Подземные горные геологоразведочные выработки

Делятся на подходные или вскрывающие и собственно разведочные.

Разведочные шахты (стволы разведочных шахт) –вертикальные или слабо отклоняющиеся от вертикали (реже) горные выработки глубиной до нескольких сотен м, Ø 4-25 м² в проходке (вчерне); обычно применяемые сечения шахт в проходке: 2,5*1,6 м = 4 м²; 3,1*1,6 м = 5 м²; 3,8*1,6 м = 6 м²; 4*2,25 м = 9 м².

Разведочные штольни – горизонтальные или слабонаклонные подземные горные выработки, выходящие на поверхность обычно на склоне горы и идущие внутрь ее, протяженностью от нескольких десятков - сотен м до нескольких км, Ø 6-9 м² в проходке (вчерне). Выделяют устье и забой штольни, кровлю, почву, стенки штольни. Проходка штольни дешевле проходки шахт. Штольни чаще, как и шахты, являются вскрывающими (подходными) выработками.

Разведочный квершлаг –горизонтальная подземная выработка, не имеющая выхода на поверхность, пересекающая рудоносную структуру и рудные тела вкрестпростирания (от нем. quer Schlag – букв. «удар поперек»). Ø 3,6-5,6 м² в проходке.

Разведочный штрек – горизонтальная горн.выработка по простиранию залежей пол.иск. (рудный штрек) или по вмещающим породам в кровле или подошве (приконтактовой зоне) рудного тела (полевой штрек). Ø 3,6-5,6 м² в проходке.

Разведочный орт (рассечка)– горизонтальная подземная горная выработка вкрест простирания, пересекающая полную мощность вертикального рудного тела. Ø 2,7 - 3,6 м² в проходке.

Разведочные гезенки проходятся из квершлагов вертикально вверх или вниз для пересечения горизонтального (пологозалегающего) рудного тела вкрест мощности (вертикальный аналог орта). Ø около 4 м² в проходке.

Разведочные восстающие проходятся из штреков по восстанию залежей рудного тела. Ø около 4 м² в проходке.

Штольни, квершлаги, штреки, орты в сумме образуют разведочные горизонты, обозначающиеся обычно соответствующей им абсолютной отметкой высоты (гор. 820 м, гор. 560 м.), либо расстоянием от поверхности (-50 м., -100 м).

Буровые скважины

Буровая скважина — цилиндрическая горная выработка в земной коре, характеризующаяся относительно небольшим диаметром по сравнению с ее длиной. Скважины могут буриться с земной поверхности или из подземных выработок, делятся на вертикальные, наклонные, горизонтальные и восстающие.

По методам (способам) бурения скважины различаются на:

- колонковые скважины, с отбором керна,

- скважины бескерновые, проходимые сплошным забоем.

Направление скважины определяется зенитным углом наклона скважины и азимутом направления бурения. В скважине выделяются ее устье, забой и стенки. Диаметр бурения разными способами колеблется от 26 мм до 1 м и более. Породы по буримости классифицируются от I кат. (легкие почвы) до XII кат. (кварциты, сливные роговики и т.п.)

По назначению выделяются следующие типы буровых скважин:

- картировочные,

- поисковые,

- структурные и опорные,

- разведочные,

- опробовательские,

- гидрогеологические,

- эксплуатационные,

- технические (вентиляционные, для откачки воды, прокладки трубопроводов, кабелей и т.п.).

- взрывные (при буровзрывных работах и сейсморазведке).

По механизму бурения скважины делятся на:

- скважины ручного ударно-вращательного бурения (долотом или шнеком – змеевиком),

- скважины механического вращательного бурения,

- скважины ударно-вращательного и ударно-канатного бурения,

- пневмоударное и гидроударное бурение сплошным и кольцевым забоями,

- скважины роторного и турбинного бурения,

Бурение может вестись с промывкой скважины водой или глинистым раствором, всухую (без промывки), с гидротранспортом керна.

О принципиальной конструкции буровой скважины:

- ствол скважины,

- устье скважины, забой скважины, стенка скважины,

- керн, шлам.

- Буровые штанги, колонковые трубы, буровой наконечник (коронка) – дробовой, твердосплавный, алмазный, резьбовые соединения буровых труб (штанг) = буровой снаряд.

- Первая обсадная труба (кондуктор) Ø 136-146

- Далее с обсадкой или без нее – бурение Ø 122-110-97-76-59-46.

Параметрический ряд буровых станков (по глубине бурения, в метрах):

25 – 100 – 300 – 500 – 800 – 1200 – 2000 – 3000.

