Разведка метасоматических полиметаллических месторождений больших размеров

Характерными представителями месторождений больших размеров со сложными формами рудных тел являются полиметаллические месторождения, залегающие среди вулканогенно-осадочных толщ, и крупные жилообразные и неправильные месторождения в известняках, доломитах и в других породах, в образовании которых решающее значение имели метасоматические процессы. Все эти месторождения характеризуются средней неравномерностью строения, т. е. коэффициент вариации по содержанию полезного ископаемого у них изменяется от 50 до 100, изредка поднимаясь до 150. На крупных месторождениях наиболее распространенных цветных металлов разведки горными выработками и бурением имеют поэтому одинаково широкое применение и обычно комбинируются. Разведка только горными работами или только бурением практикуется очень редко.

Горные выработки необходимы для детального изучения морфологии рудных тел, текстур руд, горно-технических условий эксплуатации, для надежного опробования, для взятия технологических проб большого веса, которые редко удается получить в достаточном количестве из буровых скважин.

Буровая разведка в условиях рассматриваемых месторождений также имеет свои положительные и отрицательные стороны. Если вспомнить, что пробы в забоях горных выработок на месторождениях цветных металлов берутся через 2—4 м, а самая густая сетка скважин не бывает меньше, чем 25 м, недостаточность числа проб при буровой разведке станет очевидной. Основным положительным качеством бурения является быстрота и относительная дешевизна, что особенно важно при предварительной разведке и при разведке нижних горизонтов крупных месторождений цветных металлов, в которых рудные тела обычно прослеживаются на большую глубину.

Бурение применяется на этом типе месторождений в следующие этапы:

а) предварительная разведка, при которой производится подсечение редкой сеткой скважин неглубоких и средних горизонтов рудных тел;

б) поиски и предварительная разведка новых рудных тел на флангах уже разведанного месторождения;

в) разведка глубоких горизонтов.

На тех месторождениях цветных металлов, где форма рудных тел и состав руд просты и тела мало нарушены послерудной тектоникой, бурение может являться главным методом разведки не только предварительной, но и первых стадий детальной, проводимой для получения запасов до категории В включительно.

Одно из типичных полиметаллических месторождений представлено системой сложных, ветвящихся жилообразных тел в известняках карбона. Главное рудное тело приурочено к крутопадающей трещине (рис. 40). Приблизительно параллельно ему располагаются менее крупные тела. От крутопадающих тел по напластованию вмещающих пород ответвляются короткие межпластовые апофизы. Эта зона оруденелых трещин пересекается и несколько смещается плоскостью взбросово-сдвигового характера, наклоненной под углом 40—60°, в которой тоже локализуется рудное тело. Своеобразный «пласт» брекчий, разделяющий толщи карбона и девона, служит естественной границей месторождения на глубине.

Первоначальный состав руд прост. Преобладающим минералом является пирит; рудных минералов, сфалерита и галенита в первичных рудах немного. Жильные минералы практически отсутствуют. Интенсивное окисление рудных тел привело к полному изменению минералогического состава. Пирит окислился в бурые железняки, галенит — в англезит (PbSO4) и церуссит (PbCO3), сфалерит — в смитсонит (ZnCO3) и каламин [Zn(HO)2*SiO3]. Окисление сопровождалось перемещением рудных минералов.

Серная кислота, образовавшаяся за счет пирита, выщелочила огромные карстовые пустоты вдоль рудных трещин и в эти пустоты происходило оползание сверху бурых железняков и церусситов. Таким образом, на глубине 100—150 м от современной поверхности произошло накопление в карстовых пустотах громадных масс церуосита, химически устойчивого и почти не растворимого в рудничных водах. Этим обстоятельством объясняется исключительная мощность и богатство свинцом верхних горизонтов рудника, представляющих собой своеобразный пояс «вторичного обогащения» в пределах зоны окисления. Нижележащие горизонты представлены менее мощными и более бедными рудами. По-видимому, это не связано с обеднением первичных руд, а обусловлено замиранием процессов «вторичного обогащения».

Главное церусситсодержащее тело протягивается на значительное расстояние по простиранию. Для рудной залежи характерно пологое (под углом 10—12°) погружение, соответствующее погружению вмещающих пород (рис. 41). Мощность тела, достигающая больших величин в раздувах на верхних горизонтах, уменьшается на глубоких горизонтах.

Сфалерит, в отличие от галенита, при окислении образует хорошо растворимый в рудничных водах сернокислый цинк. Однако, когда эти растворы при своем перемещении встречают карбонатные и кремнистые вещества, из них осаждаются труднорастворимые минералы цинка — смитсонит и каламин. Таким образом, цинк был удален из первоначального рудного тела и образовал метасоматические пластообразные залежи за счет замещения известняков в лежачем боку главного тела свинцовых руд. Чередование прослоев окисленных цинковых руд и малоизмененных известняков довольно частое (рис. 42).

