Цели и задачи эксплуатационной разведки
Проектирование и начало разработки месторождений осуществляются после того, как завершен первый этап детальных разведок и достигнуто необходимое соотношение запасов категорий А, В и С1; при этом запасы категории С1 могут составлять в ряде случаев 60—70% от общих запасов месторождения. Для обоснования общего производственного планирования горноэксплуатационных работ запасы по степени их разведанности должны соответствовать категории А.
Следовательно, по мере развития эксплуатационных работ и исчерпания запасов, разведанных ранее до категории А, необходимо повышать степень разведанности тех частей месторождения, запасы которых к началу промышленного освоения месторождения относились к категории В, С1 и С2.
Работы, связанные с переводом запасов отдельных частей месторождения из категорий В и С1 в категории А и В, составляют второй этап детальных разведок. К нему относятся также работы, направленные на дальнейшее увеличение суммарных запасов, числящихся по место рождению за счет возможного обнаружения новых, не выявленных предшествующей разведкой залежей, т. е. за счет «прироста из недр».
Первый этап детальных разведок месторождений, как и предшествующие стадии геологоразведочных работ (поиски и предварительная разведка), проводится чаще всего геологоразведочными партиями системы Министерства геологии СССР.
При степени разведанности, необходимой и достаточной для передачи месторождения в промышленное освоение, геологоразведочные организации системы Министерства геологии СССР производят подсчет запасов, утверждают его в ГКЗ СССР и передают ответ с подсчетом запасов и все необходимые, в том числе и каменные, материалы по разведкам горнорудному предприятию того или иного отраслевого министерства. На этом деятельность вышеупомянутой организации на месторождении чаще всего заканчивается.
Последующая разводка месторождения осуществляется геологоразведочной организацией, подчиненной геологическому управлению соответствующего отраслевого министерства, которое эксплуатирует месторождение. На крупных месторождениях и в отдельных горнопромышленных районах геологическим управлением соответствующего министерства создаются с этой целью стационарные геологоразведочные партии, проводящие детальную разведку эксплуатируемых и подготовляемых к эксплуатации месторождений и поисково-разведочные работы в прилегающих районах.
Как показала многолетняя практика работы таких партий, они не могут отвечать на все текущие запросы горных цехов, возникающие при эксплуатации месторождений, иначе неизбежно превратятся в их придаток и не будут решать основной задачи — последовательного повышения степени разведанности месторождений и общей его изученности.
Поэтому в большинстве случаев геологоразведочные партии, работающие на эксплуатируемых и подготовляемых для эксплуатации месторождениях, ограничиваются общим оконтуриванием месторождений и переводом главной части запасов в категорию В; все остальные задачи решаются в ходе эксплуатационной разведки, осуществляемой самим горнорудным предприятием.
Эксплуатационной разведкой называют заключительную стадию геологоразведочных работ на действующем руднике, в результате которых достигается перевод запасов полезного ископаемого из категорий В и С1+С2 в категории А + В в тех частях, блоках и горизонтах месторождения, которые предназначаются к разработке в ближайшее время. Материалы, получаемые в ходе эксплуатационной разведки, дают основание для годового, квартального и месячного производственного планирования работы горного предприятия, а также для составления недельных и суточных графиков добычи руды. Получение надежных геологических материалов для обоснованного планирования и регулирования горных работ и является целью эксплуатационной разведки.
Эксплуатационная разведка опережает добычные работы на два-три года, поэтому она последовательно проводится на протяжении почгивсего периода разработки месторождения; бблыпий срок опережения нерационален, так как приводит к преждевременным затратам.
Как указано выше, геологоразведочные партии геологических управлений промышленных министерств организуются на крупных месторождениях. На более мелких и менее перспективных но общему приросту запасов месторождениях специальные партии не организуются и детальная их разведка по мере необходимости осуществляется в процессе эксплуатационной разведки.
Таким образом, задачи эксплуатационной разведки нередко совпадают с задачами детальной разведки второго этапа. В частности, в задачи эксплуатационной разведки входит и расширение сырьевой базы предприятия путем развития фронта разведочных работ как на флангах, так и в глубинных частях месторождений.
Нередко в ходе эксплуатационной разведки достигается значительный прирост суммарных запасов, числящихся по месторождению.