Типы применяемых буровых установок:

Переносные, с бензодвигателем «Дружба-4» Глубина бурения, м

Мотобур М1 (шнековое бурение) до 10

Колонковый мотобур КМ-10 до 25

Передвижные и самоходные

УКБ-12/25 (перевозимая отдельными блоками,

есть самоходный вариант на УАЗе – УКБ-12/25С) до 100 м

УПБ-100Р до 100 м

УПБ-100 ГТ (самоходная на гусеничном тягаче) до 100 м

УРБ-1В2 (самоходная на ГАЗ-71) до 100 м

БСК-2М2-100 (может применяться для подземного бурения) до 100 м

БСК-2В-100 (подземная) до 100 м ЗИФ-650-М до 650 м

ЗИФ-1200 МР до 1200 м

УКБ-4П (передвижная со станком СКБ-4) 500 м

УКБ-5П (передвижная со станком СКБ-5) 800 м

УКБ-7П (передвижная со станком СКБ-7) 2000 м

УБ-Р-2М (ударно-канатная установка на автомобиле) до 30 м

Типоразмеры алмазных коронок (мм)

При поисках и разведке одна из важнейших задач – обеспечение высокого (не ниже нормативно установленного) выхода керна. Обеспечивается бурением укороченными рейсами, применением специального бурового инструмента (двойных колонковых труб и др.), иногда используется и опробуется получаемый шлам.

Системы разведочных работ:

1. Горными выработками (горнопроходческая или горная система разведки)

2. Буровыми скважинами (буровая система разведки)

3. Комбинированная (горными выработками и буровыми скважинами).

Разведочные сети

Определяются:

- морфологическим типом полезного ископаемого (напомнить 3 типа – 1) пласты, залежи, жилы, линзы; 2) трубы, столбы; 3) штокверки, массивы, гнезда, карманы, погреба), предполагаемым по результатам поисков и оценки размерам рудных тел.

Главный принцип построения (проектирования) сети – получение геологических разрезов для уточнения морфологии рудного тела и подсчета запасов пол.иск. При проектировании надо стремиться к правильности разв.сети, хотя это не всегда и достижимо.

Разведочные сети могут быть правильными и неправильными (неупорядоченными).

Правильные разведочные сети бывают: квадратными, прямоугольными, ромбическими. При изменении направления рудной залежи направление сети может изменяться.

Сгущение сети:

- уменьшением расстояний между выработками вдвое;

- способом конверта;

- путем перехода с одного вида сети на другой.

При разведке для облегчения дальнейшего сгущения расстояния между разведочными линиями и выработками на линии обычно привязывается к следующему ряду чисел (в метрах расстояний между скважинами):

- 3200 – 1600 – 800 – 400 – 200 – 100 – 50 – 25 – 10 (12,5)

либо: 10 – 20 – 40 – 80 – 160 – 320 – 600 – 1200 – 2400,

либо - для крупных и выдержанных месторождений преимущественно пластового типа (минеральных солей, углей): 2000 – 1000 – 500 – 250 – 125.

При удлиненных в одном направлении рудных телах применяются прямоугольные сети соответственно удлинению рудного тела: при соотношении ширины и длины как 1:4 соответственно 800х200, при соотношении 1:8 - 800х 100 и т.п.

Обычно при задании (проектировании) сети используют Инструктивные требования ГКЗ РФ (Инструкции по применению классификации запасов месторождений меди, свинца, золота (рудного и россыпного), угля и др.). Они разработаны для всех возможных видов минерального сырья и периодически изменяются, уточняются. Сети разработаны для обеспечения той или иной категории запасов полезных ископаемых (А, В, С₁, С₂) и соответственно сгущаются для достижения следующей, более высокой категории запасов.

ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ ГОРНЫХ ВЫРАБОТОК И

БУРОВЫХ СКВАЖИН

Геологическая документация геологоразведочных выработок – основной исходный материал для составления геологических отчетов, подсчета запасов и промышленной оценки МПИ. + один из основных критериев оценки квалификации самого геолога. Хотя это работа коллектора (техника-геолога).

Это первый и, следовательно, самый ответственный этап в освоении геологической информации, полученной в ходе ГРР. Поэтому особое внимание – контроль за качеством. Неправильные выводы, сделанные при правильном ведении геологической документации, можно исправить путем их пересмотра, но неправильно составленную документацию исправить нельзя!

Основные принципы ведения геол. документации:

1. Объективность. Нельзя находиться в плену гипотез. «Принцип чукчи» ‑ что вижу, то и пою.

