Система разведки и ее параметры

Процесс геолого-разведочных работ можно рассматривать как сложное взаимодействие двух систем: природной системы, представленной изучаемым геологическим объектом (месторождением, его участком, телом полезного ископаемого и т.д.), и искусственной системы, создаваемой в процессе разведки. Геологические объекты во всем своем объеме недоступны непосредственному наблюдению, поэтому особенностью разведки является выборочный характер изучения, при котором общее представление об объекте создается на основе некоторого количества дискретных наблюдений. Наилучший результат может быть достигнут при наиболее полном соответствии указанных систем, поэтому важнейшей задачей геолога является выбор рациональной системы разведочных работ - такой, которая наилучшим образом соответствует особенностям изучаемого объекта, отвечает общим принципам разведки и обеспечивает успешное решение ее задач.

Система разведочных работ предусматривает вид, глубину, пространственное размещение и последовательность проведения разведочных выработок, обеспечивающие решение задач разведки.

В процессе разведки создаются подчиненные ей подсистемы опробования, геофизических исследований, гидрогеологических и инженерно-геологических исследований, топографо-геодезических и маркшейдерских работ.

Интервалы разведочных выработок, позволяющие получать информацию о мощности и строении тел полезных ископаемых, принято именовать разведочными пересечениями, а совокупности разведочных пересечений, лежащих в одной плоскости, - разведочными сечениями.

Разведочное пересечение – отрезок разведочной выработки от точки входа в рудное тело до точки выхода из него.

Система разведки характеризуется несколькими параметрами, к которым относятся виды разведочных выработок (технические средства разведки), форма и плотность разведочной сети.

Виды разведочных выработок. Разведка осуществляется горными выработками различного характера и буровыми скважинами. К горным выработкам относятся расчистки, канавы (траншеи), шурфы, разведочные шахты и штольни. Расчистки и канавы применяют для изучения неглубоко залегающих рудных тел (приблизительно до 5 м) и выходов рудных тел на поверхность. Шурфы и шурфы с рассечками позволяют разведывать рудные тела до глубины 30 м.

Разведочные шахты и штольни представляют собою комплекс горных выработок различного назначения. Одни горные выработки являются капитальными и служат для вскрытия тел полезных ископаемых, к ним относятся ствол шахты и квершлаги, проходимые из ствола до пересечения рудного тела или рудной зоны. Сюда же можно отнести подходные штольни. Другие горные выработки являются собственно разведочными, они позволяют пересечь тела полезных ископаемых на полную мощность и опробовать их. Обычно это рассечки, расположенные вкрест простирания рудного тела, и штреки, идущие по простиранию рудного тела. Если рудное тело маломощное, то надобность в рассечках отпадает, и рудное тело обнажается на всю мощность в забое штрека. Совокупность квершлагов, штреков и рассечек, расположенных на одном уровне, образует горизонт горных работ. Обычно в разведочной шахте имеется несколько горизонтов горных работ, которые соединены между собой восстающими - наклонными выработками, идущими по падению рудных тел и тоже выполняющими разведочные функции. Глубина разведочных шахт обычно не превышает 300 м. При более глубоком залегании оруденения разведочные выработки проходят в процессе эксплуатации месторождения, когда верхние горизонты месторождения уже вскрыты эксплуатационными выработками.

В условиях расчлененного рельефа вместо разведочных шахт проходят разведочные штольни - горизонтальные выработки, выходящие на поверхность на склонах рельефа. Из штолен также проходят рассечки, а горизонты горных работ соединяют восстающими.

Буровые скважины используют для разведки большинства месторождений. Скважины различаются по видам и глубине бурения. При разведке твердых полезных ископаемых наиболее распространено колонковое бурение, которое позволяет ориентировать скважины под любым углом к горизонту и получать керн, сохраняющий текстурно-структурные особенности руды. Реже используется бескерновое бурение с получением бурового шлама. Буровые скважины делятся по классам глубин: до 150, до 300, до 650, до 1200 и до 2000 м, для чего созданы соответствующие типы буровых агрегатов.

При разведке россыпей и других рыхлых полезных ископаемых широко применяется ударно-канатное, ударно-вращательное и шнековое бурение. Глубина скважин не превышает несколько десятков метров. Ударно-канатное бурение применяется также при эксплуатационной разведке скальных полезных ископаемых, где роль разведочных скважин выполняют буровзрывные скважины, необходимые для производства буровзрывных работ. Материалом для опробования служит шлам скважин.

