Шпуровые пробы: отбор проб горной породы методом бурения

0
254
Пробное бурение горной породы

Сущность этого способа опробования заключается в том, что из скважин перфораторного (или ручного) бурения забоев выработок улавливается буровая пыль и мука или буровой шламм, которые и составляют материал пробы.

Каждая буровая скважина (шпур) представляет собой какую-то опробовательскую линию и с этой точки зрения может быть до известной степени параллелизована с бороздовой пробой. Техника проходки шпуров предопределяет более или менее правильную геометрическую форму выбуриваемого пространства, отчего шпуровая скважина приближается к идеальной геометрической форме в большей степени, нежели обычная борозда, полученная мускульным способом отбойки. Это обстоятельство определяет точность метода и является основным в характеристике шпуровой пробы. Но здесь же следует отметить, что и шпуровые пробы не свободны от влияния физических свойств опробуемого материала: более хрупкое или мягкое вещество под влиянием сотрясения и ударов при проходке шпура обогащает материал пробы, быть может, в несколько меньшей степени, чем при взятии нормальной борозды.

Шпуровые пробы, в отличие от бороздовых, в очень редких случаях могут быть расположены в направлении максимальной изменчивости свойств рудного тела. В большинстве случаев шпуры закладываются под тем или иным углом вплоть до прямого к этому направлению; в этом последнем случае они могут совпасть с направлением минимальной изменчивости и потерять, следовательно, основное свойство пробы — репрезентативность. Поэтому из шпуров, проходимых в этих направлениях, собирать буровую муку не следует.

Совпадение направления шпуров с максимальной изменчивостью содержаний, вообще говоря, бывает очень редко. Оно может иметь место при проходке, например, выработок вкрест простирания рудного тела. В этом случае шпуровое опробование получает наиболее благоприятные условия для его применения.

Шпуровые пробы в отношении их оперативности и экономичности должны оцениваться высоко. Этот метод опробования является одним из самых гибких и дешевых.

Разновидности шпуровых проб

Можно выделить две разновидности шпуровых проб:

  1. шпуры для проходки, пробуриваемые для отпалки породы и продвижения выработки, пробы с которых отбираются попутно;
  2. специальные шпуры, задаваемые исключительно для опробования и не являющиеся проходческими.

Опробование проходческих шпуров является очень гибким методом и стоит дешевле опробования специальных шпуров, поскольку здесь расходы на бурение сносятся на стоимость выработки. Оно обладает многими удобствами: быстротой взятия пробы, уже измельченным материалом пробы, не мешает продвижению выработки вперед и т. д. Опробование методом специальных шпуров имеет все перечисленные выше достоинства, за исключением того, что в стоимость его входит и пробуривание шпуров. Однако эти расходы не делают его дороже ручных бороздовых проб, так как производительность при бурении несравненно выше, нежели производительность взятия бороздовых проб, особенно широких.

Техника взятия шпуровых проб

Техника взятия шпуровой пробы целиком зависит от методов бурения. С этой точки зрения все шпуры подразделяются на два класса:

  1. бурение с промывкой (мокрое);
  2. бурение без промывки (сухое).

Соответственно этому материалом шпуровой пробы может служить:

  1. буровой шламм;
  2. буровая пыль и мука.

Сбор шламма осуществляется сравнительно легко и с значительным процентом полноты улавливания. Обычно вся вода из буровой скважины направляется в специальные отстойники, из которых осветленная вода сливается, а оставшийся материал высушивается на железных листах и поступает затем в пробу. Для отвода буровой мути из скважины существуют два способа. Первый заключается в том, что к скважине пробуривается под тем или иным углом дополнительный отвод, в который вставляется патрубок и резиновым шлангом. Второй способ заключается в том, что устье скважины забуривается несколько большим диаметром и в него вставляется патрубок-тройник с шлангом для отвода воды.

