Методика изучения приповерхностных частей месторождения

Приповерхностные части месторождения необходимо изучить применяя различные горные выработки. В нашем случае – это неглубокие скважины.

При разведке месторождения возможно применение механического колонкового бурение скважин станками СБУ-ЗИВ-150 и УКБ-2-10, а также частично ручное ударно вращательное бурение. Последнее возможно использовать на участках с выходом продуктивных толщ на дневную поверхность или на площадях с малой глубиной залегания россыпи при отсутствии сливных кремнистых песчаников.

Забурка при механическом колонковом бурении скважин производится долотом диаметром 146 мм или 127 мм. Разубожевание продуктивных песков осуществляется диаметром 127 или 108 мм.

В целях получения качественного кернового материала по продуктивным пескам, учитывая их значительную обводненность, необходимо принять особенную технологию бурения:

· бурение ведется короткими трубами и с применением ребристых армированных коронок.

· пески разбуриваются укороченными рейсами длиной 0,6-1,0 м.

· для крепления ствола скважин в качестве промывочной жидкости используется глинистый раствор с основными параметрами: вязкость 25-35 см, удельный вес 1,15-1,22, содержание песка не более 5%.

· подъем керна производится с применением шарикового клапана и затиркой «всухую».

· в качестве меры предосторожности при бурении в отверстие трубного перехода необходимо ставить заглушку так, чтобы струя промывочной жидкости, попадая во внутрь колонковой трубы, рассеивалась спадала по стенкам ее.

· проходка интервалов, сложенных песчаными разностями, осуществляется на малых оборотов с подачей глинистого раствора до 30 л/мин.

· нагрузка на забой составляет 250-300 кг и складывается из веса снаряда и дополнительной осевой нагрузки, создаваемой рычагом вручную.

· по мере подъема бурового инструмента из скважины подкачивается глинистый раствор в скважину и держится уровень раствора у ее устья.

· по окончании бурения необходимо исключить вращение инструмента вхолостую.

· кремнистые песчаники во вскрышной части россыпи проходятся дробовыми коронками с применением чугунной дроби номера 2, 3, 4.

Проходка скважин ручного бурения будет осуществляться с помощью ручных ударно-вращательных станков с начальным диаметром 6 мм. Продуктивный горизонт пересекается диаметром 4, 5 мм. Проходка продуктивного пласта необходимо производить короткими рейсами 0,3-0,4 м. Если в процессе углубки скважины будет наблюдаться осыпание стенок, то перед дальнейшей проходкой необходимо произвести ее чистку. Проходка глинистых отложений можно осуществлять змеевиком, песчаные разности – буровой ложкой и в случае встречи водоносных пород – желонкой.

Принятая технология механического и ручного бурения необходимо соблюдать при разведке всех участков месторождения.

Скважины будут пробурены вертикальные, в рыхлых толщах на небольшие глубины, поэтому замеров азимутальных и зенитных углов при разведке можно не производить. Выход керна по продуктивной толще и вмещающим породам должен быть от 70 до 100% и в среднем не опускаться ниже 90%. Скважины с выходом керна по продуктивной толще ниже 70% необходимо перебуривать и включать в дефектную ведомость.

Контроль буровых скважин будет осуществляться шурфами, которые проходятся непосредственно по контролируемой скважине или вблизи ее. Проходка шурфов осуществляляеся вручную сечением 1,60 на 25 м. и 2 на 2 м с подъемом пород в бадьях или с помощью колодцекопателя КПК-25 с сечением 8 м в диаметре.

Геофизические работы

Комплекс геофизических работ состоит из каротажа скважин, который проводиться с целью литологического расчленения разреза, уточнения мощностей положения контактов отдельных разновидностей пород, определения их плотности, пористости, радиоактивности, водообильности, магнитных и других физических свойств. По результатам каротажных работ существенно корректируются геологическая колонка скважин и литологические разрезы слоистых толщ, определяются опорные и продуктивные горизонты, коррелируются данные по смежным скважинам. Комплекс каротажных геофизических работ в скважине состоит из

· гамма-каротажа – с его помощью производится литологическое расчленение и корреляция геологических разрезов скважин. Так же именно с помощью этого метода возможно выявление цирконовых россыпей.

