Исследование возможности использования бурения при разведке малых золоторудных месторождений Восточной Якутии

Актуальность работы.

В условиях глубокого экономического кризиса, переживаемого Россией при переходе на рыночные отношения в экономике, особую роль в его преодолении должно сыграть освоение малых золоторудных месторождений. Это стало ясно еще в конце 80-х годов, когда правительство СССР составляло план экономического развития страны на 1990 -1995 гг.

Этим планом предусматривалось резко поднять долю малых золоторудных месторождений в общем балансе золотодобычи. На этот шаг правительство пошло, исходя из быстрой окупаемости средств, вложенных в освоение данных объектов. Так, опыт эксплуатации 37 подобных месторождений показал, что их оборот происходит не позднее, чем через три года после начала отработки этих месторождений (Ю.А. Казаченко, Л. Н. Шизерских, и др.).

Однако при освоении данных объектов есть серьезные препятствия, главное из которых — низкая достоверность подсчета запасов и очень высокая себестоимость разведки, связанная с большим объемом подземных горных работ, которые вынуждены выполнять разведочные организации для подготовки запасов, передаваемых горнодобывающим предприятиям для эксплуатации.

Практически единственной альтернативой тяжелым горным работам всегда считалось бурение, однако сегодня его роль ограничивается изучением морфологии рудных тел, имеющих геологические границы, и подготовкой запасов, в лучшем случае, категории Сг. Такое отношение к буровым работам определяется устоявшимся мнением о низкой представительности кернового опробования.

Одной из основных причин, определяющих большие погрешности кернового опробования, как правило, называют низкий выход керна при бурении и его избирательное истирание. Исходя из этого, все усилия, направляемые на совершенствование методики опробования, сосредотачивались на борьбе именно с этими явлениями, однако качественного перелома в решении данной проблемы до сих пор достичь так и не удалось.

Цель и задачи исследований.

В предлагаемой работе делается попытка решения проблемы широкого применения бурения в геологоразведочном процессе освоения малых золоторудных месторождений нетрадиционным путем — исходя из закономерностей распределения золота внутри рудных тел. Этим и определяется цель, поставленная автором в своих исследованиях: изучить возможности повышения достоверности опробования промышленного оруденения при освоении малых золоторудных месторождений Восточной Якутии и в том числе при применении буровой системы геологоразведочных работ.

Достижение поставленной цели осуществлялось на основе решения следующих задач:

1. Изучением закономерностей распределения золота рудных телах в пределах Юрско-Бриндакитского узла.

2. Оценкой влияния этих закономерностей на погрешности опробования.

3. Оценкой баланса погрешностей опробования.

4. Изучением возможностей использования различных способов опробования.

Исходя из поставленных задач в работе защищаются соответствующие положения.

Защищаемые положения:

1. Распределение золота в кварцевых жилах имеет закономерно-прерывистый характер, что предопределяет возможность исследования причин и динамики формирования погрешностей опробования как с позиций стохастической, так и с позиций детерминированной модели изучаемого объекта.

2. Главной причиной погрешностей опробования является несоответствие геометрических параметров проб и сети их расположения выявленным закономерностям распределения золота в рудных телах, что в условиях традиционных методик и технологий поисково-разведочных работ порождает тенденциозный характер этих погрешностей.

3. Кустовая система опробования является оптимальной в условиях малых золоторудных месторождений и достаточно эффективной в буровом варианте.

Научная новизна:

1. Для месторождений Юрско-Бриндакитского рудного узла исследован закономерно-прерывистый характер распределения золота в рудных телах и свойства полей концентраций золота (ПКЗ) — дискретность, упорядоченность, масштабное подобие и нелинейность, определяющих сложность рудных тел и блоков разведки. Установлено влияние этих свойств на формирование погрешностей опробования.