Системы эксплуатационной разведки и плотность разведочной сети
Выбор системы эксплуатационной разведки и плотности разведочной сети зависит не только от геологических и горнотехнических факторов, как это имеет место при детальной разведке, но ив значительной мере от системы разработки месторождения, вида добычи (массовая или селективная) руды, необходимости производить обогащение руд и в связи с этим от допустимых размеров их разубоживания при добыче и т. п. В этом заключается одна из отличительных особенностей эксплуатационной разведки.
Второй отличительной чертой эксплуатационной разведки является то, что разведочные выработки приурочивают к имеющимся горноэксплуатационным выработкам. При подземной разработке месторождений большая часть выработок эксплуатационной разведки проходится из подготовительных и нарезных горных выработок основных рабочих горизонтов; при открытой же разработке месторождения разведочные выработки проходят с рабочих горизонтов карьеров и частично вблизи от их бортов.
При открытой разработке месторождений эксплуатационная разведка осуществляется преимущественно системами буровых скважин, реже системой буровых скважин с контрольными шурфами, еще реже другими системами. При этом производится сгущение достигнутой ранее сети разведочных выработок в 2, 4 и т. д. раза; при сгущении сети в 2 раза количество разведочных выработок в блоке или участке увеличивается в 1,7—1,8 раза, а при сгущении в 4 раза увеличивается в 3,3—3,5 раза. В связи с этим общий объем работ при эксплуатационной разведке нередко может превышать объем всех предшествующих стадий рааведочных работ.
При подземной разработке применяются почти исключительно горнобуровые системы эксплуатационной разведки: разведочные горные выработки (шахты, штольни, квершлаги, штреки, орты, гезенки) в сочетании со скважинами колонкового бурения, реже с бурением шпуров.
Эксплуатационная разведка ведется при подземной разработке преимущественно по горизонтальным и вертикальным сечениям. По мере вскрытия новых горизонтов месторождения и проходки по ним подготовительных выработок из последних проходятся горизонтальные разведочные горные выработки и скважины, которые дают детальный геологический разрез этого горизонта; в сочетании с эксплуатационными и разведочными выработками вышележащих горизонтов выработки нижнего горизонта дают детальные геологические разрезы вкрест простирания месторождения; при этом количество разрезов, по сравнению с имевшимися, в результате детальной разведки увеличивается, т. е. сеть сгущается.
При необходимости помимо горизонтальных разведочных выработок на основных рабочих горизонтах проходятся наклонные и вертикальные выработки (гезенки, скважины), которые целесообразно приурочивать к полученным в результате детальной разведки геологическим разрезам месторождения или к промежуточным разрезам, получаемым в ходе эксплуатационной разведки. При неправильных гнездообразпых формах месторождений проходят ряд веерообразных горизонтальных или наклонных скважин.
В некоторых случаях аналогичная эксплуатационная разведка проводится и на подэтажах.
Кроме того, при открытой разработке месторождений всегда имеется возможность в ходе его эксплуатации вести геологические наблюдения в забоях по мере продвижения экскаватора. Поэтому предварительное установление всех деталей формы рудных тел и отдельных сортов руд здесь менее обязательно, чем при подземных работах, и вследствие этого плотность разведочной сети может быть меньшей.
При подземных работах эксплуатационная разведка должна быть проведена тем тщательнее и в больших объемах, чем более производительные системы добычи применяются на руднике и чем большие параметры принимаются для этажа, блока, камеры. Менее тщательной и с меньшей плотностью разведочной сети допускается разведка при системах слоевой выемки или слоевого обрушения; при системе этажного обрушения и аналогичных ей системах требуется проходка большего объема разведочных выработок.
Повышенные требования в отношении разубоживания и потерь руды при их добычи, соблюдения селекции руд, равномерности добычи во времени определенного количества соответствующих сортов руд предусматривают выяснение в процессе эксплуатационной разведки всех деталей внутреннего строения рудных тел и характер распределения в их пределах отдельных типов и сортов руд.
При разработке месторождений магнетитовых руд чаще всего они подвергаются обогащению. В этом случае может быть допущено разубоживание руд вмещающими и сопутствующими (межрудными) породами даже до 20—25%; это увеличит загрузку обогатительных фабрик, но не снизит качество концентрата. В отходах при этом будет получено дополнительное количество щебенки пустых пород, которая очень часто является хорошим строительным материалом.
Значительный допустимый размер разубоживания руд позволяет вести массовую их добычу, при которой не требуется тщательного оконтуривания рудных тел, межрудных прослоев и включений пустой породы в руде. Это в свою очередь снижает требования к эксплуатационной разведке и в ряде случаев ее можно не проводить.
При разработке месторождений бурых железняков, обогащение которых вследствие сложности производится редко, возникает необходимость вести тщательную селективную добычу, не допуская разубоживания кондиционных руд некондиционными рудами или вмещающими породами, так как разубоживание даже в пределах 5—10% может привести к снижению качества кондиционных руд и получению брака.
В этом случае при эксплуатационной разведке должны быть тщательно выявлены все детали контуров рудных тел, все межрудные прослои пустой породы л детально изучен состав руд в отдельных блоках, поэтому эксплуатационная разведка должна проводиться здесь по плотной сети.
Перед эксплуатационной разведкой ставится задача разведать отдельные блоки и горизонты месторождения по сетке такой плотности, которая позволит подсчитать запасы и определить состав руд в них с определенной, заранее заданной высокой точностью, необходимой для обеспечения обоснованного планирования горных работ и составления недельных и суточных графиков добычи. Несоблюдение этих требований влечет за собой невыполнение производственного плана отдельными эксплуатационными участками.
Исходя из этого, плотность сети выработок эксплуатационной разведки должна устанавливаться для каждого месторождения и даже для каждого отличающегося по геологической характеристике участка месторождения экспериментально. Так как сверка подсчетов по той или иной сети с данными эксплуатации может производиться систематически и весьма часто, экспериментальное установление необходимой плотности сети особых затруднений не вызывает.
При эксплуатационной разведке часто приходится разведывать краевые части залежей, маломощные и слепые, параллельные основным, залежи, сброшенные части месторождения и т. п. При этом проходят разведочные выработки по более плотной сети, чем в основных частях месторождения. На рис. 24 дан фрагмент геологического строения одного из хромитовых месторождении по горизонту, вскрытому через ствол шахты.
Наличие многочисленных даек жильных пород и сместителей, разбивающих рудные тела, не позволило в стадии детальной буровой разведки, проводившейся с дневной поверхности, разведать все разорванные части рудных тел не только до категории А, но и до категории В. До этих категорий оказались разведанными лишь наиболее мощные и наиболее разобщенные рудные тела, взаимная увязка контуров которых, по данным разведки, как в разрезах, так и в погоризонтных планах решалась однозначно.
При вскрытии изображенного на рис. 24 горизонта через ствол шахты, трассировка подготовительных и нарезных горных выработок для разработки тех блоков, запасы которых были отнесены к категории А и В, не представила особых затруднений. При проходке запроектированных штреков и ортов, необходимых для разработки этих блоков, окончательно уточняется их местоположение, контуры и состав руд. По завершении горноподготовительных работ запасы оконтуренных горными выработками блоков по степени разведанности могут быть отнесены к категории А.
В отличие от наиболее мощных и наименее разобщенных рудных тел взаимная увязка мелких разрозненных блоков, запасы которых отнесены к категории С1, мало надежна; некоторые из блоков могут оказаться значительно сдвинутыми, другие при наличии дополнительных смещений могут быть расположены выше или ниже рассматриваемого горизонта. Поэтому проектная трассировка горных выработок и их проходка для подготовки к разработке мелких разрозненных блоков невозможна без предварительной эксплуатационной буровой разведки. Минимально необходимый объем ее показан на рис. 24.
При несвоевременном проведении эксплуатационной разведки сопутствующих побочных залежей в условиях подземных работ довольно часто возникают затруднения. После вскрытия на новом эксплуатационном горизонте основных и ближайших к ним залежей и полной их подготовки добыча не может быть начата вследствие возможной потери сопутствующих побочных залежей, находящихся в висячем боку основных рудных тел. В таких случаях необходимо увязать эксплуатационную разведку с проходкой запроектированных горных и разведочных выработок.
Сгущение сети в краевых частях месторождений выше принятой средней нормы оправдывается, как это видно, например, на рис. 25, при уточнении границ отработки карьера. При своевременной уточнении контуров рудной залежи в краевых ее частях представится возможным не производить излишнюю вскрышу в одних частях карьера и избежать нерациональной переброски оборудования с одного горизонта на другой из-за недоработки отдельных уступов до их крайнего положения.