· плотностного гамма-каротажа – применяется для расчленения пород по плотности и пористости. В разрезе скважины можно выделить прослои плотных известняков, рыхлых песчаников и другие геологические образования, заметно отличающиеся по плотности или пористости.

Так же необходимо производить контроль технического состояния скважин при помощи геофизических методов. В частности инклинометрии и кавернометрии.

Опробование.

С целью определения полезных минералов и мощности рудоносных песков необходимо проводить систематическое опробование песчаных отложений кусковской свиты. Для определения количественного содержания рудных минералов во вскрышных породах опробования можно производить выборочно.

В процессе работ для решения геологических вопросов специальные пробы отбираются согласно существующих инструкций для производства литологических, спорово-пыльцовых, палеокарпологических, химических, спектральных и других анализов.

В подавляющем большинстве случаев пробы будут отбираться по керну буровых скважин. Небольшое количество проб планируется взять из горных выработок.

При отборе из керна скважин ручного бурения в пробу берется весь поднятый с опробуемого интервала песчаный материал. Из скважин механического бурения в пробу берется на начальной стадии разведки также весь керн. В дальнейшем в пробу берется половина керна, разделенная вдоль его оси, другая часть керна остается в керновом ящике для характеристики геологического разреза. Удовлетворительные данные контроля бурения горными выработками позволяют приготавливать пробу из части кернового материала. Учитывая значительное количество керновых проб существует возможность приготовления пробы с меньшим начальным весом, что существенно сокращает затраты труда на обработку проб для подготовки их к минералогическому анализу.

Во избежание засорения пробы посторонним материалом, извлеченный из колонковой трубы керн тщательно очищается от буровой грязи и глинистой корки. Отобранные указанным выше способом пробы упаковываются в матерчатые мешочки, снабжаются этикеткой и поступают в проборазделочную.

Из шурфов отбираются бороздовые, валовые и технологические пробы.

Бороздовые пробы в шурфах располагаются вертикально по двум противоположным стенкам шурфа по всей мощности рудоносной толщи с интервалом опробования 0,6-1,0 м при размере борозды 0,10 на 0,20 м. Полученный материал по одноименным интервалам можно объединить в одну пробу.

Для выработки рациональной методики отбора бороздовых проб в шурфах были необходимо отобрать раздельно пробы с каждой стенки шурфа. Оставшийся после обработки проб материал собирается в одну пробу и, таким образом, готовится одна проба материала с четырех стенок, которая считается основной.

В начальной стадии разведочных и поисковых работ с целью установления закономерностей распределения рудных минералов в различных толщах, опробование будет производиться с учетом литологического состава. Интервалы опробования различны и колеблются в довольно значительных пределах. Так, минимальная мощность интервала опробования составляет 0,25-0,15 м, редко опускаясь до 0,10 м; максимальный же интервал пробы по однородной породе составляет 0,5-1,0 м и в виде исключения поднимается до 2,0-2,5 м. В дальнейшем опробуемый интервал можно принять равным 1,0 м, что обусловлено минимальной мощностью, входящей в подсчет запасов, которая установлена кондициями для Туганского месторождения.

При отборе валовой пробы песок с опробуемого материала извлекается из шурфа и складируется на специально расчищенную площадку. Весь выкид тщательно перелопачивается и каждая 10 лопата поступает в пробу, затем материал собирается в конус, который разворачивается в диск высотой 0,10 – 0,15 м. Далее из диска на всю мощность отбирается крестовой бороздой шириной 0,10 м проба весом 35-50 кг, которая поступает на промывку на лабораторные концентрационные столы.

Технологические пробы отбираются по кондиционным пескам из шурфов и скважин.

Из шурфов в пробу поступает весь материал с продуктивного пласта, который перелопачивается и методом кольца и конуса доводится до требуемого для технологических испытаний веса. В случае отбора технологической пробы из нескольких выработок, количество материала, поступающего в пробу, отбирается пропорционально мощности продуктивного пласта.

При составлении технологической пробы из скважин в пробу поступает отвальный материал. После обработки рядовых керновых проб, причем количество материала поступающего в пробу, отбирается также пропорционально мощности кондиционных песков.

С целью изучения качества кварцевых песков и каолина, получаемых после извлечения рудной составляющей, готовятся групповые пробы. Групповые пробы составляются из отдельного материала рядовых керновых проб на всю мощность кондиционных песков. Количество материала в групповую пробу поступает пропорционально интервалам рядовых проб.

