CC BY
22
МЕТОДИКА ПОИСКОВ И РАЗВЕДКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, РУДНИЧНАЯ ГЕОЛОГИЯ
УДК 622.342.1
ГЕОМЕТРИЗАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ РУДНЫХ ТЕЛ НА СТАДИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ В УСЛОВИЯХ ПРЕРЫВИСТОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ БОГАТЫХ РУД
ЕА.Мильшин1
Иркутский государственный технический университет, 664074, г.Иркутск, ул.Лермонтова, 83.
Рассмотрены результаты применения нетрадиционной методики геометризации промышленных рудных тел на стадии эксплуатации в условиях закономерно-прерывистого распределения металла в рудных телах и отсутствия визуальных границ его размещения в пространстве. Исследование проведено на материалах эксплуатационного опробования при отработке промышленных запасов на Зун-Холбинском рудном месторождении золота. Ключевые слова: золото, оконтуривание руд, распределение золота, методы оконтуривания промышленных рудных тел. Библиогр.2 назв. Ил.1. Табл. 4.
GEOMETRETHIN INDUSTRIAL ORE BODIES THE STAGE OF EXPLOITATION UNDER THE CONDITIONS OF REGULAR-INTERRUPTED DISTRIBUTION OF RICH ORE
ЕА^^Ып
Irkutsk State Technical University.664074, 83 Lermontov St., Irkutsk
The article considers the results of the application of the nonconventional methods of contouring of industrial ore at the stage of exploitation under the conditions of regular-interrupted distribution of metal in the ore bodies and the absence of visual borders of its spatial location. The research is carried out on the materials of operational testing when working off industrial resources at the ore deposit of gold. Key words: gold, quality of ore, interrupted distribution of gold, methods of geometrization of industrial ore bodies. 2 sources. 1 figures. 4 tables.
Для Зун-Холбинского месторождения установлен сложный закономерно-прерывистый характер пространственного распределения золота в рудных телах. В этих условиях традиционная методика оконтуривания промышленных рудных тел оказалась неэффективной. Поэтому была предложена нетра-
диционная методика геометризации рудных тел на стадии их эксплуатации [2].
Рассмотрим кратко причины недостаточной эффективности обычного подхода и сущность предложенной методики оконтуривания рудных тел.
:Мильшин Евгений Александрович - аспирант, главный маркшейдер Холбинского рудника. Тел.: 79086425070.
Milshin Evgenii Alexandrovich - a chief mine surveyer Holbinsks mine, a post-graduate student of Irkutsk State Technical University. Phone: 79086425070.
Необходимость предлагаемого анализа связана с тем, что при практическом применении предлагаемой методики возникает вопрос о том, насколько будут отличаться конечные результаты, если расчёт качества руды в классах будет вестись по конкретным пробам или через середины выделенных логарифмических классов.
Второй вопрос - насколько полно определены и отработаны запасы, подсчитанные на основе традиционной технологии оконтуривания промышленных руд.
Для получения ответов на эти вопросы проведено специальное тестирование предлагаемой методики на материалах отработки блока 1441- С1 гор. 1672 м, рудное тело «Вавиловское-3». Блок погашен с использованием технологии разработки рудного тела горизонтальными слоями с закладкой твердеющими смесями. Рудное тело в данном блоке имеет сложно-прерывистое распределение золота и относительно высокие его содержания в промышленной руде. Именно в таких условиях проблема геометризации промышленных руд проявляется наиболее остро.
Руды в блоке представлены четырьмя разновидностями. Наибольшую часть блока занимают интенсивно сульфидизированные (до 30 %) и рассланцованные березиты. Сульфиды представлены пиритом, халькопиритом, в меньшей степени галенитом и сфалеритом. В отдельную разновидность можно выделить руды с меньшим содержанием сульфидов (первые проценты), но с высоким насыщением кварцем, который выделяется в виде мелких прожилков и относительно коротких (до 2 - 3-х м) и маломощных (10 - 15 см) жильных обособлений и более мощных (до 0,5 м), но также коротких линз. Третья разновидность - это слабо сульфидизированные и интенсивно рас-сланцованные и изменённые карбонатные породы - листвениты. В четвёртую разновидность можно выделить интенсивно переработанные тектоническими процессами и сильно каолинитизированные породы с относительно невысоким содержанием сульфидов.
