Рациональные методы подсчета запасов нерудного металлургического сырья

В практике подсчета запасов горнометаллургического сырья в настоящее время широко применяются два метода: геологических блоков и разрезов.

Метод геологических блоков при правильном его использовании лучше, чем любой другой, позволяет учитывать и отражать особенности строения месторождения, изменение состава и качества сырья и поэтому должен рассматриваться как основной метод подсчета запасов полезных ископаемых, используемых металлургической промышленностью.

При подсчете запасов методом разрезов по данным разведочных выработок строят геологические разрезы, на которых изображается сечение тела полезного ископаемого. Метод разрезов обусловливает необходимость закладки разведочных выработок по параллельным линиям. В подсчетный блок обычно объединяются запасы полезного ископаемого, заключенного между двумя соседними разрезами.

Объем блока вычисляют в зависимости от его формы по одной из следующих формул.

1. Если площади сечений тела полезного ископаемого, ограничивающие блок, более или менее равновелики, по формуле призмы:

где V — объем блока; s1 и s2 — площади параллельных сечений; l — расстояние между разрезами.

2. Когда площади параллельных сечений, ограничивающих блок, имеют изометричную форму и подобны, но по величине резко различны (более чем на 40%); в этом случае объем блока вычисляют по формуле усеченной пирамиды: V = s1+s2+Vs1*s2/3l.

3. Для крайних блоков, которые опираются только на одно сечение, объем может быть определен:

а) по формуле клина

где l1 — расстояние от плоскости сечения до линии выклинивания полезного ископаемого;

б) по формуле конуса

в) по формуле усеченной пирамиды (приведена выше).

При выделении подсчетных блоков по методу разрезов отдельные сечения, а следовательно и выработки, на которых основываются эти сечения, принимают неодинаковое участие в определении запасов месторождения. При этом чем больше расстояния отделяет данное сечение от соседних, тем больше его влияние. Таким образом, объем тела полезного ископаемого по существу определяется способом взвешивания площадей разрезов на длины их влияния, что, как известно, правильно только в тех случаях, когда существуют зависимости формы тела полезного ископаемого в определенном направлении. Однако такие случаи встречаются редко.

Второй недостаток метода разрезов заключается в выделении блоков не по принципу однородности геологического строения, а формально, по случайным разрезам, построенным по случайным в геологическом отношении линиям разведочных выработок.

И, наконец, третий недостаток метода разрезов — небольшое количество выработок, находящихся в плоскости разреза, что обусловливает малую достоверность характеристики строения и качества полезного ископаемого как в плоскости сечения, так и в целом по блоку, заключенному между двумя разрезами.

Применение метода разрезов существенно затрудняется при расположении выработок по непараллельным сечениям. Для определения объемов блоков, расположенных между непараллельными сечениями, в последнее время редко используются формулы, предложенные А.С. Золотаревым, из-за трудности отыскания центров тяжести сечений, необходимых для производства вычислений. Значительно шире применяется способ А.П. Прокофьева, что объясняется его простотой. Однако, как отмечают Е.О. Погребицкий и В.И. Терновой, этот способ пригоден только для горизонтального и вертикального залеганий. Использование его для наклонных тел, как показал Е. Д. Кравцов, приводит к ошибкам. Так, если падение тела полезного ископаемого направлено в сторону схождения непараллельных сечений, то объем тела, определенный по формуле А.П. Прокофьева, будет завышен, и наоборот.

Ю.А. Колмогоровым предложен новый весьма простой способ определения объемов залежей между непараллельными сечениями. Сущность его заключается в том, что блок между двумя непараллельными сечениями разбивают на два подблока V1 и V2 (рис. 37). Объем первого подблока (призмы ми сечениями) определяется по формуле

где l2 и l2' — проекции тела полезного ископаемого на поверхность по сечению s2 и по сечению s2', параллельному s1.

Объем второго подблока (клина) определяется по формуле

где h — перпендикуляр, опущенный из крайней точки разреза s2' на линию сечения s2.

Недостатки метода разрезов могут быть устранены при подсчете запасов методом геологически однородного разреза. Для вычисления объема тела полезного ископаемого этим методом разрезы, построенные по разведочным линиям, объединяют в пределах части месторождения, характеризующейся однородным строением, и объем вычисляют по следующей формуле:

где V — объем тела между крайними сечениями; s1, s2, s3, ..., sn — площади отдельных сечений; n — количество сечений; l — расстояние между крайними сечениями.

Применение метода геологически однородного разреза значительно сокращает расчеты и повышает достоверность оценки запасов в отдельных подсчетных блоках.

На достоверность подсчета запасов большое влияние оказывает правильность выделения подсчетных блоков.

Выделяя подсчетные блоки следует иметь в виду, что подсчетный блок — это участок месторождения, однородный по строению, составу и качеству полезного ископаемого; находящийся в одинаковых горно-технических условиях разработки и изученный с одинаковой степенью детальности во всех частях.

С целью повышения достоверности подсчитанных запасов полезных ископаемых рекомендуется при выделении подсчетных блоков руководствоваться следующими основными принципами.

1. Подсчетный блок должен быть геологически и технологически однородным и характеризоваться: а) одинаковой степенью разведанности и изученности параметров, определяющих количество запасов, качество минерального сырья и горногеологические условия его разработки; б) однородностью геологического строения или примерно одинаковой степенью его сложности и близкой степенью изменчивости мощности, строения, вещественного состава полезного ископаемого и основных показателей качества и технологических свойств сырья; в) выдержанностью условий залегания, определяемой приуроченностью блока к единому структурному элементу месторождения (крылу или замковой части складки, тектоническому блоку, ограниченному разрывными нарушениями и т. д.); г) общностью горно-технических условий разработки.

2. Контур блока должен ограничиваться естественными границами тел полезных ископаемых, линиями, проходящими через разведочные или эксплуатационные выработки, по которым получены необходимые для оценки запасов данные, или линии. интерполяции (экстраполяции), обоснованными геологическими (геофизическими) исследованиями.

3. По месторождениям с неравномерным распределением полезных компонентов или с резко изменчивой мощностью тел полезных ископаемых запасы в блоке не должны превышать размеры годовой добычи предприятия.

4. Размер и форма блока должны обеспечивать необходимую точность планиметрирования. На посчетных планах и разрезе стороны блока должны иметь длину не менее 50 мм, следует также избегать выделения блоков излишне вытянутой или остроугольной формы.

Сопоставление данных разведки и эксплуатации многих месторождений различных полезных ископаемых свидетельствует о низкой достоверности подсчета запасов в пределах небольших блоков, опирающихся на небольшое количество выработок, и о высокой точности подсчета запасов всего месторождения или крупного участка его.

Оптимальный размер подсчетных блоков определяется двумя факторами: строением месторождения и плотностью разведочной сети, причем решающее значение имеет строение месторождения.

Важно, чтобы подсчетный блок опирался на минимально необходимое число пересечений. Практикой установлено, что число таких пересечений должно быть не менее 9 на простых месторождениях и не менее 25 — на сложных.

При определении категории запасов в блоке следует руководствоваться Классификацией запасов месторождений твердых полезных ископаемых и соответствующими инструкциями ГКЗ России по ее применению.