальну площину з позначкою, що дорівнює нулю, а верхня - поверхню топографічного порядку. Для о6числення об’єму кожного стовпчика його трансформують у рівновеликий прямокутний паралелепіпед з висотою, що дорівнює середній потужності призматичного стовпчика. У результаті реальний поклад змінюють рівновеликим тілом, яке складається з окремих вертикальних стовпчиків. Тому об’єм покладу дорівнює сумі об’ємів елементарних частин, який у загальному вигляді підраховують за формулою:

(6.12)

де S- площа основи палетки; - середня потужність призматичного стовпчика.

Для визначення об’єму корисної копалини квадратну палетку довільно накладають на план ізопотужностей покладу. У центрі кожного квадрата ставлять точку, в якій відносно ізоліній визначають потужність покладу. За планом визначають потужність покладу в кожній точці палетки в межах контурів підрахунку запасів і знаходять їх суму.

 

 

Рис. 6.4. План експлуатаційного блока.

Підставляючи одержане значення в останній вираз, обчислюють об’єм корисної копалини.

Запаси корисної копалини з постійною їх щільністю при способі ізоліній визначають за формулою:

(6.13)

Рудні родовища характеризуються, як правило, значними коливаннями щільності і вмісту корисного компонента на окремих ділянках покладів. Тому в цих випадках для підрахунку запасів використовують плани лінійних запасів. Для підрахунку запасів корисних копалин у цьому випадку будують відповідний план ізоліній лінійних запасів (добуток потужності покладу на щільність) і за допомогою квадратної палетки знаходять значення добутків. Запас корисної копалини обчислюють за формулою:

(6.14)

При підрахунку запасів корисного компонента використовують план в ізолініях лінійних запасів компонента (mρС, де С- вміст корисного компонента), за яким за допомогою тієї ж палетки знаходять значення добутків. Запас корисного компонента знаходять за формулою:

(6.15)

При підрахунку запасів способом о6'ємної палетки проф. П.К. Соболевського їх визначення виконують, як мінімум, двічі, змінюючи при цьому положення палетки на плані. Різниця між двома результатами підрахунку запасів (об’єму) не повинна перевищувати 1,5-2,0°/о. За остаточний результат беруть середнє значення з двох підрахунків.

Метод о6'ємної палетки проф. П.К. Со6олевського найбільш простий i продуктивний, так як не вимагає по6удови допоміжних графіків та роботи з планіметром i забезпечує при цьому необхідну точність визначення запасів родовищ корисних копалин.

Спосіб розрізів використовують при розвідуванні i розробці родовищ корисних копалин виробками, пройденими в горизонтальних i вертикальних площинах. Він є основним при підрахунку запасів складних рудних родовищ i на відміну від інших способів підрахунку, в ньому о6'єм блока визначають за площею перерізів покладу i відстанню між розрізами. Контури і площу перерізу покладу, щільність корисної копалини i вміст компонентів беруть за даними маркшейдерсько-геолоrічних вимірів, зроблених у гірничих виробках.

3алежно від місця розташування розрізу в 6лоці можливі два варіанти. Згідно з першим варіантом, межами блоків є площини побудованих розрізів, відстані між якими визначають за планом (рис. 6.6, а). При цьому всі 6локи, за винятком флангових, о6межені двома паралельними площинами, а крайні - однією. Площі S1 покладу в площинах поперечних розрізів визначають планіметрам або палеткою, а щільність ρ1 i вміст корисного компонента Сі обчислюють як середнє арифметичне або середнє зважене значення за результатами безпосередніх вимірювань.

Об’єм, запас корисної копалини i компонента в блоках, о6межених двома розрізами (блока №2), обчислюють за формулами:

(6.16)

(6.17)

(6.18)

де - площі покладу на відповідному розрізі; - відстань між цими розрізами.

Якщо площі двох сусідніх розрізів відрізняються більше, ніж на 40 %, то об’єм блока рекомендують о6числювати за формулою зрізаної піраміди:

(6.19)

Об’єм флангових 6локів, які спираються на один розріз по покладу,
можна визначити відповідно за формулами клина або конуса:

(6.20)

(6.21)

Склавши запаси всіх чотирьох блоків. визначають загальний запас покладу.

У другому варіанті підрахунку розріз розташований посередині блока, а його межі - на половині відстаней розрізами (рис. 6.6). О6'єм, запас корисної копалини i запас корисного компонента в блоці, наприклад, №3 обчислюють за формулами:

(6.22)

Q= (6.23)

Р= (6.24)

 

 

 

Рис. 6.6. Схема виділення для підрахунку запасів, що обчислюються за способом розрізів по першому (а) і другому (б) варіантах.

Об’єми у флангових блоках обчислюють за формулами, наведеними вище для першого варіанта.

