Поцелуев Презентация 8

1.

2.4. ОПРОБОВАНИЕ ПОРОД И ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
Пробой называется порция материала или единичное геофизическое
наблюдение, предназначенные для проведения испытаний или изучения свойств.
По данным опробования определяется содержание (среднее сод., дисперсия, коэффициент
вариации) ценных и вредных компонентов, границы рудных тел, физико-механические свойства
и многое другое.
Принципиально различают: механическое опробование, геофизическое опробование.
Механическая проба, представленная порцией руды или породы, обладает свойством
неповторимости.
Геофизические замеры могут быть повторены любое число раз.
Проба это единичное локальное наблюдение изучаемого свойства.
Особенность опробования заключается в несоизмеримости объема пробы
с объемом опробуемых геологических (горных) масс.

2.

Область воздействия пробы (ОВП) – это часть
пространства, на которое распространяются свойства пробы.
ОВП определяется геометрией
(неоднородностью его распределения.
пробы
и
характером
геологического
изучаемого
свойства
Под геометрией пробы понимается ее объем, форма, размеры.
Влияние объема очень велико при изучении особо ценных видов сырья,
характеризующихся крайне неоднородным распределением (алмазы, месторождения золота с
крупными самородковыми выделениями).
Для большинства рудных п.и. важнейшими являются форма и размер пробы.
1 – локальные (гнездовые)
выделения п.и.
2
–
пробы
квадратной
(прямоугольной формы)
3 – линейная проба
Рис. Схема отбора проб равного объема, но разной формы.

3.

Виды опробования и их назначение:
Геохимическое опробование
Шлиховое опробование
Рядовое опробование полезных ископаемых и вмещающих пород
Техническое опробование (физические и технические свойства пород и руд, для некоторых
видов сырья является основным)
Технологическое опробование (лабораторные, полупромышленные, промышленные)
Товарное опробование (в вагонетках, автомашинах, вагонах, трюмах …)

4.

Способы отбора проб
1.
Бороздовый
2.
Керновый
3.
Задирковый
4.
Шпуровой (шламовый)
5.
Штуфной
6.
Горстевой
7.
Пунктирная борозда
8.
Валовый

5.

1. Бороздовый - основной способ рядового опробования рудных зон в искусственных
(горные выработки) и естественных обнажениях.
а – при вертикальном залегании рудного тела;
б – при наклонном залегании рудного тела;
в, г, д – отбор секционных бороздовых проб
при значительной мощности рудного тела (в),
при развитии метасоматических
околожильных рудоносных изменений (г, д).
Рис. Схемы отбора бороздовых проб в стенке
горной выработки.
Рис. Схема отбора бороздовых
проб по стенке шурфа.

6.

Длина интервала бороздового опробования определяется неоднородностью
строения тел п.и., которая выявляется по данным документации и геофизических измерений.
При рядовом опробовании (бороздовое, керновое) она изменяется от n×0,1 м до 1 м (при
мощности р.т. более 1 м проводится секционное опробование).
При бороздовом опробовании важным является сечение борозды, которое зависит от
неоднородности распределения п.и. (требуемая масса пробы) и характера руд по твердости.
Типичные параметры борозд (по М.Н. Альбову)
Тип руд
Крепкая
Мягкая
Распределение
Параметры борозды, см
содержаний п.и.
Ширина
Глубина
Равномерное
5–2
3–1
Неравномерное
5 – 10
5–2
Равномерное
5 – 10
5–2
Неравномерное
10 – 20
5 – 10
Отбор проб - это трудоемкий процесс. Используются алмазные пилы, зубила, кувалды.

7.

В случае опробования маломощного рудного тела, вскрытого по простиранию (рудный
штрек, канава и др.) рекомендуются следующие расстояния между бороздовыми пробами
(по Н.В. Барышеву):
Распределение
компонентов
Коэффициент вариации
содержаний п.и., %
Расстояние между
пробами, м
Весьма равномерное
< 20 %
50 – 15
Равномерное
20 – 40
15 – 4
Неравномерное
40 – 100
4 – 2,5
Весьма неравномерное
100 – 150
2,5 – 1,5
Крайне неравномерное
>150
1,5 – 1
Рис. Схема бороздового опробования рудного тела,
вскрытого по простиранию горной выработкой

8.

