Геометрия недр

14. Унификация геологической информации при геометризации конкретного месторождения по данным разведочного бурения. Базы данных для составления цифровых моделей месторождения.

Руководитель курсового проектирования может предложить и другие задачи, актуальные для горного предприятия, по которому используетсяисходнаяинформация дляпроектирования.

В разделе описывают исходные данные для решения задач, обосновывают методику решения и дают соответствующие комментарии, производят оценку точности полученных результатов и указывают роль и место решенной задачи в практической деятельности горного предприятия.

1.7. В заключении дается общая характеристика работы, краткие выводы по разделам проекта, а также приводятся полученные результаты с элементами их оценки.

Заключение призвано сконцентрировать внимание на узловых моментах курсового проекта: оценке исходных данных и их математической обработке, выборе метода геометризации и результатах решения поставленных в курсовом проекте задач.

Заключение составляется по окончании работы над курсовым проектом.

1.2. Список использованной литературы

Цитируемые литературные источники в тексте указывают в квадратных скобах порядковым номером данного источника по списку литературы.

Список литературы составляют по алфавиту, при этом вначале указывают источники на русском языке, а затем – иностранные (на языке оригинала) по тому же признаку.

Существуют следующие основные случаи представления литературных источников, примеры которых приведены в списке рекомендуемой литературы настоящих методических указаний (п. 1.4):

1.Один, два или три автора:

а) книги [1–6, 8, 10 и др.];

б) статьи в журнале, сборнике [14]; в) статьи в сборнике под редакцией [13].

11

ELIB.PSTU.RU

2.Группа более трех авторов:

а) книги [7, 15];

б) сборники под редакцией [11].

3.Сборники материалов, инструкции, справочники и др. [9, 12,

16, 23].

1.3. Комплект графической документации и приложения

После списка литературы приводятся материалы, вынесенные в приложение, куда входят расчетные таблицы, графики, дополнительные тексты, а также комплект графической документации, в том числе демонстрационной, которую вкладывают в файловые папки.

При этом каждому материалу, т.е. каждой прилагаемой единице, присваивают самостоятельный порядковый номер, который указывают в тексте при ссылке на него, и каждый документ должен иметь свое название.

Пример:

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Гипсометрический планподошвызалежиполезногоископаемого

Вид, состав, масштабы графической документации согласовывают с руководителем курсового проекта, либо их перечень может быть приведен в задании на выполнение курсового проекта.

К графической документации предъявляются повышенные требования в отношении точности, четкости и аккуратности, так как горногеометрическая документация служит не только иллюстративным средством, ноиоснованиемдля проектирования горныхработ.

Графический материал выполняют тушью либо с помощью компьютера в строгом соответствии с требованиями маркшейдерского черчения и условными знаками по ГОСТ 2.850–75 – 2.857–75 «Горная графическая документация».

При выполнении графической документации на компьютере пользуются стандартным программным обеспечением, имеющимся на кафедре или в арсенале студента.

12

ELIB.PSTU.RU

2. КОНКРЕТНАЯ ГЕОМЕТРИЗАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

2.1. Цель, виды и методы геометризации месторождений полезных ископаемых

Геометризацию любого месторождения следует рассматривать как процесс изучения его размеров, форм, свойств полезного ископаемого и процессов с последующим отображением результатов изучения на соответствующих графиках с определенной степенью точности, т.е. составление модели месторождения, которая с той или иной степенью вероятности действительносоответствует месторождению.

Весьпроцессгеометризацииможноразделитьнанесколькоэтапов: I. Первичная обработка данных разведки и эксплуатации.

II. Вторичная обработка данных разведки и эксплуатации.

III. Выбор типа проекций, масштаба графиков, построение структурных и качественных планов, оценка точности построенных графиков.

IV. Подсчет запасов на основе составленных графиков, определение ошибки подсчетазапасов, экономическая оценкаместорождения.

V. Составление проектовдоразведки иразработки месторождения. VI. Систематическое пополнение и пересоставление графиков на основе получаемой новой информации о месторождении в процессе его эксплуатации, пересчет запасов, корректировка проекта

разработки месторождения.

