Анализ причин ошибок в оконтуривании рудных залежей и тел золоторудных месторождений
Оконтуривание рудных залежей и тел является важной операцией, определяющей:
- корректность подсчета запасов;
- выбор технических решений для отработки запасов;
- определение условий ведения эксплуатационных работ;
- оценку величины потерь и разубоживания полезного ископаемого в процессе добычи.
Рис. 1. Выделение рудных интервалов с использованием разных подходов. Во II варианте применены все перечисленные правила.
Ошибки в оконтуривании возникают в процессе выполнения различных операций, в том числе по следующим причинам.
Использование кондиций при выделении рудных интервалов
Характерной чертой штокверковых и штокверкоподобных рудных месторождений является отсутствие четких геологических границ оруденения. Их оконтуривание обычно производится на основе установленных кондиционных показателей, в том числе по бортовому содержанию. В настоящее время для выделения рудных интервалов в данных условиях все чаще используются различные программные средства, многие из которых являются несовершенными. Апробацию в ГКЗ прошла СОГМИ (Система Обработки Геолого-Маркшейдерской Информации, разработчик — Маркевич В.Ю.).
Рис. 2. Увязка рудных тел в разрезе при ошибочной интерпретации геологических данных.
В большинстве случаев в программах реализуется два принципа. Первый из них ориентирован на выделение кондиционных проб или групп проб, содержание полезного компонента в которых превышает уровень бортового лимита. Условно его можно назвать принципом «достаточности» Второй принцип обычно называют принципом «компенсации». В соответствии с ним к предварительно выделенному рудному интервалу может присоединяться кондиционная проба, отделенная от него расстоянием меньше, чем максимальная мощность пустого прослоя. Объединение возможно при условии превышения среднего содержания в присоединяемой части над бортовым содержанием (рис. 1).
Рис. 3. Примеры выклинивания рудных тел в разрезах.
Следующее правило можно определить как «проверка наличия рудного интервала по сближенным пробам». Необходимость в такой проверке возникает в том случае, когда по разведочному пересечению имеются две или более кондиционные пробы, разделенные безрудным участком, причем каждая из проб характеризуется относительно низким (ниже минимального) метрограммом. Это не позволяет однозначно выделить рудный интервал на первой итерации. Если безрудные участки имеют длину менее допустимой максимальной мощности пустого прослоя, то следует оценить суммарный метрограмм и среднее содержание на более протяженном интервале, включающем, как минимум, три элемента — две кондиционные пробы и разделяющий их безрудный участок. Если этот отрезок характеризуется достаточно высокими параметрами, то он выделяется в качестве рудного интервала. Случаи применения этих правил иллюстрируются рисунком 1.
Оконтуривание по сближенным разведочным пересечениям
Необходимость такого оконтуривания возникает в случае, когда расстояние между линиями опробования в пространстве оказывается менее установленной кондициями максимальной мощности прослоев пустых пород и некондиционных руд. В таких ситуациях требуется «усреднение», то есть выделение единого рудного интервала с учетом результатов опробования по каждому пересечению. Чаще всего параметры «усредненного» интервала вычисляются как средние величины из характеристик рудных интервалов, выделенных предварительно по каждому пересечению отдельно. Этот прием представляется относительно простым и наименее трудоемким, однако его применение приводит к систематическому завышению мощностей и средних содержаний. Особенно сильно это завышение будет проявляться в случае существенных расхождений в пространственном положении границ рудных интервалов по этим пересечениям.
Рис. 4. Оконтуривание рудных тел на проекции по разным принципам.
Оконтуривание рудных тел в разрезах (сечениях)
Выполнение этой операции должно базироваться на геологическом анализе рудоконтролирующих факторов и определении положения рудоносных и пострудных структур. Увязка рудных тел без учета геологических особенностей объекта приводит к ошибкам как в оценке запасов, в том числе, за счет неправильного применения кондиций, так и к ошибкам в выборе систем отработки (рис. 2).