Все отмеченные разновидности выделяются с определённой долей условности, поскольку находятся в сложных взаимоотношениях друг с другом. Какой-либо более или менее чёткой связи пространственного распределения золота с этими разновидностями не установлено. Участки его повышенных концентраций локализуются независимо от типа и состава руд и обусловливают прерывистый характер своего размещения в пространстве (рис. 1).
На различных масштабных уровнях распределение скоплений аномальных концентраций золота имеет дискретный и упорядоченный характер. Мотив дискретности (прерывистости) идентичен или са-моподобен (свойство фрактально-сти). Если проследить, как ведёт себя установленная прерывистость строго по вертикали и по горизонтали, то сразу же обнаруживается периодическая смена обогащённых участков (равно как участков с минимальными содержаниями золота) по этим направлениям. Параметры структурных матриц, контролирующих дискретность распределения обогащённых золотом участков на различных масштабных уровнях, последовательно убывают от «месторождения» к «локальному срезу рудного тела» по нелинейному закону с коэффициентом, колеблющимся в пределах 2,0 - 2,5. Такой показатель, как содержание золота в пробе, зависит от попадания или непопадания золотины в навеску. Золотина средней крупности (-1+0,5 мм) может изменить содержание на порядок или при более крупных ее размерах на два и более порядков [1]. Данные свойства характерны для многих изученных ранее рудных месторождений золота.
Все выявленные закономерности, безусловно, должны оказывать
своё влияние на технологию геологического обеспечения всего процесса освоения месторождения как промышленного объекта, включая разведку, геометризацию и оценку промышленных руд и извлечение полезного ископаемого из недр.
Установленные особенности распределения золота в пространстве рудных тел, отсутствие визуальных критериев ограничения промышленных руд, неоднородная гранулометрия золотин в руде и особые физико-механические свойства золота предопределяют возникновение систематических погрешностей при применении традиционной технологии геологического обеспечения горных работ, включающего разведку, подготовку к выемке промышленных запасов.
Одной из важных помех, возникающих в данной ситуации, является низкая достоверность определения содержания золота в единичной пробе. Поскольку содержание в крайней пробе может изменяться в широком диапазоне, положение контура промышленных руд будет весьма условным. В случае завышенного содержания в пробе внутрь рудного тела попадает пустая порода или некондиционная руда, а в обратном случае мы будем терять промышленную руду за контуром.
а
б
в
Рис. 1. Тестовые варианты традиционной и нестандартной методики геометризации промышленных руд в пределах выемочного слоя гор. 1673 м Зун-Холбинского золоторудного месторождения, рудное тело Вавилов-ское, блок 1441: а - распределение минеральных разновидностей руд, б - схема опробования и границы выемочного пространства по результатам традиционного оконтурива-ния промышленных руд, в - нестандартное оконтуривание руд по сортовым классам содержаний золота; 1 - интенсивно сульфидизированные рассланцованные березиты, 2 -малосульфидные существенно кварцевые руды, 3 - сульфидизированные листвениты, 4 -малосульфидные интенсивно каолинитизированные тектониты, 5 - тектонические нарушения, 6 - весьма богатые руды, 7 - богатые руды, 8 - рядовые и убогие руды, 9 - условное разделение руд по сортовым классам на плане опробования (1-4 соответственно: весьма богатые, богатые, рядовые и убогие)
Существенной помехой будет являться прерывистость оруденения. При неадекватности геометрических параметров природной системы прерывистости с учетом ее иерархичности и принятых параметрах сети разведки и опробования вообще невозможно корректно ограничить промышленное рудное тело в пространстве. Условный характер границы и прерывистый характер оруденения не позволяют также корректно определить показатели приконтурных потерь и разубоживания. В сложившейся ситуации должен быть принципиально изменён подход к решению проблемы оконтуривания промышленных руд.
В этой связи был предложен нестандартный подход к решению проблемы геометризации промышленных руд в условиях перечисленных выше свойств пространственного распределения золота в рудных телах [2].
Основные положения предложенного подхода:
1. Использование осредненных значений содержания металла (содержаний по классу) вместо численных значений по одиночным пробам как при оценочных расчетах, так и при выделении элементов неоднородности распределения металла в рудном теле.
2. Оконтуривание на стадиях эксплораз-ведки и окончательной подготовки запасов к выемке (эксплоопробование), когда мы располагаем необходимым и достаточным объемом исходной информации, необходимо проводить по методике корректного таксономирования поля концентрации золота. В этом случае границы промышленных руд являются природными границами аномальной концентрации золота, удовлетворяющей требованиям промышленности, то есть минимально-промышленному содержанию в объекте селекции, который будет иметь статус промышленного рудного тела, а фактически - это элемент неоднородности природного поля концентрации золота определенного иерархического (масштабного) уровня.