При мокром бурении чрезвычайно трудно и практически невозможно собирать шламм из скважин, расположенных в нижней части забоя и в почве выработок. Но это обстоятельство не имеет существенного значения, так как случаи, когда требуется опробовать именно эти скважины, в практике почти не встречаются. Надо отметить, что бурение мокрым способом в связи с тем, что оно резко уменьшает загрязнение рудничного воздуха пылью, получило более широкое распространение.

Опробование скважин ручного бурения значительно легче и не требует никакой специальной аппаратуры. Здесь необходимо только следить, чтобы буровая грязь не очень разбрызгивалась. Для этого устье скважины следует прикрывать железным листом или фанерной дощечкой с отверстием для бура. В практике это опробование почти не применяется, так как ручные шпуры в эксплуатации рудников почти повсеместно вытеснены механическими, а при разведке специально для опробования задавать их невыгодно: гораздо быстрее и дешевле взять какой-либо другой тип пробы. Лишь в редких случаях используются проходческие скважины.

Сбор буровой пыли и муки осуществляется значительно сложнее. Для этого требуются уже специальные приспособления. Простейшим из них является железная труба с холщевым мешком на одном конце и с раструбом, в котором имеется отверстие для бура, на другом.

Расположение шпуровых проб и условия их применения

Расположение проб и условия их применения в первую очередь зависят от приведенного нами выше разделения шпуровых проб на пробы из проходческих шпуров и пробы из специальных шпуров. Те и другие имеют свои специфические особенности, зависящие от местных геологических и производственных условий. Учитывая эти особенности, разберем каждую разновидность шпуровых работ по отдельности.

При опробовании проходческих шпуров приходится встречаться со следующими обстоятельствами:

  1. Проходческие шпуры закладываются всегда комплектами и располагаются таким образом, чтобы пробуренный ими объемный контур впоследствии был полностью оторван взрывом. Иначе говоря, шпуры не выходят из пределов сечения выработки.
  2. Направление проходческих шпуров в забое по отношению к элементам залегания рудного тела и к оси выработки — различное, что вызывается основными правилами взрывных работ.

Рассмотрим, какие выводы следует сделать опробователю из этих двух положений.

Из первого положения вытекает, что, во-первых, мы можем располагать значительным количеством скважин для сбора материала пробы (комплекты шпуров) и, следовательно иметь возможность выбирать и комбинировать скважины для опробования; во-вторых, опробование комплектов даст нам сведения только о той части рудного тела, которая вскрыта горной выработкой. Это последнее соображение является основным для решения вопроса о применимости опробования проходческих шпуров, так как заставляет противопоставлять шпуровой метод другим методам опробования забоев и лишь при условии явных преимуществ в данной обстановке остановить на нем свой выбор.

Направление проходческих шпуров и взаимоотношение их с элементами залегания рудного тела должны учитываться во всех случаях и приобретать особо важное значение, когда рудное тело обладает заметно выраженной анизотропией своих свойств. Не меньшее значение имеет и различная пространственная ориентировка скважин одного и того же комплекта. Во взрывном деле существует большое количество различных систем врубов.

В золотой промышленности наиболее распространены следующие:

  • центральный клиновой вруб;
  • верхний и нижний врубы;
  • центральный пирамидальный вруб;
  • боковой вруб и ряд других, которые мы для краткости изложения опускаем.

Во всех этих системах скважины направлены вдоль по оси выработки, и общее пространственное взаимоотношение рудного тела и комплекта зависит от характера выработки: в штреках, восстающих и очистных выработках комплект в общем параллелен элементам залегания рудного тела, в квершлагах и рассечках комплект пересекает последнее под прямым или почти прямым углом. Отдельные скважины того или иного вруба секут рудное тело и отдельные его участки под разными углами. Отсюда значение отдельных скважин как линейных проб становится различным в одном и том же комплекте. Это особенно важно учитывать при объединении проб из различных серий скважин комплекта. Объединяяь пробы или собирая буровую муку в одну пробу со всех скважин комплекта, мы получаем заведомо неправильную пробу для данного забоя, так как отдельные полосы рудного тела представлены в пробе непропорционально. Возможны случаи, когда часть рудного тела совсем не будет представлена в пробе.

