Предварительная и детальная разведка россыпей

На россыпях, получивших положительную оценку в результате поисковых работ, производится предварительная разведка, вклю­чающая проведение необходимого комплекса инженерно-геологи­ческих работ с целью оценки промышленного значения выявленной залежи и обоснования детальной разведки на наиболее перспек­тивных, надежных и богатых участках. На этой стадии соста­вляются детальные геологические и геоморфологические карты, уточняется расположение россыпи, проходятся разведочные выра­ботки и отбираются пробы с целью изучения строения рыхлой толщи, определения размеров россыпи и ее положения относи­тельно элементов современного и древнего рельефа, а также уста­новления среднего содержания ценных минералов и их распределе­ния. Осуществляются химический и ситовый анализы зерен полез­ного ископаемого, а также минералогическое исследование шлихов с целью выявления попутных ценных компонентов. Изучаются литологические особенности и гранулометрический состав рыхлых пород с предварительным технологическим исследованием песков на обогатимость.

На россыпях; оцененных как объекты для ближайшего про­мышленного освоения, проводится детальная разведка. Последняя включает детальную топографическую съемку, проходку разведочных выработок и отбор проб из них, детальный минералогический анализ шлихов, а также ситовый и химический анализы основного и сопутствующих ценных минералов россыпи, определение коэф­фициента разрыхления пород, их плотности и других показателей, необходимых для подсчета запасов. Детальная разведка имеет целью определить геологические, гидрогеологические и горнотехни­ческие условия эксплуатационных работ, установить распределение основного и сопутствующих полезных компонентов. В результате

детальной разведки окончательно дается промышленная оценка россыпи (участка), оконтуриваются и подсчитываются запасы, которые представляются на утверждение в Государственную ко­миссию по запасам (ГК3) при Совете Министров СССР, а в соответствующих случаях- в Территориальную комиссию о по запасам (ТК3) Мингео СССР. При этом получают данные для разработки проекта промышленного освоения россыпи (участка).

На вовлеченных в промышленное освоение россыпях должны осуществляться доразведка и эксплуатационная разведка.

Доразведка на недостаточно изученных частях (флангах, глу­боких горизонтах, обособленных участках) должна осуществляться последовательно в увязке с планами развития горных работ и под­готовки запасов к отработке. В результате доразведки запасы категорий С₁ и С₂ переводятся в более высокие категории н подсчитываются вновь выявленные запасы.

Эксплуатационная разведка осуществляется геологической службой прииска и обычно совмещается с проходкой подготови­тельных выработок, опережая развитие очистных работ. Целью ее является уточнение полученных при детальной разведке данных о морфологии, внутреннем строении, условиях залегания полезного ископаемого и его качестве. Эксплуатационная разведка начинается одновременно с началом добычных работ и заканчивается на стадии завершения разработки россыпи.

Способам разведки. Разведку россыпей обычно осуществляют путем проходки разведочных выработок (траншей, канав, шахт с рассечками, шурфов и буровых скважин). Расположение и плот­ность сети разведочных выработок устанавливаются в зависимости от группы россыпи с учетом морфологических и литологических ее особенностей, условий залегания, строения толщи рыхлых отложе­ний, характера распределения ценного минерала и требуемой кате­гории подсчета запасов. Ориентировочные расстояния между раз­ведочными выработками и линиями для предварительной и деталь­ной разведка россыпей приведены в табл. 2.2.

Наиболее достоверные результаты дает разведка с проходкой траншей (канав) и шахт с рассечками, так как в этом случае можно отобрать пробы большего объема. Пробы из шурфов также более представительны, чем пробы из скважин. Выбор типа разве­дочных выработок определяется глубиной залегания продуктивного пласта и водоносностью рыхлых отложений. При глубине залегания пласта до 7 м наиболее рационально проходить траншеи, а при глубине залегания от 7 до 20 м и незначительного водоносности - шурфы. При глубине залегания более 20 м и небольшой водо­носности наиболее рационально проходить шахты с рассечками. В случае залегания пласта на глубине более 10 м и обильно1г водо­носности рыхлых отложений целесообразно бурить разведочные скважины диаметром 150-500 мм. Недостаточная достоверность данных, полученных при использовании разведочных скважин, тре­бует дополнительной проходки контрольных шурфов и введения поправочных коэффициентов.

