Особенности методики поисков и разведки ураноносных песчаников

В качестве другого примера рассматриваются особенности поисков и разведки ураноносных песчаников собственно уранового фациального типа, залегающих в терригенных сероцветных формациях субплатформенного типа.

Ураноносные песчаники широко распространены в различных районах мира и чаще всего располагаются в пределах молодых эпиплатформенных орогенных поясов, в межгорных или предгорных впадинах, по соседству с областями интенсивных восходящих блоково-глыбовых движений.

В пределах одного ураноносного района часто встречаются ураноносные песчаники, имеющие черты, свойственные не только данному, но и другим фациальным типам, которые в основном проявляются в пределах одного месторождения. Однако несмотря на эго все они обладают рядом общих характерных особенностей:

• • приуроченностью к молодым мезо-кайнозойским отложениям верхних молассоидных или субплатформенных формаций, представленных аллювиальными, лимническими и дельтовыми фациями;
• • отчетливым стратиграфическим контролем продуктивных толщ;
• • связью оруденения с литологически благоприятными толщами переслаивающихся гравелитов, песчаников, алевролитов и глинистых сланцев (глин) и расположением рудных скоплений в наиболее проницаемых горизонтах (песчаниках и гравелитах), ограниченных горизонтами непроницаемых отложений;
• • постоянным присутствием в составе песчаников органического вещества, растительных остатков различных стадий углефикации (от углефицированного детрита до погребенных стволов деревьев) или углеродистого вещества;
• • тесной пространственной связью оруденения с границами выклинивания регионально развитых зон пластового окисления, часто с наложенными ореолами обеленных (аргиллизированных) пород;
• • стратиформным типом рудных образований, имеющих пласто-, линзоили роллообразную форму, нередко осложненную в результате переотложения руд;
• • нечеткими, расплывчатыми контактами рудных залежей, вследствие чего представления об их морфологии и внутреннем строении сильно зависят от кондиций, положенных в основу их оконтуривания;
• • существенно урановым составом руд, среди которых главная роль принадлежит настурановым, черниевым и коффинитовым типам.

В строении ураноносных образований (от масштаба месторождения до масштаба объема селекции руд при добыче) выделяются четыре (а иногда и более) дискретных структурных уровня:

• • продуктивная толща;
• • продуктивный горизонт;
• • продуктивная залежь;
• • морфологически обособленный участок продуктивной залежи, а нередко и локального урановорудного обособления.

Все эти структурные элементы залегают согласно (или почти согласно) с элементами слоистости вмещающих пород, а по своим морфологическим особенностям относятся к сложным пласто-, линзоили роллообразным рудным скоплениям. В соответствии с разведочной классификацией (Приложение) они относятся к третьей или к четвертой группе месторождений со сложным или весьма сложным прерывистым строением, но с согласным или почти согласным залеганием разномасштабных рудных скоплений преимущественно стратиформного типа. Некоторые месторождения ураноносных песчаников с проявлениями процессов не только окислительного, но и восстановительного рудогенеза обладают еще более сложным строением. Рудные скопления в них могут залегать несогласно по отношению к элементам слоистости вмещающих пород, и кроме стратиформных часто встречаются трубои жилоподобные образования.

Специализированное геологическое картирование Специализированная геологическая съемка масштаба 1:200 000 проводится на всей территории урановорудного района для выявления прогнозных критериев и признаков урановорудных поясов и оценки их потенциальной рудоносности. Наиболее перспективные площади тяготеют к зонам сопряжения депрессионных структур с блоками интенсивных восходящих глыбовых движений по долгоживущим региональным, разломам, которые хорошо дешифрируются на космических и аэрофотоснимках различных масштабов, а также выявляются водно-гслисвыми съемками.

Ураноносные образования верхней молассоидной формации, развитые в осадочном чехле активизированных платформ в аллювиальных, лимнических и особенно прибрежно-дельтовых фациях. Среди них наиболее благоприятны серии переслаивающихся осадков с повышенной восстановительной емкостью, резко различные по степени проницаемости и сформированные в периоды аридизации палеоклимата.

В задачу специализированной геологической съемки входит выявление и оконтуривание поясов ураноносных отложений в стратиграфически и литологически благоприятных породах, вытянутых вдоль границ бассейнов на расстояния от десятков до ста километров и более при ширине в первые десятки километров.