Шпуры, проходимые для производства буровзрывных работ, также можно использовать как разведочные выработки, если они ориентированы вкрест простирания рудного тела. В шпурах опробуется либо шлам, либо буровая пыль, улавливаемые специальными устройствами.

В зависимости от сочетания типов разведочных выработок различают буровые, горно-буровые и горные классы систем разведки. В каждом классе выделяются несколько видов систем разведки в зависимости от типов буровых скважин и горных выработок и от их пространственной ориентировки. Например, при разведке россыпей может применяться система неглубоких вертикальных скважин ударно-канатного бурения или система вертикальных шурфов и др. При разведке глубоко залегающих месторождений преобладает система глубоких вертикальных или наклонных скважин колонкового бурения. Сложные по строению месторождения часто разведуются горно-буровой системой, состоящей из штреков, рассечек, восстающих, а также наклонных или горизонтальных скважин колонкового бурения.

На выбор системы разведки влияют сложность строения месторождения, требуемая надежность получаемой информации, зависящая от стадии разведки, и в какой-то мере глубина залегания рудных тел. Фактором, влияющим на выбор системы разведки, служит также степень расчлененности рельефа, позволяющая заменять разведочные шахты, а иногда и буровые скважины, штольнями. Подробнее выбор системы разведки будет рассмотрен ниже.

Форма разведочной сети. Одним из параметров разведочной системы является расположение разведочных выработок в плоскости рудного тела. Обычно применяется регулярная разведочная сеть с правильным геометрическим расположением разведочных выработок. Различаются квадратная, пря­моугольная, ромбическая и линейная разведочные сети. Наиболее распространена прямоугольная разведочная сеть (рис.15, б), которая характеризуется параллельным расположением разведочных линий и двумя показателями: расстоянием между линиями h₁ и расстоянием между выработками в линии h₂. Четыре соседние выработки, расположенные на расстояниях h₁ и h₂, образуют элементарную ячейку сети прямоугольной формы. Отношение сторон ячейки зависит от характера анизотропии оруденения. Чем больше анизотропия, тем сильнее различаются стороны ячейки. Если оруденение изотропное, то стороны прямоугольной ячейки должны быть равны и получается квадратная разведочная сеть (рис.15, а). Прямоугольная разведочная сеть удобна тем, что по данным разведочных выработок можно построить геологические разрезы в двух взаимно перпендикулярных направлениях, что имеет значение и для познания геологии месторождений и для более надежного подсчета запасов.

Ромбическая сеть отличается от прямоугольной тем, что в центре прямоугольных ячеек проходят дополнительные разведочные выработки для более надежного представления о поведении оруденения, в результате чего возникает более густая разведочная сеть (рис.15, в).

Линейная сеть применяется для разведки лентовидных тел полезных ископаемых, например для россыпей (рис.15, г). Лентовидные тела меняют свое простирание и, соответственно, меняется ориентировка разведочных линий, которые становятся непараллельными. Но и в этом случае принято говорить о расстоянии между разведочными линиями (между центрами разведочных линий) и о расстоянии между разведочными выработками в пределах линий. Линейная сеть позволяет строить разрезы только вдоль разведочных линий.

Таким образом, форма разведочной сети зависит от анизотропии оруденения и от формы тел полезных ископаемых.

Нередко по техническим причинам (например, из-за искривления скважин) разведочная сеть заметно отличается от регулярной и становится случайной, беспорядочной. Часто различают также основную регулярную и дополнительную разведочную сеть, позволяющая уточнить морфологию рудных тел в участках сложного строения.

Плотность сети. Следующий параметр разведочной сети - это ее плотность, которая передается либо расстоянием между линиями h₁ и выработками в линиях h₂, либо площадью ячеек: s = h₁h₂. Плотность сети - важнейший параметр, так как от него зависит количество разведочных выработок и, соответственно, стоимость разведки. Поэтому плотности разведочной сети уделяется очень большое внимание.

Главный фактор, определяющий плотность разведочной сети, – это изменчивость оруденения, в общем случае степень сложности строения месторождения.