Спосіб розрізів дозволяє підрахувати запаси як окремих сортів і різновидів корисної копалини та категорій різновидів, так і в цілому по родовищу.

Аналогічно за тими ж формулами підраховують запаси по горизонтальних паралельних перетинах.

Спосіб багатокутників, або спосіб найближчого району, був запропонований проф.. О.К. Болдирєвим. Суть його полягає у тому, що оконтурене тіло корисної копалини розбивають на ряд прямих багатогранних призм, запаси яких підраховують окремо. Загальний запас корисної копалини і компонента дістають, додаючи запаси окремих призм. Роботи щодо підрахунку запасів виконують у такій послідовності (рис. 6.7):

- на маркшейдерський (геологічний) план наносять всі виробки і контури покладу;

- кожну з виробок на плані сполучають прямими лініями з найближчими, утворюючи при цьому систему трикутників, сторони яких не перетинаються;

- до середини кожної із сторін ставлять перпендикуляри, які, перетинаючись, утворюють багатокутники з виробкою всередині;

- виміряні по виробках значення потужності, щільності i вмісту компонентів поширюють на весь об’єм відповідних призм;

- площу основи кожної призми визначають за формулами геометричних фігур або планіметром;

- обчислюють об’єм - запас корисної копалини i компонента в окремих призмах i загальний запас покладу.

Таким чином, у результаті виконаних по6удов тіло корисної копалини трансформується в систему замкнутих багатогранних призм, в основі яких лежать утворені багатокутники, а висотою є потужність тіла по виробці, розміщеній у центрі 6агатокутника (див. рис. 6.7). Перевага методу полягає у простоті обчислень, а основний недолік - у неможливості виділення i знаходження запасів окремих сортів i типів мінеральної сировини.

Спосіб трикутників, як i багатокутників, передбачає утворення на плані покладу корисної копалини трикутників сторони яких не перетинаються. В їх вершинах розташовані гірничі виробки. У результаті побудови тіло покладу корисної копалини трансформують у систему тригранних призм, висоти яких дорівнюють середній потужності покладу з трьох виробок, розташованих у вершинах трикутників. Щільність корисної копалини і вміст компонента за тригранними призмами визначають, як середнє арифметичне.

У між контурній смузі будують трикутники, за формою близькі до рівнобедрених. Для вершин трикутників, розташованих на зовнішньому контурі, значення потужності і вмісту компонентів беруть нульовими або робочими, залежно від того, за якими значеннями проведено контур покладу.

Об’єм і запас корисної копалини (компонента) обчислюють як відповідні суми об’ємів та запасів окремих призм. У зв’язку зі значним об’ємом графічних побудов і обчислень спосіб трикутника на практиці застосовують досить рідко.

Рис. 6.7. Підрахунок запасів корисної копалини способом багатокутників: а - виділення багатокутників; б – загальний вигляд утворених багатогранних призм.

 

6.3. Маркшейдерський контроль
о6ліку видобутку корисних копалин,
та розкривних робіт

 

Основним завданням гірничовидобувного підприємства є забезпечення найбільш повного та якісного вилучення корисних копалин із надр відповідно до затверджених програм і планів розвитку гірничих ро6іт. У зв’язку з цим на кожному підприємстві організовується визначення кількості і якості видобутої сировини, поточних даних, які отримують за результатами оперативного обліку. На гірничовидобувних підприємствах ці функції покладено на відділи технічного контролю (ВТК), які визначають обєми видобутку за кількістю і ступенем завантаження транспортних засобів або шляхом зважування видобутої корисної копалини на транспортних або конвеєрних вагах. Контроль за правильністю оперативного обліку видобутку здійснює маркшейдерська служба, яка виконує для цього систематичні зйомки і заміри гірничих робіт, їх методика залежить від технології видобутку і переробки корисної копалини.

Метою маркшейдерських замірів гірничих робіт є: визначення об’єму виконаних робіт в окремих забоях, блоках, дільницях і в цілому по шахті або кар’єру і розподіл їх за видами; визначення забезпеченості гірничого підприємства запасами різних категорій (розкритими, підготовленими і готовими до виймання) та облік рухомості цих запасів; здійснення контролю за повнотою вилучення корисної копалини з надр; контроль за відповідністю виконаних об’ємів робіт планам розвитку гірничого підприємства.

 

Періодичність виконання маркшейдерських замірів об’ємів гірничих робіт встановлюється відомчими інструкціями.

Розглядаючи питання маркшейдерських замірів зупинимося детально на трьох його складових: маркшейдерському контролі обліку видобутку при підземному та відкритому способах розробки родовищ, а також об’ємів корисних копалин на складах і розкривних порід у відвалах.

При підземному спосо6і розробки видобутою вважається корисна копалина, видана на поверхню i відвантажена споживачеві, або та, що знаходиться на спеціальних складах i в бункерах.