Существенную роль в оценке запасов и в допускаемых ошибках оконтуривания играют приемы выклинивания. С теоретической точки зрения наиболее корректным, то есть не дающим систематических ошибок, является распространение мощности рудного тела в краевом пересечении на половину шага сети. Эквивалентные результаты дает прием выклинивания «в точку» на соседнем безрудном пересечении. В то же время чаще всего на практике используется прием «выклинивания в точку» на половину расстояния между разведочными пересечениями. В некоторых случаях используется «тупое» выклинивание на половину шага сети, при котором мощность рудного тела на границе сокращается по установленному правилу (например, в два раза). В целом, применяемые на практике приемы выклинивания, приводят к некоторому систематическому занижению площади рудных тел на разрезах, что создает определенную «страховку» в оценке запасов руды. На рис. 3 показаны варианты проведения контуров при одинаковых исходных данных, но при различной геологической ситуации – с непрерывным и прерывистым оруденением. Видно, что использование разных подходов к выклиниванию рудных тел дает расхождение в конечных результатах. Максимальное занижение рудной площади в разрезе (относительно варианта «а») происходит при оконтуривании прерывистой рудной залежи с использованием «выклинивания в точку» на половину шага сети (вариант «в»).
Рис. 5. Варианты построения каркасов при одинаковых исходных данных.
Оконтуривание рудных тел на проекциях
На результаты подсчета запасов (оценки объемов) влияют также подходы к интерполяции и экстраполяции данных по разведочным пересечениям. Распространение разведочных данных на половину шага сети по падению и простиранию является обыденным приемом. Вместе с тем, при отображении рудного тела на проекции, как правило, используются не формальное оконтуривание (по зонам влияния), а «геологическое», предусматривающее проведение относительно гладких границ. В этом случае площадь рудного тела искусственно занижается на 1/4 площади ячейки сети. При значительном количестве разведочных пересечений в контуре рудного тела данный фактор практически не сказывается на результатах подсчета. При пяти и менее пересечениях это занижение может составлять от 10 до 25%.
Рис. 6. Соотношение между контурами рудных тел и границами формально выделенной рудоносной зоны.
Оконтуривание рудных тел в каркасах (3D моделирование)
В последнее время этот подход получил относительно широкое развитие в связи с использованием компьютерных технологий для оценки запасов. Способы проведения контуров в сечениях и между ними принципиально не отличаются от описанных выше. Преимуществом применения данного подхода считается возможность оценки объемов относительно сложных геометрических тел, форма которых не описывается простыми фигурами. В то же время он обладает и определенными недостатками, связанными с неоднозначностью увязки при построении каркасов. На рис. 5 показаны варианты построения каркасов при одинаковых исходных данных, различающиеся способами интерпретации (ложбина или хребет) и подсчетными объемами.
Рис. 7. Контуры рудных тел, проведенные по данным опережающей и сопровождающей эксплуатационной разведки при разной базе опробования.
Использование коэффициента рудоносности
В основе этой процедуры лежит выделение обобщенного подсчетного объема (минерализованной зоны) и оценка доли руды в нем. Такой подход к подсчету запасов золоторудных месторождений становится все более популярным. Данное явление объясняется рядом видимых преимуществ, среди которых можно отметить:
- упрощение графического представления геологической модели месторождения и контуров подсчета;
- возможность оперативной оценки запасов по вариантам кондиционных показателей;
- упрощение подсчетных операций;
Этот прием означает также отказ от анализа условий залегания сплошных рудных тел. В результате возникают ошибки в определении истинных размеров рудных тел, в том числе их истинной мощности. При использовании коэффициента рудоносности в подсчет включаются все рудные пересечения, в том числе те, которые относятся к скоплениям, не обладающим достаточным объемом для селективной выемки.
Рис. 8. Взаимоотношение основных (трещины скола — слева) и оперяющих структур (трещины отрыва) на золоторудном штокверкоподобном месторождении.
- неопределенность положения рудоносных объемов (структур) для дальнейшего изучения и детализации запасов;
- неверный выбор систем отработки;
- некорректная оценка потерь и разубоживания;
- неверные решения в определении границ открытой и подземной отработки, в определении объемов горно-капитальных и горно-подготовительных работ;
- завышение величины подсчитанных запасов;
- ограниченные возможности в оценке балансовой принадлежности запасов.
Отмеченные особенности выдвигают требования учета необходимых условий для использования коэффициента рудоносности при подсчете запасов. В их числе:
- доказана возможность выделения сплошных рудных тел при сгущении разведочной сети;
- истинные размеры рудных тел соответствуют условиям принятой системы отработки;
- разработаны четкие критерии выделения минерализованной зоны (обобщенного объема) простой морфологии;
- обеспечено однозначное оконтуривание и увязка минерализованной зоны по редкой разведочной сети;
- достигнуты достаточно высокие значения коэффициентов рудоносности;
- для запасов категории С1 — не менее 0,5–0,6, для запасов категории С2 — не менее 0,25–0,3.