Эти пояса располагаются в пределах регионально развитых зон пластового окисления, нередко на участках пересечения с системами региональных сбросовых нарушений или другими тектоническими структурами, обусловливающими повышенную вертикальную проницаемость разреза.

В процессе специализированных съемок для выявления ураноносных поясов используется поисково-картировочное бурение по профилям через 12,8 или 25,6 км, ориентированным вкрсст их предполагаемого протяжения, т. с. перпендикулярно к границам депрессионных структур. Расстояния между скважинами на профилях выбираются в зависимости от сложности строения и выдержанности литологического состава пород — от 800 до 6400 м. Каждая скважина подвергается гаммаи электрокаротажу, геохимическому опробованию, а керн — тщательному литологическому изучению для выявления благоприятных фациально-литологических разновидностей и эпигенетических изменений вмещающих пород. На разрезах, сложенных разнозернистыми аллювиальными лимническими или прибрежно-дельтовыми фациями, с признаками органического вещества, окислительных или восстановительных эпигенетических изменений и тем более с аномальными концентрациями урана и радия, пробуриваются дополнительные скважины, а расстояния между ними последовательно уменьшаются до 100, а иногда и до 50 м.

В обрамляющих депрессии блоках с интенсивными глыбовыми движениями, которые рассматриваются как области мобилизации и сноса подвижного урана, проводятся радиогсохимичсские съемки масштаба 1:200 000 и оконтуриваются области выноса подвижного урана. Результаты радиогеохимических съемок учитываются при оконтуривании перспективных участков потенциально ураноносных поясов в осадочных отложениях депрессий. Как правило, такие участки располагаются в непосредственной близости от мощных зон выноса подвижного урана из пород складчатого фундамента.

На территориях потенциально ураноносных поясов проводятся специализированные геологические съемки масштаба 1:50 000, имеющие своей целью оконтуривание и оценку потенциальных урановорудных полей, размеры которых достигают десяти и более километров в длину при ширине 2−5 км. Обычно они тяготеют к полосам выклинивания фронтальных частей региональных зон пластового окисления в горизонтах проницаемых пород, содержащих углефицированные растительные остатки, рассеянное углеродистое или окисленное битуминозное вещество. Они обладают отчетливо вытянутыми контурами и часто располагаются вдоль пологих крыльев грабен — синклиналей, в пределах подсвит и пачек пород, сложенных литологически благоприятными отложениями, занимающими четкое положение в стратиграфическом разрезе.

Как было сказано выше, многие рудные поля находятся на участках пересечения зон пластового окисления системами поперечных тектонических нарушений или другими структурами, обеспечивающими повышенную вертикальную проницаемость рудных толщ. В таких случаях во вмещающих породах наряду с процессами эпигенетического окисления проявляются и процессы восстановления в виде участков обособленных пород.

Основные технические средства проведения специализированной съемки масштаба 1:50 000 — поисково-картировочнос бурение в совокупности с поверхностными горными выработками и методами структурной геофизики, из которых наиболее широко используются магнитные и гравиметрические съемки, сейсмическое и электрическое профилирование.

Интерпретация результатов магнитных и гравиметрических съемок позволяет судить о строении подстилающего фундамента, выделять блоковые структуры, крупные разломы и тектонические нарушения. Сейсмическое профилирование обеспечивает данные о глубине залегания и рельефе фундамента и часто способствует прослеживанию маркирующих горизонтов. Детали строения рельефа фундамента и положения палсорусел выясняются по данным вертикального элсктрозондирования.