2. Тщательность и полнота описания.

3. Лаконичность.

4. Системность, т.е. при описании придерживаться определенной схемы.

5. Разборчивость (почерка)

6. Оперативность: т.е., по возможности вести документацию прямо на обнажении или сразу после проходки горной выработки, скважины. Хорошая память – это плохой почерк... Проблемы, возникающие при использовании черновиков и диктофона.

Хорошую помощь для качественного описания оказывают тщательно продуманные формы ведения документации и ее образцы.

Геологическое наблюдение включает описание отдельного объекта, при необходимости, зарисовку и (или) фотографирование, отбор проб и пространственную привязку.

Притча о 3-х слепых мудрецах и слоне.

Вся первичная геол. документация после анализа подлежит сдаче в архив на длительное хранение.

Топографо-геодезические работы

С целью точного определения пространственного положения и размеров геологических тел выполняются следующие виды работ:

1. топографическая съемка;

2. вынесение с планов на местность точек заложения геологоразведочных выработок;

3. определение координат (XYZ) и вынесение на топооснову пройденных выработок;

4. маркшейдерская съемка подземных горных выработок;

5. увязка подземных и поверхностных планов ГРР;

6. задание направления горноразведочных выработок;

7. определение объемов выполненных горноразведочных работ.

Для этого проводят широкий комплекс работ от инструментальной геодезической съемки и создания полигонометрических сетей до рубки просек и установки опорных топографических пунктов.

Работы ведутся в масштабах от 1:10 000 (при разведке простых месторождений – уголь и пр., до 1:500 – маркшейдерские работы.

Виды геологической документации

Включает текстовые записи, графические изображения, фото-видеоматериалы, отбор каменного материала.

К текстовым записям относятся описания в пикетажках (полевых дневниках), журналах описания шурфов, канав и пр., буровых (коллекторских) журналах, журналах опробования, + различные таблицы и реестры (выработок, проб и пр.), акты заложения и ликвидации выработок.

Неотъемлемой частью всех текстовых записей являются учетные записи. К ним относятся: номер разведочной выработки и (или) точки наблюдения, ее координаты, географическая привязка, азимут и угол наклона горной выработки, название организации и участка работ, дата описания, даты начала и окончания проходки горной выработки, ее размеры (длина, сечение, объем и пр.), ФИО проходчиков или мастера (бригадира), ФИО и должность геолога, ведущего документацию, его подпись.

Графические изображения включают в себя: зарисовки, литолого-стратиграфические колонки по выработкам, разрезы, планы расположения геологоразведочных выработок, маркшрейдерские планы подземных выработок, погоризонтные планы, блок-диаграммы и т.д.

С помощью фотографирования документируют: особенности ландшафта, условия залегания пород, особенности их строения (текстуры, кливаж...). Фотографируют т.ж. образцы, шлифы. + аэрофотографии.

Все графические изображения сопровождаются необходимыми пояснениями и учетными записями, указываются линейный и числовой масштабы, ориентировка в пространстве по сторонам света, обязательно приводятся условные обозначения.

Геологическая документация каменного материала включает в себя отбор образцов пород, руд, минералов, бурового керна, шлама, мути, бороздовых, шлиховых и др. проб, а т.ж. кратким описанием зарисовками с указанием места взятия проб.

Геологическая документация бывает двух видов: первичная, составляемая в поле на каждую отдельную выработку, и сводная – обобщающая.

Содержание геологической документации

В содержание геологической документации входят собственно геологическое описание и учетные записи.

При геологическом описании необходимо фиксировать:

· название породы;

· ее цвет, оттенок;

· гранулометрический и минеральный состав;

· степень кристалличности (для магматических пород и руд);

· текстуру и структуру;

· физические свойства: твердость, плотность, степень выветривания, характер излома, запах, магнитность и пр.;

· вторичные изменения, вторичные минералы и их генерации;

· наличие органических остатков, стяжений;

· наличие и характер контактов с другими породами;

· мощность;

· элементы залегания;

· кливаж;

· трещины, жилы и прожилки, секущие породу и их пространственное положение.

При документации серии пластов, объединяемых в пачки, следует фиксировать:

· вещественный состав и мощность каждого из них;

· число пластов;

· характер переходов между ними (резкие, постепенные, ровные, извилистые и т.д.).

При документации полезного ископаемого необходимо дать его общую характеристику и по возможности выделить разновидности, сорта и марки.