Но если мы станем разбирать пробу не как репрезентативную единицу а как составную часть ряда, характеризующего какой-либо отрезок горной выработки, то картина существенно меняется. Дело в том, что в подавляющем большинстве золоторудных месторождений геологическое строение забоев никогда не сохраняется на сколько-нибудь значительном протяжении: элементы текстур резко меняются как по простиранию, так и по падению, меняется взаимное расположение отдельных полос, меняется их мощность и т. д. В результате этого неизменно сохраняющееся стандартное расположение скважин будет пересекать рудное тело в самых различных, вообще — случайных, комбинациях, следовательно, погрешности проб будут иметь разные знаки. Даже в самом неблагоприятном случае, когда содержание металла строго приурочено к какому-либо определенному элементу текстуры рудного тела, меняющееся пространственное положение обогащенной части служит залогом получения надежных результатов.

В двух случаях объединенные из комплекта скважин пробы — противопоказаны:

  1. когда основное содержание металла приурочено только к висячему или к лежачему боку рудного тела и вообще имеет неменяющееся пространственное положение;
  2. когда забой представлен не только рудой, но и боковой породой.

Последняя может быть или пустой или слабо оруденелой — это не имеет особого значения. В том и другом случаях пробы не дадут достаточной уверенности в надежности итогов. Здесь необходим секционный отбор буровой мелочи, который до некоторой степени улучшит качество проб. Но и секционное опробование не может в условиях шпуровых проб полностью обеспечить точное разделение бурового материала по сортам, так как опробователь при бурении очередной скважины в большинстве случаев не может точно определить, когда именно она врезалась в другой сорт руды пли в боковую породу.


Касаясь секционного отбора буровой муки и шламма из проходческих шпуров, мы должны обратить внимание на то, что правильный и аккуратный отбор пробы требует высокой квалификации опробователя. Он должен иметь достаточную геологическую подготовку и знать месторождение, чтобы уметь разбираться во всем многообразии возникающих при выборочном шпуровом опробовании случаев, которые не могут быть предусмотрены никакой, даже самой подробной инструкцией. Во всяком случае секционное шпуровое опробование требует специальных штатов в противоположность «валовому» опробованию шпуровых комплектов, которое может поручаться рядовому подземному рабочему. Но при секционном опробовании могут возникнуть и другие значительные трудности, заключающиеся в следующем.

Особенности отбора проб из проходческих шпуров

Отбор проб из проходческих шпуров связан непосредственно с производственным процессом и не может быть организован независимо от него: пробы можно отбирать только в процессе бурения. Один опробователь может обслужить один или два-три расположенных рядом забоя; одновременное опробование большого количества забоев, расположенных на более или менее значительных расстояниях, требует соответствующего штата опробователей, причем все они будут иметь далеко неполную загрузку своего рабочего времени. Быстрота получения секционной пробы от них не зависит и регламентируется исключительно квалификацией бурильщика, техникой, бурения и физическими свойствами руды и породы. Функции опробователя сводятся к своевременному опорожнению пылеуловителя и документации проб. Расположение мест взятия проб от него тоже не зависит: пробы приходится брать там, где производится проходческое бурение. Последнее обстоятельство впрочем относится к методу опробования пробами из проходческих шпуров в целом. Все эти дополнительные затруднения в сумме могут сильно повысить стоимость шпурового опробования и сделать его экономически нецелесообразным. А отсюда вообще отпадает возможность применения шпурового опробования в перечисленных выше геологических условиях, которые не позволяют применить отбор проб из шпуровых комплектов в целом.

