Контроль опробования и анализов.

Контрольное опробование проводится, как правило, в процессе отбора проб. Задачей контроля пробоотбора при бурении скважин является установление характера погрешности этого процесса (случайный или систематический). В случае выявления систематической погрешности (за счет избирательного истирания керна, неполадок с опробованием шлама и мути и др.) определяют поправочный коэффициент, представляющий собой отношение среднего содержания компонента в контрольных пробах к среднему его содержанию в контролируемых пробах. Контроль правильности пробоотбора при бурении должен осуществляться путем опробования рудных тел в сопряженных со скважинами горных выработках. При глубоком бурении, исключающем проходку контрольных горных выработок, контроль проводится по рудному керну другими способами отбора пробы.

Контроль пробоотбора в горных выработках производится одним из наиболее надежных способов для установления величины возможной погрешности, получаемой при принятом способе отбора проб на месторождении. Результаты контрольного опробования сравнивают с результатами основного опробования для выявления систематической ошибки. При невозможности ее устранения метод опробования, принятый за основной, заменяют другим.

Контроль обработки проб. При обработке проб обычно возникают случайные погрешности, но возможны и систематические погрешности, особенно в процессе обработки проб полезных ископаемых с порошковатыми и землистыми разностями рудных минералов при небольшом содержании их в пробах.

Вообще все работы по пробоотбору и обработке проб должны производиться весьма тщательно, аккуратно с пунктуальным выполнением требований инструкций и систематически контролироваться геологическим персоналом партии.

Контроль качества химических анализов. Качество химических анализов проб проверяется систематически. Для выявления случайных погрешностей проводят внутренний контроль, т.е. повторные анализы части зашифрованных проб из материала дубликатов в той же лаборатории, которая выполняла основные анализы.

Контрольные анализы проводят через определенные промежутки времени (ежемесячно, ежеквартально). Например, при химическом анализе при количестве проб от 1500 до 2000 и более в год на внутренний контроль направляют от 3 до 5% проб, при небольшом объеме опробования число контрольных анализов должно быть не менее 30—50. Средние допустимые размеры случайных погрешностей, определенные по результатам внутреннего контроля, не должны превышать указанных величин. При более высоких погрешностях качество анализов считается неудовлетворительным.

 

61. Первичная и сводная геологическая документация.
Геологической документацией называется письменный, графический и каменный материал, получаемый при проведении геологоразведочных работ.

Геологическая документация является источником непосредственных сведений об изучаемом геологическом объекте и исходным материалом, на котором базируется и с которым связана дальнейшая геологическая информация, получаемая в результате камеральной обработки первичного материала и ее интерпретации. Данные первичных наблюдений и материалы геологической документации должны быть возможно более достоверными и объективными. От качества документации зависят эффективность и результаты проводимых геологоразведочных работ. В связи с особенностями геологоразведочного процесса в период эксплуатации объекта геологическую документацию часто невозможно повторить, проверить или исправить. Поэтому при любых обстоятельствах и условиях работ необходимо проводить первичную геологическую документацию качественно.

Основой геологической документации служат записи и зарисовки, производимые в пикетажных книжках и в различных журналах: описания канав, траншей шурфов и других горных выработок. Наглядным выражением геологической документации являются зарисовки и фотографии отдельных обнажений или горных выработок.

Геологическая документация в виде каменного материала включает пробы полезного ископаемого, образцы руд и горных пород, осколки для шлифов и аншлифов с обозначением места взятия материала и его маркировкой. Особой формой сбора и хранения геологической документации являются электронные носители, обеспечивающие наибольшую полноту и систематичность накопления геологических наблюдений и дающие быстрый доступ к информации по тому или другому вопросу, касающемуся объекта изучения.

Различают первичную и сводную геологическую документацию. Первичная документация составляется отдельно на каждую горную выработку, скважину, естественное обнажение. Она производится по частям — интервалам проходки выработки — на месте работ в поле или под землей. Представленный материал геологической документации может содержать данные не только геолого-минералогических наблюдений, но и результаты геофизических, геохимических и других исследований, позволяющие наиболее полно характеризовать документируемый объект.

