При поиске и разведке россыпей золота в США, в штате Аляска, используются станки вращательного шарошечного бурения с обратной продувкой сжатым воздухом - буровой комплекс типа «SHRAM-450».
В комплектацию самоходного бурового агрегата входят компрессор, буровые (обсадные) трубы с внутренним диаметром 7,7 дюймов и специальное обогатительное устройство. Шарошка диаметром 8 дюймов крепится к буровой трубе длиною 6 м (20 футов), длина последующих труб - 4,5 м (15 футов).
Буровой шлам транспортируется от забоя на поверхность сжатым воздухом по вращающимся трубам и буровой штанге и через гибкий армированный шланг, прикрепленный к ним герметично, поступает в приемочный бункер обогатительного устройства.
Обогатительное устройство (промывочный прибор) состоит из барабанного грохота (бочки) с размером перфорации 10 мм и съемного виброшлюза (вибролотка) с рифлеными порожками. Располагается он непосредственно под барабанным грохотом. Длина шлюза 75 см, ширина 35 см. Вода для промывки проб в бункер промывочного прибора подается с помощью выносного насоса по пожарным шлангам. Для контроля слива с виброшлюза может быть установлена армированная ковриками и трафаретами малая проходнушка /4/. Впрочем, как показал контроль, при отлаженном оптимальном режиме работы барабанного грохота и виброшлюза потери полезного ископаемого минимальны (в комплектацию обогатительного оборудования малая проходнушка не входит).
Комплект буровых труб, обогатительное устройство и другое вспомогательное оборудование для промприбора и бурового снаряда размещаются на площадке специального самоходного агрегата на гусеничном ходу.
В процессе углубки скважины на величину принятого интервала опробования (единичной пробы) буровой шлам непрерывно поступает в промприбор для первичной обработки, и таким образом устанавливается единый цикл опробования скважины, прерывающийся только на время съема (смыва) концентрата с виброшлюза в лоток для его доводки.
В летне-осеннее время 2003 г были проведены поисково-оценочные буровые работы на россыпное золото в центральной части штата Аляска в бассейне р. Танана (руч. Первый Шанс). Долина ручья интенсивно закочкована и заболочена, проходимость тяжелая, даже для гусеничного транспорта с широкими траками. Бурение проводили по аллювиальным отложениям в пределах низкой поймы, а также низкой аккумулятивной террасы 2-3-х метрового уровня. Рыхлая толща представлена валунно-галечными отложениями с песчано-глинистым заполнителем. Крупность обломочного материала и глинистость возрастают к нижним приплотиковым частям разреза, валунистость достигает 15-20 %, глинистость - 20-25 %. Валуны размером 0,4-0,8 м состоят из кварца, дацитов, кристаллических сланцев.
В центральной части долины рыхлые отложения интенсивно обводнены, в верхней части разреза отложения на отдельных участках в мерзлом состоянии («вялая» мерзлота), льдистость незначительная. Мощность рыхлых отложений в пойме ручья от 7 до 26 м, средняя - 15-16 м, коренные породы представлены кристаллическими сланцами и гнейсами.
За 14 рабочих дней были пройдены 4 поисково-разведочные линии через 600-900 м - 34 скважины глубиной от 8,1 до 28,5 м. Всего пробурено 692,7 м, что в среднем за 9-часовой рабочий день составило 49,5 м с учетом перерывов для съема концентрата с виброшлюза и контрольной проходнушки. Обслуживающая бригада состояла из 4 человек: бурильщик, помощник бурильщика, рабочий по обслуживанию промывочного устройства и геолог-промывальщик для доводки концентрата на лотке. Принятые интервалы опробования скважин по пустым породам - 1,5-3,0 м (5-10 футов), по металлоносному пласту - 0,6-1,5 м (2-5 футов).
В результате поисково-оценочных работ обнаружена аллювиальная, ленточная россыпь шириной от 40 до 130 м с двумя пластами (подвесным и приплотиковым). Мощности торфов 4,6- 24,0 м, мощности песков 1,2-9,0 м, среднее содержание 0,95-1,5 г/м3. Золотины по крупности относятся к мелким и средним классам, основное их количество по массе находится в классе 0,25-1,0 мм (55-68,6 %). Золотины средней и хорошей окатанности, без видимых следов деформации от бурения.
