|
Бурение скважин является
основным средством разведки, но осуществление разведки исключительно буровыми
скважинами возможно лишь на месторождениях, обладающих выдержанными формами,
большими размерами, непрерывностью тел полезного ископаемого и относительно
равномерным его качеством. В противном сл учае, при невыдержанных формах и резкой
прерывистости минерализации, свойственной многим месторождениям цветных,
редких и драгоценных металлов, невозможна сколько-нибудь надежная
интерполяция данных между двумя смежными разведочными скважинами.
Можно назвать четыре основных вида буровых систем,
применяемых в зависимости от геологических особенностей объекта разведки.
I. Системы вертикальных ударно-вращательных скважин.
I[. Системы вертикальных ударно-канатных или колонковых
скважин.
III. Системы наклонных колонковых скважин.
IV. Системы глубоких скважин переменной кривизны.
Различия в технических средствах разведки накладывают
отпечаток и на системы разведочных работ. Поэтому целесообразно внутри
каждого из названных видов различать буровые системы по типу применяемых
буровых агрегатов, так как и производительность труда и эффективность
разведки зависят от характера используемого оборудования. Следует также иметь
в виду, что в понятие «система разведки» входит тип геофизических измерений,
которые являются важным средством разведки.
I. Системы вертикальных ударно-вращательных скважин
применяются для разведки неглубоко залегающих пологих и горизонтальных
плоских тел полезного ископаемого, обычно с относительно малой изменчивостью
качества: месторождений озерно-болотных руд, глин, песков, месторождений коры
выветривания, водоносных горизонтов, россыпей и т. п. Наибольшее применение
эти системы находят при разведке сильно обводненных долинных россыпей золота.
Эти разведочные скважины чаще всего не выходят из
пределов молодых рыхлых отложений. Глубина их составляет 10—15 м, реже
достигает 20—30 м. Располагаются они главным образом вдоль разведочных линий
(параллельных и близких к параллельным), которые обычно прокладываются
поперек продуктивной зоны, захватывая всю ее ширину. Такая ориентировка
разведочных линий в большинстве случаев совпадает с направлением наибольшей
изменчивости тела полезного ископаемого ( 64). Реже буровые скважины
располагаются по какой-либо правильной сети.
По техническим средствам разведки выделяется три типичные
разновидности систем ударно-вращательных вертикальных скважин.
Разведка во всех случаях осуществляется с помощью
колонковых скважин, располагаемых по линиям вкрест простирания пород. Очень
часто разведка в Донбассе сводится к прослеживанию уже разрабатываемых
пластов на глубину и по простиранию в пределах Хорошо освещенных площадей. В
этом случае первые скважины могут быть пройдены по разведочным линиям,
удаленным от уже изученного Пункта по простиранию на расстояние: для первой
группы — 3000 м, дли второй — 2000 м, для третьей — 1000 ж и для четвертой — 750 м. Если же работы начинаются на новом участке (но в пределах площади детальной съемки), то
расстояние между линиями скважин в стадии Предварительной разведки следует
принимать несколько меньшими — от 2000 до 500 м.
Примерные расстояния между линиями скважин при детальной
разведке на новых площадях для месторождений первой, второй, Третьей и
четвертой групп пластов выражаются соответственно Я 1000; 750; 300 и 150 м.
То же колонковое (в основном вертикальное) бурение
преобладает й Караганде, Кузбассе ( 65) и в большинстве других
каменноугольных районов и бассейнов.
В Кузбассе разведочное бурение часто позволяет обнаружить
ре только разнообразные качества углей, но и сложность тектонических условий
их залегания. Для поисково-разведочных работ в Кузбассе широко применяются
всевозможные мелкие горные выработки
Канавы, шурфы и др.) и мелкие скважины
ударно-вращательного (урения. В тектонически очень сложных каменноугольных
районах тина Алапаевска на Урале или Сучана на Дальнем Востоке нередко мри
детальной и даже предварительной разведке разобраться в сложном строении
месторождений с помощью одних колонковых скважин невозможно и приходится
применять горные разведочные выработки.
Комбинированная система ударно-канатных и колонковых
енважин, которая оказывается рациональной в тех случаях, когда необходимо
получить как можно больше материала для массовых проб и детально изучить
геологический разрез, характер минерализации и внутреннее строение залежи
полезного ископаемого. Большое количество материала для проб легко
обеспечивается ударно-
канатным бурением с достаточно большим диаметром скважин.
Вторая задача (получение разреза) лучше всего решается с помощью скважин
колонкового бурения (по керну). Отношение количества колонковых скважин к
ударно-канатным колеблется от 1 : 1 до 1 : 10 в зависимости от сложности
геологического строения месторождения, его размеров и задач опробования. Эта
система эффективна при разведке штокверковых месторождений и некоторых
других.
Другая модификация данной системы представляет собой
сочетание обоих видов бурения в одной скважине, когда, например, верхняя
часть скважины проходится ударно-канатным бурением в пороках, неблагоприятных
для колонкового бурения (галечники иди очень крепкие породы), особенно если
для них не требуется получение керна, а нижняя часть, проходимая по полезному
ископаемому, бурится с отбором керна. Есть и специальные станки для
применения комбинированного бурения.
Пример разведки штокверкового месторождения Коунрад.