При выборе способа разведки учитывается степень освоенности района работ. Траншеи и скважины целесообразно использовать при наличии соответствующего оборудования и ремонтных баз. В отдаленных районах целесообразно использовать шурфы, для проходки которых не требуется труднодоставляемого оборудова­ния и материалов.

Для эксплуатационной разведки целесообразно применять тран­шеи, котлованы, разведочные полигоны, подземные рассечки (сече­ния) и кусты скважин. На различных россыпях и участка, в зави­симости от горных и гидрогеологических условий могут приме­няться различные способы разведки, обеспечивающие отбор проб с 1 м выработки в объеме не менее 0,25 м³ при мощности пласта песков 1 м.

Наибольшее применение получили следующие виды разведоч­ных траншей.

1. Траншеи, проходимые в пласте песков для бороздового опро­бования. Они имеют ширину, равную ширине двух бульдозерных отвалов. Бороздовые пробы отбираются в торфах и песках по верх­нему борту траншеи по мере ее углубки. Расстояние между мес­тами отбора проб 5-10 м. Объем пробы с 1 м выработки 0,15­-0,22 м³.

2. Траншеи, проходимые в пласте песков для бороздового опро­бования. Они имеют ширину, равную ширине бульдозерного от­вала. Отбор проб в торфах производится бороздовым способом по верхнему борту траншеи по мере ее углубки. В пласте песков пробы отбирают из целина через 0,2 м. Расстояние между местами отбора проб 10 м. Объем пробы с 1 м выработки равен 0,18-­0,22 м³.

3. Траншеи, проходимые в торфах для опробования, имеют ши­рину, равную ширине двух бульдозерных отвалов. Пласт песков опробуется котлованным способом. Для проходки котлованов используются экскаваторы с ковшом небольшой емкости. Расстоя­ние между котлованами 10 м. Объем пробы с 1 м выработки 0,2-­0,3 м³. Торфа опробуют по борту выработок бороздами через 10 м.

При заложении траншей сечение их зависит от состояния пород (мерзлые породы, плывуны суглинки), водообильности и мощ­ности аллювиальных отложений. Проведение выработок должно быть завершено в течение двух лет. Траншеи наиболее эффективно применять при мощности рыхлых отложений 3-5 м, но они успешно применяются также и на месторождениях с мощностью наносов б-8 м. Если ширина россыпи не более 80 м, то траншеи проводятся на всю ее ширину. При ширине россыпи более 80 м с целью уменьшения затрат на разведочные работы целесообразно траншеи проходить с перерывом, равным 40-50 м. При этом достоверность разведочных данных не снижается.

Котлованный способ применяется при разведке пойм крупных водотоков, где мощность рыхлых отложений более 5 м. Котлованы обычно проходят небольшими строительными экскаваторами с ков­шом емкостью 0,15-1,25 м³. В пласте песков пробы отбираются в объеме 0,25 м³ с 1 м выработки, а в торфах - в объеме 0,5 м³ через 1 м по вертикали.

Полигонный способ нашел наибольшее применение при раз­ведке крупных долин и техногенных россыпей. Наиболее часто разведочный полигон имеет размеры 150 Х 40 или 200 Х 20 м. Длинная сторона полигона ориентируется окрест простирания россыпи. Для выeмки торфов используют бульдозеры. Объем про­мывки на полигоне обычно не превышает 30 тыс.м³. Распределе­ние металла в поперечном и вертикальном разрезах контроли­руется бороздовым опробованием бортов полигона. Пробы отби­рают через 10-20 м.

Разведка подземными сечениями производится в поймах круп­ных водотоков, где мощность рыхлых отложений составляет более 15 м и гидрогеологические условия позволяют проходить выра­ботки без специального водоотлива.

Рассечки из шахт обычно имеют длину 120-180 м и сечение 3,6-4 м². Рассечки опробуют бороздовым способом через 10 м. Размер борозд выбирается с таким расчетом, чтобы объем проб с 1 м выработки был не менее 0,25 м³. Пробы отбирают с помощью отбойных молотков или вручную. Разведочные подземные сечения проводятся через 400 м, а на площадях размером по простиранию до 0,5 км - через 200 м, что позволяет подсчитывать запасы по категориям С₁ и В.