Маркшейдерський контроль обліку видобутку при системах розробки без обвалення виробленого простору здійснюється на основі періодичних зйомок порожнин, які утворюються в надрах при очисному вийманні корисної копалини. Для зйомки цих порожнин використовують оптичні i лазерні далекоміри-тахеометри, фотограмметричні прилади або рулеткові заміри.

За результатами зйомок будують маркшейдерську графіку, за якою підраховують об’єм виробленого простору методом горизонтальних або вертикальних перерізів. Різниця між об'ємами на початку i в кінці звітного періоду відповідає об’єму видобутої корисної копалини, масу якої визначають, перемножуючи одержаний об’єм на щільність.

При системах розробки з обваленням виробленого простору його безпосередня зйомка неможлива. У цьому випадку визначення кількості видобутої сировини здійснюється шляхом маркшейдерського контролю оперативного обліку видобутку, який здійснюється в цілому по шахті (руднику) шляхом замірювання залишків корисної копалини на складах (у бункерах).

Кількість видобутої корисної копалини на шахті (руднику) за звітний період визначають за формулою:

Д=Т+Зк – Зп, (6.25)

де Т- кількість товарної продукції, відправленої споживачеві за звітний період; Зп, Зк - залишки корисної копалини на складах (у бункерах) відповідно на початку i в кінці звітного періоду.

Кількість відвантаженої товарної продукції Т визначають за результатами зважування, зафіксованими в даних бухгалтерського звіту. При розбіжності між даними оперативного о6ліку i маркшейдерського заміру розподіл видобутку між окремими видобувними одиницями здійснюється за виразом:

(6.26)

де Доі - кількість видобутої корисної копалини по окремій виймальній одиниці за результатами оперативного обліку за контрольований період; Д - кількість корисної копалини, видобутої в цілому по шахті (руднику) за звітний період за результатами маркшейдерського заміру; До - те саме за результатами оперативного обліку.

Результати маркшейдерських замірів фіксують у спеціальних книгах встановленого зразка, на основі яких проводять розрахунок заробітної плати, визначають показники видобування корисної копалини тощо.

При відкритому способі розробки родовища, крім видобутку корисної копалини, здійснюється виймання вміщуючих порід i наносів, яке має на меті розкривання корисної копалини. У цьому випадку видобутою вважається корисна копалина, вивезена з кар’єру на збагачувальну фабрику, склад (перевантажувальний пункт), передбачений проектом, або відвантажена споживачеві. А сукупність видобутої корисної копалини та розкривних порід утворює гірську масу.

Облік видобутої на кар’єрах корисної копалини проводять, як правило за результатами визначення її маси шляхом зважування на залізничних або автомобільних вагах всієї сировини, видобутої кожним екскаватором. Крім цього, вся корисна копалина, що надходить на збагачувальну фа6рику, повторно підлягає зважуванню на стрічковій конвеєрній вазі. Співставлення одержаних даних є надійним контролем обліку видо6утку. При цьому повинна справджуватись така залежність:

=ДФ+Зк—Зп, (6.27)

де - сумарний видобуток корисної копалини по окремих виймальних одиницях кар’єру; ДФ - кількість корисної копалини, яка пройшла стадію збагачення на фабриці; Зк, Зп - залишки корисної копалини на перевантажувальних пунктах і проміжних складах відповідно на кінець i початок звітного періоду.

Маркшейдерський контроль оперативного о6ліку об’ємів виймання гірської маси в кар’єрі здійснюється на основі зйомок, які виконуються не рідше, ніж один раз на місяць. Об’єм наносів, виймання яких здійснюється без попереднього розпушування вибухом, визначають за допомогою підрахунку i об’єму масиву, який знаходиться між положеннями забоїв на початок і кінець контрольного періоду (рис.6.8.). Аналогічно підраховують об’єм вийнятої скельної гірської маси в- кар’єрі у випадку, коли на момент зйомки на уступах не лишилося підірваних гірських порід.

Ці об’єми підраховують 6езпосередньо в цілику. У випадках, коли на уступах на час маркшейдерської зйомки знаходяться залишки підірваної гірської маси, підраховані об’єми приводять до цілика за допомогою коефіцієнта розпушування підірваної гірської маси. Об’єм відвантаженої гірської маси в цьому випадку (рис. 6.9.) обчислюють за формулою:

(6.28)

де – об’єм, підрахований за виданими в натурі контурами уступів; - об’єм залишків порід відповідно на початок і кінець звітного періоду; - коефіцієнти розпушування, які відповідають зазначеним об’ємам; - відповідно об’єм і коефіцієнт розпушування порід, залишених на підошві уступу за контрольований період.

Об’єми, які входять до останнього виразу, визначають способами вертикальних і горизонтальних перерізів, середнього арифметичного, об’ємної палетки.