На рис. 26 приведено аксонометрическое изображение эксплуатационного блока, контуры которого установлены по данным скв. 1. Пластообразное месторождение разведано здесь по правильной квадратной сети со стороной квадрата 50 м, достаточной при простом геологическом строении для отнесения запасов к категории А; объем блока при высоте уступа 10 м составляет 25 тыс. м3. Скважина 1 в пределах блока прошла 2 м до руде второго сорта и 8 м по руде первого сорта. Здесь числилось при объемном весе руды 3 т/м3 — 75 тыс. м3 руды, из которых 20% было основание относить к рудам второго сорта и 80% — к рудам первого сорта.
Поскольку к началу эксплуатационных работ в данном блоке была обнажена передняя и правая его стенки, а соседние со скв. 1 скважины детальной разведки (рис. 26, б) пересекали в пределах эксплуатационного слоя только руды, то характер геологического строения стенок блока (откосов уступа) и результаты проходки соседних скважин давали основание полагать, что блок полностью шли почти полностью состоит из руды.
Как видно в разрезах по скважинам дополнительной эксплуатационной разведки, пройденным по сети 12,5X12,5 м, помимо руды в составе блока имеется не менее 30% покрывающих руды пород; предполагать наличие их не было основания ни по данным разведочной скв. 1, ни по данным соседних с ней скважин, При этом породы в первой экскаваторной заходке шириной в среднем 12—13 м составляют не более 10%, а в последней (четвертой) заходке породы уже преобладают над рудами; кроме того, среди последних здесь резко преобладают руды второго сорта.
Экскаватором с ковшом емкостью 1 м3 при нормальной производительности можно извлечь всю массу из указанного блока в течение трех месяцев, а экскаватором с ковшом емкостью 3—3,5 м3 — в течение одного месяца. Без проведения дополнительной эксплуатационной разведки, планируя горные работы по показаниям только одной скважины на указанные сроки для экскаваторов с емкостью ковша, отмеченной выше, можно поставить участок и работающие здесь экскаваторные бригады перед неизбежным фактом длительного невыполнения плана по добыче руды.
Для правильного планирования и выполнения месячных, декадных и ежесуточных показателей добычи кондиционной руды, а также для нормальной работы экскаваторов и других горных механизмов необходимо в большинстве случаев значительно сгущать сеть разведочных выработок, а также вести систематическую документацию в карьере.
В рассматриваемом случае при сгущении разведочной сети до 12,5X12,5 м каждая экскаваторная заходка будет основываться на данных двух разведочных линий, по которым можно вполне надежно планировать ежедневную работу экскаваторов.
Сводные материалы систематической геологической документации в карьере и в первую очередь погоризонтные планы, зарисовки откосов уступов и документы по взрывным скважинам позволяют в ряде случаев ограничиваться меньшим количеством выработок эксплуатационной разведки, а иногда, как будет показано ниже, и полностью исключать их проходку.
Можно привести любое количество примеров, показывающих необходимость сгущения сети эксплуатационной разведки, без чего при дальнейших очистных работах могут возникнуть значительные затруднения, затраты на преодоление которых во много раз превзойдут средства, необходимые на эксплуатационные разведки.
В процессе эксплуатационной разведки приходится проходить, кроме , того, разнообразные разведочные выработки для выяснения горнотехнических или гидрогеологических особенностей отдельных участков: наличие пустот в ранее отработанных участках, воды в старых очистных выработках или карьерах, трещиноватых обводненных зон на пути проходки капитальных горных выработок и т. п.
Наконец, в задачу эксплуатационной разведки входит проведение разведочных выработок, не пройденных в ходе детальной разведки по каким-либо причинам, т. е. восполнение пробелов, допущенных ранее.
Если своевременно не уточнена глубина распространения параллельной рудной залежи, разведке которой не уделялось должного внимания в процессе разведки основной залежи, то в дальнейшем это может привести к потере руды из-за оставления ее в охранном целике шахты. Действительно, при проектировании вскрытия рудного тела шахтой место положение устья последней, если принять во внимание первоначальный контур {заштрихован на рис. 27) параллельной залежи, естественно, будет избрано в пункте А, так как в этом случае квершлаги на всех горизонтах будут короче по сравнению с их размерами при проходке ствола шахты в пункте Б.