Профили поисково-картировочного бурения располагаются вкрест простирания урановорудного пояса на расстояниях 3,2 или 6,4 км друг от друга. Интервалы между скважинами на каждом профиле выбираются от 400 до 1600 м, а в аномальных пересечениях сгущаются до 100 и даже 50 м. Соответственно сгущается сеть скважин и на ранее пробуренных профилях. При описании керна особое внимание уделяется его геолого-литологической документации. Детально изучаются состав обломочного материала и цемента и их объемные соотношения, структуры и текстуры пород, аутигенные (образованные на месте нахождения) изменения пород, органические включения и цвет породы. При описании цвета важно четко различать первичные и вторичные окраски, выделяя среди вторичных лимонитовоокисленные, осветленные и вторично-восстановленные. К первичным (сингенетичным) окраскам относятся красноцветные (бордовые, лиловые, сиреневые), пестроцветные и сероцветные (зеленые, голубоваго-серые, темно-серые) окраски водопроницаемых и водонепроницаемых пород, возникшие в процессе их седиментации и диагенеза. Вторичные окраски связаны с эпигенетичным лимонитовым окислением (обелением), обусловленным выносом железа или вторичным восстановлением пород. Выделение вторичных окрасок часто далеко не просто. Поэтому помимо цвета пород и включений необходимо описывать морфологию его распространению), указывать границы цветов, характеры их переходов, изменения окрасок в зависимости от положения описываемого участка по отношению к подошве и кровле пласта и т. д. Для объективных оценок цветов рекомендуется составлять эталонные коллекции, а для повышения информативности литологической документации — использовать цветные фотографии керна.

Помимо литологической документации керна производится его геохимическое опробование и отбор образцов для Последующего микроскопического изучения. Каждая скважина подвергается гаммаи электрокаротажу, результаты которых применяются при увязках смежных пересечений, а также для целей оконтуривания и оценки перспектив рудных полей. Для оценок прогнозных запасов потенциальных рудных полей используются результаты геохимического опробования (по которым отстраиваются ореолы рассеяния урана и его элементов-спутников) с учетом данных гамма-каротажа скважин.

По результатам специализированного картирования выделяются прогнозные ресурсы по категории Рг и на участке детализации — Р|.

Поисковые работы Поисковые работы проводятся в пределах выявленных потенциальных рудных полей для обнаружения и прогнозной оценки ураноносных участков, сопоставимых по масштабам с месторождениями ураноносных песчаников. В практике геологоразведочных и горно-добычных работ к числу месторождений относятся участки обычно вытянутой формы, достигающие в длину 10 км, а в ширину около 2 км. Оруденение характеризуется многоярусным строением: в контурах месторождений часто выделяется несколько продуктивных толщ, которые в свою очередь состоят из нескольких продуктивных горизонтов, сложенных прерывистыми по строению и вытянутыми по форме залежами.

В процессе поисков на территории потенциального рудного поля сеть ранее пробуренных скважин сгущается до 1,6 или 3,2 км между смежными профилями при расстояниях между скважинами от 400 до 800 м. В пределах перспективных участков интервалы между скважинами уменьшаются до 100 или 50 м. В задачи поисковых работ входит также выявление поисковых критериев месторождений ураноносных песчаников:

• • пачек пород благоприятного литологического состава, обогащенных рассеянным органическим или углеродистым веществом и ограниченных сверху и снизу водоупорами;
• • крупных языков во фронтальных частях зон пластового окисления, развитых в благоприятных породах, или других участков с повышенной вертикальной проницаемостью (трещинные воды, системы мелких тектонических нарушений и др.);
• • пластовых и секущих зон (участков) обеления краснои пестроцветных пород;
• • ореолов природных газов (водорода или углеводородов).

Поисковые скважины бурятся на всю мощность перспективной пачки потенциально рудоносных пород, а отдельные скважины перебуриваются на всю мощность чехла молодых осадочных отложений с углублением на несколько метров в породы складчатого фундамента.

Выявленные аномальные концентрации урана (радия) подтверждаются анализами керновых проб с учетом состояния радиоактивного равновесия руд. Ореолы урана и его спутников (молибдена, селена, ванадия и др.) оконтуриваются по данным геохимического опробования керна скважин. По совокупности этих данных устанавливаются и оцениваются поисковые признаки месторождений ураноносных песчаников:

• • ореольные зоны подвижного урана, его спутников (молибдена, селена, ванадия) и радиогенных свинцов в эпигенетически измененных песчано-глинистых отложениях;
• • контрастные ореольные зоны (или потоки) радиоэлементов (урана, радия и радона) в подземных водах.

Наиболее перспективные участки подвергаются выборочной детализации с густотой сети, соответствующей поисково-оценочной стадии работ, а результаты наблюдений используются в дальнейшем в качестве эталонных. Если в процессе детализационных работ подтверждаются значительные перспективы оруденения, то поисково-оценочные работы распространяются на весь оцениваемый объем.