Для справки
Расчет коэффициента вариации
- дисперсия
S2 = ∑ (Хi - Хср.)2 / (n – 1)
- стандарт
S = √ S2
- коэффициент вариации
V = (S / Хср.) × 100 %
Вес бороздовой пробы
определяется по формуле: M= S × L × d,
Где:
S – площадь сечения борозды, см2
L – длина борозды, см
d – плотность пород (руд), г/см3
Например:
при ширине 10 см, глубине 5 см длине 100 см и плотности 3,2 г/см3 .
Вес пробы составит 100 ×10×5×3,2= 16 000 г (или 16 кг)

9.

2. Керновый
- основной способ рядового опробования рудных зон, вскрытых
скважинами колонкового бурения.
Выполняется по керну скважин. Керн, как правило, раскалывается (распиливается) на
две половинки по длинной оси и одна из половинок отбирается в пробу. Одна половинка
сохраняется для других исследований. В редких случаях отбирается в пробу весь керн.
Длина интервала опробования определяется также как и при бороздовом опробовании. В
случае пересечения мощного рудного тела (> 1 м), проводится секционное опробование.
Рис. Схема кернового опробования

10.

Вес керновой пробы определяется по формуле:
M=S×L×d/2
где
S – площадь сечения керна, см2. S = π×r2 (r – радиус керна)
L – длина пробы, см– плотность пород (руд), г/см3
Например, для керна диаметром 60 мм, при плотности 2,7 г/см3 керновая проба (одна
половинка) длиной 1 м будет иметь вес:
М = 3,14×32×100 ×2,7 / 2 = 3815 г = 3,8 кг.
Основными размерами разведочных скважин следует считать диаметры 59 76 мм, а для обеспечения отбора керна различными колонковыми наборами в
чрезвычайно сложных геологических условиях - диаметр 93 мм.

11.

Рекомендации по выбору минимально допустимых диаметров керна для
различных видов полезных ископаемых
Характер
распределения
компонентов
полезного
ископаемого.
V, %
Весьма
равномерный и
Равномерный
< 20 – 40
I. Наиболее выдержанные месторождения черных
металлов, химического сырья (сера, мышьяк, фосфор).
Большинство месторождений угля, горючих сланцев, а
также нерудного сырья (глины, доломиты, кварциты)
Неравномерный.
40 – 100
II. Большинство месторождений цветных металлов
(медь, полиметаллы, бокситы), а также сложные
месторождения из группы I
Месторождения полезных ископаемых
Весьма
неравномерный.
100 – 150
III. Большинство месторождений редких, некоторых
цветных и благородных металлов, значительная часть
месторождений горнорудного сырья (слюда, асбест).
Наиболее сложные месторождения цветных металлов,
не вошедшие во II группу
Крайне
неравномерный.
>150
IV. Мелкие и весьма нарушенные месторождения
редких и благородных металлов. Месторождения, не
вошедшие в I-III группы
Текстура руд,
пород
Миним.
допустимые
диаметры
керна, мм
Благоприятная
22
Неблагоприятная
32
Благоприятная
22
Неблагоприятная
32
Благоприятная
32
Неблагоприятная
42-60
Благоприятная и
60
неблагоприятная

12.

3. Задирковый – применяется при опробовании тонких рудных жил (<< 1м), т.к.
бороздовое опробование не обеспечивает надежную массу пробы, и при крайне
неравномерном распределении п.и. А также для контроля других способов пробоотбора.
В пробу отбирается срез руды со всей площади вскрытой части тела п.и. (борозда по
простиранию). Глубина среза от 3-5 до 10 см. Объем получаемой пробы зависит от площади
опробуемой части тела и изменяется от 0,01 до 1 м3, а масса от n×10 кг до n×100 кг.
Рис. Схема отбора задирковых проб из пегматитовой жилы малой мощности с
крайне неравномерным распределением рудной минерализации.

13.

4.
Шпуровой
эксплуатационной
(шламовый)
разведке
как
–
применяется
вспомогательный,
при
разведке
и
дополнительный
к
бороздовому и керновому. В пробу отбирается шлам, получаемый при проходке
разведочных и проходческих (взрывных) шпуров. Шлам отбирается порциями с
определенной проходки шпура (например, с каждого метра углубки).
Недостатки – сложно контролировать геометрию пробы, происходит
селекция материала в результате потери тонкой и пылеватой фракции, проба
загрязняется материалом предыдущего интервала проходки.

14.

5.
Штуфной
–
применяется
для
минералого-петрографических
исследований. Отбираются штуфы (образцы) руды и вмещающих пород.
Размер образца зависит от планируемых исследований и обычно составляет
8×7×5 см, масса 0,3 – 0,5 кг.
Штуфы отбираются и для изучения физико-механических и технических
свойств. В этом случае отбираются монолиты соответствующей формы и
размера.
В некоторых случаях отбираются ориентированные образцы (измерение
намагниченности, элементов залегания по керну и т.д.).