Характеристика рудного тела должно включать описание:

· его строения;

· минералогического и петрографического состава и типов оруденения;

· текстур и структур руд;

· рудную вкрапленность;

· физических и горнотехнических свойств;

· наличие безрудных прослоев;

· характер контактов и переходов разных типов ПИ и в боковые породы;

· метасоматические и околорудные изменения вмещающих пород.

Вмещающие породы документируются в одинаковой степени тщательно, т.к. часто при визуальных наблюдениях сложно отличить пустую породу от руды.

Выявляются и особо документируются пространственные связи тел и обогащенных участков ПИ с геолого-структурными элементами (трещинами, складками, элементами прототектоники, составом пород. Одновременно (параллельно) либо отдельно ведется документация гидрогеологических, инженерно-геологических, мерзлотных и других свойств и явлений.

Геологической документации подлежат ВСЕ пройденные при поисках и разведке горные выработки и буровые скважины. Необходимо, чтобы геологическая документация проводилась непосредственно после проходки горной выработки или бурения скважины.

Высокие требования к тщательности, точности, объективности, максимальной полноте отражения фактов в геологической документации. Обучение коллекторского (технического) состава и систематический контроль со стороны геологов. Качество геологической документации при разведке обязательно проверяется специальными ведомственными комиссиями путем сличения геологической документации с натурой, с оформлением специальных актов /обязательны при защите материалов по запасам месторождения в ТКЗ (ГКЗ)/.

Первостепенные объекты геологической документации – тела пол.иск. и вмещающие их породы.

Масштабы геологической документации

Масштаб зарисовок, в т.ч. канав и шурфов: 1:20 – 1:50, реже 1:100 (детали 1:10 – 1:5, до натуральной величины), литолого-стратиграфические колонки: 1:200 – 1:1000, реже 1:2000.

Геологическая документация канав

1. Определить: «добита» канава до коренных или нет;

2. Зачистка дна и стенок;

3. Составление плана и разреза контура канавы и определение ее габаритов (длины, глубины, ширины забоя, углов наклона канавы и скоса боковых стенок), азимута простирания с помощью шнура-ориентира (рулетки);

4. Предварительный осмотр с целью выбора наиболее информативных участков и расчленения толщи пород;

5. Поинтервальное или послойное (при наклонном залегании пород) описание с параллельным отбором образцов;

6. Опробование т.ж. лучше проводить параллельно описанию, в крайнем случае необходимо выставить надежные реперы по границам интервалов опробования, необходим контроль за работой пробоотборщика.

При простом разрезе зарисовывают полотно и одну из боковых стенок канавы. В случае сложного разреза – обе боковые и обе торцевые стенки.

На зарисовках отражают: контакты пород, их ориентировку в плоскости изображения, видимые мощности, слоистость, элементы залегания, текстурные особенности, жилы, прожилки, трещиноватость и пр. В начале горного журнала приводят условные обозначения.

В реестр канав, кроме учетных записей, заносят габаритные данные, количество взятых проб, их вес и результаты испытаний и др.

Геологическая документация шурфов

В случае простого строения разреза при горизонтальном залегании пород обычно документируется одна стенка шурфа, ориентированная в северных румбах, и забой. При сложном строении разреза и на крутых склонах – две или все четыре. Забой – при вскрытии полной мощности ПИ и при выходе шурфа через него – через каждый метр или после каждой заходки.

Глубокие шурфы, проходимые с крепью, документируются поинтервально по мере углубки. Мелкие шурфы без крепи – после их полной проходки.

В остальном документация шурфов аналогична документации канав.

Геологическая документация карьеров

Документация выработок карьера вследствие их различного назначения неодинакова. При вскрыше месторождения документируются буровые скважины комплекса эксплуатационной разведки, в заходках – их борта в виде сплошных зарисовок с эпизодическим взятием образцов. Последовательность действий при этом следующая: вначале делают зачистки на стенке заходки через определенные интервалы, затем зарисовывают и описывают зачищенные участки. Далее прослеживают опорные слои и контакты пород между зарисовками очищенных участков и зарисовывают всю стенку. Обычно места зарисовок выбирают в пунктах опробования лент.

Погоризонтные планы получают путем последовательного соединения зарисовок лент-заходок по мере развития карьера.

При ревизионной документации карьера документируются борта и горизонты откатки, в т.ч. и дно карьера. Технология такой работы подобна крупномасштабной геологической съемке.

Вся геологическая документация ведется на маркшейдерской основе.

