» » Эксплуатационная разведка месторождений

Эксплуатационная разведка месторождений

02.08.2016

Задачи и особенности эксплуатационной разведки месторождений полезных ископаемых

Эксплуатационная разведка, согласно методическим указаниям, проводится с целью планомерного систематического получения достоверных исходных данных для обеспечения текущего (годового), оперативного (месячного) и декадно-суточного планирования, оперативно-диспетчерского управления в течение суток или смены, а также для контроля за полнотой и качеством отработки запасов. Она осуществляется в течение всего периода разработки месторождения и по целевому назначению разделяется на опережающую и сопровождающую добычу полезного ископаемого.
Опережающая эксплуатационная разведка совмещается с проведением горно-капитальных, горно-подготовительных и нарезных выработок. По ее результатам определяются или уточняются запасы, качество и пространственное размещение полезного ископаемого в пределах выемочного участка и эксплуатационного блока. Разведочные работы при подземной разработке месторождения ведутся в пределах выемочного участка (панели, этажа) и эксплуатационного блока, подготавливаемых к очистной выемке, а при открытой — в пределах уступа или его части. Опережение очистных работ составляет один — два года. Полученные данные используют для локального проектирования отработки и текущего (годового) планирования горных работ.
Сопровождающая эксплуатационная разведка опережает развитие очистных работ. Ее цели — уточнение контуров отдельных тел и локальных скоплений полезного ископаемого, запасов и качества, пространственного размещения технологических сортов, пустых пород и некондиционных участков в пределах каждого отрабатываемого блока (выемочной единицы). На результатах геологоразведочных работ основываются оперативное (месячное) и декадно-суточное планирование, оперативно-диспетчерское управление, а также корректировка добычных работ, постоянный контроль за полнотой и качеством отработки запасов, определение и учет фактических показателей потерь и разубоживания.
Эксплуатационная разведка на месторождениях угля направлена на уточнение пространственного положения, строения, мощности и морфологии угольных пластов, качества угля и особенностей строения и нарушенности массива углевмещающих пород, их физико-механические свойства.
Строение, морфология и мощность пласта уточняются на протяжении всего периода эксплуатации месторождения. Примером такого изучения может служить эксплуатационная разведка буроугольных залежей на карьерах Украины. Нижняя часть залежей, как правило отрабатываемая нижним добычным уступом, разбуривается эксплуатационно-разведочными скважинами, по которым изучается строение пласта. В результате поинтервального опробования устанавливаются качество составных частей пласта и нижняя граница кондиционного угля. По скважинам, пробуренным до вскрытия пласта на всю его мощность, уточняется гипсометрия кровли и почвы. Это необходимо для планирования вскрышных работ, нарезки добычных уступов и выделения участков с повышенной обводненностью, приуроченных к местам понижения подошвы.
Участки расщепления пластов — объекты обязательного применения эксплуатационной разведки, в результате которой определяются: изменение мощности прослоек пород и угля, взаимная увязка расщепленных пластов, положение контура расщепления (в плане), общая и дифференциальная зольность пласта. Примерами постоянной эксплуатационной разведки являются зона разубоживания на Ангренском карьере и расщепление II верхнего пласта на западном участке Коркинского карьера.
К объектам эксплуатационной разведки и систематического изучения относятся: мощность междупластья, величина которой влияет на выбор высоты внутреннего вскрышного уступа некоторых карьеров; пространственно-генетические закономерности размывов и качество угля в этой зоне; изменение мощности, морфологии и расположение по карьерному полю диапировых образований.
В процессе эксплуатационной разведки и разработки уточняются положение и параметры складчато-разрывных структур (дизъюнктивов и складок), расшифровываются типы смещений. Здесь имеются в виду, прежде всего, нарушения с амплитудой до 10 м, которые не обнаруживаются при детальной разведке скважинами.
В процессе эксплуатации постоянно уточняется качество угля. Эксплуатационная разведка с целью детализации качества проводится на участках крупных тектонических нарушений, инъекций и размывов. Корректированию подлежат положение зоны изменения марочного состава и стадии метаморфизма угля. Изменение качества угля изучается по зольности и влажности. Большой объем эксплуатационно-разведочных работ и опробования имеет место при значительной изменчивости и высоком содержании золы, близком к некондиционной. Опробование проводится по скважинам и по бороздам в канавах и откосах.
Трудоемкие и опасные работы по опробованию откосов во многих случаях можно заменить наиболее производительным опробованием скважин, пробуренных на всю высоту добычного уступа с верхней его площадки. Достаточно высокая точность отмечается при опробовании пластов простого строения по шнековым скважинам, что подтверждено опытными работами на Ирша-Бородинском карьере. Высокие уступы карьеров, которые сложены пологими пластами, можно опробовать по керну скважин.
В результате эксплуатационной разведки геологического строения во многом уточняются горно-геологические условия разработки. На карьерах со сложными условиями разработки большое внимание уделяется изучению структурных элементов и других поверхностей ослабления горного массива, а также изучению физико-механических свойств и обводненности пород.
Эксплуатационно-разведочные работы по уточнению инженерно-геологических и гидрогеологических условий выполняются на участках проведения капитальных траншей, проходки стволов дренажных шахт, углеподъемников. Например, на Экибастузских карьерах (Казахстан) в створе разрезных траншей бурили скважины для уточнения геологического строения и гидрогеологических условий. Горно-геологические условия уточняются также на границе карьерного поля для определения устойчивости бортов, находящихся в предельном положении.
Эксплуатационная разведка осуществляется для изучения деформированных участков (строения деформированных пород, положения и формы поверхности сдвижения и т.д.). Для этих целей в теле оползней бурят скважины или проходят шурфы и по ним проводят необходимые наблюдения. Гидрогеологические уточнения касаются положения уровня подземных вод и поверхности водоупора, наличия напорных вод и т.д.
Контроль за полнотой выемки угля