Дата маркшейдерської зйомки, як правило, не співпадає з кінцем звітного періоду. Тому підрахований за результатами заміру об’єм приводять до об’єму за звітний період, використовуючи для цього дані оперативного обліку.

За маркшейдерським заміром визначають, як правило, об’єм видобутку в цілому по уступу або по кар’єру. розподіл вийнятих об’ємів між окремими видобувними одиницями (екскаваторами, дільницями) проводять пропорційно даним оперативного обліку.

Рис. 6.8. До підрахунку об’єму виймання нерозпушеної (а) і розпушеної (б) гірської маси.

Для контролю правильності підрахунку об’ємів за результатами маркшейдерських зйомок, крім поточних (місячних, квартальних) замірів, один-два рази на рік проводять контрольні заміри гірської маси. Методика контрольного підрахунку об’ємів аналогічна методиці проведення поточних замірів.

 

Рис. 6.9. До визначення об’єму складу за способом профілів: а – план, б – розрізи.

 

Різниця між контрольними і звітними даними на кар’єрах не повинна перевищувати ±1,5% та ±2,5% відповідно при відсутності або наявності залишків підірваної гірської маси на уступах.

Як видно із наведеного вище, при підземному i відкритому спосо6ах розробки родовищ при визначенні об’ємів
видобутку i розкриття нео6хідно знати
залишки корисної копалини на складі
та об’єми пустих порід у відвалах. Зупинимося коротко на методиці виконання
цього виду маркшейдерських робіт.

За ступенем трудності маркшейдерських вимірів при зйомці склади i відвали поділяють на три категорії. До першої категорії належать склади порівняно невеликих об’ємів, які мають форми, 6лизькі до правильних геометричних фігур (конусів, призм, пірамід тощо). До другої категорії відносять склади i відвали, які утворюють тіла, що налягають одне на одне (конусоподібні, призматичні, у вигляді обеліска тощо) характерні як для естакадних, так і для безестакадних складів. До третьої категорії належать склади і відвали, які утворюють складні поверхні.

На відкритих складах i відвалах до початку їх завантаження виконують, зйомку поверхні, на основі якої будують план у масштабі не менше 1:1000 з перерізом горизонталей 0,25-0,5 м. Копії планів використовують у подальшому для визначення залишків корисної копалини на складі та об’ємів відвалів розкривних порід.

Об’єми складів першої та другої категорій визначають, як правило, рулетковими вимірюваннями, використовуючи для цього тасьмову або металеву рулетку, відліки по яких округляють до 0,05-0,10 м. В окремих випадках для визначення необхідних параметрів складів i відвалів використовують також висячий півкруг або ватерпас.

Якщо залишки корисної копалини розміщені в бункерах або закритих складах, то в результаті замірів визначають величину незаповненої частини за спеціально складеними таблицями.

Для зйомки складів i відвалів третьої та частково другої категорій складності використовують тахеометричну (фотограмметричну) зйомку або метод профілів.

Тахеометричну зйомку виконують від пунктів опорної маркшейдерської мережі. При цьому відстань від інструмента до рейкових точок не повинна перевищувати 60 м, а між рейковими точками - 10 м (при зйомці відвалів об’ємом понад 100 тис. ці від стані можуть бути з6ільшені відповідно до 100 та 15 м). Результати зйомки наносять на копію плану поверхні та обчислюють об’єм складу способами горизонтальних або вертикальних перерізів, об’ємної палетки, середнього арифметичного.

Для визначення об’ємів складів видовженої форми використовують метод профілів, згідно з яким майданчик складу розбивають лініями поперечників через 5-10 м. Їх кінці закріпляють не менше ніж двома постійними знаками з кожного боку (рис. 6.9), координати яких визначають за результатами теодолітної та нівелірної зйомок.

Зйомка за профільними лініями передбачає вимірювання відстаней між пікетними (характерними) точками, починаючи з опорних пунктів i перевищень між ними (див.рис. 6.9, 6, в). Вимірювання відстаней здійснюють тасьмовою або металевою рулеткою, i результати округляють до 0,1 м. Перевищення визначають геометричним або тригонометричним нівелюванням. При цьому методика вимірів повинна передбачати замикання зйомок по кожній профільній лінії на опорні точки. 3а результатами вимірів 6удують розрізи за складом, його об’єм о6числю-ють способом вертикальних паралельних перерізів.

Для контролю правильності обліку залишків корисної копалини на складах та розкривних порід у відвалах один-два рази на рік проводять контрольні заміри. Різниця між двома незалежними визначеннями об’єму не повинна перевищувати: ±12°/о при об’ємі складу менше 20 тис. , 8% - при об’ємі 20-25 тис. , 4% - при об'ємі 50-200 тис. , 3% - при об'ємі, 6ільшомv ніж 200 тис. .