2. Установлено доминирующее влияние выявленных свойств ПКЗ и второстепенное технических погрешностей (избирательное истирание и низкий «выход» керна) на суммарную погрешность пробоотбора.

Практическая значимость:

1. Доказана возможность эффективного применения бурения при разведке малых золоторудных месторождений малосульфидной золотокварцевой формации в кустовом варианте.

2. Разработаны и рекомендованы оптимальные системы опробования и разведки малых золоторудных месторождений с использованием бурения.

Фактический материал и личный вклад автора.

Основным источником фактов и базой исследований явились полевые работы, проведенные автором в составе ОНИЛ Мин. Гео. РСФСР на малых золоторудных месторождениях Восточной Якутии в период с 1984 по 1991 гг. В итоге этих работ детально изучены 5 площадок специального непрерывного опробования золотокварцевых жил, 4 монолитных образца, около 50 аншли-фов, совместно с Аллах-Юньской ГРЭ проведены опытно-методические работы на месторождениях Оночаллах и Дуэт.

Проведено специальное имитационное моделирование процесса опробования на обобщенных моделях структурной организации ПКЗ.

Кроме собственных материалов и материалов коллег по ИПИ, использовались материалы ПГО «Якутскгеология», в том числе Куларской ГПП, Аллах-Юньской ГРЭ, Майской и Аллахской ГПП, материалы ПО «Якутзолото» и его подразделений — ГОКов «Куларзолото» (шахта «Кулар») и «Джугджурзолото», в том числе шахты «Юрская» и участка «Бриндакит». Кроме того, привлекались материалы ИрГИРедМета.

Аналитические работы выполнялись в Заполярной и АллахЮньской ГРЭ, Майской и Аплах-Юньской ГПП и в ИрГИРедМет.

Апробация работы.

Итоги исследований докладывались на научно-технических конференциях ИПИ 1986 и 1987 гг., на конференции молодых ученых ВостСибНИИ-ГиСМа (г. Иркутск) 1989 (два доклада), на Всесоюзной конференции АН СССР и СМ Бурятии (г.Улан-Удэ) в 1990 г.

Материалы, использованные в диссертации, явились составной частью 2-х отчетов, подготовленных в ОНИЛ Мин. Гео РСФСР.

Основные итоги исследований опубликованы в 6 печатных работах, и 2-х рекомендациях.

Диссертация состоит из 5 глав, включает «Введение» и «Заключение», содержит/53страницы машинописного текста, 35 рисунков, 14 таблиц, список использованной литературы состоит из 108 наименований.

Выводы этого эксперимента в значительной мере подтверждаются при сопоставлении данных разведки и эксплуатации (рис.25), что свидетельствует о высокой «чистоте» этой работы, при этом, в данном случае имел место идеальный пример, когда замер в точке исключал какую-либо.

Тенденции з соотношениях параметров подсчета запасов в блоках по данным разведки и эксплуатации для золоторудных место рождений Восточной Якутии. [.

Рис. ?5″ c? погрешность. При введении в условие эксперимента такой погрешности резко усложняет картину поведения других погрешностей, но выявленные в первом случае тенденции сохраняются.

Таким образом, в условиях использования разведочных сетей, принятых в нашей стране практически повсеместно, мы будем иметь погрешность разведки 25 — 30% с тенденцией к завышению, что собственно мы имеем в практике при сравнении разведочных и эксплуатационных данных (см. рис. 25).

Серьёзное влияние на точность определения содержаний золота в точке оказывает контрастность золотин по их размерам, так как природная структура прерывистости распределения отдельных золотин в процессе опробования искажается. Сотрудники ИПИ В. В. Шевелев, С. Д. Федченко и Л. П. Власьевский установили, что погрешность определения содержаний, имеющая субъективный характер, в области замера бороздовой пробой с геометрическими параметрами 100×10×5 см, составляет от — 100 до +192%. При этом основной «вклад» в эту погрешность (около 70%) вносит операция сокращения пробы, а операция ее взятия и пробирный анализ — около 30%.

