Буровая разведка диаметром 200 мм (8''), область ее применения на россыпях золота, методика расчета

Буровая разведка скважинами диаметром 200 мм (8'') не всегда выявляет запасы россыпного золота. Из-за этого еще в 1970-х годах скважины начали заменять траншеями. Траншеи выявляли промышленные запасы там, где бурение, даже в больших объемах, давало лишь разрозненные промышленные содержания, которые трудно увязывались в промышленные контуры (рис.), или вовсе пропускало россыпь.

Учитывая ограниченные возможности скважин 200 мм, ЦНИГРИ разработал станки большого диаметра — УБСР-25 для бурения по таликам диаметром 715 мм и УБМ-600 для бурения в мерзлоте диаметром 600 мм. Однако в 1990-х годах разработку станков остановили, и они забылись. Сейчас за неимением лучшего для разведки россыпей по-прежнему используют бурение диаметром 200 мм (а иногда 150 и даже 100 мм), но все чаще такая разведка становится пустой тратой времени и денег, так как не выявляет запасы.

Мы определили область применения бурения диаметром 200 мм и разработали метод расчета, позволяющий применять его там, где оно обеспечивает приемлемые результаты, и не применять там, где выявить запасы оно не сможет.

Для расчета мы использовали гранулометрические характеристики золота современных месторождений. На сайте www.zolotodb.ru размещена on-line программа обработки ситовых анализов золота, которая рассчитывает по заданному анализу среднюю массу золотин (А, мг) и коэффициент вариации массы золотин (V, %). Программа давно в открытом доступе на нашем сайте, с ее помощью сделано несколько тысяч расчетов. (Ею можно воспользоваться, имея ситовку, выполненную на стандартном наборе сит.)

В расчет принято 30 ситовых анализов золота, сделанных за последних несколько месяцев для разных объектов. Для удобства ситовые анализы расположены по возрастанию средней массы золотин (табл. 1). Самое мелкое золото, представленное в наших расчетах, характеризуется средней массой золотин А=0,01 мг; самое крупное — средней массой золотин А=26,7 мг. Коэффициенты вариации массы золотин также колеблются в широких пределах. Самое равномерное по крупности золото характеризуется V=136% (анализ №22), а самое неравномерное — V=1606% (анализ №3).

По ситовым анализам мы провели расчеты погрешностей опробования для скважин диаметром 200 м. Предварительно расчет выполнен для следующих условий:

- диаметр бурения — 200 мм;

- мощность пласта песков — 1 м;

- содержание золота в песках — 1000 мг/м³ (вертикальный запас — 1 г/м²).

Объем пробы из скважины для этих условий с интервала (рейса) 0,2 м — 0,006 м³, а в целом на пласт мощностью 1 м — 0,031 м³.

Расчеты заключались в следующем: 

По средней массе золотин мы рассчитали ожидаемое их количество в 1 м³ песков (N, шт./м³) мг/м³. Так как содержание золота принято равным 1000 мг/ м³, то

N = 1000/A

Количество золотин на кубометр песков при минимальной крупности золота (A=0,01 мг) составляет 100 000 шт./м³, а при максимальной (для наших данных) крупности золота (А= 10 и 26 мг) количество золотин на кубометр песков составляет 96 и 37 штук соответственно. Количество золотин в пробах объемом 0,006 и 0,031 м³ пропорционально меньше, чем в кубометре. Соответственно расчетное количество золотин в пробах объемом 0,006 м³ колеблется от 0,2 (в среднем 1 золотина на 5 проб) до 600 шт. на пробу.  Для скважин в целом (0,031 м³) расчетное количество золотин составило от 3 до 3100 штук на пробу.

Погрешность (Р, %) определения содержания в пробах (рейсах и скважинах) рассчитана по формуле статистики:

Р = V/√N                   

Расчетная величина погрешности оценки содержания по рейсам скважин объемом 0,006 м³ колеблется от 15% (анализ №2) до 571% (анализ №29), а для скважин с объемом проб 0,031 м³ — от 7% до 251% (для тех же анализов).

