РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ МЕТОДИКИ РАЗВЕДКИ ПРОСТЫХ КАМЕННОУГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (на примере Байдаевского района Кузбасса) Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА_

Том 166 1969

РАЗРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНОЙ МЕТОДИКИ РАЗВЕДКИ ПРОСТЫХ КАМЕННОУГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

(на примере Байдаевского района Кузбасса)

Л. М. ПЕТРОВСКИЙ

(Представлена научным семинаром кафедр минералогии, петрографии и геологии и разведки месторождений полезных ископаемых)

Основными путями в совершенствовании методики и- повышении' эффективности разведки месторождений угля должны быть:

1) детальная геолого-промышленная типизация участков;

2) оперативный анализ методики и эффективности проводимых разведочных работ;

3) обоснование возможности проведения детальной разведки на простых месторождениях угля по разреженной против фактически применяющейся разведочной сетке и выработка рациональной методики определения плотности такой сети.

Анализ эффективности разведки

К настоящему времени в Байдаевском районе детально разведаны 11 участков, на шести из которых проведена доразведка и находятся действующие шахты (табл. 1). Анализ затрат метража скважин на 1000 т запасов категорий А~\-В (показатель (а,) с учетом соотношения категорий запасов подтверждает проведенное разделение участков по сложности разведки на основе изучения их тектоники: участки 1—7 простого строения со значениями |л до 0,25 м и участки более сложного строения с ¡л более 0,25 м. При этом участки 3 и 4 группы простого строения имеют значения ц более 0,25 м. Высокие удельные затраты на этих участках, как будет показано ниже, вызваны перерасходом скважин на них в связи с доразведкой, а сами участки по своему положению на диаграмме сопоставления должны входить в группу I, хотя по данным фактических затрат они тяготеют к группе II (рис. 1).

В основу анализа сравнительной эффективности разведки участков Байдаевского района была положена предложенная В. Я- Коудель-ным [3] методика оценки оптимального предела детальной разведки месторождений угля,, предусматривающая сопоставление соотношения высоких категорий запасов с удельными затратами скважин (показатель (1). Эта методика анализа эффективности детальной разведки участков учитывает влияние геолого-методических факторов; рассчитываемые по ней удельные затраты не зависят от организационно-технических факторов. Последнее вырастает в неоценимое преимущество при анализе работ продолжительных по времени разведок на участках или при невозможности установления стоимостных затрат в отдельные периоды их. То и другое имеет место на ряде участков района, разве-

дывавшихся в довоенные и военные годы. Поэтому в настоящем анализе не участвуют затраты в денежном выражении.

Выше описано использование значений показателя в общей характеристике разведанности участков. Однако изменение показателя |д для одинаковых по тектонике участков зависит не только от достигнутой степени разведанности пластов угля и размера площади участков, но также от условий залегания пластов, выдержанности их мощности и степени угленосности разведуемой части разреза. Такая зависимость может быть выражена с помощью предлагаемой номограммы,

Таблица 1

Технико-экономические показатели разведки участков Байдаевского района

Приведенный размер единичного разведочного блока (1-Ь), м

Iх — Байдаевский 1 (Байдаевская 1— —2 16,7 1670 0,19 83 155000 (610x250)

2х — Зыряновский (Зыряновская) 7,7 1000 0,24 64 157000 (630x250)

3* — Абашевский 1-(Абашевская 1- -2 -2) 14,6 2470 0,37 70 58500 (235x250)

4х — Абашевский 3-(Абашевская 3- -4 -4) 26,7 1900 0,38 58 79000 (320X250)

5х — Байдаевский 3-(Байдаевская 3- -4 -4) 28,6 2350 0,18 84 90000 (360x250)

6х — Есаульский 1— -2 17,7 1170 0,21 80 155000 (610x250)

7- - Байдаевские восточные 1—2—3 27,4 1140 0,11 88 210000 (840x250)

8- - Есаульский 3— 4 37,7 1880 0,43 76 98000 (400x250)

