ЛЕКЦИЯ № 4

ТЕМА:«РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ»
Разведка месторождений полезных ископаемых представ­ляет собой комплекс исследований и необходимых для их вы­полнения работ, направленных на определение промышленного значения месторождения. Разведкой завершается геологическое изучение данного участка недр на предпроектной стадии его промышленного освоения.
1. Задачи разведки.
Конечной целью разведки, ее результатом в количественном выражении является подсчет запасов полезного ископаемого и полезных компонентов. Поэтому главной задачей разведки будет определение количества и качества полезного ископае­мого, содержащегося в месторождении. Количество полезного ископаемого может быть подсчитано путем выявления объема, занимаемого им в пространстве. Следовательно, для решения этой задачи в процессе разведки изучаются форма, размеры, условия залегания и нарушенность тел полезных ископаемых.
Показатели качества полезного ископаемого предопреде­ляются его промышленным назначением. Так, для металличе­ских руд и агрохимического сырья важно установить содержа­ние полезных и вредных компонентов и соединений, для строи­тельных материалов — физические свойства, для минерального топлива - теплоту сгорания и зольность и т. д. Кроме того, ка­чество сырья обусловлено не только основными кондиционными показателями, но и характером распределения этих показателей в объеме месторождения, а также наличием различных мине­ральных и промышленных сортов и типов полезного ископае­мого и их взаимным расположением. Оценивается качество по­лезного ископаемого исходя из возможностей и условий его дальнейшей переработки, т. е. технологических свойств, которые являются функцией минерального и химического состава, тек­стурно-структурных характеристик и физико-химических свойств.
Таким образом, для оценки качества полезного ископаемого в процессе разведки выявляются вещественный (минеральный и химический) состав полезного ископаемого, его структурно-текстурные характеристики, физико-химические свойства и осо­бенности распределения всех качественных показателей в про­странстве.
Однако определение количества и качества полезного иско­паемого не единственные задачи, решаемые в процессе раз­ведки, так как этой геологической информации недостаточно для эффективной эксплуатации месторождения. Проектирова­ние, а тем более строительство горнодобывающего предприятия базируются также на сведениях, характеризующих месторожде­ние и район его размещения. Это, прежде всего, горнотехниче­ские условия: глубина залегания месторождения; отношение тел полезных ископаемых к формам рельефа; возможность разви­тия особых инженерно-геологических явлении (карстоопасность, сейсмичность, склонность руд к самовозгоранию и т. п.); фи­зико-механические и водно-физические свойства полезного ис­копаемого и вмещающих пород; количество и взаимосвязь во­доносных горизонтов, их водообильность, химический и бакте­риальный состав подземных и поверхностных вод и т. д. Кроме того, необходимы сведения экономико-географического харак­тера: промышленная освоенность района, климат, рельеф, энер­гетические ресурсы, транспортные возможности, обеспеченность питьевой и технической водой, строительными материалами и т. д.
Таким образом, основными задачами разведки является по­лучение необходимой и достаточной информации о геологиче­ских, горнотехнических и экономических условиях освоения месторождения.

2. Принципы разведки.
Месторождения полезных ископаемых являются природ­ными телами, обладающими разнообразными и изменчивыми свойствами. Однако несмотря на индивидуальность строения каждого месторождения, в основу разведки любого из них мо­гут быть положены единые принципы, так как геологоразведоч­ный процесс осуществляется на определенном уровне развития производительных , сил и преследует одну' цель — выявление в недрах промышленных запасов полезных ископаемых.
Разведка месторождений .полезных ископаемых очень доро­гостоящий и порою длительный процесс, требующий участия большого количества многих специалистов и значительных за­трат материальных ресурсов. В то же время, в результате раз­ведки не производятся материальные ценности. Ее итогом яв­ляется информация о недрах, от достоверности и полноты кото­рой зависит эффективность дальнейшего промышленного освое­ния месторождения. Поэтому основные принципы разведки по­строены на геологической основе и исходят из главного прин­ципа социалистического хозяйства — народнохозяйственной це­лесообразности. Эти принципы таковы:
1) полнота исследований;'
2) последовательные приближения;
3) равномерность (равная достоверность);
4) наименьшие материальные и трудовые затраты;
5) наименьшие затраты времени.