Эксплуатационная разведка с целью контроля за полнотой выемки угля осуществляется бурением зондировочных скважин или с помощью закопушек в выработанном пространстве и по рабочим площадкам уступов. По этим выработкам устанавливаются положение контакта угольного пласта и мощность потерянной пачки. При нечетком контакте ведется поинтервальное опробование и по нему проводится граница кондиционного угля. Эксплуатационная разведка, наряду с решением комплекса геологических задач, используется для контроля и корректирования детальной разведки на участках значительных расхождений результатов эксплуатации и разведки.
Способы и средства эксплуатационной разведки

На выбор средств и способа эксплуатационной разведки при промышленном освоении месторождения влияют: структура месторождения и условия залегания пластов; изменчивость мощности и строения пласта; положение добычных и вскрышных уступов и их параметры; рельеф поверхности и гидрографическая сеть (при доразведке флангов). При строительстве карьеров проведение эксплуатационно-разведочных выработок осуществляется согласно проекту вскрытия и разработки.
Разведка ведется бурением скважин и проведением горноразведочных выработок: шурфов, различных подземных выработок, канав, зачисток. Иногда для прослеживания выхода пластов под покровными отложениями можно использовать методы геофизической съемки.
Расположение разведочных выработок эксплуатационной разведки, глубина выработок и образуемая ими сеть зависят от конкретного проявления отмеченных ранее геологических и горно-технических факторов. По взаимному расположению и расстоянию между выработками сеть эксплуатационной разведки представляет собой сгущение сети детальной разведки. При доразведке сгущение сети выработок проводится на участках и по направлениям наибольшей изменчивости основных геологических показателей, на выходах пластов, по направлению падения при наклонном залегании, равномерно между выработками при горизонтальном залегании и по опорным разрезам. При этом учитываются положение и продвигание фронта горных работ. Если наибольшую изменчивость имеют не основные рабочие пласты, то они разведуются попутно с разведкой пластов, содержащих основной объем запасов.
Наличие изменчивости в значительной мере характеризуется расхождениями данных разведки и эксплуатации. Если закономерности, установленные при разведке, подтвердились при эксплуатации, то разведочную сеть считают достаточной. В этих условиях расположение и сеть выработок доразведки можно принять такими, как и при детальной разведке, но категорию доразведанных запасов принимают более высокой. Подобные случаи имеют место при разведке глубоких горизонтов, например, на Экибастузском месторождении, в пределах которого пласты на глубине залегают более полого и имеют простое строение.
В табл. 5.1 указаны средние значения расстояний между выработками доразведки, которые получены на основе анализа фактических сетей доразведки карьерных полей с различными горно-геологическими условиями.
Эксплуатационная разведка месторождений

