CC BY
23
© В.М. Никулин, Д.Н. Быховсп, 2008
УДК 550.8
В.М. Никулин, А.Н. Быховец
ОЦЕНКА СТЕПЕНИ РАЗВЕДАННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ ОРУДЕНЕНИЯ КОВДОРСКОГО АПАТИТ-ШТАФФЕДИТОВОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Семинар № 1
Ковдорское апатит-штаффели-товое месторождение расположено в Мурманской области, в непосредственной близости от одноименного апатит-магнетитового месторождения, разрабатываемого открытым способом. Месторождение на данный момент является госрезервом и при получении лицензии в 2007 г. пополнит сырьевую базу ОАО «Ков-дорский ГОК». Апатит-штаффелито-вое месторождение залегает в коре выветривания кальцитовых карбона-титов и вмещающих их фенитов. Месторождение разведано в 1973-1977 гг. Северный его фланг частично подработан карьером рудника «Железный», эксплуатирующим апатит-магне-титовое месторождение.
Апатит-штаффелитовые руды образуют подковообразную в плане залежь длиной более 2,5 км при ширине от 50 до 500 м. Она представлена сложным сочетанием тел руд различного качества и слабооруденелых пород. Оруденение распространяется на глубину до 120-160 м от поверхности. Контакты залежи, как правило, нечеткие, определяются на основе данных опробование по бортовому содержанию Р205, равному 6 %. Апа-тит-штаффелитовые руды представлены плотными каменистыми и рыхлыми разностями, а также их смесями. Высота нагорной части месторождений 60 м (от +346 до +286 м).
В 2012-2013 г., после отработки Ковдорского техногенного месторождения хвостов ММС, планируется промышленное освоение апатит-штаф-фелитового месторождения с переработкой апатит-штаффелитовых руд на новом обогатительном комплексе (планируемая производительность до 5 млн. т. руды в год). В связи с этим ФГУП ВИОГЕМ совместно со специалистами ОАО «Ковдорский ГОК» осуществил предпроектный пересчет запасов месторождения по горизонтальным эксплуатационным слоям высотой 12 м на основе его компьютерной модели, созданной в авторской системе ГИС ГЕОМИКС. Параллельно с пересчетом запасов выполнена оценка степени разведанности и изменчивости апатит-штаф-фелитового оруденения.
База данных компьютерной модели апатит-штаффелитового месторождения включает 44 графических документа (карт, планов, разрезов), 878 разведочных выработок (скважин, канав, шурфов), 10800 проб с результатами их анализов на Р2О5, Ре общ., 7г02 и СО2.
Степень разведанности месторождения оценивалась по картине пространственного распределения показателя плотности разведочной сети (количества разведочных выработок, попавших в элементарную квадратную ячейку) в виде планов в изолини-
Контур карьера рудника «Железный»
1 2
3
4
Рис. 1. План плотности разведочной сети с выделенными участками различной категории разведанности (по поверхности рудной залежи): 1-3 - участки различных категорий разведанности: 1 - В, 2 - С1; 3 - С2; 4 - изолинии плотности разведочной сети
ях значения этого показателя. Размер элементарной ячейки принят равным 50х50 м, исходя из средней плотности разведочной сети. Построение изолиний выполнено с применением метода квадратов обратных расстояний. Критериальные значения указанного показателя для запасов различных категорий разведанности с учетом повышающего коэффициента, равного 10 000 (для удобства автоматической обработки данных): В>8, 8<С1>4, С2 <4. Критериальные значения рассчитывались исходя из существующей плотности разведочной сети на месторождении для категорий В (50х25 м), С1 (100х25 м).
Такие планы были построены для поверхности месторождения (рис. 1) и для каждого эксплуатационного горизонта через 12 м по вертикали. Их анализ показал, что месторождение разведано в основном по категориям С1 и С2. Только отдельные небольшие по площади изолированные участки
разведаны по категории В. С глубиной степень разведанности месторождения закономерно и достаточно резко уменьшается (рис. 2). На основе погоризонтных планов разведанности месторождения осуществлялась блокировка запасов по категориями при компьютерном послойном их пересчете. В дальнейшем они будут использоваться для проектирования до-разведки и эксплуатационной разведки месторождения.
Изменчивость формы и степени сложности внутреннего строения рудной залежи оценивалась следующим образом. По ее кровле и подошве построены планы в изолиниях высотных отметок, а также выполнен расчет коэффициента вариации их значений, который для кровли залежи составил 7,2 %, а для подошвы 19,5 %. Средний перепад высотных отметок для кровли залежи 2.43 м, а для подошвы
- 61,17 м. Изменчивая геометрия подошвы залежи обусловлена линейны-
0 0.0005 0.001
Подсечений/м2
ми осложнениями коры выветривания.
Без учета нагорной части месторождения (ниже отм.+286 м) рудная площадь закономерно убывает, вплоть до почти полного выклинивания оруденения, а среднее содержание Р205 в рудах при колебаниях от горизонта к горизонту в целом имеет тенденцию к увеличению (рис. 3), что, видимо, связано с инфильтрационным перемещением фосфора в процессе формирования коры выветривания.
Внутреннее строение рудной залежи крайне неоднородно, что связано с наличием в ней нескольких типов геологических образований, сложной формой и частой перемежаемостью их тел (рис. 4). Залежь сложена двумя типами кондиционных руд (богатых и бедных), некондиционными убогими рудами и слабооруденелыми породами. Богатые руды оконтурены по содержанию Р205 более 18 %; бедные -более 6 %, а убогие - более 3 %. Среднее содержание Р205 в богатых рудах 25 %, бедных 10,65 %, убогих
- 4,3 %, слабооруденелых породах -1,42 %. Доля каждого типа геологи-
Рис. 2. График изменения количества разведочных подсечений на 1 м2 рудной залежи с глубиной
ческих образований в объеме залежи составляет, %: богатых - 18; бедных -33,4; убогих - 15,6; слабооруденелых пород -33,0.