9- -Антоновский 1- -2 33,6 1050 0,31 60 148000 (600x250)

10- - Есаульский 5 26,8 1200 0,47 85 111000 (440x250)

11 - - Антоновский 3 21,4 980 0,27 61 178000 (700x250)

в которой по оси абсцисс откладываются запасы категорий А 4- В, а по оси ординат — общий метраж колонкового бурения (рис. 2). Соответствующие значения осей абсцисс и ординат определяют положение точек линий равных величин показателя (0,1; 0,15 и т. д.). С помощью вспомогательных верхних осей абсцисс, выражающих общие промышленные запасы и сдвинутых относительно основной оси абсцисс номограммы в порядке, соответствующем определенному (35, 55% и т. д.) соотношению запасов, показывается уровень степени разведанности участков.

Расположение участков на номограмме показывает, что участки 5, 7 и 11 характеризуются лучшим эффектом разведки по своим группам. При этом с увеличением площади участков, при прочих равных условиях, эффект разведки повышается.

Дальнейший сравнительный анализ эффективности разведки построен на выражении зависимости характера разведки от степени рабочей угленосности, т. е. от количества, мощности и выдержанности рабочих пластов угля и мощности разведуемой части разреза. С этой целью на номограмму наносятся линии равной рабочей угленосности, в об-

№-наименование участков детальной разведки и доразведких (действующих шахт)

Объем бурения тыс. м

Кол-во метров скв. на 1 км2

Показатель м

А + В Л+В+С/

ратной зависимости от которой находятся значения показателя ¡я. При этом, учитывая закономерность роста затрат метража скважин с уменьшением объекта разведки, начало линий рабочей угленосности сдвигается вверх от общего начала координат номограммы на метраж среднего числа скважин в одной разведочной линии участка (2000 м для участков I типа района). Привязка линий рабочей угленосности производится, по наиболее представительному участку (№ 5 для типа 1). Для определения масштаба заложения линий угленосности используется то

GAS -ОМ -0Л0 ■

036 •

о.гг -028 -Olk .

аго -o.t$ -QtZ -

SO 60 70 80 SO A + ß

A*B+C,f*

3

Рис. 1. Сопоставление удельных затрат метража (показателя р,) и степени разведанности участков детальной разведки и доразведки: 1—участки простого геологического строения и кривая сопоставления для них; 2 — то же для участков сложного геологического строения; 3 — значения средней рабочей угленосности

положение, что при разведке участков с различной рабочей угленосностью, но при прочих равных условиях (площади, условий залегания пластов и др.), затраты метража для данной степени разведанности будут одинаковыми. Получив в точке пересечения (т. С) любой из горизонтальных линий с линией угленосности представительного участка (3,1%) соответствующие ей запасы категорий АВ (120 млн. т), определяем положение остальных линий рабочей угленосности.

Находится новое оптимальное положение участков на пересечении перпендикуляров к оси запасов категорий А В, проходящих через точки положения участков в основных осях номограммы, и линий их рабочей угленосности, по ординате которого можно узнать оптимальные затраты метража скважин на них. Сравнение фактических конечных затрат с полученными оптимальными затратами на детальную разведку участков тапа I показывает наличие перерасхода метража на всех, кроме участков 2 и «эталонного» 5, участках доразведки; наибольшей величины перерасход достигает на участках 4,3 и 1. Кроме того, оптимальные затраты по детальной разведке на различную величину превышают фактические затраты на нее на участках' с прошедшей дораз-

91

+ю(ш ¡|

Л х ШгШ

го

40

32

_I—

¿5_50

'

¿А

■4-ж-1

—л-—I-

96

72

108

«¿7

/20

«¿7

/яг

5

75

«74-

/ДО _

я*—

/44 _

300 (85 %) /Д -- (при 75%)

180 _1_

/75

(при 65%)

А+В

Запасы кат. А+В+С,(при 35%а+в+С,)7мм*

9 16 32 4

1 2 ?А'