VII. Анализ полностью отработанного месторождения, оценка ранее составленных графиков с целью выявления наиболее оптимальных размеров разведочной сетки, интервала опробования, окна сглаживания.

Это разделение несколько условное, так как трудно установить границы этапов: они постепенно переходят один в другой, объединяются и переплетаются.

Первые два этапа заканчиваются составлением каталога разведки и опробования, где сосредоточены все данные о результатах разведки. К этим данным относятся: каталог координат устьев скважин,

13

ELIB.PSTU.RU

данные электрокаротажа, характеристика пересеченных пластов, данные опробования и другие, необходимые для геометризации показателей месторождения.

На основании этих данных строят листы разведки. На них наносят устья скважин, точки входа и выхода их из залежи, пункты геодезической сети, промышленно-хозяйственные объекты, гидрографическую сеть и другие необходимые при составлении проектной документации показатели.

Около каждой разведочной выработки подписывают ее номер, отметки земной поверхности (устья), кровли и почвы залежи, ее мощность, содержание вредных и полезных компонентов.

Составляют 3–4 листа разведки с таким расчетом, чтобы на каждом листе можно было построить максимум 2 графика изучаемых показателей (свойств) месторождения. Листы разведки составляют на стандартных планшетах размером 50 × 50 см.

Основные методы геометризации – это методы изолиний, разрезов и наглядных проекций.

Каждое конкретное месторождение полезных ископаемых имеет свои, только ему присущие особенности как в строении, так и в распределении отдельных свойств полезного ископаемого. Частные методики геометризации должны учитывать это и наряду с построением общих для всех месторождений графиков отображать на графиках особенности месторождения как в строении, залегании, так и в распределении свойств полезного ископаемого.

Для каждого месторождения характерен свой набор структурных и качественных графиков. В этой связи ниже приведены примерные схемы частных методик геометризации отдельных типов месторождений полезных ископаемых.

2.2. Геометризация угольного месторождения платформенного типа (Мосбасс)

Месторождения этого типа находятся в Подмосковном угольном бассейне (Мосбассе) и имеют, как правило, линзообразное строение. Площадь залежей сравнительно невелика – несколько десятков квадратных километров. Глубина залегания мала (до десят-

14

ELIB.PSTU.RU

ков метров). Разведка таких залежей производится по сетке различной формы со сторонами 200–300 м, иногда со сгущением на отдельных участках до 50–75 м. Результаты разведки сводятся в каталог разведки.

Впроцессе проведения разведочных работ по каждой скважине определяют мощности вскрытых пород, отметки почвы и кровли угольного пласта, по отдельным скважинам дебиты водоносных горизонтов.

При проектировании вскрытия и нарезки шахтного поля, а также при эксплуатации определяющую роль в условиях Мосбасса играют условия залегания и структура угольных пластов. Особенно важную роль играют величина и характер изменения мощности угольного пласта, характер залегания почвы и кровли угольного пласта, изменение зольности в пределах шахтного поля и др. Перечисленные факторы являются наиболее изменчивыми для данного района и определяют выбор направления основных выработок, системы разработки и возможность отработки отдельных участков.

Вкомплект графиков, характеризующих шахтное поле Мосбасса, входят:

1)график поверхности почвы угольного пласта, совмещенный

спланом земной поверхности;

2)график вертикальных мощностей угольного пласта;

3)график зольности угольного пласта;

4)график поверхности водоносных горизонтов;

5)графики мощностей покрывающих и подстилающих угольный пласт водоносных пластов;

6)геологические разрезы;

7)график глубины залегания угольного пласта и другие мате-

риалы.

Масштабы построения указанных графиков 1:1000, 1:2000, 1:5000. Ихпостроение производится, какправило, методом многоугольника.

Гипсометрический план почвы пласта строят по отметкам почвы, полученным в результате бурения. Высота сечения 0,25–0,5–1 м.

Гипсометрический план почвы пласта, как правило, совмещают

спланом земной поверхности.

15

ELIB.PSTU.RU

График изомощностей показывает изменение мощности пласта по шахтному полю. Изолиния с отметкой 1 м является границей отработки месторождения. На плане выделяются участки с мощностью более 4 м, которые необходимо отрабатывать в 2 слоя.

График изменения зольности строят на графике изомощностей с сечением 2–5 %. На плане выделяют участки с повышенным содержанием золы.

План изоглубин строят путем вычитания из поверхности рельефа поверхности почвы пласта.

Перечисленные графики служат основой для составления проекта горных работ (проекта расположения вскрывающих, подготовительных, нарезных, капитальных, вспомогательных, очистных, разведочных выработок), а также для блокировки запасов по степени разведанности и подсчета запасов.

Разделение запасов по степени разведанности производят по способу геологических блоков, внутри блоков запасы определяют способом среднего арифметического.

Вертикальные геологические разрезы строят по двум взаимно перпендикулярным направлениям. На разрезах, согласно условным обозначениям, показывают все покрывающие и подстилающие пласты пород, подсеченные скважинами.

На отдельных планшетах строят поверхности водоупорных горизонтов, графики изомощностей покрывающих и подстилающих пласт водоносных пород. Это очень нужные графики, так как наличие в кровле и почве обводненных песков требует точного соблюдения всего технологического процесса добычи полезного ископаемого. Прорыв обводненных песков в горные выработки может нарушить нормальную работу предприятия.

При существующей степени разведки шахтных полей по сетке 200–300 × 200–300 м условия залегания пластов и их структурные и качественные особенности вскрываются недостаточно полно и точно. Среднеквадратические ошибки определения некоторых параметров следующие: мощности – (± 0,25–0,80) м; зольности – ± 0,9–7,5 %; почвы пласта – (± 1,3–3,7) м.

16

ELIB.PSTU.RU

Ярковыраженной зависимости в распределении систематических ошибок перечисленных параметров по площади месторождения не наблюдается. По характеру систематических ошибок в определении мощности установлено, что малые значения мощности чаще завышаются, а большие занижаются. В определении других параметров подобной закономерности не отмечено: зольность и отметки почвы пласта завышаются и занижаются в одинаковой степени.

В процессе эксплуатации месторождения производят уточнение существующих графиков и детальную корректировку плана горных работ.

2.3. Геометризация угольного месторождения складчатой формы залегания

Методика геометризации этих месторождений существенно отличается от той, которая используется при геометризации линзообразных пластовых залежей (типа месторождений Подмосковного бассейна).

Это отличие заключается в том, что другие геолого-тектони- ческие условия диктуют и другой порядок построения горногеометрических графиков и их набор.

Месторождения этого типа имеют большие размеры (до сотен километров по простиранию при нескольких десятках километров вкрест простирания), различно ориентированы в пространстве (Донбасс в широком направлении, Кизеловский угольный бассейн в меридиональном и т.д.). Глубина залегания пластов достигает тысяч метров, месторождения состоят из целых свит, пригодных и непригодных к отработке пластов. Мощности пластов, как правило, очень выдержанные. Месторождения имеют складчатую форму залегания. Размеры, вид и ориентировка складок, а также осложняющих их разрывных нарушений крайне разнообразны.

Существующие методы разведки при достаточно большом размере сети скважин (0,8–1,0 км и более) вскрывают складчатые и разрывные структуры, как правило, крупных и средних размеров (длина разрывныхнарушений от0,3–0,6 км иболее(складки I, II, III-гопорядков).

17

ELIB.PSTU.RU

Большинство разрывных нарушений (80–85 %) остается совершенно неизученными. Их вид, размеры, ориентировка, плотность размещения определяется в процессе ведения горных работ или при значительном сгущении сети разведочных скважин.

На ведение горных работ основное влияние оказывают мелкоамплитудные разрывные нарушения (амплитуда от 3–5 м и более). Процент изученности таких нарушений близок к нулю. Поэтому задачей № 1 при геометризации месторождений складчатых форм залегания является установление степени тектонической нарушенности угольных пластов данных месторождений. Степень нарушенности угольных пластов для отдельных шахтных полей, участков или районов оценивают по величине плотности разрывных нарушений длиной 0,1 км на 1 га (или 1 км2) площади угольного пласта, по суммарной протяженности нарушений на 1 га, по числу нарушений и их суммарной протяженности на 1 км2 площади месторождения.