Таким образом, величина погрешностей опробования для объектов с разным по крупности и сортированности золотом отличается в десятки раз. На одних объектах они сравнительно небольшие (до 30%), на других зашкаливают за 100 и даже за 200% (табл. 1).

Таблица 1. Расчет погрешностей определения содержания золота по пробам и скважинам диаметром 200 мм для различной крупности золота (при содержании золота в песках 1 г/м³ и мощности пласта 1,0 м)

Интуитивно понятно, что погрешность определения содержаний 100% великовата для того, чтобы использовать опробование для таких важных действий, как оконтуривание запасов и расчет кондиций. Но какие погрешности являются допустимыми? Этот вопрос изучен только частично, и нормативы на величину погрешностей опробования имеются только для анализов рудных проб. Поэтому возьмем пример из рудной практики. В соответствии с нормативами (табл. 2) допустимая погрешность анализа рудных проб составляет 30%. Примем такую же погрешность допустимой и при опробовании россыпей.

Таблица 2. Величина предельно допустимых среднеквадратических погрешностей анализов (%) по классам содержаний /2/

Возвращаясь к табл. 1, можно видеть, что погрешность определения содержания в скважинах диаметром 200 мм только в 7 расчетах из 30 составила менее 30%. В подавляющем большинстве рассмотренных условий (23 из 30) погрешность превышает 30% и достигает 251%.  А если рассматривать не скважины в целом, а рейсы (по 0,2 м), то почти во всех (29 из 30 примеров) погрешность определения содержания превышает 30%. 

Чтобы получить данные для более широкого круга условий, мы сделали расчеты для тех же ситовых анализов золота, но перешли от содержаний в пробах к различным значениям вертикальных запасов — от 0,2 до 5,0 г/м² (табл. 3).

Таблица 3. Расчет погрешностей опробования для скважин диаметром 200 мм при различном золоте и вертикальных запасах в песках от 0,2 до 5,0 г/м²

Судя по расчетам (табл. 3), при вертикальных запасах золота (5 г/м²) буровая разведка для большинства объектов (18 из 30) обеспечивает погрешность опробования менее 30%. В то же время при вертикальном запасе 0,2 г² погрешность менее 30% получена только на 1 объекте из 30.

Это объясняет, что раньше (когда вертикальные запасы 5 г/м² и более были обычными) буровая разведка позволяла качественно разведывать россыпи и успешно применялась. Этим методом было разведано большинство россыпей в СССР. А во времена Дальстроя, когда содержания в россыпях были двухзначными, разведку успешно вели даже скважинами диаметром 100–150 мм. По мере перехода к сравнительно бедным россыпям погрешности опробования увеличились и в 1970-х годах пришлось искать замену бурению в виде траншейной разведки и шурфоскважин.

В практике необходимо учитывать, что погрешности опробования при буровой разведке фактически выше рассчитанных по характеристикам золота (см. табл. 1 и 3). Это связано с тем, что при бурении имеются дополнительные технические погрешности, кроме того, распределение золота в россыпях неравномерное. В них имеются обогащенные участки — гнезда (а по терминологии ЦНИГРИ — ПЭНы). При повышенном содержании размеры их небольшие. Из-за этого большинство скважин попадет на участки с низким вертикальным запасом (по ЦНИГРИ ОЭНы), соответственно погрешности опробования для них выше, чем рассчитанные по среднему содержанию или вертикальному запасу.

Можно ли использовать бурение при погрешностях опробования выше 30%? Конечно можно, но что из этого получится? Этот вопрос исследовался в Иргиредмете на имитационных математических моделях. Суть исследований, в принципе, простая. На данные опробования, по которым построена математическая модель распределения золота в месторождении, с помощью генератора случайных чисел накладывалась случайная составляющая, моделирующая погрешность опробования. Изменение величины случайной составляющей позволяло оценить, как она влияет на результаты разведки. В настоящее время подобные исследования легко повторить и продолжить, так как математическое моделирование стало вполне обычным методом при изучении месторождений золота, а для наложения случайной изменчивости имеются современные генераторы случайных чисел.