15.

6. Горстевой –
применяется при опробовании навалов отбитой или
насыпанной для транспортировки руды (породы). Основной метод товарного
опробования.
По определенной сети отбираются порции материала (от 12 до 25 порций, в
зависимости от сложности распределения п.и.), каждая весом около 50 г. и
объединяются в одну пробу. Для обеспечения равномерности используют
веревочную сеть, которая набрасывается на навал.
Подобным горстевому является способ вычерпывания, но в этом случае по
сети отбирается материал до дна навала руды. Т.е. его представительность
значительно выше (значительно больше масса).

16.

7. Пунктирная борозда – применяется при опробовании пород за
пределами рудоносных зон
в горных выработках и по керну скважин для
выявления геохимических ореолов.
Рудные интервалы подвергаются бороздовому и керновому опробованию,
а за их пределами отбирается пунктирная борозда. Таким образом,
опробуется вся горная выработка от устья до забоя.
В пунктирную борозду объединяются равномерно отобранные кусочки
породы массой 30-50 г. с интервала опробования. Общая масса пробы
составляет 300-500 г., что достаточно для аналитических работ. Длина
интервала опробования обычно не превышает 3-5 м (редко до 10 м) и
определяется по данным документации. Желательно в пробу отбирать породы
одного состава и типа.

17.

8.
Валовый – заключается в отборе всей рудной массы, получаемой в
процессе проходки горной выработки (по разведочному пересечению, с одной
проходки, по отдельному горизонту, по отдельному рудному телу, по отдельному
типу или сорту руд) для контроля рядового опробования и для отбора
технологических проб и технических испытаний (нерудные п.и. – слюда, асбест).
Масса пробы от n×0,1 т до n×1000 т.
Достоинство – высокая представительность. Применяется на заключительных
стадиях оценочных работ и при разведке п.и.

18.

Отбор групповых проб
Групповые пробы составляются из дубликатов рядовых проб (бороздовых и
керновых).
В группу объединяются пробы, характеризующие:
- отдельные рудные тела
- отдельные участки рудных тел (блоки)
- отдельные горизонты рудных тел
- отдельные природные типы руд
- отдельные сорта руд.
Групповые пробы отбираются для уточнения технологических
характеристик руд и оценки содержания ценных и вредных компонентов
количественными (дорогими) методами анализа, не применяемыми для
анализа рядовых проб.
Исследование групповых проб позволяет экономить на аналитических
исследованиях, но не дает детальной информации.

19.

Обработка проб
Обязательная процедура, необходимая для подготовки пробы к анализам.
Отобранная проба – большая масса (n*0,1–n*10 кг), большой Ǿ частиц (n*1 см).
Аналитическая навеска – масса (n*0,1- n*10 г), Ǿ частиц (n*0,01 мм).
Таким образом, пробу необходимо измельчить и сократить с сохранением ее
представительности.
Оборудование, применяемое для измельчения (щековые, валковые дробилки,
дисковые и вибрационные истиратели и др.). Измельчение производится в несколько стадий.
В процессе измельчения и перемешивания увеличивается однородность пробы и возникает
возможность ее сокращения с сохранением представительности. Представительность
пробы зависит от Ǿ частиц и неоднородности распределения полезного компонента.
Существует несколько подходов в оценке надежного (представительного) веса
пробы. Чаще используется формула Ричардса-Чечотта:
Qнад = k * Ǿ2,
где Qнад – надежный вес пробы в кг, Ǿ - диаметр частиц в пробе в мм, k – коэффициент,
характеризующий неоднородность распределения ценных компонентов в рудах.

20.

Рекомендуемые значения k (Погребицкий и др., 1977):
Характеристика распределения компонентов
Весьма равномерное и равномерное распределение компонентов
Значение
k
0,05
Неравномерное распределение
Весьма неравномерное распределение
Крайне неравномерное распределение
Месторождения Au с крупностью золотинок > 0,6 мм
0,1
0,2 – 0,3
0,4 – 0,5
0,8 - 1,0
Например: Проба массой 6 кг после очередного измельчения, характеризуется Ǿ частиц
1,7 мм (значение k принято 0,4). Можно ли произвести сокращение пробы?
Qнад = 0,4 ×1,72 = 1,2 кг. Пробу можно сократить «дважды» до 1,5 кг.
Сокращение – квартование, делитель Джонса и др.

21.