Сводная геологическая документация является обобщением первичных документов по отдельным разведочным выработкам и естественным обнажениям и заключается в составлении геологических карт, планов, разрезов, проекций тел полезных ископаемых или рудоносных толщ на плоскости, а также пространственных изображений в виде блок-диаграмм, объемных моделей. Все эти материалы служат для наглядного представления о геологическом строении месторождения, о формах и условиях залегания тел полезного ископаемого и их вещественном составе.

 

62. Содержание первичной геологической документации.
В полевых книжках и на зарисовках указываются наименования организации, месторождения, участка, время производства работ, нумерация выработок, топографическая или маркшейдерская привязка документируемого объекта. Первичные записи отражают геолого-минералогические особенности вмещающих горных пород и руд; формы и размеры тел полезного ископаемого и характер контактов с вмещающими породами; гипогенные и гипергенные изменения пород и руд; тектонические нарушения, особенно нарушения, контролирующие оруденение и смещающие тела полезного ископаемого.

Материалы геофизических и геохимических исследований, проводимых в разведочных выработках, составляются специальными подразделениями геологической службы и совмещаются с материалами геолого-минералогической документации, дополняя и уточняя последние.

Для удобства документации и во избежание путаницы при возможном развитии работ, когда участки сливаются в один объект разведки, необходимо заблаговременно установить целесообразную нумерацию выработок, что достигается применением особой нумерации на каждом участке. Другая нумерация должна быть разработана для образцов и проб. Образцы и, особенно, пробы должны иметь однозначную привязку, поэтому рекомендуется давать им общий порядковый номер по всему участку или даже месторождению, выделяя для каждого участка (выработки) свой интервал номеров.

Все горные выработки и буровые скважины после заложения включаются в каталог выработок, где указываются их координаты, а устья выносятся на соответствующие планы. Определение координат устья выработок и вынос его на план производятся инструментально с высокой точностью топо-маркшейдерской службой или с помощью GPS-навигатора. План расположения горных выработок является одним из важнейших документов — основой, на которой строится вся сводная документация разведки объекта.

Описание горных пород должно содержать полевое название породы, ее цвет, структуру, минеральный состав, распределение минералов и их количественные соотношения; физико-химические свойства породы — крепость, хрупкость, пористость, рыхлость и т.п.

Наблюдения над телом полезного ископаемого производятся с особой тщательностью. При описании вещественного состава отмечаются макроскопически определимая минеральная ассоциация, количественное соотношение минералов и их структурные взаимоотношения, текстуры рудного тела. При наличии достаточного опыта в процессе документации бывает возможно определять и промышленные сорта полезного ископаемого. Полевые наблюдения должны подкрепляться данными микроскопических исследований, результаты которых используются при окончательном оформлении материалов геологической документации.

Описание тектонических нарушений составляется на основе: определения простирания и угла падения зоны нарушения, ее мощности и заполнения (наличие милонитов, глинки трения, минерального выполнения); наблюдений брекчирования, рассланцевания, следов скольжения (треугольники выкрошивания); определений положения слоев по отношению к плоскости смещения (завороты слоев), типа смещения (сброс, надвиг) и амплитуды смещения. Особое внимание уделяется установлению возрастных взаимоотношений тектонических трещин и тел полезного ископаемого.

63. Документация поверхностных горных выработок и естественных обнажений.
Документация горных выработок и естественных обнажений включает геологические зарисовки с натуры плоскостей обнажений (стенок горных выработок, забоев, кровли, почвы) и краткие, четкие описания наблюдаемого геологического разреза горных пород и тел полезного ископаемого, отбор и регистрацию каменного материала.

Зарисовки в горных выработках, которые производятся в масштабах 1:50—1:100 в полевой книжке, представляют собой воспроизведение в некотором масштабе геологических контуров обнаженных пород и тел полезного ископаемого, особенности их строения и некоторые отличительные черты наблюдаемых геологических явлений. Совмещенная зарисовка различных плоскостей горных выработок называется разверткой. Примеры употребляемых в практике разверток даны при описании документации соответствующих горных выработок.

Производство геологической документации начинается с осмотра выработки с целью определения ее общих габаритов, примерного геологического разреза и установления наиболее интересных явлений и особенностей, на которые необходимо обратить должное внимание. Интересующие геолога контуры и границы при этом отмечаются мелом.

