Применение скважин большого диаметра в геологической разведке месторождений алмазов на Северном Урале

Впервые на Урале для опробования отложений на алмазы предприятием ЗАО «Уралалмаз» были использованы скважины большого диаметра (СБД) взамен разведочных шахто-шурфов большого сечения (рис. 1). Инициаторами применения СБД являлись геологи прииска Н.Г. Калашников и В.А. Чуйко. Основное геологическое сопровождение осуществлял геолог Ю.Г. Пактовский.

Применение новых технологий опробования обусловлено рядом причин. С реорганизацией государственной геологической службы исчезла школа горных мастеров и проходчиков. Согласно новым нормативным документам и порядку ведения геологоразведочных работ (ГРР) сокращено время на разведку месторождений и одновременно увеличено на организационную деятельность.

Месторождения алмазов Северного Урала относятся к 2-й и 3-й группам сложности, распределение алмазов в них отвечает II-IV типам (линзовидно-струй- чатым, линзовидным и гнездово-линзовидным). По генезису это аллювиальные, аллювиально-делювиальные (депрессии) и древние палеозойские россыпи. На сегодняшний день основной поисковый потенциал алмазов составляют палеозойские россыпи и россыпи депрессий. Именно россыпи депрессий ранее разведывались шахто-шурфами сечением 9,0-12,5 м2 по сети 200х40 м, отвечающей категории С1.

Предварительные экономические расчеты показали равную стоимость проходки шахто-шурфа сечением 12,0 м2 до проектной глубины и бурения пропорционального количества СБД диаметром 1,5 м. Однако затраты времени на проходку одного шахто-шурфа составляют 30–40 смен, а бурение семи СБД (заменяющее шахто-шурф) – 14–20 смен, что в два раза быстрее.

В 2007 году Методическими рекомендациями ГКЗ России СБД были приняты в качестве разведочных выработок на алмазы [1]. По ним плотность сети опробова-

ния категории С 1 месторождений алмазов Урала при опробовании шахто-шурфами составляет 400–200 х 60–40 м, при опробовании с помощью СБД – 200–100х60–10 м. Для категории С 2 сеть разрежается в два раза. Несмотря на рекомендуемую сеть, необходимо было определить методику опробования, т. е. сколько нужно СБД, объединенных в куст, чтобы заменить один шахто-шурф?

Объем проходки одного погонного метра шахто-шурфа сечением 12,0 м2 составляет 12,0 м3. Объем проходки одного погонного метра СБД диаметром 1,5 м равен 1,77 м3, семи СБД – 12,4 м3. По объему проходки куст из семи СБД соответствует одному шахто-шурфу. Нами была выведена зависимость между количеством СБД в кусте, объемом опробования и мощностью песков (таблица, рис. 2). Объем представительной пробы на алмазы уральских месторождений равняется 20,0-50,0 м3, в среднем 45,0 м3. Для получения такой пробы с помощью шахто-шурфа сечением 12,0 м2 проходится не менее 4,5 погонных метров, что отвечает объему в 54,0 м3 при условии, что мощность песков не меньше интервала проходки. Для получения представительной пробы в 45,0 м3 с помощью СБД при мощности песков в 9 м достаточен куст из трех СБД, а при мощности песков в 3 м – из девяти.

Рис. 1. Общий вид буровой установки диаметром бурения 1,5 м на разведочной линии Зависимость между объемами опробования, мощностью песков и количеством СБД в кусте (в таблице ячейки с объемами проб более 40 м³ затемнены)

и 03 И о ю о и о и и и и о к н о и о	Объем пробы при разном количестве СБД в кусте, м 3 (в первой строке количество СБД в кусте, в столбцах - объем пробы)
	1	2	3 СБД	4	5	6	7	8	9 СБД	10	11
1	1.77	3.53	5.30	7.07	8.83	10.60	12.36	14.13	15.90	17.66	19.43
2	3.53	7.07	10.60	14.13	17.66	21.20	24.73	28.26	31.79	35.33	38.86
3	5.30	10.60	15.90	21.20	26.49	31.79	37.09	42.39	47.69	52.99	58.29
4									63.59	70.65	77.72
	7.07	14.13	21.20	28.26	35.33	42.39	49.46	56.52
5	8.83	17.66	26.49	35.33	44.16	52.99	61.82	70.65	79.48	88.31	97.14
6	10.60	21.20	31.79	42.39	52.99	63.59	74.18	84.78	95.38	105.98	116.57
7	12.36	24.73	37.09	49.46	61.82	74.18	86.55	98.91	111.27	123.64	136.00
8	14.13	28.26	42.39	56.52	70.65	84.78	98.91	113.04	127.17	141.30	155.43
9	15.90	31.79	47.69	63.59	79.48	95.38	111.27	127.17	143.07	158.96	174.86
10	17.66	35.33	52.99	70.65	88.31	105.98	123.64	141.30	158.96	176.63	194.29

Ограничением способа опробования с помощью СБД является мощность песков в 2 м и менее (таблица, рис. 2). На это же указывается в Методических рекомендациях [1].