Кусты скважин ударно-канатного бурения применяют в поймах крупных водотоков. Расстояние между разведочными линиями равно 400 и 200 м соответственно на стадии предварительной и де­тальной разведки. В кусте бурят три скважины. Расстояние между скважинами в кусте бывает различным. В одном случае оно при­нимается равным 0,5-0,7 м, что обеспечивает получение пробы в объеме 3-4 ендовок с одного куста (подобно шурфу). Во втором случае скважины располагают по углам равнобедренного тре­угольника на расстоянии 3-5 м одна от другой. При использова­нии скважин возникает необходимость проведения дополнительных разведочных работ путем проходки шурфов и канав, а также осложняются отбор и оценка проб (особенно при бурении скважин небольшого диаметра в многолетнемерзлых породах), что потре­бовало создания специальных станков для бурения скважин боль­шого диаметра. В связи с этим в 1983 г. ЦНИГРИ совместно с объ­единениями «Геомаш» и «Северовостокзолото» создана установка УБМ-20А для бурения колонковых скважин диаметром 600 мм, которая по результатам межведомственных испытаний рекомендована для серийного производства. Установка смонтирована на базе гусеничного тягача и предназначена для использования на россыпях, сложенных мерзлыми породами с небольшими прослой­ками таликов и сушенцов. В качестве вращателя применен подвиж­ной ротор, механизм подачи гидравлический. Установка снабжена 11-метровой мачтой, лебедкой и дизельным двигателем мощностью 79 кВт. Размеры установки 8,78Х2,5Х3,45. Масса 15 т. Оптималь­ная скорость бурения мерзлых пород обеспечивается при частоте вращения 37 об/мин и осевой нагрузке 45-50 кН, а при бурении крупногалечных отложений - при частоте вращения 22 об/мин и осевой нагрузке 20-25 кН. Выход керна равен 100%. Темпера­тура керна близка к температуре буримых пород. Шлам от буре­ния поступает в специальные шламосборники и совместно с керном используется при опробовании. Сменная производительность уста­новки составляет 5,1 м. Применение установок УБМ-20А на рос­сыпях позволит существенно повысить эффективность геологораз­ведочных работ.

Шурфы проходятся сечением 1 Х 1,25 м². Для бурения шнуров при проходке шурфов используют перфораторы. Механизация от­дельных операций по проходке шурфов позволяет повысить произ­водительность проходки в 1,2-1,3 раза и снизить затраты на 15-20 °/_о

Разведочное опробование включает определение содержания в песках основного и сопутствующих ценных минералов и выявле­ние характера их распределения в россыпи. На основании резуль­татов опробования подсчитываются запасы и дается оценка россыпи. Объем разведочной пробы зависит от содержания полезного компонента в россыпи, крупности зерен минералов и характера их распределения. Опробование состоит из отбора и обработки проб. Методика отбора проб определяется особенностями россыпи и спо­собами разведочных работ. Для обработки проб из россыпей зо­лота и платины применяют ковш, лоток, бутару, различные меха­нические приборы (типа ПОУ) и даже промывочные установки большой производительности, используемые при эксплуатации рос­сыпей. Пробы из касситерито -вольфрамовых и тантало - колумбитовых россыпей обрабатывают в основном ручной промывкой на лотке или бутаре. При разведке титана-цирконовых россыпей всех генетических типов пробы обрабатывают на винтовых сепараторах. Обработка проб алмазных россыпей включает не только обогати­тельные операции, но и извлечение алмазов из концентрата с по­мощью рентгенолюминесцентного анализа или жировым методом.

Техническое опробование россыпей заключается в определении валунистости песков (если объем пробы замеряют ендовками и куски более 0,2 м не попадают в промывку), их льдистости (если в продуктивном пласте содержатся прослои льда), коэффициента разрыхления, гранулометрического состава, промывистости (с целью разработки технологической схемы обогащения) и плотности (если пробы измеряют не по объему).