Обработка проб

Поступившая на обработку проба высушивается, взвешивается, с помощью ручных валков в ней уничтожается комковатость. Затем методом кольца и конуса проба доводится до конечного веса 150-200 гр. Одновременно с пробой составляются два дубликата. Дубликат № 1 весом 1250-200 г и дубликат № 2 весом 1000-400 г. Кроме того, собирается весь отвальный материал проб для приготовления технологических, опытных, групповых и других проб.

Аналитические работы

Все рядовые пробы, отобранные на месторождении, необходимо подвергнуть минералогическому анализу на циркон, ильменит, лейкоксен, рутил и монацит. Основная масса анализов будет выполняться в минералогической лаборатории Томской комплексной экспедиции. Значительно меньше проб будет анализироваться в базовой лаборатории при Томском Политехническом Университете. Некоторые отдельные скважины, пройденные в начале разведки месторождения, будут проанализированы в лаборатории Уральского геологического управления.

Приведенная ниже таблица показывает размещение проб участвующая в подсчете запасов по различным категориям.

Для оценки степени вскрытия титаносодержащих минералов анализируются образцы циркона на содержание титана и железа. Анализы необходимо выполнять по стандартной методике, включающей сплавление циркона с пиросульфатом калия, выщелачивание плава и приготовление раствора для непосредственного определения титана. Определение проводили фотометрическим методом по интенсивности окраски диантипирилметанового комплекса, зависящей от концентрации титана. Железо определяется по стандартной методике, основанной на титровании Fe +3 трилоном Б при pH в пределах от 2 до 3 в присутствии сульфосалициловой кислоты в качестве индикатора. При этом титан в растворе фиксируется в виде виннокислого комплекса. Все редкие и редкоземельные элементы, входящие в состав исходного концентрата и продуктов его переработки, будут определяться нейтронно-активационным анализом.

Анализ основан на измерениях радиоактивного излучения ядер, возбужденных в нейтронном потоке реактора ИРТ-Т.

Нейтронно-активационный метод по сравнению с традиционным спектральным эмиссионным анализом позволяет с более высокой точностью определить содержание редкоземельных и других элементов, способных поглощать тепловые нейтроны элементов, в анализируемых веществах.

В анализах будет использоваться относительный метод. При его реализации одновременно с анализируемой пробой облучается стандартный образец с известными концентрациями различных элементов, после чего стандартный и анализируемые образцы измеряются в одинаковых условиях.

Вещественный состав продуктивных отложений необходимо изучить с полнотой обеспечивающей возможность оценки промышленного значение основных и всех попутных полезных компонентов, а также учета вредных примесей. Содержание их в продуктивном пласте устанавливается на основании анализов проб полученных при обработке (промывке) минералогическими, химическими, спектральными методами.

При наличии опыта переработки аналогичных песков в промышленных условиях возможно использование метода аналогии, но результаты его применения должны быть подтверждены результатами лабораторных исследований.

В результате лабораторных исследований будут изучены технологические свойства всех выделенных промышленных (технологических) типов песков в степени необходимой для выбора технологических схем их переработки, обеспечивающих комплексное и наиболее полное извлечение основных и попутных компонентов, а также возможность очистки промстоков.

Контроль отбора проб.

Контроль пробоотбора

Для контроля дополнительно промывается материал из выкидов шурфов, для титано-цирконовых россыпей из керна скважин, оставшихся после отбора основных проб. В случае, когда в основные пробы направлялся весь материал, достоверность опробования устанавливается по данным контрольных работ. Проведение контрольных работ преследует цель установить достоверность результатов разведки, выполненной скважинами (правильно ли определены мощность и положение продуктивного пласта в вертикальном разрезе россыпи), а также наличие или отсутствие систематической ошибки в опробовании россыпи скважинами.

Контролю подлежат 5-10% скважин, данные по которым использованы при подсчете запасов (балансовых и забалансовых).

Необходимо пройти не менее 20 контрольных выработок, расположенных в нескольких разведочных линиях, которые полностью пересекают промышленный контур россыпи и характеризуют как обогащенные так и бедные участки, контрольные шурфы располагаются непосредственно на скважине.

Для контроля бороздового метода опробования, отбираются валовые пробы. Интервал опробования валовой пробы аналогичен интервалу бороздовой пробы.