Способы отбора проб
В зависимости от целевого назначения проводимых исследований условно выделяются несколько видов опробования.
Минералогическое опробование проводится с целью определения качественного и количественного состава полезных ископаемых, изучения их структурно-текстурных особенностей, распределения минералов в природных и промышленных типах руд. Этот вид опробования является основным методом исследования при разведке индустриального сырья, в которых ценность представляют сами минералы, а не химические элементы (пьезооптическое сырье, слюды, асбест, драгоценные и поделочные камни).
Физико-механические и технологические свойства полезных ископаемых зависят от их состава, поэтому проведение минералогических анализов должно предшествовать техническим испытаниям.
Химическое опробование проводится для оценки химического состава минерального сырья, качество которого и возможности практического использования определяются содержанием основных и попутных полезных компонентов комплексных руд, а также вредных примесей.
Техническое опробование выполняется для испытания физических и механических свойств полезных ископаемых (удельного веса и объемной массы, твердости, крепости, влажности, магнитной восприимчивости, электропроводимости и др.). Эти данные необходимы для установления пригодности нерудного сырья в стройиндустрии, они также используются при подсчете запасов, при изучении инженерно-геологических условий разработки месторождений.
Технологическое опробование проводится для испытаний обогатимости руд в лабораторном или опытно-промышленном масштабе с целью выбора оптимальной схемы обогащения и последующего передела с учетом комплексного использования.
Товарное опробование проводится с целью оценки качества добытой руды (минерального сырья) и продуктов ее переработки (минеральных концентратов). Объектом этого способа опробования являются рудная масса или товарный концентрат, находящиеся в перемешанном виде и, как правило, загруженные в транспортные емкости.
Разделение видов опробования по целевому назначению достаточно условно, т.к. качество полезного ископаемого оценивается не только минеральным или химическом составом, но и физико-механическими и технологическими свойствами. Технологические и физико-механическими испытания сопровождаются изучением минерального и химического состава для установления корреляционных зависимостей между свойствами и составом руд — pppa.ru. Для оценки балансов распределения химических элементов между минералами (фазово-минералогического состава руд) необходимо выполнение химических анализов минералов.
В геологоразведочной практике используются различные способы отбора проб: точечный (штуфной, горстевой), линейный (бороздовый, керновый, шпуровой), плоскостной (задирковый) и объемный (валовый).
Выбор наиболее оптимального (для конкретных условий) способа взятия пробы из целика недр зависит от многих факторов:
— характера обнаженной поверхности (коренной выход, забой горной выработки, керн скважин, отвалы добытой руды или отходов обогащения);
— применения имеющихся технических средств, обеспечивающих представительность отобранной пробы, т.е. соответствия состава и свойств изучаемому природному объекту (горной породе, руде);
— производительности процесса опробования и его экономичности.
Последний фактор не должен приниматься во внимание в ущерб достоверности и качества пробоотбора.
При выборе рационального способа отбора проб учитываются размеры рудных тел, особенности внутреннего строения, характер геологических границ, текстурные особенности руд, степень изменчивости оруденения, вещественного состава и распределения природных и промышленных (технологических) типов и сортов руд.
Рекомендуемые способы отбора проб
Примечание: символы (+) и (-) означают возможность или невозможность применения данного способа отбора проб.
При выборе методов и способов опробования и оценки достоверности его результатов следует руководствоваться специальными инструкциями, разработанными применительно к отдельным видам минерального сырья.
На ранних стадиях геологического изучения, в процессе геолого-съемочных работ, совмещенных с поисками полезных ископаемых, обычно применяется штуфное опробование, которое заключается в отборе образцов горных пород, руд (штуфов).
Точечное опробование заключается в отборе мелких осколков (образцов) полезного ископаемого с обнаженной поверхности или забоя выработки. Опробуемая поверхность накрывается специальной квадратной сеткой, из центров ячеек которой отбираются сколки, составляющие пробу. Для повышения достоверности опробования необходимо соблюдать равномерность размещения сколков, соизмеримость их размеров и необходимую плотность отбора на единицу площади обнажения (забоя выработки). Густота размещения сколков находится в прямой зависимости от изменчивости состава исследуемого полезного ископаемого. Этот способ отбора проб отличается высокой производительностью, экономичностью и рекомендуется к применению при исследовании состава массивных, вкрапленных руд с относительно равномерным распределением минералов.
Горстевое опробование (или способ вычерпывания) заключается в отборе добытой руды по квадратной сетке. Число пунктов отбора в зависимости от изменчивости опробуемой массы определяется опытным путем и может варьировать от 3-5 до 25 и более. При отборе необходимо соблюдать соотношение материала по крупности частиц (гравий, песок, пыль). Этот способ применяется при оценке качества товарной руды или минеральных концентратов при загрузке в транспортные ёмкости.