Примеры эксплуатационной разведки при открытой и подземной разработке месторождений
На рис. 28 дана схема разведки мощного железорудного месторождения скарнового типа с присущим этому типу сложным составом рудной толщи. Отдельные компоненты состава этой толщи распределены в ней незакономерно, вследствие чего при детальной разведке по сети 50X50 м, позволяющей квалифицировать запасы по категории В, устанавливаются лишь общие контуры этой толщи и примерное соотношение слагающих ее компонентов.
Измерив суммы длин пересечений всеми скважинами детальной разведки каждого сорта руд и прослоев сопутствующих пород, слагающих рудную толщу (что легко сделать по изображенным в разрезе колонкам скважин), можно вычислить линейные процентные соотношения этих компонентов. Зная линейные соотношения компонентов и учитывая их объемный вес, легко можно вычислить весовые соотношения компонентов в составе рудной толщи.
Месторождения указанного типа характеризуются чаще всего общими контурами рудной толщи и ее запасами в том или ином блоке, весовыми процентными соотношениями отдельных слагающих эту толщу компонентов и химическим их составом; пользуясь последним, можно вычислить средний химический состав всей рудной массы.
Определение перечисленных показателей состава и установление общих контуров рудной толщи вполне достаточно для планирования горноэксплуатационных работ и составления планов снабжения рудой обогатительных фабрик. Однако эти показатели состава рудной толщи различны в отдельных частях и горизонтах приведенного на рис. 28 геологического разреза, поэтому в отдельные периоды состав добываемой рудной массы будет неодинаков. В целях определения показателей среднего состава рудной толщи в отдельных блоках для правильного планирования работы горного цеха обогатительной фабрики в отдельные периоды в этом случае проводится дополнительная эксплуатационная разведка.
При эксплуатационной разведке сеть скважин по простиранию и вкрест простирания сгущается вдвое (25X25 м), что с получением данных систематической геологической документации в карьере (с погоризонтными геологическими и качественными планами) является достаточным для месячного планирования работы горного цеха и обогатительной фабрики.
Скважины эксплуатационной разведки не пересекают здесь всю рудную толщу, а опережают работы в карьере в среднем на два эксплуатационных горизонта (на два уступа). Поскольку в данном случае предстоит переход от открытых работ к подземным, из штрека по горизонту +90 м проводится буровая разведка для детализации контуров и показателей состава рудной толщи в пределах одного этажа подземных работ (от горизонта +90 до +30 м).
На рис. 29 дана схема последовательной эксплуатационной разведки отдельных горизонтов месторождения бакальского типа по мере развития эксплуатационных работ и перспективного развития карьера. Первоначальная сеть (50X50 м) сгущается здесь в два-три раза, что необходимо для уточнения качественного состава руд и частично контуров рудных пластов.
На месторождениях такого типа существенное значение имеют даже небольшие колебания состава руд по железу и вредным примесям (сере и фосфору), а также колебания физического состояния руд, так как порошковатые, кусковые, глинистые и другие типы руд поступают в различный передел (грохочение, сушку, обжиг и т. п.). Это вызывает необходимость значительного сгущения разведочной сети в ходе эксплуатационной разведки. Сгущение разведочной сети производится не сразу на всю глубину месторождения, а постепенно, по мере вскрытия отдельных горизонтов, что позволяет проходить в процессе эксплуатационной разведки скважины глубиной не более 20—30 м.
На рис. 30 показана схема эксплуатационной разведки отдельных блоков месторождения скарнового типа в условиях подземных работ. Основной задачей эксплуатационной разведки здесь является установление распределения в составе залежи отдельных сортов руд, так как общий контур этой залежи достаточно четко определен буровой разведкой с поверхности, а вдоль висячего и лежачего ее боков пройдены полевые штреки. Некоторое представление о строении рудной залежи дает проходка ортов, нарезающих отдельные эксплуатационные блоки; горизонтальные скважины эксплуатационной разведки четко выявляют границы между отдельными сортами руд в пределах рудной залежи и дают основание для расчета состава как всей рудной массы, так и отдельных сортов руд для правильного ведения эксплуатационных работ.