Рис. 2. Номограмма для определения сравнительной эффективности детальной разведки участков: 1—фактическое положение участков по данным детальной разведки (а) и с учетом доразведки (б); 2 — оптимальное положение участков и величина перерасхода метража скважин; 3 — положение участков на линиях соответствующего соотношения запасов категорий Л-\~В в детальную раз-

ведку (а) и с учетом доразведки (б)

ведкой. На этом основании стало возможным заключить, что, с одной стороны, на участках с прошедшей доразведкой действительно существовала недоразведанность после проведенных детальных разведок на них с другой,— величина и характер ее для участков с различными условиями залегания пластов, глубиной разведки и площадью были разными.

Полученные величины перерасхода и оптимальных затрат метража скважин на участках типа I можно считать вполне объективными. Тогда оптимальная эффективность детальной разведки участков этого типа, с учетом различной рабочей угленосности, площади объектов и задач разведки, должна характеризоваться значениями ¡1 в пределах от 0,12 до 0,2 м. Оптимальная эффективность детальной разведки участков II типа должна определяться значениями ¡1 в пределах 0,2—0,45 м. Участки простого строения (тип I) нецелесообразно разведывать до степени разведанности выше 75%, а сложного (тип II) —65%.

Детальная геолого-промышленная типизация участков

Важной предпосылкой высокоэффективного проведения разведок месторождений угля является их детальная геолого-промышленная классификация. Известные геолого-промышленные классификации месторождений Кузбасса основаны исключительно на статистическом учете, главным образом морфологических признаков их (Васильев П. В., 1960; Пах Э. М.. и Сендерзон Э. М., 1959), и реже технико-экономических показателей разведки (Бурцев Д. Н., 1962; Сендерзон Э. М., 1962). Этим классификациям присущ тот недостаток, что почти в каждом из выделяемых типов месторождений находятся площади с разными по сложности условиями разведки. Использование таких классификаций нередко сталкивалось с известными трудностями, уже на стадии предварительной разведки месторождений.

Нами поставлена задача разработки количественной методики геолого-промышленной типизации участков на основе анализа геолого-технико-экономических данных разведки. Наряду с расчетом значений затрат метража скважин на 1000 т запасов категорий А-\-В (показатель \х) и на 1 км2 площади участков (табл. 1) проведено определение так называемой геологической сложности участков (размера единичного разведочного блока 1:Ь) по условиям их разведки с помощью формулы:

105/г5 7 , 105/г5

м = - ИЛИ = -

1ЬКй Е те рШ £ те

где I и Ь — средние расстояния между разведочными линиями и скважинами на них, определяющие размер сторон единичного блока, м;

Л —средняя глубина скважин на участке, м;

5 —- площадь участка, м2\

у. — удельные затраты метража скважин на 1000 т запасов категорий А +В, м,\т\

к I А + В \

л —степень разведанности -5- , %:

[А+В + Сг) ■

5, /п, й — занимаемая площадь, средние мощность и объемный вес угля отдельных пластов.

Величина входящего в формулу выражения 2 те в значительной мере зависит от уровня вертикальной и площадной продуктивности свиты рабочих пластов угля на участке. Поэтому определяемые абсолют-аде размеры блоков необходимо корректировать коэффициентами,

уравновешивающими каждые данные условия продуктивности до принятых относительно какого-либо участка (Байдаевского 1—2 в нашем случае) единых условий их. Анализ полученных таким путем приведенных размеров единичных разведочных блоков позволил выделить группу участков 1, 2, 6, 7, 9, 11 с большими размерами блоков и группу участков 3, 4, 5, 8, 10—с относительно малыми размерами, их (табл. 1). Та и другая группы участков, за исключением участков 6 и 5, определяются местонахождением их на западном и восточном крыльях Байдаев-ской синклинали.. Чрезмерно малые размеры разведочных блоков на участках 3, 4, 5 заставили предположить наличие перерасхода скважин на них, что и подтвердилось при последующем анализе разведанности шахтных полей. После учета 'перерасхода скважин на участках 1—5 (по методу разрежения сети и с помощью предложенной для анализа эффективности разведки специальной номограммы) среди двух групп или типов их оказалось возможным выделить участки южной и северной подгрупп со следующими размерами разведочных блоков (табл. 2).

