CC BY
31
© Д.М. Бураков, C.A. Ермаков,
В.И. Филимонова, 2007
УДК 622.271.5
А.М. Бураков, С.А. Ермаков, В.И. Филимонова
ОЦЕНКА И АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОГО КОМПОНЕНТА В РОССЫПНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ РЕКИ Б. КУРАНАХ
Семинар № 2
Главной задачей стратегии дальнейшего освоения россыпных месторождений Якутии в современных условиях является совершенствование и поиск прогрессивных технологий разработки, учитывающих характер и особенности расположения полезного компонента в продуктивной толще, позволяющих повысить эффективность горнодобывающей промышленности.
Направления адаптации существующих и создания новых геотехнологий должны базироваться на исследовании параметров распределения полезного компонента и обосновании порядка его отработки, в сочетании с опытом и новейшими достижениями в области разработки месторождений Севера.
В соответствии с имеющимися представлениями о строении массива россыпи и структуре ее запасов, наиболее важные направления повышения эффективности отработки глубокозалегающих россыпей заключаются в использовании способа селективной отработки запасов с учетом применяемой технологии и оборудования, с обеспечением частичной сортировки песков до стадии извлечения.
Эффективность применения способа селективной отработки требует наличия показателей (критериев), характеризующих неоднородность рас-
пределения содержания металла в отрабатываемых участках (блоках).
Опыт разведки и разработки россыпных месторождений золота Якутии и Северо-Востока России, так же, как и других регионов нашей страны и мира в целом, свидетельствует о том, что абсолютное большинство россыпей характеризуется весьма неравномерным распределением полезного компонента в недрах [1]. Эта неравномерность нашла отражение в классификации россыпей по этому признаку на россыпи гнездового, ленточного, струйчатого и тому подобного строения или на весьма постоянные россыпи, постоянные, среднего постоянства, непостоянные и гнездовые.
По данным И.С. Рожкова россыпи Сибири и Северо-Востока РФ характеризуются как струйчатые, со средней шириной струй в диапазоне от 24 до 54 м, с неравномерным распределением золота.
Исследования, ранее выполненные в ИГДС СО РАН, позволили впервые для погребенной россыпи долины р. Б. Куранах (Центрально-Алданский район) сформулировать представление о кластерной организации содержания металла в разрезе рыхлых толщ. Отмечено, что существуют достаточные геолого-структурные предпосылки для кластерной организации минерального вещества.
На Куранахской погребенной залежи россыпного золота разновозрастные "кластеры" прослеживаются на сотни метров и картируются на различных высотных уровнях в поперечных разрезах тела россыпи. Выделяются они на основании выполнения многовариантного расчета баланса средних содержаний золота, установленных по разрезам разведочных выработок.
Сложноструктурное погребенное россыпное месторождение р. Б. Ку-ранах характеризуется высокой селективностью распределения запасов (в одной пятой объемов песков содержится примерно половина запасов металла) и резким изменением содержания полезного компонента (в 2,1 -5,5 раза) на локальных участках месторождения.
Такие характеристики распределения полезного компонента при традиционном порядке отработки и применении стандартных наборов оборудования не обеспечивают достаточно устойчивого количественного и качественного выхода полезного компонента. Наблюдаются резкие изменения суточных, декадных, месячных и даже сезонных объемов металла и значений содержания.
Например, отработка участка россыпи в районе разведочных линий №№232-224 параллельно драгой №73 (в основном контуре) и береговым обогатительным комплексом (на террасовом участке) показала значительные колебания среднего содержания металла в добытых песках, причем более стабильные цифры наблюдались на террасе. Так, в зоне деятельности берегового обогатительного комплекса, сезонные колебания содержания металла находились в пределах 3-30 %, в то время как в зоне деятельности драги №73 они изменялись в 2-3 раза.
Требуется дифференциация структуры запасов по количественному и качественному признаку и координация направлений и порядка разработки таких объектов с условиями, определяемыми характером распределения полезного компонента, как на всем месторождении, так и на его отдельных участках.
Ведущую роль при выполнении многих расчетов на стадиях как разведки, подсчета и геометризации запасов, так и технологическом картировании и определении рационального порядка ведения горных работ играет функция распределения содержаний и запасов металла.
Необходимую и достаточную точность оценки концентрации по каждому единичному замеру во всей неоднородной по содержанию среде опробования обеспечивает первичная представительная геологическая проба. В то же время, для оценки среднего содержания элемента на участке опробования, подсчета и геометризации запасов необходимо, чтобы вся система опробования, включающая параметры и геометрию проб, параметры и геометрию сети опробования, была также представительной. В связи с многолетним опытом разведки и разработки россыпи р. Б. Куранах с достаточной уверенностью можно считать, что система опробования россыпи является представительной [2].
Для определения качественных характеристик запасов металла в границах как локальных, так и протяженных зон представляется необходимым знание закономерности распределения содержания, как по каждому геологическому разрезу, так и в целом по блоку или участку месторождения.
Закономерности распределения рудных элементов в объеме месторо-
Рис. 1. Выбор закона распределения по блоковому содержанию
ждения (или рудной залежи) определяются геологогеохимическими условиями их концентрации и рассеяния в процессе рудообра-зования. В целом законы распределения содержаний для месторождения являются смесью различных распределений и могут быть весьма разнообразны.