На нескольких перспективных объектах мы провели крупнообъемное опробование на алмазы с помощью СБД. Геологические проекты на поисково-оценочные работы с использованием СБД прошли государственную геологическую экспертизу.

На стадии поисков по разведочным линиям были пробурены поисково-картиро-вочные скважины колонкового бурения диаметром 151–112 мм. Это позволило получить геологические разрезы, уточнить положение потенциально алмазоносных отложений и наметить места заложения СБД. Проектное расстояние между СБД в линии – 10,0 м.

Для бурения СБД были использованы дизельные буровые установки с турбонадувом и буровой инструмент итальянско- го и китайского производства, применяемые, как правило, в строительстве глубоких и толстых свай. Проведение опробование на алмазы заключалось в следующем. Первые метры геологического разреза, соответствующие торфам, проходились без отбора проб. В качестве бурового инструмента применялись шнек, ковшебур, бур как колонковая коронка, но без клапана и «хищник» (бур типа двойной колонковой коронки). Снаряд снабжен сменными истирающими твердосплавными победитовыми насадками. Бурение осуществлялось без промывки и продувки, всухую с опережающей обсадкой толстостенными металлическими трубами. Пробы отбирались ковшебуром, представляющим собой большую желонку высотой 1 м, диаметром 1,5 м и объем 1,77 м3 с запирающей арматурой, которая не позволяла высыпаться отложениям при подъеме бурового снаряда. Порода из ковшебура непосредственно загружалась в кузов самосвала, что исключало потери и разубоживание. Извлеченные объемы поин-тервально объединялись в рядовые пробы и отвозились на рудный двор, где обрабатывались на поисковой обогатительной установке.

Фактически проходка одной СБД с отбором проб до глубины 30 м составила 2

рабочие смены. Гравийно-галечные отложения успешно брались ковшебуром. Валуны и отломы более 1 м проходились колонковой коронкой с последующим забором ковшебуром. Скальные породы, в частности вязкие доломиты силура, – «хищником». Проходка скважины отслеживалась по монитору компьютера установки по счетчику глубин с точностью до сантиметра. Все это способствовало проведению геологического сопровождения и документации отбора проб.

В ходе обогащения по рядовым пробам были получены алмазы и установлены их содержания.

Опробование рыхлых отложений на алмазы с использованием СБД прошло с большим успехом и дало положительные результаты.

Другой задачей был подсчет запасов алмазов по данным опробования СБД.

Так, для одной из депрессий были получены содержания алмазов по рядовым (интервальным) пробам по длине разреза в 150 м (рис. 3). Алмазы были установлены в рядовых пробах средним объемом 6,2 м2 (значительно меньше представительного объема, что может быть объяснено повышенной

Рис. 2. Графики зависимости между объемами опробования, мощностью песков и количеством СБД в кусте

Расстояние между СБД, м	23.8		13.2 8.7 j	14.6		11.9    12.9 11.	I 16.4 i 12.7	11	13 2
Объем опробования я::ское; куб. мт		12,4 12.4 15,9			14.1 14.1 15.9		19.4   20,4 18.5		15:1
“ Мощность песков,®		7,0    7.0 0,0				8,0    8.0   9.0	11,0    10,0 10,5		8.5 Ю.0 11	°10JI
Количество алмазов, шт		1           3							2         1
Масса алмазов;*		202,0     153.2							13,2    73,7
ВертйШвньЙ'Жйс, мг/куб. м м		114.88     86,74							7.48 41,60
Средневзвешенное содержание, мг/вуб м		16,41      9.64							0.88 3,79
По представительным расчетным пробам
Объем расчетной "пробы, куб м		40,7				44,1	Ий		52,1
;;Иасса;:гЙмазов расчетной^пробы м;'		SO							86,a
Содержание по расчетноЕпробедмт		8,75							1,67
Вертикальнв^й^Ж мгткуб. м м		■67,08							16,4
.СредневзвефёнВДр:содержание, мг/куб. м		8.75							1,87

Рис. 3. Геологический разрез по отложениям депрессии с данными опробования СБД встречаемостью алмазов и их специфическим распределением гнездового типа). На геологическом разрезе с данными опробования выделены слои алмазоносных отложений (пески), содержание алмазов в них определено по объединенным рядовым пробам по пескам. В свою очередь пробы по пескам объединены в пробы (1–4), отвечающие представительному объему. Содержания алмазов можно определить как минимум двумя способами: а) по рядовым пробам песков и б) по расчетным пробам представительного