Исследования, проведенные в ИПИ В. В. Шевелёвым, С. Д. Федченко и Л. П. Власьевский, показали зависимость погрешности анализа от гранулометрии золотин и что стандартная навеска для пробирного анализа массой в 50 г, хотя и является оптимальной, но ввиду малого количества золотин в пробе и их крупности не является представительной. При такой массе навески погрешность пробирного анализа будет находиться в пределах 100 — 200%.

4.1.2 Влияние нелинейности и структурной автономии ПКЗ на достоверность разведки.

Влияние нелинейности в «чистом» виде до отработки месторождения выявить невозможно ввиду дискретности наблюдений и измерений. Однако при высокой плотности разведочной сети моделирование показало наличие систематической погрешности в сторону завышения содержаний золота (около 10%). Это и есть проявление нелинейности вариации концентраций золота от высоких к низким и наоборот.

Причина возникновения погрешности видится в том, что при высокой плотности точек пробоотбора, при усредненных данных, зона влияния, особенно высоких содержаний металла, искусственно завышается, поскольку автоматически все пробы распространяются на окружающее пространство, равное ½ шага опробования. Эта доля погрешности на стадиях геологоразведочных работ, предшествующих эксплуатации, в силу небольшой величины, практически никак не проявляется и учитывается в суммарной погрешности разведки. Однако, опыт отработки многих золоторудных месторождений [72] и личные наблюдения автора позволили отметить факты систематического неподтверждения данных даже детального эксплуатационного опробования и именно по этой причине.

Нелинейность на других уровнях организации ПКЗ, например, на уровне «рудный столб» может оказать существенное влияние на погрешность разведки в случаях, когда сечения проб и расстояния между ними превышают зоны их влияний. За счет этого возникает, как правило, систематическая погрешность. Именно этим, скорее всего, объясняется частое отклонение данных разведки в сторону завышения [93].

Свойство автономности ПКЗ непосредственно на погрешность разведки влияния пра ктически не оказывает. Однако его игнорирование при поисково-оценочных работах может привести к грубым ошибкам и, как следствие, к нерациональным затратам при выборе участков и объектов для дальнейших геологоразведочных работ. Например, часто основной объем работ сосредотачивается в зонах аномального распространения кварцевых жил, в то время как аномалии по золоту, будучи автономными, могут быть смещены и выпасть из поля зрения [93].

1СЪ.

4.1.3. Суммарное влияние свойств ПКЗ на общую структуру опробования.

Анализ причин, влияющих на достоверность разведки, дает возможность представить структуру погрешности при изучении ПКЗ в целом. Основу всех ошибок составляет погрешность замера концентрации металла в точке, где ведущая роль принадлежит грануламетрии золота, а так же закономерности его распределения внутри рудных агрегатов и рудных гнезд. Поскольку эти ошибки не зависят от воли и действий Человека, они носят объективный характер и должны минимизироваться либо увеличением количества проб, либо регулировкой их геометрических параметров.

Однако, мы предлагаем еще один, третий путь оптимизации методики опробования, который видится нам в создании принципиально новых подходов к этой проблеме, а именно, в создании, в первую очередь, систем пробоотбора, а так же обработки проб и их анализов, адекватных природному строению ПКЗ.

Помимо ошибок, имеющих объективный характер, при изучении месторождений мы не можем избежать и субъективных погрешностей, связанных с неверной интерпретацией имеющейся информации, а так же техническими погрешностями и простой небрежностью исполнителей. На их долю приходится, 15% от суммарной погрешности опробования.

Дело в том, что при отборе и особенно при обработке проб неизбежно, возникают потери материала, так как, ввиду своих физических свойств, золото не крошится и не истирается, а лишь меняет форму, оставаясь в тех же классах крупности и массы. В процессе сокращения деформированная золотина может либо целиком уйти в отвал, тем самым занизив содержание, либо наоборот, целиком попасть в навеску, дав в результате анализа «вспышку» содержания. Вряд ли есть необходимость доказывать пагубность того и другого. Для случаев потерь материала при отборе проб необходимо некоторое пояснение.