Для оценки прогнозных ресурсов по категориям Pi и Р| предполагаемых месторождений ураноносных песчаников используется совокупность геологических, геохимических и геофизических данных. Примерные объемы месторождения могут быть оценены методами геолого-структурной геометризации, с учетом площадных продуктивностей ореольных зон рассеяния урана.

Оценочные работы

Оценочные работы проводятся на всей территории месторождения, получившего положительную оценку по результатам поисковых работ и по данным ТЭО, а объектами оценки являются отдельные его участки.

В задачи входят:

• изучение особенностей строения, литолого-фациального состава и эпигенетических изменений всей пачки рудовмещающих пород для выявления продуктивных толщ (горизонтов) и главных водоупоров;

• • оконтуривание и изучение фильтрационных свойств продуктивных толщ и важнейших продуктивных горизонтов с оценкой характеристик изменчивости их геологоразведочных параметров;
• • выборочная оценка условий залегания, морфологии и строения нескольких типичных урановорудных залежей на эталонных участках в пределах продуктивных горизонтов;
• • изучение химического, минерального и гранулометрического состава урановых руд с количественной оценкой содержаний растворимых и нерастворимых минералов, карбонатов и органического вещества для выяснения геотехнологических свойств руд;
• • приближенная оценка вероятных объемов закисления и скоростей фильтрации растворов;
• • сбор исходных данных для расчета временных кондиций к подсчету запасов;
• • подсчет ресурсов по категории Р| по всем продуктивным толщам и горизонтам и по категории С2 в пределах участков детализационных и опытных работ. Оценка осуществляется системами вертикальных разрезов. Несмотря на сложность строения продуктивных толщ, горизонтов и отдельных рудных залежей, разведку можно проводить по редкой сети скважин колонкового бурения, так как объектами оконтуривания и оценки являются выдержанные по морфологии зоны циркуляции растворов, ограниченные, как правило, слоями водоупорных пород (рис. 7.2.1).

Рис. 7.2.1. Трансформация представлений о морфологии рудных залежей при изменении способа их разработки: а — при подземной или открытой добыче горными работами; б — при разработке способом подземного выщелачивания: 1 — проницаемые породы (песчаники): 2 — алевролиты: 3 — водоупорные породы (глины): 4 — рудные залежи с балансовыми запасами, предназначенные для добычи горными работами: 5 — объекты разработки способом подземного выщелачивания (проницаемые рудоносные зоны): 6 — рудные залежи с забалансовыми запасами при разработке месторождения способом ПВ (б)

Применению редких разведочных сетей способствуют и технологические особенности добычи урановых руд методом ПВ:

• • возможность эффективного использования нс только крупных, но и весьма мелких рудных участков;
• • небольшие капитальные вложения;
• • низкая себестоимость добычи урана.

В таких условиях можно приступать к эксплуатации месторождения при наличии минимальных сведений о нем, доизучая детали строения рудных залежей в процессе подготовки отдельных участков к эксплуатационным работам.

В стадию оценочных работ профили буровых скважин сгущаются до 400−800 м, а скважины на профилях — до 100−200 м. Детализация буровых работ с двойным сгущением сети скважин (через 50−100 м по разрезам и через 200−400 м между разрезами) производится выборочно на эталонных участках месторождения. Для получения сведений о деталях строения и морфологии рудных залежей в пределах одного или нескольких эталонных участков рекомендуется бурение поперечного и продольного разрезов с расстояниями между смежными скважинами 6,25−12,5 м.

Гсолого-гсофизичсская документация скважин включает в себя комплекс исследований по детальному изучению литолого-фациальных и фильтрационных свойств пород и руд, их минерального, химического и гранулометрического состава, радиологических свойств руд, гидрогеологических и инженерно-геологических особенностей разреза рудовмещающих пород. Па стадии предварительной разведки скважины должны буриться с получением не менее 90−95% полноценного керна по рудоносным интервалам, так как даже незначительные потери керна часто приводят к систематическим погрешностям оценок средних содержаний за счет избирательного истирания рудного материала. Требование к максимальной полноте выхода керна диктуется и необходимостью использования результатов кернового опробования для расчета поправочных коэффициентов на смещение радиоактивного равновесия в рудах, что весьма типично для многих месторождений ураноносных песчаников.