Месторождение, представляющее собой штокверковое тело бедных вкрапленных и
мелкопрожилковых медных руд, залегает в интрузивных сильно измененных
породах. Участок месторождения сложен кварцитами, развившимися по г р а и о д
и о ри т -порфир а м в центральной части месторождения и по эффузивам на
периферии. Оруденение различной концентрации проявляется не только в
кварцитах по гранодиорит- порфирам, но и в кварцитизированных эффузивах
приконтурной полосы.
В плане штокверк имеет овальную, в общем почти
изометрическую форму. В вертикальном направлении выделяются пять зон,
характеризующихся различным качеством руд (сверху вниз):
1) выщелачивания мощностью от 0,5 до 80 м\
2) окисления мощностью от 0,5 до 60 м;
3) смешанных руд мощностью от 0 до 50 ж;
4) вторичного сульфидного обогащения мощностью от
10 до 270 ж;
5) первичных сульфидных руд, глубина
распространения которых еще не установлена.
Границы между этими зонами прихотливы и прерывисты, что
создает довольно пеструю картину распределения различных типов и сортов руд в
вертикальных разрезах.
Распределение полезных компонентов в рудах неравномерное и
весьма неравномерное, обусловленное беспорядочным расположением рудных
прожилков и вкрапленности в рудоносных породах. По различным горизонтам
коэффициент вариации содержания медж колеблется от 60 до 125%.
Разведочные работы состояли в основном в бурении
вертикальных скважин, с тщательным опробованием и попутным изучением
минерального состава, физико-механических свойств руд и гидрогеологических
особенностей месторождения. Небольшой объем горных работ (неглубокие
разведочные выработки) предназначался для контроля данных бурения и для
получения валовых проб с целью технологических испытаний руд, а также для
решения ряда горнотехнических вопросов.
Первоначальная разведочная сеть колонковых скважин имела
плотность в среднем 100 X 100 м. Затем для разведки зоны окисления сеть была
сгущена до 24 X 24 м ( 66).
При эксплуатации в карьере выполнялось эксплуатационное
опробование всех взрывных скважин (мелких) ударного бурения, расположенных на
расстоянии 3—5 м друг от друга. Подобное опробование дает данные исключительной
ценности для решения вопроса о плотности разведочной сети (см. выше).
Зона вторичного сульфидного обогащения разведывалась более
глубокими скважинами ударного бурения, но по разреженной сетке: 48 X 48 ж.
Зона первичных руд была освещена небольшим количеством глубоких колонковых
скважин, неравномерно расположенных по площади месторождения.
В результате анализа разведочных данных было установлено,
что 48-метровая сетка оконтуривает участки промышленного оруденения в
отношении запасов с точностью ±20%, 24-метровая сетка с точностью ±10—20%. К
тому же, если учесть значительные ошибки опробования бедных коунрадских руд
(до ±8,5%), то окажется, что общая достоверность разведочных данных, несмотря
на густую сеть разведочных скважин, невелика. В связи с этим, а также нз-за необходимости
выделения сортов руд, явилась обоснованной широкая эксплуатационная разведка,
которая и осуществлялась путем опробования взрывных скважин, проходимых по
весьма густой сети на уступах эксплуатационного карьера. В итоге сравнение
некоторых данных разведки с данными эксплуатации показало, что при разведке,
предшествующей эксплуатации, нет необходимости особенно С1ущать разведочную
сеть, лак как даже 24-метровая сетка не обеспечивает достаточно достоверного
выяснения контуров промышленных
участков и содержания полезных компонентов. Необходимые
уточнения целесообразно производигь в процессе разработки месторождения по
данным эксплуатационных скважин, не затрачивая излишних средств в
доэксплуатационныи период
III. Системы наклонных колонковых скважин применяются для
разведки крутопадающих и наклонных плоских тел полезного ископаемого —
пластовых, жилообразных и линзообразных. В чистом виде эти системы
применяются сравнительно редко (в некоторых каменноугольных районах), так как
верхние части такого рода месторождений обычно вскрываются мелкими горными
выработками. Они часто используются для доразведки месторождений,
эксплуатировавшихся в верхней части ( 67).
Обычно глубины наклонных буровых скважин колеблются в
пределах 50—1200 мм.
Скважины задаются преимущественно по разведочным линиям,
ориентированным вкрест простирания тела полезного ископаемого пли
продуктивной зоны. Положение отдельных скважин по линии определяется
требованиями опробования и структурными условиями.
Система наклонных скважин была применена для разведки
Белорецкого железорудного месторождения (см. гл. V «Подсчет запасов»),
IV. Системы глубоких скважин переменной кривизны
пока не имеют широкого распространения в разведочной практике, но, вероятно,
им принадлежит большое будущее, поскольку разведочные и горные работы уходят
на все большие глубины и поэтому желательно но мере надобности изменять угол
наклона буровых скважин. В настоящее время скважины переменной кривизны (под
названием «скважин наклонно-направленного бурения») проходятся при разведке
на нефть, при инженерных и других специальных изысканиях (когда они задаются
под реки, под строения и '1. п.), а также при глубоких разведках рудных
месторождений с большой изменчивостью качества.
Сущность такой системы состоит в том, что буровым скважинам
на разных интервалах глубины придаются различные углы наклона в соответствии
с задачами разведки. Таким образом, скважина, заданная вначале вертикально,
принудительно искривляется под любым углом или, наоборот, наклонная скважина
на некоторой глубине превращается в вертикальную и т. п.
|