Результаты поискового разведочного бурения позволяют надежно обосновывать направление дальнейших детализационных работ и методику их проведения с использованием комплексной буровой установки «SHRAM-450», так как россыпь по данным поисково-оценочного бурения продолжается и вниз, и вверх по долине от крайних разведочных линий.
Необходимо отметить, что в практике поисков и разведки россыпных месторождений золота в России шарошечный способ бурения не применяется. Однако при буровзрывных работах на вскрыше торфов в зимнее время на приисках Якутии и Колымы проводилось эпизодическое опробование скважин шарошечного бурения с целью эксплуатационной разведки (эксплуатационного опробования) /1,2,4/. Автором статьи в 1976-77 гг. в условиях Северо-Востока России были проведены экспериментальные работы с «меченым» металлом при опробовании буровзрывных скважин. Эксперименты показали, что извлечение металла в среднем составило 70,6 %, после чего было рекомендовано использовать этот способ бурения при эксплуатационной разведке /2,4/. Тем не менее в дальнейшем опробование скважин шарошечного бурения не нашло широкого применения из-за несовершенства применяемых шламосборников и использования ручного труда при отборе и обработке проб.
Оценивая американский опыт шарошечного бурения при разведке и оценке россыпей золота с использованием комплексной буровой установки «SHRAM-450», где бурение, отбор и обработка проб проводятся в едином цикле, можно в целом его признать весьма положительным. Отметим основные достоинства способа при разведке и оценке россыпей золота в северных условиях:
- высокая производительность бурения независимо от литологических особенностей и физического состояния пород, их обводненности, глинистости и валунистости;
- оперативность в получении информации о золотоносности отложений;
- высокая степень механизации и автоматизации бурения, вспомогательных операций при проходке скважины, а также при управлении процессом бурения;
- совмещение в единый цикл процесса бурения, механизированного отбора и предварительной обработки пробы с интервала опробования;
- высокая мобильность и проходимость самоходного бурового комплекса в сложных северных условиях тундры и тайги, в долинах больших и малых водотоков.
Из недостатков способа можно отметить:
- малый (недостаточный) объем пробы из скважин 8-дюймового бурения при неравномерном распределении крупного золота в россыпи, при детальной разведке, наверняка, потребуется проводить заверочные работы не только для уточнения запасов, но и для изучения других горно-геологических условий залегания россыпи, эффективность использования высокопроизводительного шарошечного бурения значительно снизится при уменьшении интервала опробования до 0,2-0,4 м на маломощных продуктивных пластах;
- сложность геологической документации при шарошечном бурении и ее низкая информативность: бурение сплошным забоем, скрытая от геолога транспортировка шлама на промывку в герметически закрытый бункер и далее в барабанный грохот не позволяет качественно проводить геологическую документацию разреза;
- сложности в определении литологических разностей пустых и продуктивных толщ, а также в определении границы рыхлых и коренных пород;
- ограниченность использования бурового комплекса при низких температурах в северных условиях при обработке проб.
Следует также отметить, что в настоящее время нет возможности дать сколько-нибудь объективную оценку достоверности шарошечного способа бурения при разведке россыпей золота из-за отсутствия сведений по заверочным работам на других россыпных объектах, а также результатов сравнительного анализа данных разведки и эксплуатации россыпей. Тем не менее, считаем, что положительный опыт разведки и оценки россыпей золота на Аляске заслуживает внимания российских специалистов, занимающихся освоением россыпных месторождений золота и платины.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кавчик Б.К., Днепровский И.Ф., Фролов В.М. Эксплуатационная разведка россыпей скважинами бескернового бурения с продувкой воздухом// Колыма.- 198б.-№ 12.-С. 22-23.
2. Куторгин В.И., Пчелинцев А.Л. Эксплуатационная разведка россыпных месторождений. - В кн. Временные методические указания и нормативы для эксплуатационной разведки месторождений золота.-Чита.-1977,-с. 96-150.
3. Справочник по разработке россыпей. - М.: Недра. 1973. - 591 с.
4. СТП 43-34-3 - 78. Эксплуатационное опробование россыпных месторождений золота при открытом способе разработки /В.И. Куторгин. - Магадан. - 1978. -38 с.