Запасы полезных и их условия залегания
Запасы полезного ископаемого в пределах месторождения называют геологическими. Их подразделяют на балансовые и забалансовые.
Балансовыми являются запасы, использование которых экономически целесообразно и удовлетворяет кондициям, установленным для подсчета запасов в недрах.
Забалансовые — запасы, которые при современном состоянии технологии добычи и переработки извлекать нецелесообразно (рис. 1.2), но могут быть пригодны в будущем.
Разделение запасов осуществляется на основе кондиций, установленных для каждого месторождения или для группы месторождений, сходных с условиями эксплуатации.
Кондиции определяют минимальное промышленное содержание полезного компонента — предел, ниже которого руда становится экономически невыгодной для переработки.
Промышленные запасы представляют собой разницу между балансовыми запасами и проектными потерями руды в процессе добычи.
Кроме руды из недр извлекают пустые породы. Часть из них выдается на поверхность отдельно от руды, например при проходке выработок, а часть смешивается с рудой в процессе выемки руды. Такую смесь называют рудной массой.
Смесь руды и пустых пород, добываемых и выдаваемых вместе, называют горной массой.
Запасы месторождений по степени разведанности и изученности качества сырья подразделяют на категории.
Категория А — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей точные сведения об условиях залегания, форме и строении рудных тел, типах и сортах минерального сырья, их соот-
Рис. 1.2. Соотношение балансовых и забалансовых запасов при добыче руд: а — разрез по очистному блоку; б — элементарная ячейка приконтурной зоны;
- 7 — контур балансовой руды; 2 — границы приконтурной зоны; 3 — граница добычи руд; 4 — включения пород и забалансовых руд; 5 — подэтажные выработки;
- 6 — потерянные руды; 7 — разубоживающие породы; 8, 9 — взрывные и разведочные скважины; Хп • 6— границы приконтурной зоны; Sg— площадь приконтурной зоны разубоживающих пород; ST — площадь приконтурной зоны
теряемой руды
ношении и пространственном положении, качестве, технологических свойствах и природных факторах, определяющих условия добычи минералов. Контур запасов этой категории определяют горными выработками.
Категория В — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей те же сведения, но с меньшей достоверностью. Контур запасов полезных ископаемых определяют данными разведочных работ.
Категория Cj — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей те же сведения, но только в общих чертах. Контур запасов полезных ископаемых определен на основании разведочных скважин и выработок и геологических данных.
Категория С2 — запасы, оцененные ориентировочно. Условия залегания полезных ископаемых определены на основании данных, подтвержденных вскрытием полезного ископаемого в отдельных точках или по аналогии.
Для оценки потенциальных возможностей рудных зон, полей, бассейнов и районов в необходимых случаях на основе общих геологических представлений определяются так называемые прогнозные запасы.
При комплексных полезных ископаемых запасы содержащихся в них основных ценных компонентов учитываются по одним и тем же категориям.
Геологические запасы включают весь объем полезных ископаемых, выявленных при разведке месторождения. Только запасы, которые удовлетворяют требованиям промышленности и могут быть рентабельно использованы в народном хозяйстве, подлежат извлечению из земных недр.
Горные предприятия проектируются при наличии на месторождении или его участке утвержденных ГКЗ (Государственная комиссия по запасам) балансовых запасов полезных ископаемых категорий А, В, С,. Соотношение этих категорий запасов устанавливается в зависимости от сложности месторождений или их участков.
По этому признаку различают три группы месторождений.
Первая группа — месторождения простого строения с выдержанной мощностью тел полезных ископаемых и равномерным распределением полезных компонентов. Для этих месторождений по категории А должно быть разведано не менее 10% балансовых запасов, а по категории А + В — не менее 30%.
Вторая группа — месторождения сложного строения с выдержанной мощностью тел полезных ископаемых или неравномерным распределением полезных компонентов. Для этих месторождений по категории В должно быть разведано не менее 20% запасов.
Третья группа — месторождения очень сложного строения с резко изменчивой мощностью тел полезных ископаемых или с весьма невыдержанным содержанием полезных компонентов. Для этих месторождений допускается разведка запасов по категории Сг
ю
С целью определения перспектив развития предприятий, а также более полного использования минеральных ресурсов при проектировании должны учитываться запасы категории С2 и забалансовые запасы.