Пластовые залежи нарушены многочисленными сбросами, по которым опущено восточное крыло. Эти сбросы старше залежей цинковых руд; тем не менее цинковые залежи полностью повторяют все смещения, испытываемые вмещающими породами. Это значит, что замещение определенных пластов цинковыми минералами было строго избирательным (селективным); рудные растворы находили смещенный пласт в соседнем блоке и замещали его в то время, как другие неблагоприятные пласты не замещались.

Описанное месторождение было обнаружено по старым выработкам. Предварительная разведка его осуществлялась скважинами колонкового бурения по профилям, отстоящим ка 50 м друг от друга. Скважины в каждом отдельном профиле бурились, веером из одной точки. Первоначально проходилась скважина с большим наклоном для подселения рудного тела на глубине около 150 м от поверхности, затем вторая скважина под еще большим углом, для подселения тела на глубине 200—250 м; кроме того, часто задавалась еще третья вертикальная скважина.

Такой способ расположения скважин нельзя назвать удачным, потому что при крутом, почти вертикальном залегании тела скважины, бурившиеся под углами 75—80°, пересекали рудное тело под очень острыми углами, а вертикальные скважины могли пересечь только пологие пластовые апофизы, отходящие от основных рудных тел. Кроме того, в верхней части месторождения скважины, пройденные веером, были расположены очень близко друг от друга и, таким образом, дублировали одна другую.

Бурение глубоких скважин веером из одной точки, иногда практикуемое с целью избежать расходов по переноске бурового станка, применять не следует, за исключением особых случаев. Более целесообразно располагать скважины в одном профиле, в затылок одна другой, перенося каждую более глубокую скважину несколько дальше от выхода рудного тела. Это замечание не относится к скважинам подземного колонкового бурения, которые часто располагаются веерами.

Особенностью буровой разведки на данном месторождении является необходимость пересечения мощных тел окисленных свинцовых руд. Получение керна из рыхлых окисленных руд при обычном бурении с промывкой, даже с двойными колонковыми трубами, невозможно. Была применена проходка этих мощных тел без промывки при помощи «затирки керна всухую». При этом употреблялся обычный буровой снаряд с коронкой, армированной твердыми сплавами, что обеспечивало проходку крепких участков кремнистых бурых железняков.

Опыт проходки мягких и сыпучих окисленных руд при помощи «затирки всухую» вполне оправдал себя и может быть рекомендован для широкого применения при пересечении окисленных зон на других месторождениях. Выход керна при таком способе близок к 80%.

В мощных зонах неустойчивых пород, сопровождающих окисленные руды, необходимо вслед за буровым снарядом забивать колонну обсадных труб, и, во избежание быстрой потери диаметров, широко применять бурение с расширителями.

Рудные тела на месторождении имеют настолько неправильную форму, что бурение даже по сетке 50х60 м не может дать запасов категории В, если разведываемые блоки не опираются хотя бы одной стороной на горные выработки. Вследствие этого, в стадию детальной разведки, наряду с бурением, необходимо проведение многочисленных горных выработок. Главные свинецсодержащие рудные тела разведуются системой горных выработок на горизонтах, отстоящих по вертикали на 30—40 м друг от друга. Штреки проходятся либо непосредственно по рудному телу, либо в стадию подготовки к эксплуатации как полевые выработки, из которых рудное тело пересекается ортами, заданными через 20—25 м по простиранию. В отдельных участках для перевода запасов в высокие категории (A2+В) при детальной разведке проходилось дополнительно очень большое количество горных выработок (штреков, рассечек, восстающих и подэтажных штреков и рассечек из восстающих), не считая горных выработок, пройденных при эксплуатационной разведке.

На такого рода месторождениях, из-за сложной и неправильной формы рудных тел, эксплуатационная разведка приобретает особое значение. Часто случается, что внутри оконтуренного с трех или четырех сторон блока руд в процессе эксплуатации неожиданно вскрываются пережимы или, наоборот, раздувы, «карманы» и апофизы причудливой формы. Такие участки необходимо немедленно разведывать для того, чтобы обеспечить полную их отработку без потерь. В этих условиях большое значение приобретает подземное колонковое бурение.

В среднем на 1 тыс. т добытой руды приходится 10—50 пог. м скважин, которые бурятся специальными станками, приспособленными для работы в подземных выработках. Эти цифры увеличиваются при отработке нижних горизонтов, имеющих более сложное строение и более бедные руды. Кроме того, на особенно сложных участках дополнительно следует проводить горные выработки, иногда не в меньшем количестве, чем было пройдено при детальной разведке. В этом случае трудно провести грань между выработками чисто разведочными и подготовительными.