Геологическая документация подземных горных выработок

Рассмотрим на примере документации рассечки. Последовательность действий:

1. предварительный осмотр;

2. разбивка точек наблюдения с помощью рулетки с привязкой к маркшейдерской сети;

3. зачистка;

4. обмер габаритов выработок (после зачистки!);

5. замеры геологических параметров (эл. залегания, мощность и др.);

6. собственно описание;

7. отбор образцов и проб или разметка интервалов опробования;

8. зарисовка кровли, стенки или стенок, забоя, мест опробования, фотографирование;

9. попутные наблюдения (водоприток, кусковатость руд и др.).

Документация штолен, квершлагов, ортов, гезенков, восстающих – по кровле и одной, реже по двум стенкам, штреков – по кровле и забою после каждой проходки (отпалки), при пологих залеганиях рудных тел (жил) ‑ по стенкам. Часто документации подвергаются и забои выработок по мере проходки.

При сложном строении разреза для наглядного отображения связи зарисовок составляют развертку.

Геологическая документация колонковых буровых скважин

Первичная документация скважин заключается в составлении журналов: бурового (должен вестись буровиками с дополнениями геолога), коллекторского, инклинометрических замеров, акты заложения, закрытии и ликвидации скважины, контрольного замера глубины, гидрогеологических, каротажных и прочих работ, отборе керна, шлама, буровой мути. При камеральной обработке материалов составляют чистовой буровой журнал, колонку пород по скважине, журналы каротажных работ, геологический разрез по скважине. Вся эта информация сводится в паспорте и деле скважины. Данные по скважине заносятся в различные реестры. различные реестры.

Пару слов о зависимости диаметра керна и представительности проб.

Последовательность действий:

1. составления проекта скважины, в котором указываются проектная глубина, глубина пересечения с рудным телом (пара слов о пересечении жил «вдогонку»), рисуется предполагаемая геологическая колонка;

2. установка скважины и выставление азимутального и зенитного углов скважины;

3. в ходе бурения необходим контроль за укладкой керна в керновые ящики: керн укладывается в порядке поступления из скважины и в той же ориентировке (указывается стрелками на ящике и самом керне), сопровождается отметками глубин начала и конца соответствующего рейса на дранке, отдельные столбики керна лучше последовательно нумеровать. Шлам и муть укладываются в мешочки, к которым привязываются бирки с указанием глубин рейсов.

4. описание керна и фиксация оперативного пробоотбора ведутся в коллекторском журнале.

5. После описания и пробоотбора керновые ящики заколачиваются и маркируются. Указываются название участка работ, № скважины, порядковый номер скважины, интервал глубины, дата. Далее ящики увозятся на керносклад.

6. Каротажные работы, гидрогеологические наблюдения, инклинометрические замеры проводятся или в ходе бурения (при обсадке скважины) или после его окончания.

7. После окончания бурения на месте скважины выставляется штага (вешка) с указанием номера скважины, ее глубины, даты бурения и названия организации. Все надписи, особенно на керновых ящиках, должны быть выполнены таким образом, чтобы их можно было прочитать через несколько лет.

8. Далее в камеральных условиях обрабатывают материалы каротажа, инклинометрии, гидрогеологических наблюдений, заносят результаты в журналы-реестры и на колонку по скважине. На основании всех этих документов в заключение составляется паспорт скважины (конструкция скважины, ее номер и координаты, границы каждого рейса и соответствующие им выходы керна, результаты инклинометрии, каротажа, интервалы отбора различных проб и рез-ты их анализов) и формируется дело скважины, подлежащее длительному (иногда постоянному) хранению.

9. Керн после окончательного опробования и изучения сокращают (или ликвидируют), оставляя наиболее представительные интервалы вмещающих пород, керн рудных интервалов, оставшийся после опробования, сохраняется полностью. В конце составляется акт сокращения или ликвидации керна.

Описание в коллекторском журнале кроме геологического описания керна должно содержать:

§ учетные данные;

§ глубины рейсов;

§ абсолютный (в метрах) выход керна по каждому рейсу и относительный (в %) после окончания бурения;

§ глубины контактов выделенных разностей пород;

§ литолого-петрографические названия и описания каждой выделенной разности породы и разновидности ПИ;

§ видимые их мощности;

§ текстурно-структурную характеристику;

§ физические свойства;

§ углы падения пород, жил, прожилков;

§ записи об опробовании;

§ углы замеров искривления скважины;

§ конструкция скважины (диаметры по глубинам), способы углубки и промывки; фиксируются т.ж. случаи провалов бурового снаряда и другие нарушения режима бурения, марка бурового станка.

Тема 3.

Поиск по сайту: