Геологическая энциклопедия - опробование месторождений

полезных ископаемыx (a. testing of deposits; н. Bemusterung der Lagerstatten; ф. etude des gisements; и. invegastion de propiedades de yacimientos, invegastion de propiedades de depositos, estudio de propiedades de yacimientos, estudio de propiedades de depositos) процесс изучения качественного и количественного состава и свойств слагающих м-ние природных образований. Результаты служат основанием для выделения и оконтуривания промышленно ценных скоплений, природных и технол. типов и сортов п. и, подсчёта их запасов, ведения геол.-разведочных и эксплуатационных работ, выбора способа переработки минерального сырья, определения потерь и разубоживания, принятия мер для лучшего использования недр и борьбы c загрязнением окружающей среды, решения ряда др. задач (см. Оконтуривание месторождений полезных ископаемых).

Процесс O.м. разделяется на три этапа: отбор проб, их обработка и анализ (испытание).

Отбор проб производится в обнажениях, разл. горн. выработках и буровых скважинах как в естеств. залегании, так и из отбитых или складированных масс. Выделяются три группы способов отбора проб в горн. выработках: точечные, линейные и объёмные. K первой относятся штуфной, когда проба представлена отд. образцами, точечный порции отбиваются по определённой сети co стенок горн. выработок, горстевой порции отбиваются по сетке c поверхности отбитой руды или породы в навале, вагонетке, машине и др. Представители второй группы бороздовый и шпуровой способы. Бороздовый способ наиболее распространён в практике геол.-разведочных работ; заключается в отбойке или выпиливании борозд разл. сечения и длины в зависимости от мощности тела п. и. и характера распределения составляющих его компонентов. Шпуровой способ заключается в сборе материала, получаемого при бурении шпуров для проходки горн. выработок или специально задаваемых для опробования. K третьей группе относятся задирковый и валовый способы. При опробовании маломощных тел, когда обычные бороздовые пробы не обеспечивают необходимой массы, отбирается задирковая проба: сплошная задирка по всей мощности анализируемого природного образования, глубина и ширина к-рой определяется необходимой массой пробы и размерами опробуемых частей тела п. и. Валовый способ, при к-ром в пробу поступает вся отбитая масса п. и. или породы c определённой длины горн. выработки, применяется при крайне неравномерном распределении полезных компонентов, когда др. способы не обеспечивают надёжность проб; служит для отбора проб для техн. и технол. испытаний и спец. работ по контролю др. способов пробоотбора. Для характеристики в полном объёме состава и свойств тела п. и. отбор проб производится в трёх направлениях: вкрест простирания, по простиранию и падению. Различают сплошное опробование и пунктирное. Последнее используется для сокращения числа и массы проб при геохим. съёмке и опробовании вмещающих пород. Для этой же цели проводится объединение отобранных проб до их обработки объединённые пробы. Для сокращения числа анализов на попутные компоненты составляются групповые пробы из дубликатов рядовых и объединённых проб. При чередовании разл. текстур, типов и сортов руд для их характеристики отбираются пробы отд. интервалами (секциями), соответствующими мощности этих разновидностей руд. Такое опробование применяется и при большой мощности тел п. и. секциями заранее обусловленной длины. Расстояния между пробами и их массы зависят от назначения опробования и характера распределения п. и. Расстояния варьируют от 1 до 50 м. Macca точечных и линейных проб достигает неск. кг, a объёмных для технол. испытаний неск. тыс. т.

При опробовании скважин колонкового бурения большого диаметра отбирается 1/2 керна путём деления его вдоль спец. керноколами или распиливанием алмазными пилами. При малом диаметре бурения в пробу берётся весь керн. B случае малого его выхода (менее 70%) наряду c керном в пробу отбирается мелкая фракция, накапливаемая в шламовых трубах и отстойниках y устья скважин (шлам, муть, пыль и др.), или производится расширение стенок скважин c отбором получаемого материала или отд. образцов c помощью спец. расширителей и пробоотборников. При бурении сплошным забоем в пробу поступает раздробленный материал, к-рый поднимается желонкой или транспортируется промывочной жидкостью или воздухом. При бурении шнеком в пробу идёт материал, заполняющий шнек. Длины керновых и шламовых проб определяются конкретными геол. особенностями тел п. и. и длинами рейсов бурения. Массы проб зависят от их длины, диаметра бурения и объёмной массы материала пробы. Как и при опробовании горн. выработок, опробование скважин может быть сплошным, интервальным, секционным или пунктирным. Пробы воды отбираются из горн. выработок и скважин, a также из естеств. водоёмов и водотоков. Ha нефт. м-ниях отбор проб производится из каждого пром. пласта в стеклянные банки c притёртыми пробками. Отбор проб газа производится в естеств. его выходах или из скважин способом вытеснения воды, продувания газом и заполнения резинового баллона. Объём разведочных проб 1-2 л, a для детальных исследований 30-50 л.

Обработка проб включает дробление, перемешивание и сокращение. Дробление (измельчение, истирание) осуществляется дробилками, мельницами и истирателями. Перемешивание производится в механич. смесителях или вручную, a сокращение механич. делителями или вручную (квартованием, вычерпыванием, перелопачиванием и др.). Операции измельчения чередуются c операциями сокращения. При этом проба сокращается до тех пор, пока не достигнет минимально необходимой при данном измельчении массы. Расчёт её производится по формуле Демонда и Хальфердаля: Q = kВ·* d^a, где Q надёжная масса начальной или сокращённой пробы в кг; k коэфф., зависящий от размеров частиц п. и. и степени неоднородности его распределения (изменяется от 0,05 до 1,0); d диаметр частиц пробы в мм; a коэфф., корректирующий зависимость массы пробы от диаметра её частиц (от 1,5 до 2,7). Обработка проб россыпных м-ний заключается в предварит. обогащении песков путём их отмывки до получения шлиха (шлиховые пробы). Этим же методом пользуются при производстве шлиховой съёмки и подготовке фракционных проб для минералогич. исследований.

B зависимости от видов минерального сырья и назначения выделяют следующие осн. анализы или испытания. Спектральные полуколичеств. анализы наиболее широко используются для определения элементарного состава природных образований при изучении геохим. ореолов (геохим. опробование, геохим. съёмка) и для разбраковки проб. Для определения полного хим. состава природных образований, содержания полезных компонентов и вредных примесей в недрах и добытом минеральном сырье применяются химич. (спектральный, количественный) и физич. (рентгеноспектральный, рентгенорадиометрич., атомно-абсорбционный, ядерно-физич. и др.) методы. Минералогич. исследования используют для уточнения минерального и петрографич. состава п. и. и вмещающих пород, содержания и баланса распределения полезных (основных и попутных) компонентов и элементов примесей, связанных c отд. минералами и определяющих оптимальные технол. схемы переработки сырья и возможность извлечения полезных компонентов, предварит. разделения п. и. на природные типы и технол. сорта, определения содержания компонентов в рудах, неохваченных хим. анализами, корректировки данных хим. анализов проб, фазовых, фракционных и др. анализов при технол. испытаниях проб. Техн. испытания позволяют определять физ.механич. свойства п. и. и вмещающих пород, характеризующие качество отд. видов п. и. (качество и размеры кристаллов слюды, кварца, полевого шпата; длину и прочность асбестового волокна; истираемость облицовочного камня и др.), a также свойства, учитываемые при подсчёте запасов и составлении проекта отработки м-ния (объёмную массу, влажность, пористость, разрыхлённость, трещиноватость, устойчивость, вспучиваемость, слоистость и др.). Технол. испытания осуществляются в лабораторных, полупром. и пром. масштабах. Лабораторные испытания позволяют получить принципиальные способы и схемы переработки минерального сырья, a полупромышленные и промышленные выбрать наиболее эффективные из них и уточнить технико-экономич. показатели технол. процесса, обеспечивающего комплексное извлечение полезных компонентов. Каждый из указанных анализов или испытаний в отдельности или в комплексе в зависимости от вида п. и. выполняет функции рядового (основного), определяющего качество п. и. Для их выполнения указанными выше способами производится отбор т.н. рядовых проб, к-рыми охватываются все выработки и обнажения на протяжении всего периода изучения м-ния. Разновидностью рядовых проб являются товарные (коммерческие), контролирующие качество минерального сырья в процессе добычи и переработки.

Пробы воды подвергаются полному хим. анализу, нефти элементарному анализу и фракционной перегонке, c определением выхода бензина, керосина, соляровых дистиллятов и мазута в остатке.

Геофиз. исследования, основанные на использовании определённых физ. свойств пород и руд (магнитной проницаемости, электропроводности, естеств. или искусств, радиоактивности), проводятся для изучения состава и свойств п. и. и вмещающих пород как в естеств. залегании, так и в отбитой горн. массе. Опробование руд цветных, редких металлов и рассеянных элементов в условиях горн. выработок и скважин и лабораторные анализы образцов и проб проводятся в осн. ядерно-геофиз. методами. Среди методов, основанных на изучении естеств. радиоактивности (радиометрич. методы), осн. роль принадлежит гамма-методам (ГМ), на изучении искусств. радиоактивности гамма-гамма и нейтронным методам (см. Геофизические исследования).

Контроль опробования проводится по отбору проб путём дублирования этой операции по части проб; по обработке проб путём систематич. анализа всех отходов после сокращения материала проб; по анализам путём проведения спец. внутр. и внешнего контроля работы лаборатории, устанавливающего случайные и систематич. погрешности. При наличии последних производится арбитраж курирующими лабораториями. Контроль геофиз. исследований заключается в оценке воспроизводимости замеров и сравнении полученных результатов c наиболее представительным геол. опробованием.

Литература: Альбов M. H., Опробование месторождений полезных ископаемых, 5 изд., M., 1975; Леман E. П., Рентгенорадиометрический метод опробования месторождений цветных и редких металлов, 2 изд., Л., 1978; Четвериков Л. И., Методологические основы опробования пород и руд, Воронеж, 1980.

C. H. Куличихин.