Предварительная разведка месторождений плавикового шпата

Методика предварительной разведки месторождений плавикового шпата обусловливается типом месторождения, размерами залежей, условиями их залегания, морфологией и внутренним строением.

В процессе предварительной разведки выясняются геологическое строение и структура месторождения в целом. Как и на стадии поисково-оценочных работ, оконтуривание месторождения с поверхности осуществляется мелкими горными выработками или буровыми скважинами.

Месторождения на выходе вскрываются канавами или шурфами с рассечками, расстояние между которыми принимается от 40 до 80 м на крупных месторождениях и 20—40 м на мелких жилах и залежах. С целью установления протяженности безрудных интервалов или пережимов рудного тела они прослеживаются на всем их протяжении через указанные или более мелкие интервалы. Протяженность рудных тел на глубину, изменчивость формы, размеров и содержания флюорита определяются при помощи колонкового бурения. Однако прежде чем приступить к бурению, необходимо установить представительность буровых работ.

Вследствие различной истираемости флюорита, вмещающих его и образующих в нем прослои пород при разведке месторождений буровыми скважинами не исключена возможность избирательного истирания керна. Поэтому, приступая к предварительной разведке месторождения, необходимо произвести экспериментальные работы с целью установления оптимального диаметра и режима бурения скважин, при которых обеспечивается получение представительного керна.

Работа эта осуществляется путем сопоставления результатов проходки скважин с сопряженными с ними шурфами. Сопряженные выработки следует проходить на участках, где в плавиковошпатовых рудах содержатся прослои вмещающих пород. При наличии избирательного истирания необходимо изменять диаметр скважин или режим бурения до получения положительных результатов. В тех случаях, когда, несмотря на все принимаемые меры, бурение не позволяет исключить избирательное истирание керна, должна быть установлена его величина. Надежное установление величины избирательного истирания керна возможно при проходке не менее 10—12 пар сопряженных выработок.

Выход керна по полезной толще должен быть не ниже 70%.

Многолетний опыт буровых работ на плавиковошпатовых месторождениях показал, что получение высокого выхода керна на многих месторождениях в связи с хрупкостью флюорита практически недостижимо и во многих случаях выход керна снижается до 20% и менее. Исследования, направленные на повышение выхода керна, положительных результатов не дают. Низкий выход керна и его избирательное истирание не позволяют с необходимой достоверностью устанавливать положение рудных тел в разрезе, их мощность и содержание CaF2 в руде. При полном отсутствии керна имеется вероятность пропуска рудных тел.

Для повышения выхода керна при разведке месторождения Таскайнар Восточный, например, применялся комплекс мероприятий, включающий: 1) бурение одинарными колонковыми трубами с ограничением рейсовой проходки до 0,5—0,7 м; 2) применение различных типов двойных колонковых труб; 3) использование гидроударников Г-7 и ГВ-5 в компоновке с одинарными эжекторами типа ОК-30 или конструкции Киргизского геологического управления; 4) снижение скорости вращения бурового снаряда и осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент при бурении трещиноватых интервалов, а также уменьшение расхода промывочной жидкости с целью исключения размыва керна и выноса его в затрубное пространство.

Применение одинарных колонковых труб и ограничение рейсовой проходки оказалось малоэффективным. Существенным недостатком в работе двойных колонковых труб (ТДМ-2 конструкции ВИТР, ЭКС конструкции Казахского института минерального сырья, КСАБ-ОП и ТД, разработанных Опытно-методической партией новой техники Южно-Казахстанского территориального геологического управления) являются частые закупорки каналов для проходки промывочной жидкости (особенно глинистого раствора) в элементе двойной трубы. При таких закупорках породоразрушающий инструмент работает на грани пережога, что отрицательно сказывается на ресурсе алмазной коронки, длине рейса и всех технико-экономических показателях бурения.

Более удовлетворительные результаты дало использование гидроударников в компоновке с эжекторами, применение которых повысило выход керна до 70—80%, однако в ряде случаев он оставался низким. Вследствие невозможности получения высокого выхода керна, несмотря на принимаемые меры, большое значение приобретает возможность использования при разведке геофизических методов.

К сожалению, универсальной методики для всех месторождений пока не разработано, в связи с чем на каждом месторождении нужно проводить большой объем экспериментальных и заверочных работ. Впервые оценка плавиковошпатового оруденения по данным геофизических работ была произведена на Покрово-Киреевском месторождении в Украине. В процессе разведки месторождения применялся метод активационного каротажа (AK) скважин. Индикатором фтора служило жесткое излучение изотопа азот-16. В целом применяемый метод давал удовлетворительные результаты по определению мощностей рудных тел и содержания в них CaF2, но во многих скважинах расхождения в определении мощности превышали допустимые пределы. Большие расхождения по отдельным скважинам наблюдались и при определении CaF.

На месторождениях Узбекистана активационный каротаж проводился радиометром PAPK со счетной трубкой МC-9. Длина зонда составляла 1 м, что обеспечивало оптимальные условия записи диаграмм при полуавтоматической регистрации. Источник нейтронов находился выше счетной трубки, в результате чего запись активационного эффекта осуществлялась не только при спуске, как это было на Покрово-Киреевском месторождении, но и при подъеме снаряда.