Суть проблемы в том, что эти ошибки приобретают особую роль в условиях буровой системы разведки, так как здесь неизбежны потери материала проб ввиду разрушения керна в процессе бурения скважин. Так, при проведении опытно-методических работ на жиле N 32 месторождения Дуэт, когда автором проводились наблюдения за сохранностью керна при бурении по рудному телу, удалось собрать материал по девяти скважинам и отметить следующие факты:

1. В пяти скважинах разбурены контакты жилы.

2. В трех скважинах имело место боковое истирание керна.

3. Во всех скважинах керн разрушен на кусочки длиной не более 9 см, при длине рейса 1 м.

4. В семи скважинах зафиксированы следы вымывания промывочной жидкостью углисто-глинистого вещества на глубину до двух миллиметров.

5. В шести скважинах отмечены выбоины на боковых поверхностях керна.

Хотелось бы обратить особое внимание на пункты 1- 3- 4 по той причине, что известно тяготение золота к зальбандам жил [50], (см. рис. 13- 14), к ксенолитам вмещающих пород (рис. 13) и трещинам, которые чаще всего заполнены углисто-глинистым веществом (см. рис. 13- 14). Все это, как правило, наиболее ослабленные зоны, где, в первую очередь и происходит разрушение керна.

При разрушении керна и вымывании промывочной жидкостью углисто-глинистого вещества золото неизбежно покидает керн и под давлением бурового раствора выносится либо в шлам, либо вообще за пределы буровой колонны, где оно теряется, оседая в открытых трещинах или размазывается по стенкам скважин.

Исследования материала шлама, отобранного в процессе этих работ, показали резкое повышение содержаний золота в материале крупностью менее 1 мм [70] (рис. 26), что, в определенной мере, подтверждает предположение о миграции полезного ископаемого из керна в шлам. Связь же его с мелкой фракцией указывает на то, что в шлам попадает лишь мелкое золото, а крупное, вообще уходит из поля зрения.

Имеют место технические погрешности и при бороздовом опробовании, но они возникают, главным образом, при ручном пробоотборе, когда неизбежны нарушения геометрии борозды. Следовательно, решение этой проблемы лежит через механизацию пробоотбора.

Помимо кернового, шламового и бороздового способов пробоотбора, на золоторудных месторождений другие применяются редко, поэтому в данной работе они не рассматриваются. Таким образом, общую структуру погрешности опробования можно выразить: р2×2+у2 + 12 + у2 где.

Xпогрешность пробоотбора;

У — -" - сокращения пробы;

7. — -" - отбора навески;

V — -" - анализа;

Учитывая, что погрешности пробоотбора, отбора навески и её анализапо совокупности не превышают 50%, а суммарная ошибка опробования, для месторождений данного типа, достигает 193%, то становится ясным, что на сокращение пробы приходится «львиная доля» всех погрешностей опробования. Из всего вышесказанного можно сделать вывод о весьма значительном влиянии крупности золота на представительность опробования, более того, следует отметить, что, используя традиционные методы опробования, мы делаем это с огромной, вряд ли допустимой погрешностью.

Су.е к р аоисимость содержании золота от *рупнссти шлама. г в.

4.2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРЕШНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ЗОЛОТА В МАССЕ ПРОБЫ.

Практически единственным источником информации при любых способах опробования в условиях золоторудных месторождений, пока является материальная проба. Как известно, ее особенность заключается в том, что после взятия, в ней нарушаются все природные связи, регулирующие пространственное распределение золота в области отбора и обнажается влияние гранулометрического спектра золотин, попавших в пробу, т. е. свойство прерывистости ПКЗ на его самом детальном, с точки зрения доступности, уровне организации. Здесь господствуют те же фундаментальные свойства ПКЗ, которые предопределяют крайненеравномерное распределение золота по массе, но «усиленные» техническими погрешностями. Как отмечалось 70 — 90% золота по массе сосредоточено в 30 — 40% общего количества золотин.