Каждая скважина подвергается комплексному гаммаи электрическому каротажу (ГК, ГТК, ПС, КС и МЗТ) для детализации литологофациальных особенностей разреза, определения пористости, проницаемости и водоносности пород.

Для определения пористости пород могут применяться методы нейтроннейтронного или нейтронного гамма-каротажа, а для уточнения сведений о пересеченных водоносных горизонтах — методы резистивиметрии скважин.

По данным геохимического опробования скважин изучаются ореолы рассеяния урана и его элементов-спутников (молибдена, ванадия, селена и др.) в контурах месторождения оценивается возможное промышленное значение сопутствующих элементов и обосновывается методика опробования керна на сопутствующие компоненты.

Помимо отбора геохимических и рядовых проб, из керна скважин отбираются монолиты для лабораторного изучения фильтрационных свойств пород.

При изучении состава руд слагающие их минералы разделяются по степени устойчивости в серной кислоте на три группы:

• • устойчивые (кварц, акцессорные минералы);
• • неустойчивые (полевые шпаты, сульфиды, мусковит, глинистые и другие минералы);
• • растворимые (карбонаты, фосфаты, гидроокислы, биотит, глауконит и др.).

За период выщелачивания урана растворимые минералы полностью растворяются, а содержания неустойчивых минералов в рудах уменьшаются примерно на 30−35%.

По степени устойчивости минералов, гранулометрическому составу, коэффициентам фильтрации и пределам изменения эффективной пористости руды разделяются на два литолого-фильтрационных типа: проницаемые и непроницаемые. К числу проницаемых относятся руды с содержанием:

• • устойчивых минералов не менее 50%;
• • глинистых минералов не более 12%;
• • минералов монтмориллонитовой группы не более 3%;
• • карбонатов нс более 5,5%;
• • глинистых и алевролитовых минералов суммарно не более 25%.

Для определения основных гсотсхнологичсских показателей в условиях естественного залегания проводится опытное геотехнологическое опробование, по данным которого определяются:

• • состав продуктивных растворов и концентрация в них урана;
• • степень извлечения урана из недр;
• • отношение массы рабочего раствора к массе обрабатываемой руды (Ж:Т), необходимое для достижения максимальной степени извлечения урана;
• • характеристики расхода реагентов.

Наиболее эффективной схемой опытного опробования является предложенная В. А. Грабовниковым двухскважинная схема [52].

Рис. 7.2.2. Пример определения контуров опробования при геотехнологических испытаниях двухскважинным способом [52]:

• 1 — скважина и абсолютная отметка уровня подземных вод при опробовании:
• 2 — гидроизопьезы; 5 — контур циркуляции раствора от законной скв. I к откачной скв. 2 (а = 5)

Она представляет собой опытную ячейку из двух технологических скважин — закачной и откачной (рис. 7.2.2). Процесс опробования заключается в подаче растворителя в закачную скважину (1) с дебитом Qn и откачке его из откачной скважины (2) с дебитом Qo- Для гидродинамической изоляции объема выщелачивания от окружающего объема месторождения создается неравенство дебитов откачной и закачной скважин: где а — коэффициент дебаланса (а >2).

Состав продуктивных растворов прежде всего определяется концентрацией урана (С") в растворе. Для этого его концентрация в откачиваемой жидкости (С""д₇) умножается на коэффициент дебаланса а. Концентрации других компонентов определяются по уравнению:

где С" — концентрация оцениваемого компонента в продуктивном растворе; Сф — концентрация компонента в пластовых водах; С"_абл — концентрация компонента в откачиваемой жидкости.

Степень извлечения урана оценивается по его балансу:

где ^]C_uQ₀Al — извлеченное количество урана, мг; Д/ - время между соседними замерами; т — объемная масса руд и рудовмещающих пород, т; тс — линейный запас урана по скважинам (откачной и закачной), мстропроцснт; F — площадь прорабатываемого объема в зависимости от а (см. рис. 39).

Отношение Ж: Т рассчитывается по формуле.