Под базой опробования понимаются размеры проб и особенно их длина. Изменение базы влечет за собой изменение характеристик оруденения. Данный фактор часто недооценивается в отечественной практике изучения месторождений, хотя в зарубежных исследованиях он получил название «эффект основания». Особенно полно его влияние проявляется в процессе ведения эксплуатационных работ, когда осуществляется переход от отбора в разведочных скважинах проб относительно небольшой длины (1–1,5 м) к опробованию эксплуатационных уступов, где длина проб составляет 4–5 и более метров. Пробы большой длины не обладают достаточной избирательностью относительно корректного определения границ рудного тела. Кроме того, часто исключается возможность для полноценного использования установленных кондициями минимальной мощности рудного тела и максимальной мощности прослоев пустых пород и некондиционных руд. Это обстоятельство приводит к появлению «скрытых» потерь и разубоживания (рис. 7). Расчеты, проведенные на одном из золоторудных месторождений, показали, что увеличение длины проб с 1 м (разведка) до 4 м (эксплуатация) приводит к «скрытому» разубоживанию руды почти на 20%, а величина «скрытых» потерь составляет около 3%.
Рис. 9. Схема (модель) опробования и выделения рудных интервалов.
Влияние взаимной ориентировки рудоносных структур и разведочных пересечений на результаты оконтуривания
Эта причина также часто недооценивается при анализе результатов разведки и эксплуатации. Для штокверкоподобных месторождений характерна разнообразная ориентировка рудоносных прожилков, что в ряде случаев приводит к неоптимальной ориентировке оси скважин по отношению к определенной системе трещин. Эта ситуация может быть продемонстрирована на примере одного из золоторудных месторождений, на котором прослеживаются основные рудоносные структуры, представляющие собой трещины скола, и оперяющие — трещины отрыва (рис. 8). На начальной стадии изучения месторождения проводилось опробование горизонтальных горных выработок. В процессе доразведки использовалось бурение наклонных скважин, которые были ориентированы на изучение основных рудоносных структур.
Для анализа отмеченной ситуации была рассмотрена схема (модель), имитирующая распределение золота в структурах разной ориентировки (рис. 9).
На основе изучения модели было установлено, что по данным опробования горизонтальных горных выработок при утвержденных кондиционных показателях весь выделенный блок является сплошным рудным телом. По результатам опробования наклонных скважин выделяются два разобщенных рудных тела, суммарная площадь которых уменьшается на 40% в сравнении с площадью блока на разрезе (коэффициент рудоносности — 0,6). Среднее содержание золота при этом увеличилось на 50%, а запасы золота в блоке сократились на 6%. Таким образом, взаимная ориентировка разведочных пересечений и рудоносных структур существенно влияет на результаты оконтуривания и подсчета запасов.
Аналогическая ситуация возникает при проведении сопровождающей эксплуатационной разведки штокверкоподобных месторождений, где опробование чаще всего выполняется по шламу вертикальных скважин. При достаточно крутом залегании рудоносных прожилков угол их «встречи» с осью скважины составляет менее 20–30°. В этом случае пробы становятся непредставительными для характеризуемого ими объема недр. Оконтуривание оруденения по ним приводит к искажению представлений о морфологии рудных тел. Пример несовпадения контуров формально выделенных рудных тел и структур, контролирующих оруденение по одному из золоторудных месторождений, приведен на схеме (рис.10). Контуры балансовых (красное) и забалансовых руд (голубое) проведен по данным опробования шлама буровзрывных скважин. Фактически скважины бурятся по падению установленных рудоносных структур — кварцевых жил и прожилков и данные опробования шлама являются в значительной степени непредставительными. В результате формально проведенные контуры часто занимают секущее положение по отношению к этим структурам.
Рис. 10. Формальное оконтуривание рудных тел по данным сопровождающей эксплуатационной разведки.
Таким образом, ошибки оконтуривания оруденения, возникающие по разным причинам, являются основным фактором, определяющим достоверность цифр запасов, их пространственное положение и корректность выбранных технических решений по освоению месторождения.
Опубликовано в журнале «Золото и технологии», № 2 (16)/июнь 2012 г.