Принцип полноты исследованийзаключается в необходи­мости изучения с той или иной, степенью детальности всего объема, занимаемого месторождением, т. е. в результате про­веденной разведки должна быть дана оценка, всем телам по­лезных ископаемых и месторождению в целом.
Соблюдение данного принципа предусматривает выполне­ние ряда требований, основными из которых являются следую­щие:
1) полное оконтуривание всего месторождения и, если в его состав входит несколько тел, оконтуривание всех тел полезных ископаемых;
2) полное пересечение разведочными выработками тела по­лезного ископаемого или продуктивной зоны;
3) всестороннее изучение качественных показателей полез­ного ископаемого и всех сопутствующих ему минеральных скоп­лений;
4) комплексное изучение месторождения.
Первое требование принципа полноты исследований выте­кает из необходимости оценки всех возможных перспектив ме­сторождения. В противном случае не исключены как напрасные затраты на слишком детальное изучение непромышленного, проявления, так и неоправданные задержки с вовлечением в экс­плуатацию промышленных месторождений.
Рассматривая требование полноты, оконтуривания не надо забывать,, что его выполнение не связано, с обязательным ис­пользованием горных выработок или других дорогостоящих технических средств для оконтуривания всей перспективной пло­щади. Естественно, что надежность и точность определения гра­ниц месторождения или отдельных тел полезных ископаемых будут определяться исходя из их масштабов и детальности раз­ведки с учетом сроков последующей отработки. Однако общие контуры месторождения или поля полезных ископаемых дол­жны быть хотя бы приближенно установлены на самых началь­ных этапах разведки. При разведке/особо крупных месторож­дений оконтуривание, безусловно, должно производиться по ча­стям, а общие контуры поля -распространения полезного ископаемого выявляться с. привлечением геофизических мето­дов и геолого-структурного картирования.
Необходимость соблюдения этого требования можно проил­люстрировать таким примером. Одно из месторождений золота в течение нескольких лет признавалось незаслуживающим про­мышленного освоения, так как оценивалась только централь­ная относительно небольшая жила и не изучались вмещающие породы, которые, как оказалось при более полном исследова­нии, были пронизаны густой сетью мелких золотосодержащих прожилков, распространяющихся на значительную площадь и глубину. В результате это небольшое «проявление» оказалось промышленным месторождением.
Обязательность выполнения второго требования принципа полноты исследований — полного пересечения тела полезного ископаемого или продуктивной зоны — очевидна. Только при полном, от контакта до контакта, пересечении тела полезного ископаемого можно установить его мощность, условия залега­ния, распределение минеральных сортов и промышленных ти­пов полезного ископаемого и полезных компонентов.
Необходимость соблюдения третьего требования — всесторон­него изучения качества основного полезного ископаемого и всех сопутствующих компонентов — обосновывается, прежде всего тем, что в природе практически нет мономинеральных руд. Боль­шинство месторождений черных и цветных металлов содержат несколько полезных компонентов, в том числе редкие и рассе­янные элементы, а в таком, казалось бы «простом», полезном ископаемом, как уголь, нередко отмечаются промышленные кон­центрации ценнейших компонентов - ванадия, урана, германия и др. Кроме, того, вблизи тела основного полезного ископаемого или совместно с ним иногда располагаются обособленные скоп­ления другого полезного ископаемого (уголь и огнеупорные глины, уголь и железные руды, железные руды и бокситы, полиметаллы и флюорит, полиметаллы и барит и т. д.). Причем нередко эти полезные ископаемые самостоятельного промыш­ленного значения не имеют, но их разработка попутно с основ­ным существенно улучшает экономические показатели горно­добывающего предприятия.
Четвертое требование — комплексность изучения — вытекает из общих задач разведки. Оно означает, что в процессе прове­дения геологоразведочных работ должны изучаться не только показатели, характеризующие количество и качество полезного ископаемого, но и все другие геологические и горнотехнические условия, т. е. применяемые технические средства должны обес­печивать возможность выполнения также и гидрогеологиче­ских, и инженерно-геологических исследований и испы­таний.