Количество разрывных нарушений длиной 0,1 км на 1 км2 устанавливается по формуле, выражающей зависимость между числом разрывных нарушений n их длиной L (км):

п = а+ b ; ∆ lg n = k∆ lg L,

L

где k – коэффициент, учитывающий степень тектонической активности данного района (изменяется от –1 до –1,4); a, b – коэффициенты в уравнении гиперболы.

Эту зависимость получают по данным предварительнойразведки. Для ее нахождения требуются геологические карты, где показаны разрывные нарушения. Путем статистической обработки находят величину п для средних значений параметра L, строят график зависимости п от L и подбирают коэффициенты а и b в уравнении гипер-

болы, описывающей данное фактическое распределение.

По полученной формуле находят количество разрывных нарушений длиной 0,1 км. При плотности таких разрывных нарушений более 35 строительство горного предприятия нецелесообразно ввиду большой нарушенности угольных пластов. При меньших значениях п производят дальнейшую геометризацию месторождения. В таблице приведена классификация шахтных полей по степени нарушенности.

18

ELIB.PSTU.RU

*– коэффициент k1 приведендляразрывныхнарушенийдлиной0,1 км.

**– ВПП – выемочное поле по простиранию.

Фактором, определяющим форму месторождения этого типа, является гипсометрия пластов и сместителей (плоскостей разрывных нарушений). Планы изомощностей не строят ввиду крайне малых (порядка ед. см) изменений мощности. Планы изоглубин строят в отдельных случаях методом вычитания. Не строят также планы зольности, выхода летучих и изменения других параметров.

Построение планов производят в масштабе 1:2000, 1:5000. Гипсометрические планы пластов и сместителей строят методом разрезов, располагая линии разреза вкрест простирания свиты пластов.

По каждому разрезу получают положение пластов исместителей. Гипсометрические планы строят по каждому пласту промыш-

ленной мощности и каждому сместителю.

Построение разрезов, взаимная увязка положения отдельных пластов и разрывных нарушений требуют хорошего знания геологии и тектоники изучаемого участка.

На разрезах путем экстраполяции также получают положение пластов в неразведанных, более глубоких частях месторождения.

Запасы подсчитывают методом геологических блоков, значение мощности пласта в блоках определяют как среднее арифметическое.

Таким образом, набор графиков для этого типа месторождений будет следующим:

19

ELIB.PSTU.RU

–план земной поверхности;

–план почвы пласта;

–план сместителей;

–вертикальные разрезы;

–планы выходов маркирующих известняков под наносы. Полученные в результате геометризации графики используются

для подсчета запасов полезного ископаемого, составления проекта отработки месторождения, а также служат первичной маркшейдерской документацией. В процессе строительства горного предприятия и его эксплуатации они постоянно пополняются и уточняются.

2.4. Геометризация россыпного месторождения золота

Россыпное месторождение – это особый вторичный тип месторождения. Основой для образования россыпи служит жильное месторождение. Водный поток, разрушая жилу, разносит обломки горных пород по долине. В процессе растаскивания обломки разрушаются и тяжелый минерал ложится на дно. Река размывает свои собственные отложения, врезается в пласты, перемывает золото.

Россыпь рождается около жилы. По мере удаления от жилы уменьшается крупность минералов и их количество. В самом конце россыпи остается только одна золотая пыль. Каждая простая россыпь (т.е. порожденная одним рудным источником) представляет единое тело без пережимов и разрывов. Величина россыпи (ее длина) зависит от крепости жильной породы: чем мягче порода, тем короче россыпь, так как золото быстрее выделится из этой породы в процессе ее перетаскивания по долине, а из более твердой породы разнесется на большее расстояние.

Разведка россыпных месторождений производится по отдельным разведочным линиям, расположенным вкрест простирания россыпи. Расстояние между разведочными линиями различно и колеблется в пределах 50–200 м. Скважины и шурфы в разведочной линии располагаются на расстоянии 5–20 м друг от друга. В результате разведки по каждой выработке получают следующие данные:

1)мощность золотоносных песков вместе с торфами;

2)среднее содержание золота;

3)отметка устья и почвы залежи (плотика).

20

ELIB.PSTU.RU