Аналогичный ход эксплуатационной разведки в условиях подземной разработки ряда параллельных тектонически нарушенных залежей показан на рис. 31. Пройденные здесь орты, ограничивающие в плане отдельные эксплуатационные блоки, и серия скважин эксплуатационной разведки позволяют уточнить амплитуды смещений и произвести правильную нарезку залежей на подэтажах, а также детально изучить состав руд. В отличие от предыдущего примера буровые станки при проходке скважин размещают в подготовительных горных выработках, без проходки специальных: камер.
На рис. 32 и 33 даны схемы эксплуатационной разведки линзообразной и гнездообразной залежей на отдельных вскрытых горными выработками горизонтах. Целью разведки в обоих случаях является уточнение контуров залежи и качественного состава слагающей их рудной массы. Без густой серии скважин эксплуатационной разведки при неправильных, в особенности гнездообразных формах залежей, подготовка их к эксплуатации крайне затруднительна и может быть сопряжена или с проходкой излишних подготовительных выработок, или с потерями отдельных гнезд руды.
На рис. 34 изображено направление буровой разведки для уточнения сложной конфигурации крутопадающего рудного тела в вертикальном разрезе. Скважины, пройденные с поверхности, дают лишь самое приближенное представление о форме залежи и пе позволяют решать вопроса о глубине ее выклинивания, пережимах и ее мощности; это устанавливается наряду с уточнением качественного состава рудной толщи скважинами эксплуатационной разведки, пробуренными из штреков первого и второго этажей подземных горных выработок.
На рис. 35 дана схема последовательного проведения эксплуатационной разведки рудной залежи сложного состава, падающей под углом 45° к горизонту; разведка проводится здесь по мере вскрытия шахтой и проходки квершлагов первого, второго и третьего этажей.
Аналогичная разведка должна проводиться в этих условиях и в других вертикальных сечениях, по мере подхода к ним штреков и проходки ортов. В некоторых сечениях орты могут быть заменены горизонтальными скважинами.
Помимо разведочных выработок, проводимых с целью уточнения границ рудных тел и их состава, в процессе эксплуатационной разведки нередко приходится проходить скважины для выяснения гидрогеологических или горнотехнических условий отдельных зон (рис. 36).
Как в условиях открытой, так и подземной разработки месторождения, геологическая документация минных скважин позволяет уточнить контуры и строение рудных тел и детально определить химический состав руд, что ведет в ряде случаев к уменьшению объема необходимой эксплуатационной разведки. Пример использования взрывных скважин для этой цели в условиях Лебяжинского железного рудника приведен на рис. 37.
Технические средства эксплуатационной разведки
При эксплуатационной разведке используют те же средства и технические приемы, что и при детальной разведке. Одной из отличительных черт эксплуатационной разведки является последовательное ее проведение в отдельных частях, блоках и горизонтах месторождения, в связи с чем не обязательно пересечение каждой разведочной выработкой всей рудной толщи; эти выработки чаще всего имеют меньшую длину по сравнению с выработками, проходимыми в другие стадии разведки.
При эксплуатационной разведке проходят горные выработки (шахты, штольни, орты, гезенки, шурфы, канавы) и буровые скважины (колонкового и ударного механического бурения), а также глубокие шпуры. Шахты, штольни и глубокие шурфы с рассечками из них проходят чаще всего при разведке рудных месторождений неправильной, сложной формы с относительно ценным полезным ископаемым. Разведочные выработки задают здесь с таким расчетом, чтобы в случае необходимости их легко можно было использовать как эксплуатационные.
Реже разведочные шахты с горизонтальными выработками из них проходят на месторождениях руд черных металлов, в том числе и железа. Так, на Воронцовском железном руднике (Северный Урал) для разведки окисленной зоны магнетитового месторождения пройдена наклонная шахта, которая в дальнейшем была превращена в эксплуатационную.
Шурфы и дудки проходят для разведки неглубоко залегающих пластообразных тел относительно небольшой мощности, перекрытых породами невысокой крепости, допускающих проходку в них выработок без взрывных работ. Здесь выработки служат как для общего сгущения сети в пределах внутреннего контура залежи, так и для сгущения по внешним ее границам.
В тех случаях, когда не требуется особенно тщательного изучения характера и состава руд, а также при крепких и особо крепких породах и рудах при разведке таких залежей проходят скважины механического бурения. Их проходят также и при разведке мощных пологопадающих залежей.