Бороздовое опробование широко применяется при проходке открытых и подземных горных выработок и при обследовании обнажений коренных пород. Оно заключается в отборе исследуемого материала из специально вырубленной в забое или коренном выходе борозды. Поперечное сечение может быть прямоугольным, квадратным или треугольным; размеры в ширину 5-10 см, в глубину 3-5 см; длина борозды выбирается в зависимости от мощности опробуемого рудного тела. Площадь сечения определяется в зависимости от степени изменчивости состава руд в пределах 5-10 см по ширине и 1-5 см по глубине. Достоверность опробования обеспечивается постоянством поперечного сечения борозды, которое определяется опытным путём.
При большой мощности производится непрерывное поинтервальное опробование с длиной секций 1-5 м. Борозды длинной стороной должны располагаться поперек наибольшей изменчивости оруденения — вкрест простирания жильных тел, полосчатости, слоистости. Отбойка борозд производится вручную или с помощью специальных приспособлений — резцов, алмазных дисковых пил. Опробование бороздой является наиболее универсальным способом, обеспечивает большую надёжность для большинства полезных ископаемых, однако этот способ опробования отличается малой производительностью.
Керновое опробование возможно только при разведочном бурении. В скважинах пробы отбираются раскалыванием вдоль оси вручную, гидравлическим керноколом или распиловкой алмазной пилой. Одна часть разделенного таким образом керна поступает в пробу, другая сохраняется как дубликат. Обычно в пробу отбирается половина керна, разделенного вдоль оси, или весь керн малого диаметра. Образовавшаяся в результате выкрашивания мелкая фракция разделяется на две равные части, одна из которых также поступает в пробу. Не допускается включение в пробу интервалов с резко различным выходом керна, а также керна разного диаметра. Такие интервалы опробуются раздельно. Отбор проб производится секциями длиной 1-3 м.
В отдельных случаях для изучения состава вмещающих пород или руд с весьма равномерным распределением полезных компонентов допускается секционный отбор пунктирных (точечных) проб из борозды или керна. При отборе пунктирной борозды или керна необходимо соблюдать соизмеримость массы частных проб и интервалов между ними. Такой способ взятия проб характеризуется высокой производительностью и экономичностью, но меньшей достоверностью по сравнению с непрерывным опробованием, поэтому его применение возможно только после проведения контрольных проверок.
Шпуровое опробование проводится в процессе продвижения забоев горных выработок и заключается в отборе бурового шлама из шпуров, задаваемых для закладки взрывных зарядов. Глубина шпуров при бурении перфораторами обычно не превышает 2-3 м.
Преимущества шпурового способа: экономичность процесса пробоотбора, сопряженного с проходкой выработки, минимальные затраты на обработку пробы, состоящей из бурового шлама. Кроме этого, появляется возможность отбора проб за пределами забоев горных выработок. Основной недостаток состоит в том, что объект опробования скрыт от исследователя за пределами забоя и недоступен для предварительного изучения и документации. Не всегда удается восстановить обстановку и после отпалки.
Задирковое опробование заключается в снятии путем отбойки ровного слоя полезного ископаемого («задирки») из забоя горной выработки или коренного рудного выхода (обнажения). Толщина отбиваемого слоя или глубина «задирки» принимается равной 3-5 см, реже до 10 см. Масса пробы зависит от мощности опробуемого рудного тела и глубины отбойки. Для обеспечения достоверности необходимо строгое соблюдение за постоянством глубины отбойки на опробуемом участке — pppa.ru. Опробуемая поверхность забоя перед отбойкой и после ее завершения должна быть тщательно выровнена и зачищена. Нарушение этого условия при опробовании оруденения с неравномерным распределением минерального состава неизбежно приводит к искаженной оценке результата в большую или в меньшую сторону, что в обоих случаях неприемлемо.
Способ «задирки» трудоемкий и малопроизводительный, поэтому его применение ограничено условиями, когда другие методы не обеспечивают надежности результатов. Обычно он используется при разведке жильных маломощных месторождений с неравномерным распределением полезных компонентов в рудном теле и наличием самородков благородных металлов. Кроме того, задирковый способ рекомендуется применять в качестве контрольного при отборе шпуровых, точечных или бороздовых проб.