Обычно документирование горных выработок ведется с помощью шнура-ориентира, от которого по нормали рулеткой определяются расстояния до геологических границ и отдельных объектов наблюдения. Но часто в практике, например, при зарисовке высоко расположенной кровли и в других случаях, когда нет возможности произвести точные замеры, пользуются методом визуального провешивания нормалей и приблизительного определения расстояний между пунктами и границами, изображаемыми на зарисовке. Контуры горных выработок и положение геологических границ в этих случаях уточняются впоследствии при составлении чистовых зарисовок на маркшейдерской основе.

В зависимости от сложности геологического разреза, вскрываемого горной выработкой, зарисовывается одна или две стенки либо делается полная развертка, сопровождаемая подробным текстовым описанием в полевой книжке. Но независимо от количества зарисованных плоскостей геологические наблюдения ведутся по всей горной выработке, что обязательно отражается в журнале. Наиболее интересные наблюдения зарисовываются и описываются подробнее.

Привязка горных выработок производится маркшейдерской службой. Вся геологическая документация — как черновая, составляемая в выработке, так и чистовая, выполняемая в камеральном помещении, должна быть увязана с маркшейдерскими планами и разрезами.

 

64. Геологическая документация подземных горных выработок.
Документация подземных горных выработок ведется обычно параллельно с их проходкой, что ограничивает по времени возможности наблюдений, зарисовок и описаний перерывами в проходческом цикле. Поэтому подземная документация требует особого внимания и тщательного выполнения зарисовок и записей.

Широко применяемый в геологической практике метод развертки при зарисовке горизонтальных горных выработок имеет некоторые особенности, связанные с невозможностью документирования почвы горных выработок и с необходимостью в то же время иметь первичные материалы, удобные для составления сводной геологической документации — разрезов, погоризонтных планов.

Существуют три основных способа разверток: прямой, зеркальный и комбинированный (рис. 66). При прямом способе, как показано на рис. 66 а, стенки выработки и кровля как бы совмещаются в одной плоскости, повернутой для удобства зарисовки на 180°. При этом геологические границы оказываются непрерывным контуром. При зеркальном способе (см. рис. 66 б) стенки выработки развертываются в плоскости кровли и изображение геологических элементов проектируется сверху вниз. Зарисовка по сути дела представляет собой зеркальное отображение этого изображения в плоскости. На практике чаще применяют третий, комбинированный способ развертки, когда стенки выработки зарисовываются как проекции на вертикальные плоскости, а кровля рисуется в зеркальном отражении.

Рис. 66. Развертки при документации подземных горных выработок: а — прямая; б - зеркальная; в - комбинированная

 

Непременным условием документации подземных горных выработок в пределах одного участка или месторождения является применение системы единой развертки для удобства сопоставления данных по отдельным выработкам при составлении сводной геологической графики.

Полные развертки применяются при документировании горных выработок, вскрывающих рудные тела сложной формы со многими апофизами, когда опробуются обе стенки выработки, а также в случае резкого различия геологических разрезов стенок.

При проведении геологических наблюдений в подземных горных выработках важным вопросом является их точная привязка, которая обычно осуществляется маркшейдерской службой. При документировании все отсчеты расстояний следует вести от маркшейдерских реперов. При горизонтальном положении выработки шнур-ориентир протягивают по середине стенки или по центру кровли. Геологические границы определяются по их положению относительно этого шнура. Если выработки пройдены не строго горизонтально и имеют изгибы, провешивание шнуров-ориентиров проводится в пределах прямолинейных участков выработок.

При документировании подземных вертикальных и наклонных горных выработок, проходимых по падению тел, в зависимости от строения тела зарисовываются одна или две стенки по методике, изложенной выше при характеристике документации шурфов и дудок. Зарисовки крутонаклонных горных выработок ведутся с помощью шнуров-отвесов (см. рис. 69 б). Когда выработка имеет значительные отклонения от вертикали, условная осевая линия намечается с помощью шнура-ориентира, протягиваемого по документируемой стенке выработки. Угол наклона шнура относительно горизонта заносится в журнал. Геологические границы наносятся в зарисовке по их положению относительно отвесов и шнура-ориентира.