При сложном составе рудной толщи и разнообразии сортов руд применяют скважины колонкового бурения; при относительном постоянстве состава руд можно проходить также и скважины механического ударного бурения.
В условиях подземной разработки месторождений для эксплуатационной разведки широко применяется проходка горизонтальных, наклонных и вертикальных скважин подземного бурения. Местоположение и направление горных разведочных выработок выбирается чаще всего с таким расчетом, чтобы в дальнейшем эти выработки можно было использовать в качестве подготовительных или нарезных.
В ходе эксплуатационной разведки применяют также все способы опробования и методы изучения вещественного состава руд и их технологических свойств, которые использовались в процессе детальной разведки месторождения.
Бурение скважин эксплуатационной разведки с поверхности производится томи же станками, которые используются в процессе детальной разведки месторождения. Подземное колонковое бурение производят как обычными станками, применяемыми для бурения скважин с поверхности, так и специальными портативными станками типа БСК-2М-400. Специальные станки для подземного бурении монтируются на распорных колонках. Они предназначены для бурения скважин диаметром 55, 45 и 35 мм, глубиной до 100 м. Кроме того, для бурения подземных скважин длиной 10—20 м применяют колонковые бурильные молотки (перфораторы), работающие на свертывающихся штангах.
Бурение производят как дробовыми коронками, так и коронками, армированными твердыми сплавами или алмазной крошкой. Угол наклона скважин к горизонту при бурении твердыми сплавами и алмазами может быть любым, при бурении дробью — обычно в пределах 90—70°.
Диаметр скважин не превышает 150 мм, что вполне обеспечивает цели разведки, но бывает недостаточным в тех случаях, когда скважины проходят для технических целей — взрывных работ, проветривания отдельных горных выработок и т. п.
Алмазное бурение производят коронками диаметром 46 и 36 мм. Для бурения пород I—VII, иногда и VIII, категорий применяют твердые сплавы, при проходке более твердых пород — алмазы или дробь (чугунную или стальную).
Состав бригады на большинстве типов буровых станков два-три человека.
Для установки станков при подземном бурении скважин проходят специальные камеры или используют имеющиеся подземные горные выработки и особенно их сопряжения. Размеры камер при бурении вертикальных или близких к ним скважин и при длине свечи бурильных труб, равной 3 м, составляют: для станков БСК-2М-100 — 15,5 м3, ЗИФ-300М — 45 м3.
Организация, планирование и финансирование эксплуатационной разведки
Эксплуатационная разведка проводится или специально созданным подразделением (отряд, партия), подчиненным главному геологу предприятия, или рабочими и техническим персоналом отдельных рудников, карьеров и шахт, подчиненных руководителям этих производственных подразделений.
Если на горном предприятии имеется ряд рудников и шахт, то в этом случае эксплуатационная разведка может осуществляться одним подразделением, обслуживающим все рудники и шахты в порядке преобладающей срочности и необходимости. Недостатком этой организационной формы эксплуатационной разведки является то, что в подземных горных выработках, где должен осуществляться единый постоянный контроль за всем персоналом, находящимся под землей, группа разведчиков не подчинена непосредственно начальнику и сменному надзору шахты.
При организации таких разведочных групп в составе отдельных эксплуатационных подразделений этот недостаток устраняется, но возникает другой — начальник участка (рудника, шахты) стремится обеспечить прежде всего план добычи руды и не уделяет достаточного внимания на участке разведочным работам, которые должны дать дополнительную информацию, необходимую для правильного направления и планирования работ на будущие периоды. Поэтому при возникающих затруднениях с выполнением плана добычи разведочные работы часто прерываются и группы разведчиков переключаются на эксплуатационные работы; необходимые для последующих периодов разведочные выработки могут остаться в этом случае непройденными.
В отношении формы организации эксплуатационной разведки нет определенных инструктивных указаний. Однако при любой организационной форме эксплуатационная разведка должна своевременно и в необходимых объемах выполняться геологической службой горного предприятия. Геологическая документация разведочных выработок такте ведется работниками рудничной геологической службы.
Каждое горное предприятие составляет и утверждает в вышестоящих организациях план горных работ на новый и последующий годы; одновременно геологическая служба предприятия составляет проект эксплуатационной разведки на этот же период. Проектом предусматривается возможность получения необходимых данных для систематического уточнения направления горных работ в течение года и обеспечивается возможность получения необходимых материалов для обоснованного планирования горноэксплуатационных работ на ближайшие годы.