Некоторое количество полезных ископаемых в процессе неэффективного извлечения запасов оставляется в недрах — «теряется».
Потери полезных ископаемых — разница между балансовыми и промышленными запасами.
Разработка месторождения сопровождается проведением эксплуатационной разведки. В результате выполнения этих работ категории разведанности запасов той или иной части месторождения повышаются, а соотношение балансовых и забалансовых запасов изменяется. Выемка полезных ископаемых приводит к уменьшению балансовых запасов.
Движение запасов — изменение состояния запасов в процессе освоения месторождения.
Минерально-сырьевые ресурсы как составная природных ресурсов имеют значительное влияние на размещение промышленного производства, в частности на формирование промышленных комплексов. их роль в развитии и размещении промышленности в период роста научно-технического прогресса и интенсификации производства не уменьшается, а лишь видоизменяется.
Степень воздействия зависит от особенностей технологии в различных отраслях, которые размещаются возле источников сырья, энергии или в районах потребления, а также от характера самих ресурсов. По мере развития производительных сил нашей планеты значение полезных ископаемых в развитии промышленного производства, по сравнению с другими видами природных ресурсов, постоянно растет.
В процессе изучения промышленного значения определенных полезных ископаемых приходится учитывать общий уровень развития производительных сил и технического прогресса, уровень экономического развития и особенности материально-технической базы производства в экономических районах и в стране. Одновременно нужно досконально исследовать горнотехнические, гидрогеологические и другие условия конкретных месторождений. Итак, для взаимосвязей между рациональным использованием минерально-сырьевых ресурсов и процессами промышленного комплексообразования характерна сложность, ведь полезные ископаемые – одна из важных материальных основ развития промышленного производства.
Минеральные ресурсы объединяют большую группу различных полезных ископаемых, на основе которых развиваются отрасли промышленности. Освоение полезных ископаемых ведет к возникновению предприятий с их добычи, обогащения и переработки, до формирования межотраслевых образований с разветвленными связями. Интенсивность этих связей зависит от комплексоутворювальної способности минерального сырья и технико-экономических особенностей ее переработки. Если развитие определенной отрасли требует размещения сопутствующих, вспомогательных и обслуживающих производств, то можно прогнозировать повышение уровня комплексности в пределах территории, где будут функционировать промышленные объекты. Чаще всего такие объекты располагаются в районах добычи руд черных и цветных металлов, каменного угля, нефти, газа, серных руд, калийных солей и других полезных ископаемых, являющихся основным сырьем в цикле переработки с целью выпуска конечной продукции. Тяготение предприятий к мест и районов добычи минерального сырья обусловлено высокой материалоемкостью основного производства. Если же технологическая схема переработки полезного ископаемого связана с высокой энергоемкостью или трудоемкостью, то размещение предприятий предполагает приближение их к энергетических баз и центров со значительным трудоресурсним потенциалом (например, производство алюминия или титаномагниевый промышленность).
Минеральные ресурсы в различных аспектах влияющих на формирование промышленных комплексов и в значительной мере определяют их отраслевую и территориальную структуру. Если переработка полезных ископаемых – сложный кількастадійний процесс, то формируется цикл производств, что составляет совокупность производственных процессов в пределах определенной территории, развернутых на основе использования базового сырья и определенного вида энергии – от ее добычи, обогащения, и последовательной переработки – до получения готовой продукции всех видов. Такие циклы производств является материально-технической основой формирования и функционирования промышленных комплексов минеральной ориентации.
в Зависимости от химического состава и характера использования в хозяйственной деятельности минеральные полезные ископаемые разделяют на группы: горючие (все виды минерального топлива), металлические (руды черных и цветных металлов) и нерудные (неметаллические). Полезные ископаемые – это сырьевая база для развития промышленности, минеральное топливо – основа современной энергетики.
Группа природных ресурсов минерального происхождения образует и определяет развитие таких ключевых отраслей промышленности, как металлургия, топливная энергетика, химия и промышленность строительных материалов, которые являются фундаментом промышленного потенциала многих развитых стран. Использование минеральных полезных ископаемых в промышленности постоянно растет. Всего промышленность добывает и перерабатывает более 200 видов различного минерального сырья.