В комплексе с AK применялись другие методы геофизических исследований — КС, ГК, CK и ПК. Первые два метода позволили уточнить пространственное положение плавиковошпатовых тел в разрезе; с помощью двух других методов оценивались плотность рудных тел и наличие в них каверн, которые влияют на величину активности.

Применяемые методы дали хорошие результаты. Среднеквадратичное расхождение в содержании CaF составило ±3,3%. Проведенными работами было доказано, что данные активационного каротажа идентичны результатам химических анализов керновых проб при высоком выходе керна.

В тех случаях, когда выход керна был ниже 70%, представительность активационного каротажа была выше представительности керновых проб.

Применение в первоначальную стадию разведки месторождения Таскайнар Южный в Казахстане стандартного метода активационного каротажа показало, что этот метод не обеспечивает надежного выделения руд с содержанием CaF2 ниже 15%. Учитывая это, Казахский филиал ВИРГ разработал и внедрил в разведку спектрометрический вариант активационного каротажа скважин.

Экспериментальными работами было установлено, что величина наведенной активности зависит от диаметра скважины и толщины обсадочных труб. При изменении диаметра скважин от 91 до 110 мм величина активности уменьшается на 10%, а применение обсадных труб толщиной 5 мм требует введения поправочного коэффициента равного 1,2.

Существенное влияние оказывает наличие в стволе скважины воды. Так, в зависимости от диаметра величина наведенной активности в сухих скважинах изменяется на 10—12%, а в скважинах, заполненных водой,— на 5—6%. Сопоставление результатов спектрометрического активационного каротажа с результатами химических анализов керновых проб с высоким выходом керна показало высокую сходимость. Средняя квадратичная ошибка единичного определения содержания CaF2 составляет ±1,82 абс. %, или 8,32 относ. %. Чувствительность метода с надежностью 0,997 равна 3,16% CaF2.

Поскольку методики каротажа скважин, дающей положительные результаты на всех месторождениях плавикового шпата, не существует, на стадии предварительной разведки необходимо произвести экспериментальные работы по выбору и обоснованию геофизических методов. Принятие буровых скважин в качестве одного из типов разведочных выработок возможно только после проведения указанных выше работ.

Расположение выработок и плотность разведочной сети должны определяться в каждом отдельном случае с учетом геологических особенностей месторождения (морфологии рудных тел, условий их залегания и т. д.).

Предварительную разведку крупных залежей и жил целесообразно проводить в два приема. Вначале тщательно изучаются рудные тела на их выходах на дневную поверхность путем проходки канав, траншей и шурфов с рассечками. Одновременно по редкой сети проходятся буровые скважины на всей площади месторождения (рис. 14). Расстояния между скважинами в этот период обычно составляют 80—180x40—50 м в зависимости от размеров залежей. По результатам этого периода разведки устанавливается контур залежи и выбирается наиболее представительная и доступная ее часть для более детального изучения. На месторождениях описываемого типа площадь такого участка не должна превышать 5—10% общей площади месторождения. Главной целью сгущения разведочной сети на выбранном участке является установление наличия и размеров безрудных участков, оплавикованных швов непромышленной мощности, степени прерывистости промышленного оруденения, тектонических нарушений. Для решения этой задачи выработки проходятся по прямоугольной, реже квадратной сети с расстояниями между ними 40—80x40—50 м. При выявлении безрудных участков, тектонических нарушений часть выработок должна задаваться вне принятой сети, с таким расчетом чтобы установить размеры безрудных участков, оплавикованных швов, характер, направление и амплитуду тектонических нарушений.

Число разведочных пересечений, необходимых и достаточных для решения задач предварительной разведки, определяется по каждому конкретному месторождению с учетом его индивидуальных особенностей.

В тех случаях, когда размеры залежей не обеспечивают при указанной выше плотности сети получение 9—12 пересечений залежи или участка, на котором производилось более детальное ее изучение, расстояния между скважинами должны быть сокращены с таким расчетом, чтобы обеспечить указанное минимальное число необходимых пересечений.

В результате предварительной разведки должна быть определена группа месторождения по сложности его геологического строения и подсчитаны запасы на всей площади месторождения по категории C1 (если месторождение относится к 1 группе) или по категории C2 (если оно относится ко 2 или 3 группам). На той части месторождения, где было произведено сгущение разведочной сети, запасы подсчитываются соответственно по категориям В или C1.

Методика предварительной разведки месторождений плавикового шпата, представленных мелкими жилами и залежами, принципиально не отличается от вышеописанной. Более мелкие размеры залежей или жил, меньшая выдержанность их мощности и качества руд, обусловливают необходимость применения при разведке этих месторождений более плотной сети разведочных выработок.

Как правило, месторождения, представленные мелкими жилами или залежами, относятся к 3 группе по сложности их строения. Расстояния между выработками на всей площади месторождения обычно при предварительной разведке принимаются 40х80х20х40 м и запасы подсчитываются по категории С2. На части площади месторождения, составляющей не более 10—15%, сеть выработок должна быть сгущена до 20—40х20—40 м и запасы на ней подсчитаны по категории C1.