Годовой проект или план эксплуатационной разведки подписывают главный инженер и главный геолог предприятия и представляют его в вышестоящие организации на утверждение одновременно с планом горных работ.
В ходе эксплуатационных работ нередко приходится сталкиваться с теми или иными отклонениями от сложившихся ранее представлений о геологических контурах рудных тел или их составе и строении. Поэтому довольно часто приходится проводить разведку, не предусмотренную годовым планом. Необходимые в этом случае дополнительные разведочные выработки намечаются геологом рудника, согласовываются с начальником этого рудника и главным геологом предприятия и утверждаются главным инженером предприятия. Годовой план эксплуатационной разведки в необходимых случаях может быть изменен в деталях, ее обязательно должны быть выполнены предусмотренные этим планом объемы работ и обеспечено выполнение общих задач, стоящих перед эксплуатационной разведкой.
Эксплуатационно-разведочные работы финансируются за счет основной деятельности горного предприятия и затраты на них отражаются определенной статьей расхода в стоимости 1 т добытой руды. В соответствии с этим в годовом проекте эксплуатационной разведки производится расчет стоимости запроектированных к выполнению разведочных работ и соответствующая сумма учитывается при расчете плановой себестоимости руды.
Подробные сметы на проходку эксплуатационных разведочных выработок, как это делается при проектировании предшествующих стадий разведочных работ, чаще всего не составляют, расчет стоимости проходки эксплуатационных разведочных выработок производят по так называемым единичным расценкам отдела капитального строительства горного предприятия. При отсутствии единичных расценок на те или иные виды работ для них составляется плановая калькуляция применительно к некоторым средним для гордого предприятия условиям.
Годовой план эксплуатационной разведки подразделяется на квартальные и месячные планы, в выполнении которых горное предприятие отчитывается перед вышестоящими организациями. Бухгалтерской отчетности, специально относящейся к эксплуатационной разведке, обычно не ведется.
Геологическая документация при эксплуатационной разведке и учет ее результатов
Геологическая документация выработок, пройденных на руднике в процессе эксплуатационной разведки, по существу не отличается от документации выработок всех предшествующих стадий разведки месторождения. Проводится тщательная зарисовка и описание как горных выработок, так и кернов и шламов буровых скважин, необходимое их опробование, регистрация и учет результатов исследования проб и т. п.
Каждая новая выработка, пройденная в порядке эксплуатационной разведки в том или ином блоке или участке месторождения, уточняет их характеристику в отношении форм рудных залежей и качественного состава руд. Рудничный геолог должен стремиться к тому, чтобы с наименьшими затратами времени и в кратчайший срок производить необходимые коррективы и вносить уточнения в показатели характеристики дополнительно разведанных блоков и участков, до мере проходки в них новых разведочных выработок. В дальнейшем рудничный геолог должен использовать эти данные при планировании и проведении эксплуатационных работ.
Выработки эксплуатационной разведки по данным маркшейдерской съемки наносятся на сводный геологический или сводный разведочный план, геологические разрезы и догоризонтные геологические планы. Геологические разрезы и планы при этом соответствующим образом корректируются, на них уточняются контуры рудных тел.
Результаты опробования выработок эксплуатационной разведки наносят на качественные планы и учитывают совместно с данными предшествующих этапов разведки и опробования эксплуатационных выработок при определении качественного состава руд в соответствующих блоках и участках.
В тех случаях, когда эксплуатационная разведка приводит к существенному изменению запасов руд в отдельных блоках или участках и выявляет изменение качественного их состава, производят соответствующий пересчет запасов руд и металла. Этот пересчет после соответствующего оформления направляется на утверждение в вышестоящие организации. При значительном уменьшении запасов, оказывающем существенное влияние на сроки обеспеченности действующего горнообогатительного предприятия, геологическая служба предприятия производит по новым кондициям пересчет запасов и представляет их на утверждение в ГКЗ СССР.
Отчетность по эксплуатационной разведке — месячная, квартальная и годовая. В месячных отчетах приводится лишь таблица выполнения отдельных видов работ в сопоставлении с плановыми показателями, в квартальных и годовом отчетах кроме указанной таблицы дается краткая характеристика и основные результаты выполненных работ.