Валовое опробование применяется в редких случаях для отбора крупнотоннажных проб с целью технологических испытаний обогатимости руд в опытно-промышленном и промышленном масштабе, определения объемной массы полезного ископаемого, необходимой для подсчета запасов, а также для заверки других, менее достоверных способов опробования. Материалом валовой пробы служит добытая рудная масса, отходы обогатительных фабрик. В отдельных случаях при невозможности вскрытия рудного тела горными выработками для формирования валовой пробы организуется проходка специальных скважин большого диаметра или используется керн разведочных скважин. Отбор валовых проб связан со значительными затратами времени и средств, что сдерживает его применение в практике геологоразведочных работ.
Валовые пробы, отобранные для технологических испытаний, в обязательном порядке предварительно исследуются на содержание минералов, химических компонентов, изучаются физико-механические свойства и другие характеристики, влияющие на выбор рациональной схемы и оптимального режима обогащения.
Документация и оформление отбора проб
Опробованию предшествует детальная геологическая документация обнажения, горной выработки, буровой скважины; документация сопровождается зарисовками забоев и стенок выработок в масштабе 1:10-1:100, для скважин составляются геологические колонки в масштабе 1:100-1:200. На зарисовках и колонках отмечаются места отбора проб. По результатам документации намечаются способы и интервалы отбора проб. Процесс опробования выполняется опытным специалистом под наблюдением геолога, ведущего документацию.
Результаты опробования заносятся в первичную документацию и увязываются с геологическим описанием. В журнал опробования вносятся следующие сведения: номер геологоразведочной выработки, дата и интервал отбора пробы (по скважинам — глубина, диаметр и выход керна), номер пробы, краткое определение состава пробы, перечень необходимых анализов и исследований. Каждой пробе присваивается порядковый номер. Во избежание дублирования номеров проб рекомендуется использовать сквозную порядковую нумерацию.
В геологоразведочной практике для упрощения работы рядовым пробам присваивается двойной номер, состоящий из номера выработки и порядкового для данной выработки номера пробы, что облегчает их обработку. Эти же данные заносятся в журнал геологической документации и в заявку в лабораторию для выполнения анализов. В заявке для каждой пробы указывается коэффициент неравномерности оруденения (К), необходимый для подготовки к анализу по схеме Ричардса-Чечотта. Каждая рядовая пробы упаковывается в отдельную тару и сопровождается биркой и этикеткой.
Хвосты обработки проб сохраняются в качестве дубликатов.
Источник
Шпуровой способ опробования месторождений твердых полезных ископаемых
При шпуровом способе опробования используются шпуры, пробуриваемые для проходки выработок, или же задаются специальные шпуры, позволяющие вести опробование и оконтуривание рудных тел.
Максимальная глубина шпуров, которую можно достичь при бурении обычными перфораторами, составляет 7—8 м. Для оконтуривания и опробования мощных рудных тел применяются специальные колонковые перфораторы с бурами (штангами) в 2—3 м длиной, которые соединяются при помощи специальных муфт. Такими перфораторами, в некоторых отношениях успешно конкурирующими со станками для подземного бурения, удалось бурить скважины в 50—70 м глубины. Еще более совершенными являются электрические гидробуры системы Ежикова, с успехом применявшиеся на криворожских железорудных месторождениях.
Все глубокие шпуры, как правило, бурятся с подрывкой, причем при длине шпуров свыше 20 м автоматическая промывка через перфоратор становится недостаточной. В этих случаях она осуществляется специаль-
ным насосом, и вода подается под давлением в верхнюю штангу через специальную муфту.
Подземную разведку (оконтуривание и опробование) длинными шпурами иллюстрирует рис. 131.
До последнего времени шпуровое опробование не находило сколько-нибудь широкого распространения, главным образом, из-за отсутствия удовлетворительных приспособлений для улавливания буровой пыли. Однако в настоящее время разработано несколько конструкций пылеуловителей.
Можно вполне рационально использовать имеющиеся конструкции для производства опробования, заменяя их новыми, более совершенными, по мере того, как они будут выпускаться.
Для того, чтобы дать общее представление об устройстве пылеуловителей, остановимся на пылеуловителе № 2 Гормашпроекта (рис. 132). Другие пылеуловители отличаются от названного только деталями. Этот пылеуловитель состоит из двух разъемных частей: верхней 1 и нижней 2, соединяемых замковым приспособлением 3.
Верхняя рабочая часть содержит эжекторное устройство 4 для создания разрежения и фильтр 5 для улавливания пыли. Снаружи к ней присоединены воздушный и отсасывающий шланги 6′ и 7. Нижняя часть аппарата предназначена для сбора пыли.
Воздушный шланг (d = 13 мм; l = 10 м) на одном конце имеет накидную гайку для присоединения к короткому шлангу пылеуловителя, на другом конце такую же гайку или штуцер.
На одном конце всасывающего шланга (d = 50 мм; l = 8 м) установлены гайка или штуцер, а на другом — всасывающий патрубок.
Пылеуловитель может обслуживать один-два перфоратора.
Перед работой пылеуловитель устанавливается вблизи забоя, причем отверстие эжектора должно быть направлено в сторону, противоположную забою. Далее проверяется плотность соединения частей, и пылеуловитель включается в воздухопровод путем соединения конца шланга с распределительным пауком воздушной магистрали. Отсасывающий шланг присоединяется к пылеуловителю при помощи соответствующего соединения.
После пробуривания перфоратором шпура длиной 60—70 мм в последний вставляется длинный цилиндрический конец патрубка с разрезами. В отверстие патрубка вводится бур и открываются краны пылеуловителя и воздухораспределительного паука. Затем продолжается бурение шпура. После пробуривания двух-трех шпуров фильтр встряхивают резкими движениями рукоятки вверх и вниз для того, чтобы стряхнуть осевшую на фильтре пыль в нижнюю часть пылеуловителя.
Расход воздуха пылеуловителем ПУ-2 составляет 0,2—0,3 м3/мин.
При бурении шпуров с промывкой улавливание шлама производится в отстойниках. Для этого предварительно пробуривается короткий (10—15 см) шпур, в который вставляется патрубок-тройник с отводной трубкой; на эту трубку надевается резиновый шланг (рис. 133). Дальнейшее бурение ведется через центральный патрубок-тройник, причем шлам поступает через отвод-ник и шланг в приемный сосуд, где происходит его отсадка.
Такой способ улавливания шлама применялся геологом В.И. Гащенко на Никитовском ртутном месторождении и давал вполне удовлетворительные результаты.
Следует подчеркнуть важность возможно более полной отсадки шлама. В некоторых случаях из-за неполноты отсадки может иметь место систематическая ошибка опробования. Там, где можно ожидать эту ошибку, отсадку целесообразно производить в двух-трех параллельных сосудах, как показано на рис. 134.
Изложенные общие замечания относительно улавливания шлама показывают, что детали этого процесса зависят от обстановки, в которой производится шпуровое опробование, и всегда могут быть разрешены без особого труда.
Шпуры, проходимые вручную вертикально вверх или с крутым восстанием, бурятся всухую. Буровая мука в этих случаях будет высыпаться из скважины благодаря собственному весу. Прежде считали, что лучшим приспособлением для улавливания буровой муки из сухих шпуров является холщевый мешок, прикрепленный в устье скважины и имеющий отверстие, через которое проходит бур, и что резиновая прокладка на буре с внутренней стороны мешка сводит к минимуму потери буровой пыли через отверстие. Однако опыт работы на отечественных месторождениях показал, что применение этого приспособления не является удачным из-за сложности прикрепления мешка в устье шпура. Употребление сосудов любой формы, помещаемых ниже устья восстающих шпуров, при сухом бурении неизбежно приводит к потере большого количества буровой муки и также не может быть рекомендовано без проверки результатов опробования.
Вертикально и наклонно падающие шпуры следует бурить с водой. В этом случае сбор рудного материала затруднений не представляет. Необходимо только принять предосторожности против разбрызгивания буровой грязи во время бурения. Это достигается надеванием на бур куска картона или кожи, закрывающих устье шпура. Кроме того, необходимо заливать в шпур соответствующее количество воды, чтобы буровая грязь не была излишне жидкой.
Количество шпуров, составляющих пробу. При опробовании шпуров, задаваемых для продвигания забоев, в пробу может поступать буровая мука (или шлам) со всех шпуров каждого цикла. Только в тех случаях, когда текстура руд (например, полосчатая), а также направление части шпуров, не соответствующее максимальной изменчивости оруденения, могут обусловить систематическое обогащение или разубоживание пыли или шлама, эти шпуры не должны включаться в пробу. Шпуровое опробование лучше делать непрерывным, т. е. без пустых (неопробованных) интервалов, так как организация систематического пылеулавливания необходима и для обезвреживания атмосферы.
Секционное шпуровое опробование. При бурении специальных шпуров в разведочных, подготовительных (рис. 135) и очистных выработках производится секционное опробование. Длина секций принимается постоянной и составляет 1—2 м, редко 3 м (при большой мощности рудных тел).
В тех случаях, когда граница рудных тел с вмещающими породами не является четкой и не устанавливается по стуку бура или цвету шлама (пыли), длина секций может быть уменьшена (для более точного определения границы оруденения) до 0,5 м.
Источник