Методика корректного таксо-номирования поля концентрации золота должна отвечать следующим требованиям:
- корректность, то есть соответствие природным закономерностям пространственного распределения золота;
- строгость и универсальность технологии выделения таксонов независимо от их масштаба.
Взаиморасположение проб, относящихся к определенному классу, позволит пространственно определить границы распространения данного сорта руды.
Исходя из опыта разведки, а в большей мере из опыта эксплуатации, на золоторудных месторождениях можно выделить следующие сорта руд:
1. Убогие руды. Содержания в них колеблются в диапазоне следы -1,0 г/т. Практически это не руды и лишь в условиях высокой степени окисленности они могут служить рудой для кучного выщелачивания.
2. Средние (или рядовые) руды. Содержания металла колеблются в интервале 1,0-10,0 г/т.
3. Богатые руды. Содержания в них изменяются в пределах 10,0 - 100,0 г/т.
4. Весьма богатые руды. Колебания содержаний от 100 г/т и более.
Учитывая свойство нелинейности поля концентраций золота, среднее содержание металла в каждом сорте следует определять с использованием функции натурального логарифма (табл. 1).
Форма аномальных рудных обособлений в горизонтальном или вертикальном поперечном сечении зоны может быть эффективно аппроксимирована эллипсами (а в трёхмерном пространстве - эллип-
Таблица 1
Средние содержания золота по сортам руд [2]_
Параметры Классы содержаний по сортам, г/т
0-1,0 1,0-10,0 10,0-100,0 100,0-1000,0
Логарифмические границы классов (1п) -2,3 - 0 0 - 2,3 2,3 - 4,6 4,6 - 6,9
Логарифмическая середина класса (1п) -1,15 1,15 3,45 5,75
Среднее содержание в классе (апШ) 0,3 3,1 31,4 314,0
соидами) с различными сочетаниями продольных и поперечных осей.
Площади выделяемых обособлений, которые потребуются для оценочных расчетов запасов, определяются по формуле площади эллипса:
е а в
Л = п----,
2 2
где а и в - размеры продольной и поперечной осей эллипса.
Почему в данном случае использована именно данная геометрическая форма? Эллипс (эллипсоид) - это уникальная фигура, с помощью которой можно довольно близко к истине учесть степень компактности распределения неоднородностей и элементы анизотропии участков их скоплений.
Структурная организация золотой подсистемы обусловлена как геологическими, так и энерго-динамическими факторами (фрактальность этому доказательство), поэтому формы выделения скоплений золота на всех иерархических уровнях будут подчиняться принципу «наименьшего действия», то есть стремиться к компактности.
На рис. 1 видно, что все участки, объединяющие богатые руды, оконтуренные по пробам от 10 г/т и выше, расположены дискретно и неравномерно. Локальные обособления с содержанием выше 100 г/т расположены внутри выделенных эллипсов.
Как видно из приведённых результатов, оценки среднего качества руды в слое, вычисленные как по пробам, так и через срединные значения по выделенным логарифмическим классам, очень близки, хотя по классам есть существенные различия (табл. 2). Происходит автоматическое вы-
равнивание итоговых средних значений через учёт природной нелинейной функции (натуральный логарифм), описывающей естественное распределение интенсивности концентрации золота в пространстве. Так, на весьма богатых рудах истинное содержание всегда выше тех, которые фиксируются в пробах, а зоны их влияния, как правило, нами завышаются. Это фиксируется и нашими данными. Расчётное среднее по весьма богатому классу руд значительно меньше среднего по логарифмам. Новый приём геометризации этого класса в пространстве существенно ограничивает зону его распространения в пространстве и за счёт этого выравнивает и оптимизирует его влияние на общее среднее (см. табл. 2).
На богатых и рядовых рудах расчётные средние содержания золота по классам также несколько выше, чем средние по логарифмам. Традиционно эту разницу объясняют влиянием высоких проб и путём их нивелировки искусственно приближают к истинному среднему. Новая методика оконтуривания руд также автоматически снимает эту проблему за счёт более объективного ограничения зоны влияния данных классов в пространстве. В данном случае область влияния этих классов несколько расширяется за счёт уменьшения зоны влияния самого богатого класса.