где М- действующая мощность перерабатываемого объема.

Характеристики расхода реагента — удельные затраты растворителя (р) и кислотоемкость пород (к) — подсчитывается по формулам где Со — подаваемая в пласт концентрация растворителя; с_р — текущая концентрация растворителя в откачиваемой жидкости.

По результатам опытного опробования рекомендуется оценить бортовые показатели изучаемого объекта. Для этого в формуле.

Значение С_ср (средней концентрации урана в продуктивном растворе) заменяется предельной «непромышленной» его концентрацией C_mj_n, что позволяет оценить тс

бортовое значение в зависимости от полученных значений euf (табл. 7.2.1).

Значения Me зависимости от величины f при 8 = 80% и С_т", = 20мг/л

Таблица 7.2.1.

Таким образом бортовые величины тс и С должны рассчитываться с учетом мощностей пластов.

По совокупности данных, полученных к концу оценочных работ, обосновываются и утверждаются временные кондиции к подсчету запасов, включающие:

• • бортовое содержание для выделения рудных интервалов по скважине в пределах всей мощности продуктивной толщи (фильтрующего слоя);
• • минимальную линейную продуктивность (приведенное содержание) урана по скважине.

Значение бортового содержания обычно принимается минимальным, близким к 0,01%. Величина предельной линейной продуктивности для подсчета балансовых запасов относится только к проницаемым рудам. Ее оптимальное значение рассчитывается с учетом минимально допустимой концентрации урана в растворе и предельно допустимых удельного расхода кислоты и коэффициента извлечения урана в готовый продукт. Если в скважине вскрывается несколько подзон проницаемых руд, разделенных интервалами водоупорных пород или непроницаемых руд, минимальная линейная продуктивность относится к каждой из подзон, а приведенное содержание по всей зоне определяется по сумме частных приведенных содержаний:

где С_пр — приведенное содержание урана по скважине; т, тг, …, т" — мощности частных рудных интервалов в каждой подзоне; сц сэ, …, с" — содержания урана по частным рудным интервалам; М, Mi,…, М" — мощности подзон проницаемых пород (между двумя водоупорами или прослоями непроницаемых руд).

Оценка забалансовых запасов производится путем суммирования интервалов непроницаемых руд, независимо от содержания урана в них. В отличие от месторождений, намечаемых к разработке горными способами, при подсчете запасов оцениваются не только геологические, но и извлекаемые запасы, для чего используются значения экспериментально полученных коэффициентов извлечения урана из недр.

Подсчет запасов выполняется способом вертикальных разрезов (или блоков). Запасы оцениваются в контурах «фильтрующих слоев», не ограниченных по простиранию. По степени изучаемое™ ресурсы квалифицируются по категории Р|, а в пределах детализационных участков — по категории Сг.

По результатам оценочных работ составляется ТЭД, в котором обосновываются целесообразность и очередность промышленного освоения месторождения способом ПВ.

Разведка

Разведка проводится лишь на тех месторождениях, которые по данным ТЭД представляют собой первоочередные объекты промышленного освоения. Как правило, разведка осуществляется не на всем месторождении, а лишь на участках первоочередного освоения для обеспечения фронта работ на несколько ближайших лет. Ограничение объемов и масштабов разведочных работ целесообразно в связи с малыми размерами капитальных вложений в освоение месторождений и отсутствием риска их неэффективного использования. При наличии достоверных общих цифр запасов урановых руд, обладающих благоприятными технологическими свойствами для их разработки способом ПВ, детали строения отдельных участков и блоков всегда могут быть доразведаны в процессе эксплуатации месторождения. Поэтому большие объемы детальных разведочных работ приводят к нежелательному замораживанию средств на длительные сроки.

Основная цель разведки — получение достоверных сведений для разделения балансовых запасов по технологическим (литолого-фильтрационным) типам, исходных данных для проектирования систем выщелачивания урана из недр месторождения, выбора схем размещения технологических скважин и гидродинамических расчетов их эксплуатации.

