4.3. Специальное опробование

В процессе разведки золоторудных месторождений помимо геологического осуществляется специальное опробование с целью определения объемной массы руды и других ее характеристик. Данный тип опробования имеет большое значение для правильной оценки месторождений, так как объемная масса — один из главных параметров при подсчете запасов руды и металла.

Под объемной массой понимают массу 1 м³ руды в тоннах в ее естественном залегании без нарушения свойственных руде пустот и пор. От объемной массы следует отличать удельную массу. Удельная масса руды — это масса единицы объема руды в ее плотном состоянии без учета пустот, пор, каверн, трещин. При подсчете запасов необходимо использовать только величину объемной массы руды в ее естественном залегании, которая меньше величины удельной массы. Использование удельной массы в процессе разведки оправдано лишь при специальной характеристике физических и горно-технических свойств руд и пород. Одновременно с определением объемной массы должна устанавливаться и влажность руды. Это связано с тем, что содержание полезных компонентов устанавливается путем лабораторных анализов абсолютно сухой руды, и, следовательно, запасы необходимо подсчитывать с учетом объемной массы только сухой руды. Так как при разведке месторождений объемная масса руды определяется в естественно-влажном состоянии, то при подсчетах следует вводить поправку на влажность. Влажность руды при разведке месторождений определяют не только внесения поправки в величину объемной массы, но и для общей качественной характеристики руд.

При проведении специальных видов опробования необходимо учитывать, что ошибки в определении величины объемной массы могут повлечь за собой значительные погрешности при подсчете запасом Поэтому очень важно правильно устанавливать этот подсчетный параметр и применять его при подсчете запасов.

Величину объемной массы обычно определяют лабораторным способом по специально отобранным образцам руды или валовым способом путем выемки руды из целика. Известный в настоящее время ядерно-физический способ ее определения, основанный на измерении ослаблении гамма-излучения при его прохождении сквозь руду или породу на золоторудных месторождениях, пока не нашел широкого применения. При лабораторном определении объемной массы из забоев, стенок или кровли горных выработок отбираются образцы руды массой до 1,5 кг. После взвешивания в воздухе образцы покрываются тонкой водонепроницаемой пленкой парафина (путем мгновенного погружения в расплавленный парафин) или лака для того, чтобы все имеющиеся в них поры и трещины были закрыты и с помощью мерного сосуда определяется их объем. Отношение массы образца к его объему и представляет собой величину объем ной массы образца. Данный способ позволяет учитывать реально существующие мелкую трещиноватость и пористость руд в объеме изучаемых образцов. Объемная масса руд, залегающих на значительной глубине и не вскрытых горными выработками, может быть определена по образцам, отобранным из ненарушенного керна скважин, пересекающих рудные тела.

При этом методе определения объемной массы руды необходимо учитывать массу и объем парафина или лака, используемых для покрытия образцов. Поэтому образцы после парафинирования или покрытия лаком повторно взвешиваются, что позволяет выяснить массу парафина или лака. Зная удельную массу последних, можно вычислить объем парафинового или лакового слоя.

Объем парафина или лака, покрывающего образец, устанавливают по формуле;

Vn=(gn-g)/0,93,

где Vn — объем парафина, покрывающего образец; gn — масса образца после парафинирования; g — то же, до парафинирования; 0,93 — удельная масса парафина (или лака).

Объемную массу руды d для данного образца определяют по формуле

d=g/(V0-Vn),

где g — масса образца; V0 — объем парафинированного образца; V,, объем парафина, покрывающего образец.

Способ лабораторного определения объемной массы по образцам наиболее оперативен, менее трудоемок и широко применяется при paзведке. Однако лабораторное определение объемной массы руд по образцам, предварительно покрытым парафином или лаком, обычно приводит к некоторому завышению значения объемной массы за счет не учитывающихся, но реально существующих крупной трещиноватости и больших полостей в рудных телах. В связи с этим лабораторные способы менее надежны и их необходимо контролировать валовым способом.

Валовой способ более надежен, так как за счет большого объема руды, попадаемой в пробу, удается учитывать влияние не только мелкой трещиноватости и пористости, но и крупных пустот, присущих рудам некоторых месторождения золота. Этот способ более трудоемок из-за большого объема подготовительных работ, сложности взвешивания отбитого материала и точного определения объема руды, вынутой из целика.

При валовом способе в рудном теле из целика стремятся вынуть некоторый объем руды правильной геометрической формы. Объем этот может колебаться от долей кубометра до нескольких десятков кубометров. Выемка руды из целика осуществляется обычно с помощью буровзрывных работ. В практике разведки золоторудных месторождений определения объемной массы обычно используют выемку руды из горных выработок разведочного сечения в процессе их проходки. Обычно объем руды 10—12 м3 достаточен для валового способа. Этот объем соответствует выемочному пространству горной выработки разведочного сечения и достигается при ее проходке на 2—3 м (одна—две отпалки). В отдельных случаях делают специальные ниши (выемки) в стенках горных выработок (рассечек, ортов).