Таблица 2

Типизация участков по приведенным размерам единичных разведочных блоков

Западное крыло Бай-даевской синклинали Восточное крыло Бай-даевской синклинали

Северная часть Участки 9, 11 Участки 8, 10

(тип И) (подгруппа 3) (подгруппа 4)

(600—700 X 250) ж (400—500X250) м

Южная часть (тип I) Участки 1, 2, 5, 7 (подгруппа 1) (800—900X250) ж Участки 3, 4, 6 (подгруппа 2) (600—700X250) ж

Примечание: эти размеры блоков необходимы и достаточны для оконтуривания запасов категории А.

Из табл. 2 видно, что для детальной разведки участков северо-восточной части площади требуется сеть скважин, плотность которой в 2 раза превосходит плотность для участков юго-западной части. Таким образом, разведанная площадь района, характеризующаяся по существующим общим классификациям. простыми условиями детальной разведки, дифференцирована нами с этой точки зрения на 3 подгруппы участков.

Выбор и обоснование оптимальной плотности сети скважин в детальную стадию разведки

Для относительно выдержанных пластов угля на примере участка 4 определение и сопоставление разведочной плотности было проведено по методам аналогии (2, 4, 5), разрежения и сравнения с данными эксплуатации, Богацкого В. В. [1] и Прокина В. А. [7]. Анализ показал, что:

1. Надежное проведение детальной разведки средних по площади участков простого строения [типа I] обеспечивается сетью скважин 300—400 X 700—1400 м, разреженной против фактической для категорий А и В в 1,5—2 раза. Такое разрежение основной сети скважин возможно лишь при детальном прослеживании пластов угля на выходах под .наносы с расстоянием, между пересечениями вдоль выхода не более 200 м.

2. Рекомендуемая на основе методов аналогии разведочная сеть соответствует оптимальной плотности (по данным разрежения) лишь для частных случаев изменчивости признаков месторождения и размеров площади участков его.

3. Рассчитываемая по методу Ботацкого разведочная сеть на средних и больших объектах больше оптимальной сети; лишь на мелких объектах она отвечает последней (табл. 3).

4. Определяемые по методу Прокина расстояния между скважинами на средних и больших объектах более близки к оптимальным, чем на мелких (табл. 3).

Таблица 3

Расчетные сети скважин

По Прокину В. А. По Богацкому В. В. По автору

Площадь участка развел, сеть, м число единичных блоков число единичных блоков развед. сеть, м число единичных блоков развед. сеть, м

км2

А в А 1 в А в А 1 в А В А 1 в

2 660Х 1200 890 X 1600 3 2 14 8 270 X 540 350 х 700 7 4 350 X 700 500 X 1000

5 и 7 4 и « 400 X 800 550 X 1100 14 8 400 X 800 550 X 1100

7 « « 9 5 а 500 X 1000 650 х 1300 14 8 500 X 1000 650 X 1300

14 а и 18 10 и 700 X 1400 950 х 1900 30 18 500 X 1000 650 X 1300

21 и 27 15 " 850 X 1700 1150Х 2300 30 18 600Х 1200 750 X 1500

В основу предлагаемой методики расчета плотности сети, базирующейся ¡на формулах В. В. Богацкого и В. А. Прокина, положен учет закономерности изменения необходимого числа блоков и расстояний между скважинами в зависимости от площади объектов с помощью выведенного корректировочного коэффициента [6]. Из табл. 3 видно, что рассчитанная, по предлагаемой методике разведочная сеть выгодно отличается от других сеток; ода наиболее близка к результатам проведенного разрежения сети. На, основе полученной расчетной, сети, с учетом обеспечения кратности ее, рекомендуется следующая оптимальная сеть скважин в детальную разведку относительно устойчивых пластов на простых месторождениях угля (табл. 4).