В недрах земной коры полезные ископаемые залегают в определенном порядке, закономерно образуя территориальные сочетания минеральных ресурсов, которые называют геохимическими системами. По мнению А.Есть. Ферсмана, залегания минералов (систем химических элементов) зависит от геологической истории, тектоники и орографії отдельных участков земного шара. Он определил следующие геохимические системы, как щиты, пояса, поля и зоны.
Каждой из выделенных геохимических систем присущи особенности залегания полезных ископаемых с точки зрения их распространения и метаморфического состава. Так, для щитов типично скопления осадочных железных руд – магнетитів (Курская магнитная аномалия) и гематитів (Криворожское месторождение). Для полей характерны определенная однородность геохимических элементов и широкое распространение таких видов минерального сырья, как топливо, соли, сера и другие нерудные полезные ископаемые (Подмосковный буро-угольный бассейн). На их основе возникают топливно-энергетические и химические комплексы. Характерным явлением природы есть наложение или соприкосновение нескольких геохимических систем. В местах столкновения оказываются уникальные по запасам и составу сочетание минеральных ресурсов, что особенно важно для промышленности. Такие системы В.Есть. Ферсман назвал геохимическими узлами (например, Кольский, Донецкий, Уральский, Закавказский, Кузнецько-Мінусінський, Забайкальский).
Для обоснования развития промышленных комплексов следует количественно и качественно охарактеризовать месторождения полезных ископаемых, на базе которых они формируются. Количественная характеристика предусматривает определение запасов сырья или топлива в месторождении, которые могут быть пригодны для промышленного использования. их разделяют на балансовые и забалансовые. К балансовым относятся запасы, добыча и переработка которых считаются экономически целесообразными при достигнутого уровня технологии, а к внебалансовым – запасы, добыча которых вследствие незначительного содержания минерального вещества и сложных условий разработки будет дорогим и нецелесообразным на определенном этапе формирования промышленного комплекса.
По уровню изучения запасы полезных ископаемых разделяют на четыре категории: А (детально разведанные), В (достаточно разведаны), С – вероятные запасы; С2 – перспективные запасы. Первые три категории, которые используют в процессе проектирования и строительства горнопромышленных комплексов, часто называют промышленными запасами, а запасы категории С2 рассматривают как резервные (прогнозные), их детальное обоснование возможно лишь при условии дальнейших геологических исследований и поисковых работ в пределах определенной территории.
Качественная характеристика полезных ископаемых, которые применяют для промышленной переработки, позволяет определить относительное содержание полезного компонента в минеральном сырье (содержание металлов в рудах, химических элементов в минеральном сырье). Так, если в богатых рудах-магнетитах содержание оксида железа Ке203 достигает 72 %, то относительные издержки руды (на единицу готовой продукции) меньше, чем при переработке бедных руд. Кроме этого, богатая по содержанию металла руда может подвергаться плавлению без посредственного обогащения, что также уменьшает производственные затраты. Следовательно, в случае использования высококачественных руд расхода сырья будут наименьшими, что снижает стоимость готовой продукции и повышает экономическую эффективность производства. Низкокачественные руды нужно обогащать и только после этого использовать в доменном процессе, что соответственно отражается на росте издержек производства. Это значительно усложняет перевозки руд на определенное расстояние, поскольку нужно перевозить большие массы сырья и размещать промышленные предприятия в непосредственной близости от сырьевых баз.
Качественные показатели полезных ископаемых определяют возможность их комплексной переработки и получения при этом, кроме основного компонента, целой гаммы других ценных элементов и их соединений. Так, в процессе комплексной переработки руд цветных металлов в цехах современного комбината можно получить медь, цинк, свинец, олово, никель, много редких ценных металлов. При комплексной переработке химического сырья, например калийных и кухонных солей, важными продуктами являются хлор, сода, минеральные удобрения, металлический магний и много других компонентов.
Украина имеет значительные минерально-сырьевые и топливно-энергетические ресурсы (рис. 3.2). По оценке специалистов, ее суммарный природно-ресурсный потенциал составляет более 17 млрд долл. США. Подавляющая часть этой стоимости приходится на топливно-энергетические ресурсы – 71,9 %, потом на ресурсы металлургического сырья – 16,6, строительные материалы – 6,9, нерудной сырье для металлургической промышленности – 2,3, гірничохімічну сырье – 2,3 Уо1.
Залегания минерально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов в пределах Украины довольно неравномерно. Выделяются в первую очередь области с высокой долей минеральных ресурсов в их интегральном природно-ресурсном потенциале (Донецкая и Луганская – более 70 %), Днепропетровска – от 60 до 70 %, Запорожская, Львовская – от 15 до 25 %.