После отбойки вся масса руды взвешивается, а выемочное пространство тщательно замеряется маркшейдерскими способами. Соотношение объема и массы исследуемой руды позволяет определить величину ее объемной массы в месте отбора пробы. Наибольшую трудность при этом представляет точный замер объема выемочного пространства. В ряде паев необходимая точность замера может быть достигнута путем увеличения объема выемки до нескольких десятков кубометров. С этой целью проходятся специальные горные выработки (рассечки), весь материал из которых используется для анализа объемной массы. Главные условия надежного определения объемной массы валовым способом (выемки руды из целиков) — правильное измерение объема выемочного пространства и точное определение массы вынутой руды.

Сечение горной выработки после выемки руды из целика с помощью буровзрывных работ имеет, как правило, неправильную сложную форму за счет обрушения пород кровли и стенок выработки. Обычно сечение кровли получается овальной формы, в результате чего выемочное пространство характеризуется неправильной геометрической формой и вычислять его объем по формуле V = Hcp*Bcp*Lcp*Hcp — высота, Вср — ширина, Lср— длина) нельзя. Это допустимо лишь тогда, когда при выемке руды из целика исключается возможность обрушения пород и сохраняется взаимно перпендикулярное расположение стенок выработки или ниши.

При выемке руды из целика с помощью буровзрывных работ выдержать эти условия не удается. За счет вывалов из кровли и стенок выработки масса вытянутой руды при валовом способе обычно не соответствует намечаемому (теоретическому) объему целика, поэтому иногда величина объемной массы значительно завышается. Таким образом, правильно определить объем реального выемочного пространства с учетом вывалов, возникающих при отбойке руды,— одна из важнейших задач.

Объем выработки (выемочного пространства) при отбойке руды целика буровзрывным способом можно представить как сумму элементарных объемов (частных сечений), каждый из которых заключен между двумя параллельными поперечными сечениями [27]. Их площадь уделяется маркшейдерскими способами — линейных засечек, полярным способом и т. д. [44] с последующим планиметрированием отстроенного на графике контура или по формулам:

S₁=H_max*B_ср; S₂=В_max*Н_ср

S₁ и S₂ — площади сечений, ограничивающих элементарный объем (частное сечение); Н_max и H_рс — соответственно максимальная и средняя высота выработки; В_max и В_ср — соответственно максимальная и средняя ширина выработки.

В этом случае средняя площадь частного сечения S_ср может быть определена из выражения

S_ср=(S₁+S₂)/2

Исходя из этого реальный объем выемочного пространству с учетом вывалов из стенок и кровли может быть вычислен по формуле: V = S*L_max. где S — среднее значение площади по серии параллельных частных сечений, равное (S_1ср + S_2ср+ •-• S_nср) /n a Lmax — это максимальная длина выработки.

Для правильного определения объема выемочного пространства количество измерений высоты и ширины выработки в каждом сечении, а также количество рассматриваемых частных сечений должно быть. не менее десяти. Несмотря на трудности проведения такого большого числа измерений, значительно снижаются погрешности определении объемной массы руды.

При валовом способе необходимо также с большой точностью установить массу вынутой руды. С этой целью следует исключить возможность потери руды и предусмотреть тщательный контроль за процессом ее взвешивания. Представительность средней величины объемной массы при лабораторном и валовом способах ее определения зависит от количества проб, выбора мест их отбора, качественного взвешивания обратит или материала, отбитого в валовую пробу, а также тщательного измерении объема образцов и выемочного пространства при отбойке руды из целика.

Способ определения объемной массы выбирается с учетом характера исследуемых руд и масштаба месторождения. На золоторудных мест рождениях, где обычно развиты крепкие, плотные руды, осуществляем и лабораторное определение объемной массы. Это связано с тем, чти в плотных рудах при данном способе анализа погрешность величины объемной массы наименьшая за счет отсутствия в рудных телах крупных естественных полостей. В менее плотных рудах (трещиноватых, кавернозных и пористых) лабораторный способ не позволяет учитывать реально существующие в рудных телах крупные полости, особенно в пределах зоны окисления, и могут возникнуть значительные погрешности в определении величины объемной массы руды в ее естественном залегании. Поэтому на месторождениях с кавернозными, трещиноватыми и пористыми рудами для анализа объемной массы обычно применяется валовой способ.

Для месторождений с достаточно плотными рудами способ выемки руды из целика используется только в качестве контрольного способа для подтверждения или корректировки величины объемной массы, установленной в лабораторных условиях.

После контрольного определения объемной массы валовым способом в результате лабораторных определений может быть введен поправочный коэффициент К₀ Он устанавливается как отношение значении объемной массы руды, выявленной по данным валового способа d_k , к значению объемной массы, полученной лабораторным способом d_л, т.е. К₀=d_л/d_k

Количество контрольных определений валовым способом должно быть достаточным для надежного вывода поправочного коэффициента. На крупных золоторудных месторождениях с целью избежания ошибок в определении запасов руды и металла основным должен быть валовой способ.