Таблица 4

Рекомендуемая оптимальная сеть скважин для участков простого строения

Категории запасов Плошадь участка, кв км

2 5 7 14 21

А 350x700 350x900 350x1100 400x1200 450Х 1300

В 350x1400 (700x700) 350x1800 (700x900) 350 x 2200 (700x1100) 400x2400 (800X1200) 450x2600 (900x1300)

После выбора оптимальных расстояний между пересечениями пластов угля для каждой категории запасав оптимальное общее число единичных блоков N на участке в детальную разведку предлагается рассчитывать по формуле:

0,3^ +0,4^,

¿В ос

N = 0,3 —

где 5 — площадь разведуемого участка;

в, с — площадь единичных разведочных блоков в контуре запасов категорий Л, В и Сх; 0,3 и 0,4 — показатели соотношения площадей запасов категорий Л, В и Сь отвечающие требованию инструкции ГКЗ получения по 30% запасов категорий А и В и 40 %—Сх. Тогда оптимальное число скважин С для участков с различной формой их площади может быть определено: для квадратной формы участка как С = (У7/+\)(У7И+1)\ для прямоугольной формы при соотношении сторн его 1 :2 ка к _

УМ(2У? + 1

С

то же при соотношении сторон 1 :3 И т. д.

Максимальное число скважин на крайне вытянутых по форме участках определяется по формуле (АЧ-1) (1 + 1) или 2(ЛН-1), которая рекомендовалась нами для крутопадающих пластов на простых месторождениях угля [6].

При определении оптимальной плотности разведочной сети в конечную (детальную) стадию разведки необходимо учитывать закономерности геолого-тектонического строения полей, что дает возможность, используя метод аналогии и руководствуясь принципом равной достоверности, развивать разведочную сеть в 'соответствии с различной сложностью участков.

Проведенный анализ разведки

у*- 7

Рис. 3. Рациональная схема разведки группы перемежающихся устойчивых и относительно устойчивых пластов угля на примере участка № 4: 1 — поисковые линии скважин; 2 — линии скважин в предварительную разведку; 3 — то же в детальную разведку. (В схеме не показаны выработки и скважины, проходимые для прослеживания выходов пластов под наносы и для взятия крупных проб угля)

участков типа I Байдаевского района позволяет рекомендовать для аналогичных открытых участков прос-; того строения следующую рациональную схему детальной разведки (рис. 3). В основе ее предусмотрено, чтобы скважины периода детальной разведки не задавались (на прежних разведочных линиях, что при разведке многопластовой толщи позволит избежать проходки глубоких скважин вблизи от ранее пройденных скважин в предварительную разведку.

ЛИТЕРАТУРА

1. В. В. Богацкий. Математический анализ разведочной сети. Госгеолтехиздат, 1963.

2. Инструкция по применению классификации запасов к месторождениям углей и горючих сланцев. Госгеолтехиздат, 1961.

3. В. Я. К о у д е л ь н ы й. К вопросу о разведке угольных месторождений. Разведка и охрана недр, №5, 1957.

4. К. В. Миронов. Геолого-промышленная оценка угольных месторождений. Госгеолтехиздат, 1963.

5. Э. М. П а х, Э. М. С е н д е р з о н. Плотность сети детальной разведки и опробования угольных месторождений в Кузбассе. Вопросы геологии Кузбасса, т. 2, Томск, 1959.

6. Л. М. П е т р о в с к и й. К вопросу определения рациональной плотности разведочной сети на угольных месторождениях. Изв. ВУЗов—Геология и разведка, № 10, 1965.

7. В. А. Пронин. Выбор рациональной методики разведки Сибаевского месторождения. Сб. матер, по геологии редких и благор. металлов. Вып. 5, 1961.

7. Заказ 6931