В заключение необходимо отметить, что принцип полноты исследований не является абсолютным, т. е. он не требует аб­солютно полного и детального изучения всего месторождения одновременно.
Этот принцип должен соблюдаться в соответствии с уров­нем развития техники и технологии и исходить из' запросов практики.
Принцип последовательных приближенийпредусматривает постепенное, поэтапное наращивание объема сведений о место­рождении. Он прямо связан с принципом полноты исследований. В результате разведки должны быть собраны данные о строе­нии месторождения, количестве и качестве полезного ископае­мого, горнотехнических условиях его разработки, необходимые и достаточные для проектирования и эксплуатации. Однако далеко не все обнаруженные проявления полезной минерализа­ции могут иметь промышленное значение — в среднем только одно из двухсот оказывается месторождением. Более того, мно­гие проявления, оцененные на начальных стадиях исследования как перспективные, при дальнейшем изучении признавались не представляющими промышленного интереса. С другой стороны, сразу получить достаточно полные и точные данные обо всем месторождении практически невозможно, да и не всегда целе­сообразно, особенно в случае его сложного строения или зна­чительных масштабов.
Таким образом, необходимость соблюдения этого принципа - продиктована прежде всего экономическими соображениями: расходовать средства на разведку с наименьшим риском их не­оправданных затрат или замораживания. Действительно, при постепенном увеличении детальности изучения можно своевре­менно прекратить разведку, если выясняется, что месторожде­ние непромышленное и тем самым избежать неоправданного расходования, средств. Если же месторождение очень большое, то разведка участков, которые будут разрабатываться через длительное время, означает преждевременную трату средств, т. е. их замораживание или даже омертвление.
Принцип последовательных приближений — один из осново­полагающих, необходимость следовать ему предписывается мно­гочисленными постановлениями и инструкциями отраслевых ми­нистерств, Министерства природных ресурсов и Государственной комиссии России по запасам.
На практике этот принцип выражается в соблюдении ста­дийности разведки. Как уже упоминалось, выделяется несколько последовательных стадий разведки:
1) поисково-оценочные работы;
2) предварительная разведка;
3) детальная разведка;
4) доразведка (разведка в пределах горного отвода);
5) эксплуатационная разведка.
Принцип равномерности (равной достоверности)заключа­ ется в необходимости равнодостоверного изучения всего место­ рождения. Однако выполнение этого принципа не означает, что все пункты наблюдений или разведочные выработки должны располагаться, на одинаковом расстоянии друг от друга во всех направлениях. Равномерность должна быть геологическая, а не геометрическая, т. е. разведочные выработки следует распола­ гать с учетом анизотропии свойств полезного ископаемого. Если, например, коэффициент вариации распределения полезного компонента по простиранию тела в 2 раза меньше, чем вкрест простирания, то равнодостоверная характеристика показателей качества по всей площади тела будет получена тогда, когда расстояние между разведочными выработками вкрест прости­ рания будет в 2 раза меньше, чем по простиранию (рис. 5), а размещение выработок «равномерно» — на одинаковых рас­ стояниях по простиранию и вкрест простирания тела (см.. рис. 5,б) — будет ошибочным, так как информация о распре­ делении полезного компонента по простиранию будет избыточ­ ной. Таким образом, принцип равной достоверности не будет соблюден, а затраты на проведение дополнительных выработок, окажутся излишними.
Рассматриваемый принцип предъявляет к технике и мето­дике геологоразведочных работ следующие требования:

Рис. 5. Расположение разведочных выработок с учетом анизотропии свойств полезного ископаемого: а – правильное; б- неправильное.

1) равномерности освещения разведочными выработками всего месторождения или участков, находящихся в одной и той же стадии разведки;
2) равномерности размещения пунктов определения качест­венных показателей полезного ископаемого — пунктов опробо­вания;
3) применения технических средств разведки, дающих со­измеримые результаты;
4) применения равнозначных и равноточных методик ис­следования вещества полезного ископаемого.
Необходимость требований равномерного (с геологической точки зрения) освещения разведочными выработками всего месторождения и равномерного распределения пунктов опро­бования очевидна — если какие-либо участки месторождения не будут вскрыты разведочными выработками и опробованы или если на разных участках будут использоваться различные сети, то правильно оценить количество и качество полезного ископа­емого будет невозможно и, следовательно, главные задачи раз­ведки не будут выполнены.