При определении объемной массы руды необходимо учитывать, что она зависит от ряда факторов — минералогического состава руд, их текстурно-структурных особенностей, трещиноватости, пористости, влажности и др. Поэтому в пределах всего месторождения, отдельных его рудных тел, горизонтов или блоков возможны значительные колебания ее величины даже в однотипных рудах. Особенно значительны различия для окисленных, выветрелых и первичных руд, а также для руд, залегающих в зонах тектонических нарушений.

Так как руды почти всегда характеризуются некоторой изменчивостью величины объемной массы, то ее необходимо определять отдельно для каждого, относительно однородного, естественного типа руд с учетом распространения по простиранию и падению в пределах отдельных рудных тел или месторождения. Для этих целей пробы (образцы) должны браться в различных частях рудного тела или участка месторождения, представленного соответствующим типом руд, а места отбора образцов размещаться равномерно. Анализ объемной массы по образцам обычно не требует больших затрат средств и времени, поэтому одновременно по этим же образцам можно анализировать не только влажность, но и содержание золота.

При большом числе анализов в некоторых случаях удается установить корреляционную зависимость между объемной массой и содержанием золота. На тех золоторудных месторождениях, где устанавливается непосредственная связь золота с каким-либо рудным минералом, не определения объемной массы образцы должны быть отданы на приборный анализ для определения в них содержания золота. При выявлении и четкой корреляционной связи между величиной объемной массы уды и содержанием в ней золота в отдельных случаях объемная масса кет устанавливаться с помощью уравнения регрессий. Среднее значение величины объемной массы выводится как среднеарифметическое из частных определений этой величины, установленной по образцам или выемкам руды из целика для соответствующего типа руд в пределах рудного тела, участка или месторождения в целом. Для каждого типа золотых руд, запасы которых учитываются самостоятельно, объемная масса должна определяться отдельно. Определение среднего значения величины объемной массы по месторождению в целом учета количественных соотношений отдельных типов руд, как и определение среднего значения объемной массы руды по всем образцам, характеризующим различные типы руд, методически неправильно. Вычисление единой по месторождению или рудному телу средней величины объемной массы допустимо лишь в тех случаях, когда нет резко отличных типов руд, характеризующихся различной величиной объемной массы. Если выявлены значительные различия в величинах объёмной массы руды по простиранию и падению рудных тел, то следует выделить однородные по ее величине участки (блоки, группы блоков). При подсчете запасов по этим участкам надо учитывать не среднее значение величины объемной массы, установленное для всего рудного тела или месторождения, а лишь значения, выявленные по отдельным блокам или группе блоков, заключенных между двумя или несколькими горизонтами горных выработок, как по падению, так и по простиранию рудных тел.

Влажность также необходимо определять по типам руд, так как различных типов руд эта величина может меняться в широких пределах от долей процента до 35 %. Для плотных золото-кварц-сульфидных она обычно колеблется от 2 до 5 %. Следует также учитывать, что естественная влажность руд может изменяться в зависимости от глубины залегания рудных тел, времени года, уровня грунтовых вод и т. д. При лабораторном и валовом способах определения объемной массы образ руд всегда содержат какое-то количество влаги, свойственное руде в месте их отбора. Поэтому при анализе влажности следует шить, что объемная масса зависит от ее величины в момент определения. В связи с этим необходимо одновременно с определением объемной массы определять по тем же образцам и пробам влажность. Данный параметр устанавливается в естественном залегании руды, так как он подвержен влиянию атмосферных условий. Так, нельзя определять влажность по образцам, взятым из горных выработок и керна скважин, долго хранившихся на поверхности. В одних случаях они могут оказаться полностью высушенными, в других — сильно увлажненными. Определите объемной массы без одновременной оценки влажности руды или выявление влажности по образцам, отобранным в других местах, может привести к значительным ошибкам. В случае валового способа определения объемной массы руды пробы на влажность берут из отбитого материала в процессе его взвешивания.

Влажность анализируют путем взвешивания образца руды в естественно-влажном и сухом состоянии. Для сохранения влажности в сильно трещиноватой и пористой руде ее образцы при отборе парафинируются После взвешивания рудных образцов во влажном состоянии они раскалываются на отдельные кусочки крупностью 5 — 10 мм и высушиваются в электрическом сушильном шкафу при температуре 100 — 110°С или в эксикаторе. После повторного взвешивания рудного материала частное значение влажности в образце руды рассчитывают по формуле

w=(g₁-g₂)/g₁*100

где w — влажность руды; g, — масса образца руды с естественной влажностью; g₂ — масса абсолютно сухого образца.

Среднюю величину влажности для соответствующего типа руд получают по ряду частных ее значений, выявленных в процессе определении объемной массы руды по отдельным пробам (образцам). В соответствии со средним значением влажности руд в среднюю величину объемной массы влажной руды вводится поправка. Величина объемной массы абсолютно сухой руды определяется по формуле.

D_сухd_вл*(100- w) /100,

где d_сух, d_вл — соответственно объемная масса сухой и влажной руды

Эта величина и учитывается при подсчете запасов руды и металла на золоторудных месторождениях.