В задачи разведки входят:

• • изучение строения, литолого-фациальных особенностей, эпигенетических изменений пластов и пропластков благоприятного литологического состава, включающих отдельные залежи ураноносных песчаников;
• • выявление условий залегания и фильтрационных свойств продуктивных пластов и пропластков с оконтуриванием ограничивающих их локальных водоупоров и зон циркуляции растворов и выборочное изучение деталей строения этих зон; изучение вещественного и гранулометрического состава рудных залежей для разделения урановых руд по гсотсхнологическим типам и сортам;
• • уточнение главных и выявление второстепенных факторов, определяющих выбор систем технических средств выщелачивания урана из руд;
• • выявление основных геотехнологических показателей для прогноза процесса формирования продуктивных растворов, определения объемов закисления и выщелачивания по участкам, сложенным рудами различных технологических типов;
• • получение исходных данных для обоснования и расчета кондиций к подсчету запасов, оценки коэффициентов извлечения урана и соответствующих им расходов серной кислоты;
• • подсчет запасов по категории С| раздельно для руд различных гсотсхнологических типов.

Для целей разведки сеть буровых скважин сгущается до 100−200 м между разрезами и до 50−100 м между смежными скважинами, с детализацией наблюдений на эталонных участках и участках натурного моделирования. По всем скважинам проводится полный комплекс перечисленных выше геологических, геофизических и геохимических наблюдений, отбираются рядовые пробы для определения содержаний урана, радия и элементов-спутников, а также пробы-монолиты для изучения фильтрационных и физико-механических свойств пород и руд, проводятся гидрогеологические и инженерно-геологические наблюдения.

Если при изучении радиологических свойств руд будут выявлены отчетливые закономерности в пространственном размещении руд с различными значениями коэффициента радиоактивного равновесия, то часть скважин может опробоваться только с помощью количественного гамма-каротажа, а для расчета поправок, но данным опробования керна должны составляться планы и разрезы зонального размещения ДрР.

При разделении ураноносных залежей на технологические типы учитываются значения эффективной пористости пород и руд, степень их литологической однородности, состав и соотношения устойчивых, неустойчивых и растворимых минералов, продуктивность и проницаемость руд. При значениях коэффициента фильтрации менее 0,5 м/сут руды относят к практически непроницаемым, а их запасы — в группу забалансовых. В группу балансовых запасов относят проницаемые руды, среди которых выделяются три геотехнологические сорта:

• 1) слабопроницаемые с от 0,5 до 2,5 м/сут.;
• 2) проницаемые с Кф от 2,5 до 10 м/сут.;
• 3) хорошо проницаемые с Кф более 10 м/сут.

Для целей подземного выщелачивания в естественном залегании наиболее благоприятны руды II и тем более III сортов. Для получения достоверных сведений о гидрогеологических условиях и геотехнологических свойствах руд, помимо специальных гидрогеологических исследований, на типичных участках месторождения проводятся опытные работы по подземному выщелачиванию урана. Основные задачи этих работ сводятся к получению уточненных геотехнологических показателей в условиях естественного залегания руд и показателей технологического передела продуктивных растворов для оценки запасов урана и проектирования промышленной эксплуатации месторождения. В связи с этим испытания включают полный цикл работ по технологическому переделу продуктивных растворов. Обычно эти работы проводятся совместно с горнодобывающими предприятиями. По их результатам прогнозируется процесс формирования продуктивных растворов в поровом пространстве пород и руд в зависимости от проектируемой схемы расположения нагнетательных и откачных скважин.

Схемы размещения технологических скважин зависят от геологического строения участка, его гидрогеологических условий и геотехнологических свойств руд. Для изометричных в плане рудных залежей с низкими фильтрационными свойствами (/Q, от 0,5 до 2,5 м/сут) скважины располагаются равномерно, по квадратной сети. При этом число нагнетательных скважин равно числу откачных (рис. 7.2.3, а). Вытянутые в плане залежи с хорошими фильтрационными свойствами (К$ больше 2,5 м/сут) вскрываются чередующимися рядами равномерно расположенных нагнетательных и откачных скважин (рис. 7.2.3, б). Для выщелачивания урана из залежей неправильной формы с низкими и анизотропными фильтрационными свойствами используются площадные системы расположения скважин с ячейками квадратной или гексагональной формы (рис. 7.2.3, б). В центре таких ячеек располагаются нагнетательные скважины, а по углам откачные (или наоборот). Кроме откачных и нагнетательных скважин для контроля процесса выщелачивания на опытных участках пробуривается система наблюдательных скважин. Расстояния между нагнетательными и откачными скважинами выбираются в зависимости от проектируемой интенсивности отработки месторождения и могут изменяться от нескольких до десятков метров.