Минеральные ресурсы Украины является важным фактором промышленного комплексообразования в ряде хозяйственных регионов. Это обусловлено не только значительными запасами определенных полезных ископаемых, но и высоким уровнем их освоенности. Уровень освоенности определяется как отношение запасов категорий А + В + С. разрабатываемых месторождений до всех запасов государства этих категорий. Из 19 видов полезных ископаемых он превышает 40 %, в том числе восемь из них составляют 75 % и выше. Больше всего используются минеральные ресурсы в таких межотраслевых промышленных комплексах, как топливно-энергетический, металлургический, химический и нефтехимический, машиностроительный, строительный.
По экономическому значению запасы полезных ископаемых, подлежащих раздельному государственному подсчету и учету, подразделяются на две основные группы: балансовые (экономические); забалансовые (потенциально экономические). К балансовым (экономическим) запасам относятся запасы, разработка которых на момент оценки согласно технико-экономическим расчетам экономически эффективна в условиях конкурентного рынка при использовании техники, технологии добычи и переработки минерального сырья, обеспечивающих соблюдение требований по рациональному использованию недр и охране окружающей среды. К забалансовым (потенциально экономическим) относятся:
1) запасы, разработка которых на момент оценки согласно технико-экономическим расчетам экономически не эффективна (убыточна) в условиях конкурентного рынка из-за низких технико-экономических показателей, но освоение которых становится экономически возможным при изменении цен на полезные ископаемые, появлении оптимальных рынков сбыта или новых технологий;
2) запасы, отвечающие требованиям, предъявляемым к балансовым запасам, но использование, которых на момент оценки невозможно в связи с расположением в пределах водоохранных зон, населенных пунктов, сооружений, сельскохозяйственных объектов, заповедников, памятников природы, истории и культуры.
Забалансовые запасы подсчитываются и учитываются в случае, если технико-экономическими расчетами установлена возможность их последующего извлечения или целесообразность попутного извлечения, складирования и сохранения для использования в будущем.
Запасы полезных ископаемых по степени геологической изученности подразделяются на категории: A, B, C1, C2.
Запасы категории A выделяются на участках детализации разведываемых и разрабатываемых месторождений 1-й группы сложности геологического строения и должны удовлетворять следующим основным требованиям:
установлены размеры, форма и условия залегания тел полезного ископаемого, изучены характер и закономерности изменчивости их морфологии и внутреннего строения, выделены и оконтурены безрудные и некондиционные участки внутри тел полезного ископаемого, при наличии разрывных нарушений установлены их положение и амплитуда смещения;
определены природные разновидности, выделены и оконтурены промышленные (технологические) типы и сорта полезного ископаемого, установлены их состав и свойства; качество выделенных промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого охарактеризовано по всем предусмотренным промышленностью параметрам;
изучены распределение и формы нахождения ценных и вредных компонентов в минералах и продуктах переработки полезного ископаемого;
контуры запасов определены в соответствии с требованиями кондиций по скважинам и горным выработкам по результатам их опробования.
Запасы категории B выделяются на участках детализации разведываемых и разрабатываемых месторождений 1-й и 2-й групп сложности геологического строения и должны удовлетворять следующим основным требованиям:
установлены размеры, основные особенности и изменчивость формы и внутреннего строения, условия залегания тел полезного ископаемого, пространственное размещение внутренних безрудных и некондиционных участков; при наличии крупных разрывных нарушений установлены их положение и амплитуды смещения, охарактеризована возможная степень развития малоамплитудных нарушений;
определены природные разновидности, выделены и при возможности оконтурены промышленные (технологические) типы полезного ископаемого; при невозможности оконтуривания установлены закономерности пространственного распределения и количественного соотношения промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого; качество выделенных промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого охарактеризовано по всем предусмотренным кондициями параметрам;
определены минеральные формы нахождения полезных и вредных компонентов;
контур запасов определен в соответствии с требованиями кондиций по результатам опробования скважин и горных выработок.