Таблица 2
Сопоставление расчётных средних значений содержаний золота по пробам и средних логарифмических внутрисортовых классов руд по горизонту 1672 м_
Сортовые Параметры Единицы Числовые значения
классы руд измерения
Весьма богатые Количество проб шт 13
Расчётное среднее г/т 140,0
Среднее логарифмическое г/т 314,0
Количество проб шт 45
Богатые Расчётное среднее г/т 40,2
Среднее логарифмическое г/т 31,4
Количество проб шт 33
Рядовые Расчётное среднее г/т 3,7
Среднее логарифмическое г/т 3,1
Количество проб шт 9
Убогие Расчётное среднее г/т 0,3
Среднее логарифмическое г/т 0,3
Количество проб шт 100
Итого Расчётное среднее г/т 39,3
Среднее логарифмическое г/т 38,0
Полученные результаты дают основания для практического использования расчёта среднего качества руды в подготовленных к выемке запасах через срединные значения в выделенных классах содержаний, опираясь лишь на результаты таксономирования поля концентраций золота. Это в значительной мере упрощает процедуру расчётов, исключает необходимость нивелировки высоких значений содержаний в пробах и в целом минимизирует влияние субъективного фактора на конечный результат. Тестирование выявило закономерность в пространственной локализации
золота, подтверждающую фундаментальные свойства структурной организации поля его концентрации.
В табл. 3 потерянные законтурные запасы металла получены исходя из общей логики расчёта. Детальный анализ геологической ситуации в пределах слоя и учёт фактов, фиксирующих наличие богатых руд в стенках выемочного пространства, позволил сделать более корректный прогноз по структуре законтурных потерянных запасов и получить более реальную картину данной ситуации (табл. 4).
Таблица 3
Сравнительная характеристика промышленных запасов в слое, полученных при
Количественные характеристики промышленных запасов Единицы измерения Прогнозируемые запасы по новой методике оконту-ривания Отбитые и вынутые запасы, оконтуренные по традиционной методике Вероятные потерянные законтурные запасы
1 2 3 4 5
Длина слоя м 52 52 52
Средняя мощность м 7,7 5,5 2,2
Площадь м2 400,4 286,0 114,4
Окончане табл. 3
1 2 3 4 5
Высота слоя м 2,5 2,5 2,5
Объём м3 1001 715 286
Объёмная масса т/м3 2,8 2,8 2,8
Масса руды т 2802,8 2002,0 800,8
Среднее содержание металла по слою г/т 38,0 39,3 38,0
Запас металла кг 106,506 78,679 30,430
Таблица 4
Реальная сортовая характеристика потерянных при выемке промышленных запасов
по слою
Количественные характеристики потерянных запасов на длину слоя 52 м Единицы измерения Сортовые классы руд Итого
Весьма богатые Богатые Рядовые Убогие
Средняя мощность м 0,08 0,4 0,7 1,0 2,2
Площадь 2 м 4,2 20,8 36,4 52,0 114,4
Объём 3 м 10,5 52,0 91,0 130,0 286,0
Масса руды т 29,4 145,6 254,8 364,0 800,8
Содержание по классу г/т 314,0 31,4 3,14 0,3 18,4
Запасы металла кг 9,232 4,572 0,800 0,100 14,704
Проведённое сравнение данных тестовых расчётов по выбранному слою блока (см. табл.4) с данными его отработки показывает, что если бы блок отрабатывался на основе предлагаемой методики оконтури-вания, то количество добытой руды в пределах слоя было бы на 800 т больше и количество металла было бы на 14,7 кг больше. Об этом также свидетельствуют и явно недоработанные участки блока, где стенки очистного пространства находятся в областях богатых промышленных руд.
Таким образом, проведённое исследование подтвердило возможность использования предлагаемой методики на практике.
Библиографический список
1. Филонюк В.А. Результаты фундаментальных исследований по про-
блеме минимизации фактора риска при освоении золоторудных месторождений // Сб. научн. тр. Иргиредмета в честь 125-летия. - Иркутск, 1998. - С.34-50.
2. Павлов А.М., Мильшин Е.А., Филонюк В. А. Геометризация промышленных рудных тел и определение показателей качества отработки запасов в условиях закономерно-
прерывистого распределения металла на Зун-Холбинском золоторудном месторождении // Горный информационно-аналитический бюллетень. -2008. - №12. - С. 90-105.
Рецензент: кандидат геолого-минералогических наук, профессор М.С.Учитель