Технологическое опробование на россыпях, подлежащих про­мышленному освоению, проводится с целью обоснования наиболее рационального способа добычи и обогащения песков. При этом детально изучают состав и характер основных и сопутствующих компонентов и определяют технологический режим извлечения каждого полезного компонента. Для технологических исследова­ний отбирают специальные пробы большого объема. С учетом особенностей россыпей объем технологической пробы песков (фрак­ции крупностью 12-16 мм) должен отражать не только среднее содержание ценного минерала, но и характер и крупность зерен его и быть тем больше, чем крупнее эти зерна и пески, их вмещаю­щие, и чем ниже содержание ценного минерала в этих песках. Практикой установлено следующее.

1. При разведке золото-платиновых россыпей объем пробы с целью изучения вещественного состава песков и их обогатимости должен быть не менее 4 м³, а с целью разработки технологической схемы обогащения - не менее 8 м³.

2. При разведке шлихосодержащих и комплексных россыпей объем пробы с целью изучения вещественного состава песков и их обогатимости должен быть не менее 1,5-2 м³, а с целью разра­ботки технологической схемы обогащения - не менее 4 м³.

3. При разработке схемы разделения коллективных концентра­тов на селективные масса пробы шлихового концентрата должна быть не менее 300 кг.

Основное влияние на объем технологической пробы оказывают крупность зерен ценного минерала и его содержание в песках. Поэтому объем пробы должен уточняться для каждого конкрет­ного случая с учетом крупности зерен ценного минерала и его содержания в песках, а также степени однородности песков и цели исследования.

Методы и технические средства, применяемые при поисках и разведке морских россыпей на шельфе, во многом сходны с ана­логичными методами и средствами, применяемыми при разведке россыпей на суше. Началу поиска предшествует геологический прогноз. Затем осуществляются аэрофотосъемка, геофизические исследования, опробование и разведка. Исследования в зоне шельфа, так же как и на суше, - сложный и длительный процесс. Некоторые стадии геологоразведочных работ в морских условиях упрощаются (например, геофизические) в связи с применением мобильных средств, которые беспрепятственно могут перемещаться из района в район. Благоприятным фактором является также относительная дешевизна морского транспорта.

Весь комплекс геологоразведочных работ и применяемые при этом технические средства сочетаются с общей государственной программой исследований дна морей и океанов и окружающей водной среды, выполняемых с целью их использования. Так, среди прочих данных в процессе поисков и разведки необходимы сведе­ния климатического характера, о ледовитости, продолжительности навигации, рельефе дна, особенностях строения прилегающей суши и др.

Геологическое прогнозирование морских минеральных ресурсов осуществляется в тесной увязке с геологической ситуацией в приле­гающих районах суши. Поисковые работы сводятся в основном к отбору единичных проб донных отложений с плавучих средств. Изучение проб включает гранулометрический (ситовый) анализ,. минералогическое и химическое исследование шлихового комплекса и др. По результатам опробования составляют карты-схемы и планы проведения буровых работ по определенной сетке с заданными интервалами. Глубина скважин принимается в зависимости от предполагаемой мощности отложений, а их диаметр - от круп­ности зерен ценного минерала и его концентрации в наносах. По результатам бурения определяются мощность покрывающих пород и продуктивного пласта, содержание ценного минерала и другие параметры залежи. Одновременно с бурением скважин замеряют глубину дна. На основании полученных данных производятся окон­туривание, подсчет и оценка запасов россыпи.

В настоящее время для ведения морских геологоразведочных работ используются наблюдения со спутников, гидра- и геоакусти­ческое зондирование, магнита- и радиометрия, новые технические средства опробования и бурения. Методы дистанционного наблюде­ния за подводными объектами (подводные кино- и фотосъемки, телевизионное наблюдение) позволяют получать снимки значи­тельных участков морского дна (панорамные, стереоскопические).

К числу непременных методов исследований подводной среды и дна в мелководной зоне шельфа (до глубины 40 м) относится непосредственное их изучение человеком с помощью акваланга и водолазного снаряжения. При соблюдении требований безопас­ности работы аквалангистов на доступных глубинах (до 20 м) непосредственное изучение получает все большее применение.