Выполненным анализом поля содержаний установлен характер распределения металла по участкам и в целом по месторождению. По результатам анализа, на большей части геологических разрезов применим экспоненциальный закон распределения (достоверность больше 0,6), но есть участки, особенно в районах с повышенным содержанием металла, где значения коэффициента меньше и даже существенно меньше, что требует применения иного закона распределения.
На участках с наиболее высоким содержанием распределение содержания близко к равномерному, то есть ни один тип распределения не дает удовлетворительного соответствия по коэффициенту достоверности аппроксимации. Наиболее высокий коэффициент 0,38 имеет полиномиальное распределение.
Проведенный анализ позволил предположить возможную зависимость характера распределения от среднего содержания металла в границах геологического блока. Были проведены исследования и установлена зависимость среднего содержания металла по геологическим блокам и коэффициента достоверности ап-
проксимации содержания по закону экспоненциального распределения (рис. 1).
По рисунку видно, что с увеличением среднего содержания по блоку уменьшается достоверность аппроксимации распределения содержания по экспоненциальному закону распределения. Из нее следует, что значения средних содержаний по блокам или иным локальным участкам месторождения могут характеризовать выбор того или иного закона распределения полезного компонента по качеству для данного месторождения.
Таким образом, в результате анализа поля содержаний по геологическим пробам установлены основные типы распределений полезного компонента по разведочным линиям и корреляционная зависимость блокового содержания металла с коэффициентом достоверности аппроксимации экспоненциального закона распределения.
Неоднородность расположения металла в месторождениях, характеризующихся кластерным типом распределения, как показано выше, характеризуется преимущественно экспоненциальным законом.
Для численного выражения закономерности распределения металла в локальной области месторождения
является предпочтительным использование какого-то давно известного математического выражения, характеризующего неоднородность содержания, скажем, материального эквивалента по тем или иным категориям. Наиболее подходящим для данной цели был признан закон распределения, характеризующийся кривой Лоренца.
Кривая Лоренца широко используется в математике и экономике преимущественно для выражения неравномерности распределения доходов населения. По оси абсцисс откладываются доли категорий населения с определенным доходом, а по оси ординат откладывается нарастающим итогом доля доходов. Уровень неравенства рассчитывается как отношение площади заштрихованной фигуры к площади треугольника 0-100-0.
На рис. 2 кривая Лоренца отражает фактическое распределение металла в массиве месторождения. Диагональ приведенного рисунка характеризует полностью равномерное распределение. Снижение равномерности распределения характеризуется постепенным опусканием кривой, и чем более неравномерно распределение металла, тем ниже опускается кривая.
В некоторых работах [3] кривая Лоренца уже использовалась для оп-
Рис. 2. Характеристика распределения металла
ределения закономерности распределения запасов, но это касалось совокупности ряда месторождений, а не каждого месторождения в отдельности. Полученные закономерности распределения запасов характеризовались кривыми Лоренца для групп различных месторождений (марганца, железа, меди).
Необходимость обоснования критерия неравномерности распределения металла привели к мысли использовать для анализа качества запасов конкретного месторождения соответствующим образом измененную кривую Лоренца.
В соответствии с этим выполнены исследования структурных характеристик запасов металла как в целом по месторождению, так и на отдельных его участках. Для этого по оси абсцисс откладывались доли (декады) общего объема песков с возрастающим содержанием металла, а по оси ординат - доля золота в декадах нарастающим итогом. Графики, аналогичные приведенным на рис. 2 показывают, например, что всего 20 % запасов самых богатых песков (пятая часть) содержат до 70 % запасов металла и позволяют, через заданное граничное содержание, определять долю некондиционных песков в их общем объеме. Для различных участков месторождения это соотношение определенным образом меняется, но в целом подтверждает высокую селективность распределения запасов для месторождения р. Б. Куранах.
В целом, результаты проведенных исследований можно кратко охарактеризовать следующими позициями.
1. Выполнен анализ структурных показателей распределения полезного компонента в локальных зонах россыпного месторождения золота р. Б. Куранах, уточнена и подтверждена неоднородность распределения запасов, установлены ее характеристики.
2. Исследованием поля содержаний по геологическим пробам установлены основные типы распределений полезного компонента по разведочным линиям и корреляционная зависимость блокового содержания металла с коэффициентом достоверности аппроксимации того или иного закона распределения.
3. В условиях неоднородности концентрации полезного компонента
1. Теоретические основы опробования и оценки запасов месторождений. Батугин
С.А., Черный Е.Д. - Новосибирск: Наука. Сибирское предприятие РАН, 1998. - 344 с.
2. Методическое руководство по разведке россыпей золота и олова. Магаданское
и резкого изменения его содержания основой для определения качественных характеристик полезного компонента, выбора направления развития горных работ и рационального сочетания оборудования в комплексах мобильных геотехнологий может служить показатель неоднородности распределения металла, выражаемый через кривую Лоренца.
4. Численное выражение показателя неоднородности распределения металла может быть получено путем анализа качественной характеристики запасов по кривой Лоренца, отражающей фактическую долю кондиционных и некондиционных песков.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
книжное издательство, Магадан, 1982. -218 с.
3. Гранулометрия геоматериалов. Батугин С.А., Бирюков А.В., Кылатчанов P.M. -Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1989. - 173 с. S3E
— Коротко об авторах----------------------------------------------------------
Ермаков Сергей Александрович - кандидат технических наук, ИГДС СО РАН, зав. лаб. открытых горных работ,
Бураков Александр Михайлович - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ИГДС сО РАН,
Филимонова Вера Ивановна - инженер I кат, ИГДС СО РАН.