Однако равномерность - распределения выработок на' место­рождении не следует понимать буквально. В практике разве­дочных работ нередко одна часть месторождения находится в стадии детальной разведки, а другая — в стадии предвари­тельной. Естественно, что в таких случаях размещение выра­боток (и пунктов опробования) в целом по месторождению не может быть равномерным.
На решение главных задач разведки направлены также другие требования принципа равномерности. Действительно, нельзя оценить с одинаковой достоверностью количество и ка­чество полезного ископаемого, если один участок месторожде­ния разведывается горными выработками, а другой только геофизическими методами или если качественные показатели в одном случае определяются химическими анализами, а в дру­гом — по косвенным данным.
Принцип наименьших материальных затратозначает, что объемы геологоразведочных работ должны быть минималь­ными, но достаточными для выполнения основных задач раз­ведки. Иначе 'говоря, выработок, исследований, испытаний, анализов должно быть ровно столько, сколько необходимо для выявления с нужной степенью достоверности всех характери­стик разведуемого месторождения или рудного тела. Очевидно, что меньший объем работ не позволит получить нужной сте­пени достоверности, а больший приведет к излишним затра­там средств. При поисках оптимального соотношения между максимальной достоверностью и минимальными затратами средств следует помнить, что при достижении некоторого зна­чения точности показателя (разного, конечно, для разных ха рактеристик полезного ископаемого), увеличение точности на долю процента вызывает увеличение затрат на несколько про­центов или даже в несколько раз.
Принцип наименьших затрат времени,как и следует из его названия, требует проводить разведку в кратчайшие сроки. Этот принцип имеет наибольшее экономическое значение: чем быстрее завершится разведка, тем скорее можно начать экс­ плуатацию месторождения и тем раньше получить отдачу от вложенных на разведку средств. Если в промышленной значи­ мости месторождения нет сомнений, то ради сокращения сро­ ков разведки могут быть нарушены другие принципы, главным образом, принцип последовательных приближений, т. е. ста­ дийность разведки.
Итак, рассмотрены пять принципов разведки. Первый из них отражает цель разведки, второй и третий — методологию, четвертый и пятый — технико-экономические показатели геоло­горазведочных работ. На первый взгляд принципы разведки противоречат друг другу: принцип полноты исследований, например, принципу наименьших материальных и трудовых за­трат и некоторым требованиям принципа равномерности; прин­ципы последовательных приближений и наименьших матери­альных и трудовых затрат — принципу наименьших затрат времени ит. д. Однако эти противоречия носят не антагонисти­ческий характер. Более того, их наличие стимулирует разра­ботку и совершенствование важнейшей проблемы геологораз­ведочного дела: достижение необходимой и достаточной досто­верности исследования.
В геологоразведочном деле капиталистических стран под­ход к принципам разведки совершенно иной. Методологиче­ские принципы (полноты, исследований, равномерности) обычно соблюдаются, но вся разведка подчинена одной цели - скорей­шему получению прибыли, скорейшей продаже запасов. По­этому главный и практически единственный принцип - наимень­ших затрат времени. Как правило, разведка осуществляется в пределах наиболее богатых участков месторождения. В слу­чае, если месторождение или его часть окажется нерентабель­ной для разработки, в затратах на разведку предусмотрена норма риска, выражаемая в процентах от общей стоимости разведки.
В угоду скорейшему получению прибыли часто нарушается: принцип полноты исследований — изучается только главное полезное ископаемое в пределах безусловно промышленного контура, а бедные участки, вмещающие породы, горнотехниче­ские условия либо вовсе не изучаются, либо их изучение остав­ляется на долю разработчика месторождения: Например, угольное месторождение Моатиз в Мозамбике, состоящее из серии пластов угля средней и малой мощности, чередующихся с песчаниками, было разведано очень быстро буровыми сква­жинами с отбором керна только по наиболее мощному пласту «Шинанча», лежащему в основании угленосной толщи. В ре­зультате такой разведки остались неизвестными ни горнотех­нические условия, ни возможность отработки вышележащих пластов, ни гидрогеологическая обстановка.