Запасы категории C1 составляют основную часть запасов разведываемых и разрабатываемых месторождений 1-й, 2-й и 3-й групп сложности; могут выделяться на участках детализации месторождений 4-й группы сложности и должны удовлетворять следующим основным требованиям:
выяснены размеры и характерные формы тел полезного ископаемого, основные особенности условий их залегания и внутреннего строения, оценены изменчивость и возможная прерывистость тел полезного ископаемого, а для пластовых месторождений и месторождений строительного и облицовочного камня также наличие площадей развития малоамплитудных тектонических нарушений;
определены природные разновидности и промышленные (технологические) типы полезного ископаемого, установлены общие закономерности их пространственного распространения и количественные соотношения промышленных (технологических) типов и сортов полезного ископаемого, минеральные формы нахождения полезных и вредных компонентов; качество выделенных промышленных (технологических) типов и сортов охарактеризовано по всем предусмотренным кондициями параметрам;
контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций по результатам опробования скважин и горных выработок, с учетом данных геофизических и геохимических исследований.
Запасы категории C2 выделяются при разведке месторождений всех групп сложности, а на месторождениях 4-й группы сложности геологического строения составляют основную часть запасов, вовлекаемых в разработку, и должны удовлетворять следующим требованиям:
размеры, форма, внутреннее строение тел полезного ископаемого и условия их залегания оценены по геологическим, геофизическим и геохимическим данным и подтверждены вскрытием полезного ископаемого ограниченным количеством скважин и горных выработок;
контур запасов полезного ископаемого определен в соответствии с требованиями кондиций на основании опробования ограниченного количества скважин, горных выработок, естественных обнажений или по их совокупности, с учетом данных геофизических и геохимических исследований и геологических построений.
55. Понятие о выдающихся (“ураганных”) пробах. Способы учета “ураганных” проб.
На месторождениях с весьма и крайне неравномерным распределением полезного компонента (Au, Pt, алмазы и др. ) встречаются пробы с содержаниями значительно (в несколько раз) превышающими их концентрацию в большей части остальных проб. Это и есть «ураганные пробы». Наличие их обусловлено несоответствием геометрической базы проб текстурно-структурным особенностям.
При расчете средних содержаний по подсчетным блокам возникает проблема как их учитывать. Поскольку даже одна проба со сверхвысоким содержанием может существенно исказить среднее содержание в подсчетном блоке.
Твердо установленных понятий о том, какие пробы считать ураганными и как их учитывать в настоящее время не существует. Их количество на месторождениях обычно не превышает 5 % от общего числа проб.
Известно порядка 30 способов учета ураганных проб. Однако ни один из них не является общепризнанным и свободен от недостатков.
На практике применяют эмпирические, аналитические и геологические методы учета ураганных проб. Ниже приводятся наиболее известные.
Эмпирические методы:
среднее содержание (Сср)в подсчетном блоке рассчитывается с полным исключением ураганных проб (Сур);
Сср рассчитывается по всем пробам, при этом содержание в ураганных пробах заменяется максимальным для данного месторождения без учета ураганных: Сур→Сmax;
замена: Сур →Ĉ (средним, вычисленным без учета ураганных проб);
замена: Сур →Ć (средним, вычисленным с учетом ураганных проб);
5) замена Сур →С=(Сур-1+ Сур+1)/2 (средним, вычисленным по двум соседним, неураганным).
Аналитические методы:
среднее содержание рассчитывается по всем пробам, но ураганные значения заменяются значениями с учетом их частот встречаемости (частоcти): Сср=∑CiWi/∑Wi;
метод В.Ф. Мягкова применяется при наличии тесных корреляционных связей компонента, имеющего ураганные содержания, и компонента, не дающих ураганные содержания. Суть метода заключается в последовательном расчете статистических характеристик (средних, среднеквадратических отклонений, коэффициентов корреляции по исходной совокупности и после исключения выдающихся значений с помощью контурного 95%-ного эллипса). Далее рассчитывается уравнение ортогональной среднеквадратической регрессии, с помощью которого ураганные значения заменяются «истинными».
Геологические методы.
Из геологических наиболее известен метод, рекомендованный ГКЗ. Основан на положении о том, что при неравномерном распределении компонента ураганные пробы типичны для всего месторождения. Учет ураганных проб рекомендуется вести следующим образом.
Вычисляются запасы: 1) с учетом ураганных проб; 2) с заменой содержаний в ураганных пробах наиболее высокими содержаниями в рядовых пробах. Разность запасов учитывается отдельно и распределяется на запасы всего месторождения.