Резюмируем все сказанное об отборе проб из проходческих шпуров:

  1. Наиболее экономичной разновидностью метода является отбор проб из шпуровых комплектов в целом.
  2. Метод может дать надежные результаты лишь при условии, если вся плоскость забоя состоит из рудного материала.
  3. Метод может дать надежные результаты, если пробы из отдельных забоев обладают погрешностью с разным знаком, что может иметь место в том случае, когда неизменно сохраняющиеся стандартные комплекты шпуров будут пересекать рудное тело в самых различных комбинациях по отношению к его геологическим свойствам: элементам текстур, распределению металла в забое и т. п. С этой точки зрения проходческие комплекты шпуров явятся особенно эффективными в забоях ортов, рассекающих вкрест простирания мощные рудные тела.

Опробование методом специальных шпуров

Перейдем теперь к опробованию методом специальных шпуров. Основное достоинство опробования специальными шпурами заключается прежде всего в независимости метода: опробователь может располагать скважины по своему усмотрению. При наличии в шахте достаточного количества сжатого воздуха опробователь становится независимым и во времени, что является немаловажным фактором в организации опробовательских работ по руднику.

Шпуровые пробы

Если при разборе проб из проходческих шпуров мы не могли затрагивать вопроса о их расположении, то здесь он должен быть рассмотрен с той степенью детальности, которая отвечает его значению.

Опробовательские шпуры прежде всего должны располагаться с учетом техники бурения скважин. При мокром бурении, следовательно, исключаются наклонные вниз скважины. При сухом бурении следует учитывать наличие или отсутствие пылеулавливающей аппаратуры; в случае отсутствия таковой, когда приходится пользоваться грубыми приспособлениями, скважины следует задавать вообще направленными вверх, по возможности приближая их к вертикальному расположению. Наличие специальных пылеуловителей позволяет располагать значительно большими возможностями в пространственной ориентировке скважин.

Важнейшим фактором в расположении скважин является пространственное их взаимоотношение с рудным телом. Здесь остается в полной силе правило о расположении линейных проб в направлении максимальной изменчивости содержаний. Как мы видели выше, вообще при шпуровом опробовании это далеко не всегда возможно, но тем не менее разбираемая разновидность проб обладает значительно большими возможностями в сравнении с проходческими шпурами. Здесь наиболее благоприятными являются, во-первых, выработки, секущие рудное тело вкрест простирания; во-вторых, боковые стенки штреков, почва и кровля восстающих и очистных выработок, подлежащие опробованию. Шпуры в этих последних случаях могут задаваться перпендикулярно стенкам и давать вполне надежные пробы. Расположение шпуров по отношению к забоям штреков восстающих и очистных менее благоприятно; это следует учитывать особенно в тех случаях, когда руда обладает резкой изменчивостью содержания.

Опробование стенок или кровли выработок иногда требуют взятия нескольких проб из шпура (секционное опробование), но здесь не обязательно разделение материала строго в соответствии с изменением геологических свойств породы, так как это опробование преследует главным образом цели контроля или ближайшей разведки и очень редко является базой для вычисления средних содержаний.

В большинстве случаев опробование методом специальных шпуров не требует пробуривания комплекта скважин. Для пробы вполне хватает материала из одного шпура. Случаи, когда требуется бурение целых комплектов, сравнительно редки.

Расположение шпуров

Расстояния между отдельными шпурами в выработках зависят от целей опробования и от характера выработки. При опробовании для подсчета запасов пробы располагаются более или менее равномерно и с достаточной густотой. Расстояния между ними подчиняются тем же условиям, что и для забойных проб вообще. При опробовании стенок и кровли с целью контроля расстояния между шпурами могут быть разрежены или сгущены в зависимости от местных условий, но, вообще говоря, и здесь рекомендуется соблюдать по возможности одинаковые расстояния, так как данные контрольного опробования в известной мере могут быть использованы и для подсчетов запасов. Направление опробовательских шпуров, как мы уже говорили, зависит от типа бурения и от характера выработки.