При собственно эксплуатационной разведке сеть выработок в значительной мере связана с горно-техническими факторами. В контуре карьера выработки чаще всего проводятся с рабочих площадок уступов при глубине, ограниченной залеганием рабочих пластов, и располагаются параллельно и перпендикулярно к фронту горных работ с учетом створов поперечников (рис. 5.1).
Эксплуатационная разведка месторождений

Расстояние между выработками вдоль уступа зависит от изменчивости геологического строения, необходимой детальности ее изучения и поставленной производственной задачи; по нормали к уступу — от ширины заходки и рабочей площадки, от скорости подвигания фронта, от вида применяемой механизации (см. ориентировочные значения табл. 5.1). При этом отметим, что сеть эксплуатационной разведки не должна быть гуще сети изучения и документации откосов и забоев уступов.
Расположение специальных контрольных эксплуатационноразведочных выработок, предназначенных для детальной оценки горно-геологических условий проведения капитальных и других выработок, определяется в соответствии с горно-техническим проектом проведения этих выработок, например, на Экибастузском карьере, при проведении капитальных траншей — через 50 м, при проведении разрезных траншей — через 75—100 м. При разбуривании оползней сеть скважин принимается равной 20—25 м.
Для контроля за состоянием отвалов и предотвалов на буроугольных карьерах Украины принята сеть 100x100 м.
Сеть эксплуатационной разведки образуется делением расстояния между ближайшими выработками пополам. При задании выработок для уточнения положения выхода пласта или границ залежи пользуются приемами горной геометрии. Построение ведется по правилу прямолинейной интерполяции для выдержанных пластов (рис. 5.2, а) и с учетом плавности изменения мощности и формы линзообразной формы (см. рис. 5.2, б).
Эксплуатационная разведка месторождений

Расстояние l от ближайшей скважины, в которой встречен пласт, до задаваемой определяется по формуле
Эксплуатационная разведка месторождений

где L — расстояние между угольной и безугольной скважинами или среднее расстояние между скважинами в разрезе (сети); aвых и bвык — расстояние от безугольной скважины до выхода пласта или контура выклинивания линзы (определяется графически).
Для установления границ неокисленного и окисленного угля величина l изменяется в зависимости от результатов анализа угля в последней продуктивной скважине.
Горно-разведочные выработки при изучении выходов проводятся следующим образом. Глубина шурфа определяется: мощностью покровных отложений и зоны окисления; положением шурфа относительно лежачего или висячего бока; задачами разведки. Для уточнения положения выхода пласта достаточно вскрыть его на глубину до 0,5 м; для определения условий залегания и строения пласта необходимо вскрыть оба контакта; для уточнения зоны окисления шурф следует углубить до не-окисленных углей. Для решения этих задач из шурфа делаются рассечки, которые в зависимости от взаимного положения шурфа и пласта могут быть ортами или квершлагами (рис. 5.3).
Эксплуатационная разведка месторождений

Для детализации разрывных нарушений сгущение разведочной сети и задание выработок целесообразно проводить по нормали к сместителю.
Экономическая эффективность промышленного использования запасов оценивается при эксплуатационной разведке оперативно. При этом экономическая оценка по результатам опережающей разведки проводится по отдельным горизонтам, участкам и блокам месторождения, подготавливаемым к эксплуатации на ближайшие один-два года, а по результатам сопровождающей — по отработанным блокам. Эксплуатационная разведка выполняется за счет основных фондов горного предприятия, затраты относятся на себестоимость добываемого полезного ископаемого.