Для самоконтроля правильности зарисовки документируемой выработки следует проверять совпадение линий геологических элементов (контактов, тектонических швов и т.п.) на различных плоскостях развертки.

 

65. Геологическая документация буровых скважин.
Геологическая документация скважин, проводимая в процессе их бурения, включает составление следующих актов: о заложении и закрытии скважины, о замерах искривления скважины, о контрольных замерах глубин. Эти документы составляются по унифицированным формам согласно Инструкции по отбору документации, обработке, хранению, сокращению и ликвидации керна скважин колонкового бурения.

Основным первичным материалом по скважине являются сведения о наблюдениях в процессе бурения. Эти сведения вносятся в стандартизированную форму полевого журнала геологической документации. В нем делаются записи даты и смены бурения, диаметр скважины, род бурового наконечника, интервалы глубин по рейсам и величины рейсов, выход керна с каждого рейса, углы слоистости или контактов горных пород с осью керна. Помимо этого в журнале делается черновая зарисовка керна в принятых условных обозначениях, подробное описание встреченных пород, тектонических элементов, минеральных включений и т.п.; показываются интервалы, с которых отобраны пробы, их номера, а также номера взятых образцов.

Буровой керн укладывается в специальные деревянные ящики в порядке поступления из колонковой трубы сверху вниз и слева направо. Каждый интервал керна отмечается биркой, на которой несмываемым карандашом записывают: название месторождения, участок, номер скважины, интервал бурения, длину колонки керна, диаметр скважины, подпись сменного бурового мастера и дату. Если есть возможность, отдельные кусочки бурового керна нумеруются и стрелкой указывается их ориентировка. Буровой шлам и осадок буровой мути запаковываются в мешочки, в которые вкладывается этикетка или бирка с указанием скважины и интервала бурения. При укладке керна производят ориентировку отдельных кусков относительно оси скважины по направлению слоистости или другим текстурным элементам, пространственное положение которых на данном участке и, следовательно, в пределах разреза, вскрываемого скважиной, не вызывает сомнения и может толковаться однозначно. В изверженных горных породах в определении пространственного положения керна могут помочь ориентировка темноцветных минералов, флюидальность, шлиры и другие характерные элементы текстуры и структуры.

Обычная зарисовка по разрезу буровых скважин составляется в масштабах 1:100 - 1:500, а важные детали керна - в масштабах 1:5-1:20. Зарисовка выполняется в виде проекции на плоскость сечения, проходящего вдоль оси скважины. Она обычно производится по интервалам проходки, причем каждая плашка керна фиксируется отдельно. В случае, если скважина пересекает разрез хорошо исследованных пород, зарисовываются только рудные и наиболее интересные интервалы керна (отдельные включения, контакты пород, пересечения прожилков и трещин). На зарисовках указывают номер скважины, глубины подъема, мощности, углы встречи трещин и контактов с осью керна, места взятия и номера образцов, интервалы опробования, номера проб.

Описание керна ведется по каждому интервалу проходки отдельно или обобщенно по нескольким смежным интервалам, если скважина вскрывает одну и ту же породу. Наиболее детально описываются интервалы проходки по телу полезного ископаемого. Здесь особенно важно определить угол встречи контактов тела с осью керна для того, чтобы иметь представления об истинной мощности тела полезного ископаемого и о том, под каким углом скважина его пересекает («угол встречи»).

Для лучшего рассмотрения минерального состава, текстуры горных пород и полезного ископаемого следует смачивать керн водой.

Первичная документация буровой скважины заканчивается составлением колонки-разреза, которая является суммой первичных полевых наблюдений. На колонку-разрез кроме указанных выше сведений выносятся результаты геофизических исследований (электрокаротажа, гамма-каротажа, данные инклинометрии) и результаты анализа проб. В краткой геологической характеристике приводится обобщенное описание горных пород вскрываемого разреза. Колонка-разрез по скважине является обобщенным первичным документом, который используется при составлении сводной геологической документации.

 

66. Геофизические исследования в скважинах.
Геофизические исследования в скважинах называются каротажем и заключаются в изучении физических свойств горных пород. На основе этих данных проводится уточнение вскрываемого бурением геологического разреза и выявление залежей полезных ископаемых.