Можно выделить два случая опробования стенок или кровли выработок: случай, когда выработка может вместить в себя полную мощность рудного тела, но по тем или иным причинам отходит в сторону и оставляет невскрытой часть последнего и случай, когда мощность рудного тела значительно больше ширины выработки, и для определения свойств руды по полной мощности требуются дополнительные боковые пробы. В том и другом случаях шпуры рекомендуется задавать, во-первых, по возможности параллельно мощности, во-вторых, иметь небольшой уклон скважины вверх, что облегчает сбор буровой муки и шламма.

Для расположения шпуров имеет значение пространственное взаимоотношение выработок с рудным телом. В выработках, идущих параллельно направлению максимальной изменчивости рудного тела или секущих его вкрест простирания, проба особенно эффективна. Шпуровые же пробы выгодны в том отношении, что, имея вообще значительную длину, они позволяют произвести непрерывное опробование сплошь по всей мощности, при небольшом общем количестве проб в сравнении с другими методами опробования. В этих случаях выгодно задавать скважины в кровлю выработки, направляя их по возможности перпендикулярно к основным элементам текстуры руды (например полосчатости).

В выработках, идущих по простиранию или падению рудного тела (штреки, восстающие), шпуровое опробование менее эффективно и может иметь широкое применение главным образом для опробования боковых стенок. Тем не менее, опробование забоев рассматриваемых выработок отнюдь не исключается, наоборот, оно имеет значительные преимущества перед опробованием проходческих комплектов, так как специальные шпуры могут быть расположены опробователей с большей целесообразностью. Если, например, при опробовании проходческими шпурами мы не имели возможности опробовать забои, представленные рудой и боковой породой, то здесь мы можем его осуществить путем раздельного пробуривания руды и боковой породы.

Точно так же нетрудно осуществить секционное опробование забоев, состоящих из руды различных сортов. Но в этом последнем случае могут возникнуть трудности, связанные с изменчивостью простирания и мощности опробуемых секций, что вызывает необходимость взятия нескольких проб из одного шпура.

Однородная руда не требует секционного опробования, двух шпуров обычно бывает вполне достаточно, чтобы пересечь руду по всей ширине выработки.

Во всех этих случаях, а также при опробовании боковых стенок, шпуры располагаются обычно на уровне груди рабочего: на этой высоте они пробуриваются с наибольшим удобством.

Суммируя все соображения относительно опробования методом специальных шпуров, мы приходим к выводу, что рамки применения этого метода очень широки. Принципиально шпуровые пробы могут быть применены в любых условиях, и лишь при очень сложном геологическом строении обнажаемых горными выработками поверхностей рудного тела, требующем очень тщательного индивидуального подхода к каждому отдельному случаю, не позволяющем стандартизовать расположение и направление шпуров, они должны быть заменены другими типами проб, в частности, бороздовыми пробами. Специальные шпуры могут быть особо рекомендованы при оперативном опробовании мощных месторождений и совершенно незаменимы в контрольном опробовании для исследования боковых стенок выработок.

Надежность шпурового опробования

Примеров отрицательных в литературе не приводится. Шпуровые пробы, как мы выше упоминали, теоретически относятся к наиболее репрезентативным пробам. Это вытекает и из того, что в самой технике взятия проб устраняется элемент субъективности поскольку шпуры бурятся механическим путем, и из того, что форма, выбуренная шпуром, в наибольшей степени приближается к идеальной геометрической. Задачи, стоящие перед опробователем при применении этого метода, сводятся в основном только к правильному расположению шпуров в забоях и выработках, к возможно более полному сбору буровой пыли и шламма и к выяснению оптимального предела полноты сбора бурового материала.

ПОДЕЛИТЬСЯ

ВАШЕ МНЕНИЕ?

Пожалуйста, напишите свой комментарий!
Please enter your name here