Поскольку материал пробы при ее обработке подвергается измельчению, последовательному сокращению, тонкому истиранию, отбору из них навесок и последующему их анализу, то естественно возникает вопрос: как влияют свойства ПКЗ и гранулометрический спектр металла на достоверность этих операций? В принципе, они должны предельно ослабить это влияние «сохранить» постоянной концентрацию золота в массе пробы на всех стадиях опробования и обеспечить, таким образом, представительность навески массой в 50 г, относительно всей зоны влияния отобранной пробы. Влияние различных факторов на достоверность определения содержаний золота в пробе рассматривались во многих работах, но особо хотелось бы отметить работу Ю. А. Ткачева и A.A. Шеина [89], где сделан наиболее полный анализ влияния этих факторов. Данная проблема так же очень серьезно исследовалась в ИПИ [69] при изучении золоторудных месторождений.

Именно в операциях по обработке и подготовке проб к анализу проявляется влияние на достоверность определения содержания металла в пробе главного фактора — наличия крупного золота (размером золотин более 0.5 мм) и его количественного соотношения с мелким золотом.

Как известно, измельчение материала пробы производится с целью увеличения числа частиц рудного материала, что обеспечивает стабилизацию заданной точности сокращения проб. Однако известные операции измельчения, как указывалось выше, являются недостаточно надежными и ввиду специфических свойств золота: при измельчении оно часто в значительных количествах размазывается по рабочей поверхности дробилок и истирателей. Поведение металла, в процессе его измельчения, тесно связано с формой и размерами золотины, их строением и чистотой [69].

Изучение золота при его измельчении свидетельствует об одном: измельчение золота по отношению к вмещающим его минералам существенно отстает. Так опыты М. Н. Савосина и Н. В. Бышева показывают, что при достижении крупности материала пробы 0.1 — 0.15 мм, измельчение золота практически приостанавливается, а при дальнейшем истирании — до 0.070 — 0.1 мм — золотины не уменьшаются в размерах, а принимают техногенные формы (шары и цилиндры) с размерами 0.1 — 0.2 мм. На стадиях более крупного помола — до 0.1 мм, — искусственно вводимое золото крупностью 0.5 -1 мм практически сохраняет свои формы.

Специально проведенные исследования И. Л. Патушинской и С. Д. Федченко [69], в основном, подтвердили эти результаты (таблицы 10 и 11) и показали следующее:

— Золото класса -1.0 + 0.1 мм, в основном, истирается до размера 0.074 мм, а количество золотин увеличивается, в среднем в 8 раз по сравнению с исходным их количеством;

— Основная масса золота имеет размер меньше 0.1 мм, часть их относится к классу + 0.1 мм, а отдельные зерна остаются в том же классе крупности, что и до истирания;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Выполненная работа посвящена проблемам опробования малообъемных золоторудных месторождений Восточной Якутии. Здесь, при помощи имитационного моделирования и натурных экспериментов удалось доказать, что, во-первых, использование традиционно применяемых способов пробоот-бора и методик опробования влечет большие и неоправданные погрешности в геометризации и, следовательно, подсчете запасов. Вовторых — удалось установить, что главная причина имеющихся ошибок, возникающих при опробовании, кроется не в технических погрешностях (избирательное истирание керна, несоблюдение «геометрии» борозд при их отборе и т. п.), а в несоответствии особенностей распределения золота в рудных телах, параметрам сети пробоотбора и разведочной сети.