Каротажные измерения позволяют судить о физических свойствах горных пород в естественных условиях залегания. Благодаря этому появляется возможность заменить колонковое бурение по монотонным или хорошо изученным геологическим разрезам бурением бескерновым, т.е. менее дорогим и более производительным.

Электрический каротаж - наиболее развитый вид геофизических исследований в скважинах. При электрическом каротаже измеряется кажущееся удельное сопротивление пород (КС) или естественная разность потенциалов, возникающая в скважине, т.е. потенциал самопроизвольной поляризации (ПС). Практически все измерения в скважинах ведутся с применением постоянного тока.

Кривые КС в общем случае лучше фиксируют отдельные литологические разности пород, кривые ПС – геологические контакты.

Из специальных методов электрокаротажа можно отметить боковой каротаж, позволяющий более детально расчленять геологический разрез, и метод скользящих контактов, применяемый на рудных и угольных разрезах для выделения пластов с высоким сопротивлением.

Метод вызванной поляризации (ВП) предназначен в основном для обнаружения электропроводящих объектов, и поэтому он применяется главным образом при поисках и разведке рудных тел, преимущественно сульфидных руд.

Изучение разрезов скважин с помощью индукционного и диэлектрического каротажа имеет особое значение для исследований нефтяных скважин, бурящихся на растворе, не проводящем электрический ток (например, на нефти), или для сухих рудных скважин.

Магнитный каротаж основан на определении магнитной восприимчивости горных пород. По аналогии с электрокаротажем при магнитном каротаже получается кривая кажущейся магнитной восприимчивости χ.

Задача интерпретации кривых кажущейся магнитной восприимчивости состоит в переходе к истинной ее величине и определении истинных мощностей соответствующих слоев (рис. 77).

Магнитный каротаж является вспомогательным методом при расчленении разрезов. Самостоятельное значение он имеет при поисках и разведке железных руд, где с его помощью производится корреляция и взаимная увязка разрезов скважин с выделением продуктивных горизонтов.

Методы ядерного каротажа разделяются на методы измерения естественного и вызванного ядерного излучения. Естественная радиоактивность определяется с помощью гамма-каротажа (ГК) путем обычных измерений γ -излучения, а при определенных благоприятных условиях и γ+β -излучения. В методах вызванного радиоактивного поля измеряют интенсивность γ -излучения, возникающего в породах в результате воздействия на них радиоактивного облучения. К этой группе относятся методы нейтронного гамма-каротажа (НГК), нейтрон-нейтронного каротажа (ННК), а также методы изотопов и наведенной активности (НА). ГК и НГК входят в комплекс стандартного каротажа нефтяных и газовых скважин. Основным преимуществом радиоактивного каротажа является возможность производства измерений сквозь обсадные трубы, являющиеся непреодолимым препятствием для других видов каротажа.

Гамма-каротаж состоит в измерении интенсивности естественного γ -излучения горных пород и применяется с целью геофизической документации геологического разреза в скважине по степени различной радиоактивности горных пород.

Нейтронный гамма-каротаж состоит в измерении интенсивности вторичного гамма-излучения, вызванного воздействием нейтронов на горные породы, и производится с целью изучения водородосодержащих пластов, их пористости, а также наблюдения за техническим состоянием скважин. Нейтронный каротаж позволяет более дифференцированно производить литолого-стратиграфическое расчленение разреза, выяснять некоторые физические свойства горных пород, выявить залежи ряда полезных ископаемых.

Разновидностью НГК является боковой нейтронный гамма-каротаж (БНГК), который применяется для определения пористости пород при изучении пластов, служащих коллекторами нефти и газа.

Нейтрон-нейтронный каротаж состоит в измерении интенсивности потока тепловых и надтепловых нейтронов, прошедших через горные породы, и применяется с теми же целями, что и НГК, но дает возможность более точного определения водорода в горных породах.

Из других видов ядерного каротажа для документации буровых скважин можно использовать метод радиоактивных изотопов, который применяется для определения пористых и трещиноватых пород, а также для наблюдений за затрубной и подземной циркуляцией вод.