Составляются схемы обработки проб: как правило 3 стадии. Каждая стадия включает
процедуры: измельчение–просеивание–перемешивание–сокращение.
Рис. Примерная схема обработки проб

22.

Сита: номера (стандарты) сит даются в мм и «мешах».
Американский стандарт сит в «мешах» - число отверстий проволочной сетки,
приходящихся на 25,4 мм (дюйм), при толщине проволоки равной диаметру отверстий.
Соотношение размеров отверстий в ситах, выраженных в
мешах, мм и микронах (А.Б. Каждан, 1985)
Номер сита,
меш
6
12
20
30
40
50
70
100
140
200
270
Размеры отверстий
мм
мк
3,3
3300
1,7
1700
0,85
850
0,60
600
0,42
420
0,30
300
0,21
210
0,15
150
0,105
105
0,074 (пудра)
74
0,053
53

23.

Достоверность опробования (погрешности опробования)
Достоверность опробования определяется соответствием содержания компонентов в
пробах их содержаниям в геологических телах, из которых они отобраны.
Расхождение (разница) определяется технической погрешностью :
Δ = сист. – сопр
В свою очередь Δ =
Где:
Δ2отб – погрешность отбора проб
Δ2обр – погрешность обработки проб
Δ2ан - погрешность анализа проб
Погрешности выявляются по данным контроля.

24.

Контроль отбора проб осуществляется геологической службой, проверяется форма
пробы, вес пробы. Проводится контрольное опробование. Контрольное опробование
проводится в объеме до 10-15 % от общего объема опробования (не менее 30-40 проб)
Контроль обработки проб осуществляется руководством лаборатории, контролируется
составление заказов (отдельно рудные, породные пробы и т.д.), контролируется чистота
дробильного оборудования и т.д.
Контроль аналитических работ. Аналитическая лаборатория должна быть
аккредитована, а методы анализа аттестованы. Контроль осуществляется зав.
лабораторией, контролируется использование стандартов, чистота реактивов, оборудования,
юстировка приборов, метрология и т.д. Проводятся контрольные анализы зашифрованных
дубликатов проб, осуществляются независимые анализы в других лабораториях по другим
методикам. Контрольные анализы до 10-15 % от общего объема анализируемых проб (не менее
30-40 проб).
Контроль: внутренний, внешний (опробование, анализ).
Внешний контроль опробования осуществляется отбором проб большего сечения и
массы.
Внешний контроль аналитических работ осуществляется в лабораториях более
высокого уровня и по более совершенным методикам.

25.

Различают погрешности случайные и систематические:
- если Σ ΔI = 0, то погрешность считается случайной,
- если Σ ΔI ≠ 0, то погрешность считается систематической.
Случайные погрешности имеют переменный знак, и при достаточно большом числе
проб их влияние сводится к «0».
Систематические погрешности возникают при направленном однозначном действии
каких-либо факторов. Результаты будут завышены или занижены.
Расчет погрешностей по А.П. Прокофьеву:
Погрешности
Случайная
Систематическая
Абсолютная
Рсл. абс.= Σ1n |хi-хik| / n
Рсист. абс.= Σ1n (хi-хik) / n
Относительная
Рсл. отн. = Рсл. абс* 100 % / хср. Рсист. отн. = Рсист. абс* 100 % / хср.

26.

Пример расчета погрешностей
№
п/п
1
2
Сод.
Au, г/т
0,5
1,5
Контроль, г/т
0,7
1,0
Δх,
г/т
-0,2
+0,5
3
4
15
7
10
8
+5
-1
5
…
6
хср=4,94
5
+1
Σ Δх = +5,3
Расчет
Рсл. абс.= 7,7 / 5 = 1,24 г/т
Рсл. отн. = 1,24 * 100% / 4,94 = 25,1 %
Рсист. абс.= +5,3 / 5 = +1,06 г/т
Рсист. отн. = +1,06*100% / 4,94=+21,5 %
Σ |Δх| = 7,7
Вывод:
Результаты завышены на 21,5 %, необходимо вводить поправку и выяснять причину!

27.

РЕЗЮМЕ
по теме «ОПРОБОВАНИЕ»
По результатам опробования устанавливаются границы рудных тел, их
морфология, содержание основных и попутных ценных компонентов (физикомеханические свойства и многое другое), подсчитываются запасы п.и. и в итоге
дается геолого-экономическая оценка месторождения.
Таким образом, «ОПРОБОВАНИЕ» – это важнейший элемент процесса
разведки месторождения, требующий высокой квалификации исполнителей и
постоянного контроля руководителей геологической службы.