Опираясь на исследования, проведенные коллегами [69] в этой работе сделан вывод о том, что ошибки, возникающие в процессе обработки проб, которые обычно относят к техническим, все же, в силу физических свойств золота, имеют природные «корни» .

Таким образом, при дальнейшем совершенствовании методики опробования золоторудных месторождений, центр тяжести исследовательских работ должен быть смещен в область изучения закономерностей распределения золота, причем на самом локальном уровне — на уровне рудных столбов и рудных гнезд. Проведенные рядом ученых и специалистов работы [1- 5- 9- 15- 29- 44- 45- 48- 49- 50- 52- 57- 62- 64- 65- 68- 78- 86- 87- 91- 92- 93- 96], также исследования автора, позволяют выявлять такие закономерности. Это показано на примере ряда малых золоторудных месторождений Восточной Якутии, что послужило базисом для создания принципиально нового подхода к проблемам опробования.

Как сказано выше, суть нового подхода к методике пробоотбора заключается в кустовом опробовании, максимально снижающим природные погрешности распределения золота. Это позволяет не просто повысить представительность и точность опробования, но и открывает реальный путь для широкого применения бурения в освоении малых золоторудных месторождений.

В основном здесь рассматривались способы опробования применяемые на завершающих стадиях подготовки месторождений к эксплуатации, однако диапазон применения кустового опробования, в его буровом варианте может быть расширен, путем применения на стадиях, задачей которых является распознавание объекта.

Дело в том, что обычно поисково-оценочные работы проводятся путем проходки поверхностных горных выработок и бурением одиночных скважин. Учитывая закономерности распределения золота в рудных телах, описанные здесь и в других работах [1- 45- 62- 81- 87- 91- 92- 93- 96], легко понять, почему подавляющее большинство объектов получают отрицательную оценку, а проще говоря, теряются месторождения. Опуская детали, можно заключить, что такие итоги большинства поисково-оценочных работ обусловлены весьма малой вероятностью попадания проб горных выработок и одиночных скважин в обогащенные участки рудных тел. Положение усугубляется и погрешностями, возникающими при обработке проб. Если же мы, все-таки получаем положительный результат на этой стадии, то, как правило, резко завышает содержания и запасы, что безусловно, вредно и ведет к неоправданным расходам на дальнейшие работы.

В случае, если мы перейдем на кустовое опробование, то мы практически гарантированы от пропусков месторождений. В тоже время, даже очень высокие содержания по отдельным скважинам, будут «нивелированы» содержаниями по другим пробам, отобранным в пределах этого же «куста». Это вольно или невольно гарантирует нас от чрезмерного оптимизма при оценке объекта. Если же мы будем иметь высокие содержания по «кустам» проб даже с учетом «нивелировок», можно с большой уверенностью говорить о перспективности данного рудопроявления.

Автор далек от мысли, что завершив работу над этой диссертацией, ему удалось решить все проблемы. Все сказанное о кустовом опробовании требует дальнейшего изучения и совершенствования. Было бы крайне желательным проведение полномасштабных опытно-методических работ, которые завершились бы эксплуатацией испытуемого блока. К сожалению, сегодня это нереально.

Наиболее важным направлением дальнейших исследований, по затронутым в диссертации проблемам, автор считает изучение закономерностей распределения золота в рудных телах с охватом более широкого круга месторождений и регионов, так как труды ИрГИРедМета и другие работы [45−86- 87- 91- 92- 93- 96] свидетельствуют об универсальности выявленных свойств ПКЗ.

Особенно интересным и безусловно важным вопросом, при изучении золоторудных месторождений, является генетический аспект выявленных свойств ПКЗ.

К сожалению, ввиду ограниченности средств и времени, автор оставил эту проблему за рамками своих исследований. Другими геологами данная тема практически не рассматривалась, за исключением В. В. Богацкого [5], В. В. Сухинина [86- 87- 96] и В. А. Филонюка в его докторской диссертации и в.

91- 92- 93- 96].