 

67. Сводная геологическая документация.
Для получения представления о геологическом строении месторождения, формах тел полезного ископаемого и распределения его сортов для подсчетов запасов и уточнения горно-технических условий отработки месторождения или выяснения гидрогеологических его особенностей составляется сводная геологическая документация. Основными видами сводной геологической документации являются: геологические карты, разрезы, погоризонтные планы, проекции и блок-диаграммы.

Масштабы сводной геологической документации колеблются в широких пределах. Геологическая карта месторождения в зависимости от размеров объекта обычно составляется в масштабах 1:1 000, 1:2 000, реже (для угольных и крупных рудных месторождений) 1:5 000. Разрезы, погоризонтные планы, проекции, как правило, представляются в том же масштабе, что и геологическая карта, хотя иногда выбирается и более крупный масштаб.

В процессе составления сводной геологической документации увязываются разрозненные данные, полученные в результате геологических наблюдений в отдельных выработках и приводившиеся разными лицами. Сопоставление отдельных зарисовок и колонок-разрезов и сведение их в единый чертеж возможно лишь при строгом соблюдении следующих условий:

1. Все естественные обнажения, горные выработки и скважины должны быть привязаны к единой системе координат и вынесены на топо-маркшейдерские планы.

2. По результатам инструментальных замеров должны быть вычислены и вынесены на разрезы и планы азимутальные и зенитные отклонения скважин.

Все первичные геологические документы должны иметь единую легенду, одинаковый или кратный масштаб, четкую рисовку основных контактов горных пород, контуров рудных тел и разрывных нарушений, нумерацию по определенной системе.

 

68. Геолого-экономическая оценка месторождений, выявленных в процессе поисков.
По результатам поисковых работ должна быть сделана оценка месторождения в отношении его геологических особенностей, благоприятствующих или затрудняющих разработку и переработку полезного ископаемого, для чего выясняются в первом приближении условия залегания и качество полезного ископаемого. Необходимо также учесть ориентировочно и возможный масштаб месторождения, и экономику района, чтобы подойти к выяснению некоторых элементов экономической оценки месторождения.

Основной задачей геолога в поисково-оценочную стадию является определение промышленного типа месторождения. Определив промышленный тип месторождения, разведчик получает средство для решения последующих задач исследования — заложения поисково-разведочных выработок, применения методик изучения качества полезного ископаемого и др. Установление промышленного типа выявленного месторождения в комплексе с накопленными данными по его геологическому строению дает основание для приблизительного определения размеров месторождения, проведения его общего контура и в итоге для геолого-экономической его оценки. Следует, однако, иметь в виду, что большая часть характеристик, полученных при поисковых работах, является не более как обоснованным предположением. Технологические свойства полезного ископаемого на этой стадии оцениваются по аналогии с хорошо изученными ранее подобными месторождениями. Материалы, получаемые в результате поисковых работ, позволяют сделать несколько предположений о формах месторождения, о запасах и качестве полезного ископаемого. Эти различные предположения могут служить отправными пунктами для различных вариантов геолого-экономической оценки выявленного месторождения.

Несмотря на недостаточность данных в стадию поисков для надежной оценки месторождения, опыт показывает, что эти работы дают возможность отбраковать значительную часть явно непромышленных минеральных скоплений и обосновать целесообразность разведки перспективных объектов.

Итак, основные требования к результатам поисково-оценочных работ заключаются в следующем:

а) на основе тщательного изучения поверхности и единичных разведочных пересечений на глубине должен быть определен промышленный тип месторождения;

б) по данным геологических, геохимических и геофизических исследований должен быть установлен ориентировочно контур месторождения в плане и дан геологически обоснованный прогноз распространения полезного ископаемого на глубине;

в) в геологически обоснованном контуре месторождения или его наиболее изученной части подсчитываются запасы категории С₂;

г) на части месторождения, слабо изученной, но перспективной в отношении распространения полезного ископаемого, определяются прогнозные ресурсы полезного ископаемого, не привязанные к определенному подсчетному контуру.

Требования к результатам поисков на нефть и газ более высокие, чем для твердых полезных ископаемых. Кроме запасов категории С₂ и прогнозных ресурсов, в итоге поисковых работ должны быть подсчитаны запасы нефти по категории C₁. Это требование дает основание для более надежной оценки промышленного значения выявленного нефтяного месторождения.