Кондиции к подсчету запасов включают следующие главные параметры:

• минимальное промышленное приведенное содержание урана по блоку _Спр _те.

м

• • предельный размер подсчстного блока;
• • бортовое содержание урана (Сб) для выделения рудных интервалов по скважине;
• • бортовое приведенное содержание по скважине (Сб_Р) для оконтуривания блоков;
• • максимальный размер пустого прослоя;
• • параметры для выделения гсотехнологичсских типов руд.

Рис. 7.2.3. Основные схемы размещения технологических скважин при бесшахтном выщелачивании металлов [52]: аравномерная квадратная сетка равнодебитных скважин; б — чередующиеся ряды равномерно расположенных равнодебитных скважин; в — гексагональная сетка скважин

Расчет минимального промышленного приведенного содержания урана по блоку проводится с учетом минимально допустимой концентрации урана в растворе С_р, коэффициента извлечения урана е и величины f обеспечивающей заданное извлечение урана. Величина /выражается отношением массы выщелачивающего раствора (заданной концентрации Со) к массе выщелачиваемого объема ураноносных пород (Ж:Т).

Значение С^_п рассчитыкяртгя по rhonxivne*.

В случаях заметной изменчивости линейных продуктивностей по скважинам устанавливается бортовое приведенное содержание С₍" ^р на мощность зоны фильтрации раствора (М).

В качестве параметров для выделения геотехнологических типов руд, подлежащих самостоятельной отработке, могут устанавливаться предельные соотношения устойчивых, неустойчивых и растворимых минералов, предельные содержания карбонатов или органического углерода, граничные значения коэффициентов фильтрации руд и другие специфические показатели.

Подсчет запасов выполняется способом блоков или вертикальных разрезов, раздельно по каждому геотехиологическому типу руд. Запасы квалифицируются по категории Сь Возможно применение статистического метода. В группу забалансовых запасов относят непроницаемые руды (К§ «0,5 м/сут) независимо от содержания в них урана. Забалансовые запасы оцениваются статистически как в контурах, так и за контурами зоны фильтрации раствора без их геометризации в недрах. Помимо балансовых геологических запасов с учетом результатов опытных работ оцениваются извлекаемые запасы, рекомендуются рациональные схемы размещения технологических скважин и прогнозируется динамика изменения фильтрационных свойств продуктивных пород в процессе подземного выщелачивания урана [26].

Результаты разведки участков месторождений ураноносных песчаников используются для проектирования работ по освоению методом ПВ.

Эксплуатационная разведка

Эксплуатационная разведка проводится в процессе подготовки и проведения работ, но добыче урана способом ПВ для детализации представлений о размещении оруденения в пределах эксплуатационных участков и уточнения динамики продуктивных растворов в зависимости от анизотропии строения рудоносных блоков.

В задачи эксплуатационной разведки входят:

• • детализация сведений о влиянии состава пород и руд на концентрацию урана в растворах и на динамику изменения окислительно-восстановительных условий в зоне фильтрации;
• • уточнение схем размещения технологических скважин и режима их работы;
• • выяснение особенностей влияния локальных структур и тектонических нарушений на гидродинамический режим работы эксплуатационных блоков;
• • уточнение всех геотехнологических параметров выщелачивания, размеров и типов фильтров скважин, их расположения в зависимости от технических характеристик насосов и др.

Особое внимание в процессе эксплуатационной разведки уделяется мерам по охране среды, предупреждению возможностей загрязнения поверхностных и питьевых вод, потерь кислоты в скважинах и другим мероприятиям по охране недр и окружающей природы.

В задачу эксплуатационной разведки входит также проведение работ по оценке полноты выщелачивания для расчета коэффициентов извлечения урана из недр. С этой целью отработанные блоки подвергаются систематическому опробованию на уран с последующим подсчетом оставшихся в недрах запасов. Существенную помощь при проведении этих операций оказывают геофизические методы исследования скважин — гамма-каротаж и различные методы электрокаротажа.