По исследованиям, выполненным в Иргиредмете, погрешность опробования 30% незначительно влияет на результаты разведки (что согласуется с существующими нормативами на опробования руды, см. табл. 2). Погрешность до 100% заметно занижает линейные размеры объектов: мощность пласта и ширину контуров. При погрешности более 200–300% линейные размеры занижаются настолько, что половина и более запасов золота остаются за контурами, выделенными разведкой. Пределом является полный пропуск объекта (занижение площади 100%).

Выявленные закономерности занижения размеров контуров позволяют объяснить значительное количество «неучтенки» в бортовых целиках техногенных россыпей, разведанных ранее бурением. Содержание на периферии россыпей сравнительно низкое, поэтому именно здесь погрешности, опробования и пропуск золота максимальные. На некоторых россыпях имеется также золото в торфах — это объясняется занижением мощности пласта при высоких погрешностях опробования (если контроль вскрыши проводился малообъемными лотковыми пробами).

Чем выше погрешность опробования, тем больше занижение площади при разведке и тем больше запасов золота разведка оставляет за контурами. Эту зависимость можно использовать для расчета количества золота в бортовой «неучтенке». Чем больше погрешности опробования скважин, тем больше золота остается за контуром. Например, из рассмотренных 30 объектов (табл. 3) максимальные законтурные запасы можно ожидать для объектов №№26, 28, 30, где погрешности опробования самые высокие.

Теоретически количество золота за контурами можно рассчитать по величине погрешности опробования (когда-то даже была идея передавать законтурную неучтенку добывающим предприятиям как прогнозные ресурсы). Однако пытаться разведывать законтурные целики бурением — значит наступать на те же грабли. После того, как буровая разведка не выявила запасы за контурами из-за высокой погрешности опробования, повторять работы тем же способом — пустая трата времени.

Если все-таки поставить на неблагоприятном участке бурение, то не исключено, что какие-то скважины случайно попадут на богатые гнезда (ПЭНы) и покажут промышленное содержание. Но это будут локальные разрозненные значения непригодные для правильного оконтуривания и подсчета запасов.

Заключение

Если буровая разведка не выявила в россыпи промышленные запасы золота, то это не значит, что запасов в россыпи нет. Возможно, бурение не подходит для этого объекта по характеристикам золота. Для выявления запасов необходим другой способ разведки, обеспечивающий меньшую погрешность опробования.

Буровая разведка диаметром 200 мм обеспечивает удовлетворительное выявление запасов золота на объектах с мелким и равномерным (хорошо сортированным) золотом, а также на россыпях с вертикальным запасом золота 5 г/м² и выше.

При вертикальных запасах золота менее 5 г/м² применение буровой разведки 200 мм возможно только на россыпях с мелким, равномерным по крупности (хорошо сортированным) золотом.

Если вертикальный запас ниже 2 г/м² и золото имеет неблагоприятные характеристики, буровая разведка 200 мм не выявит значительную или большую часть золота в месторождении.

Уточнить возможность применения буровой разведки можно, выполнив расчет величины погрешностей опробования, как было показано выше. Расчет параметров золота (A и V) делается вручную /1/ или с помощью on-line программы (если ситовка золота выполнена на стандартном наборе сит).

Литература

1. Кавчик Б. К. Расчет гранулометрических характеристик россыпного золота «Золотодобыча» №9 (202), Сентябрь, 2015

2. Кувшинов В. П., Бакулин Ю. А., Иванов В. Н. и др. Опробование руд коренных месторождений золота. М.: ЦНИГРИ, 1992, 160 с.