Степень неоднородности строения рудной залежи оценивалась величиной относительной энтропии, которая рассчитывалась по методике, предложенной в работе [1]. Планы в изолиниях относительной энтропии строились по поверхности месторождения и по отдельным горизонтам. Для этого на геологические планы наносилась регулярная сеть с элементарной ячейкой 50х50 м. Для каждой ячейки готовились выборки по двум группам признаков. Одна из них - площади различных типов руд и пород, а другая - длины их контактов. Расчет относительной энтропии (Нэ) выполнялся по формуле:
0.0015
Ия =
-Ё Рі 1п(Рі)
1п(п)
-100%,
где п - число признаков р/ - доля 1-го признака.
Анализ планов в изолиниях относительной энтропии показал, что наиболее неоднородным строением (Нэ> 50 %) обладает центральная (приосе-вая) часть рудной залежи, в пределах которой выделяются участки повышенной неоднородности с Нэ = 65-75 %.
Поскольку кондиционные, оконтуренные по бортовому содержанию Р205> 6 % и учтенные ГКЗ, руды составляют в сумме 51,4 %, то средний
коэффициент рудоносности для залежи в целом составляет всего 0,51. С глубиной он изменяется волнооб-
Рис. 3. Графики изменения рудной площади (1), среднего содержания Р2О5) в рудах (2) и коэффициента рудоносности (3) с глубиной. Пунктиром показаны линии тренда
разно с ясно выраженной тенденцией к уменьшению (см. рис. 3).
Учитывая сложное внутреннее строение залежи, селективная выемка с приемлемым уровнем рентабельности только кондиционных руд явно проблематична. Поэтому представляется целесообразным выполнить предпроектную оценку месторождения по бортовому содержанию Р205 3 %, по которому оконтурены маложелезистые апатито-
Рис. 4. Строение рудной залежи (план): 1-3 - руды: 1 - богатые, 2 - бедные, 3 - убогие (некондиционные), 4 - слаборудные породы; 5 - граница рудной залежи
И, м
Рис. 5. Вариограммы содержания Р205 в рудной залежи по простиранию (1), вкрест простирания (2) и падению (3); с индексами «а» - экспериментальные, с индексами «б» - теоретические
вые руды основного месторождения, эксплуатируемого в настоящее время.
Изменчивость содержания полезного компонента (Р2О5) оценивалась геостатистическим методом [1, 2, 3]. Вариограммы строились с использованием всего массива рядовых проб по 3 направлениям: простиранию и падению залежи (по вертикали) и вкрест ее простирания (рис. 5).
Анализ вариограмм показывает существенную анизотропию изменчивости содержания Р2О5 в рудной зале-жи. Судя по длине зоны влияния проб, наибольшая изменчивость этого показателя наблюдается по падению залежи
(менее 15 м), а наименьшая по простиранию (54 м). Вкрест прости-ранию залежи длина зоны влияния проб составляет 20 м. Путем аппрок-симации экспериментальных данных полиномиальной кривой получены формулы, описывающие характер изменчивости исследуемого показателя в разных направлениях с коэффициентом аппроксимации не ниже 0,992. В качестве примера приведем две формулы:
1) по простиранию залежи:
у(Ь) = -2Е-11-Ь6 + 7Е-09-Ь5-9Е-07-Ь4 + +5Е-05-Ь3 - 0.0018-Ь2 + 0.0439-Ь + +0.1025;
2) вкрест простирания залежи: у(Ь) = -2Е-11-Ь6 +7Е-09-Ь5 -1Е-06-Ь4 + +9Е-05-Ь3 - 0.0041-Ь2 + 0.0908-Ь --0.1839.
Коэффициент анизотропии составил в горизонтальной плоскости 2.7, по вертикали 3.6. Это означает, что расстояние уверенной интерполяции данных опробования вкрест простирания залежи и по ее падению соответственно в 2.7 и 3.6 раз меньше, чем по простиранию. Исходя из этого, можно рекомендовать плотность сети эксплуатационной разведки 50х20 м, а сети опробования буровзрывных скважин 25х10 м. На действующем карьере в зоне развития
1. Гуськов О.И., Кушнарев П.Н., Таранов С. М. Математические методы в геологии. - М.: Недра, 1991.
2. Давид М. Геостатистические методы при оценке запасов руд. - Ё.: Недра, 1980.
апатит-штаффелитовых руд сеть буровзрывных скважин составляла 8.5х8.5 м. Если она сохранится и при эксплуатации апатит-штаффелитового месторождения, то наиболее приемлемым вариантом будет опробование каждой скважины вкрест простирания залежи и через две скважины по ее простиранию.
Выполненная на основе компьютерного моделирования Ковдорского апатит-штаффелитового месторождения оценка степени его разведанности и изменчивости оруденения будет использована при составлении проекта промышленного освоения этого объекта.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Порогов Г. С. Математические методы моделирования в геологии. - СПб: Санкт-петербургский государственный горный институт, 2006. И
— Коротко об авторах----------------------------------------------------------------
Никулин В.М. - зав. лабораторией, ФГУП ВИОГЕМ;
Быховец А.Н. - кандидат технических наук, главный геолог ОАО «Ковдорский ГОК».
Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 1 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. А.М. Гальперин.
