О классификации техногенно-минеральных месторождений

Выводы

). Во всех контролируемых пробах, кроме бороздовых сечением 3x5 см, наблюдается систематическое завышение содержаний свинца относительно эталонных задирковых проб.

2. Пробы малых весов имеют худшие метрологические характеристики, чем пробы повышенных весов.

3. Наихудшие метрологические характеристики имеют точечные пробы. Поэтому точечный способ отбора на Миргалимсайском месторождении неприемлем.

4. Недопустимо снижать глубину задирки до 1-2 см, поскольку при таких параметрах задирковая проба приобретает метрологические характеристики точечной пробы, становится недостоверной и теряет статус эталонной пробы.

5. При избирательном выкрашивании галенита очень трудно реализовать на практике принцип равных объемов при сборе бороздовых проб сечением 2x2 и 1x1 см.

6. В качестве стандартных при опробовании руд в коренном залегании должны применяться бороздовые пробы сечением 3x5 см и длиною 1 пог. м, имеющие наилучшие метрологические характеристики.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Берлянт A.M. Образ пространства: карта и информация. М.: Мысль, 1986. 240 с.

2. Зайцев Е.П. Опробование коренных месторождении и добытых рудных масс пробами малого веса. М., 1958. 102 с.

3. Колмогоров А.Н. О логарифмически-нормальном законе распределения частиц при дроблении // Доклады АН СССР. 1941. Т. 31. X? 2. С.56-58.

4. Панов Ю.К., Еговцсва H.H. Метрологическое обоснование бороздового опробования на Березовском золоторудном месторождении У/ Проблемы геологии и разведки месторождений золота, извлечения благородных металлов из руд и отходов производства: Мат-лы Между нар. науч.-технич. конф. Екатеринбург: Изд-во У1ТТА, 1999. С.75-78.

5. Панов Ю.К. Метрологический аудит бороздового опробования рудных тел на шахте Васнльковского золоторудного месторождения // Научные основы и практика разведки и переработки руд и техногенного сырья с извлечением благородных металлов: Тр. Мсждунар. науч.-технич. конф. Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 2002. С.72-76.

6. Панов Ю.К. Метрологический аудит механизированного опробования кернов разведочных скважин // Изв. УГГГД. Вып.15. Серия: Геология и геофизика. 2002. С. 136-143.

7. Смирнов В.И. Геологические основы поисков и разведки рудных месторождении. Учебное пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1957. 588 с.

УДК 658.5:550

А.Б. Макаров

О КЛАССИФИКАЦИИ ТЕХНОГЕННО-МИНЕРАЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Происходящее в последние столетия накопление отходов горнопромышленного, металлургического, топливно-энер! егичесюго и других производств привело к формированию техногенно-мннеральных месторождений (ТММ), т. е. скоплений минерального сырья, созданного человеком, которые уже можно перерабатывать с экономической выгодой. Наиболее значительными объемами характеризуются отходы горнодобывающей отрасли. За 300 лет ее функционирования в России накоплено не менее 100 млрд т горнопромышленных отходов, в том числе пригодных для производства строительных материалов учтено около 40 млрд т. Технологическим и экологическим аспектам, касающимся переработки подобтпх образований, в настоящее время уделяется большое внимание, однако в большинстве случаев остаются слабо изученными вопросы, касающиеся геологии и минсралого-геохимических особенностей этих образований, их взаимодействи* с природной окружающей средой.

Ранее формирование новых техногенных порол, в том числе слагающих ТММ, как за счет менения, дезинтеграции горных пород, так и в процессе произволе геенной деятельности (шламы, _."зки, золы) предложено определять как процесс литотехногенеза. принадлежащий к экзогенным "¿¿логическим процессам, протекающий в самой верхней части литосферы [3|.

Литотехногснез, в отличие от природных процессов литогенеза (формирования осадочных -:рных пород), часто протекает в весьма необычных условиях, инициированных производственной деятельностью человека, особенно широким здесь является температурный диапазон нормирования новых горных пород. При этом в условиях высоких температу р на поверхности земли чогуг формироваться эндогенные ассоциации минералов (выплавка базальтов в горящих терриконах, высокотемпературные минералы мышьяка з горелых землях полигонов уничтожения боеприпасов и т д.).

Как и процессы природного литегенеза, литотехногенез протекает в несколько этапов, завершающие из которых могут формировать техногенно-минеральные месторождения. Реже происходит формирование зон окисления и вторичного обогащения гехногенно-мннеральных месторождений. Несомненно, первым этапом литотехногенеза является этап отделения горных пород ¿7 массива, их дробление, классификация и транспортировка к местам складирования. В другом ¿л\чае - это этап строительства перерабатывающего предприятия и начало изменения грунтов предприятий промышленного производства с накоплением в них широкого спектра тяжелых, в том числе цветных, редких и благородных металлов.

Последующий этап литотехногенеза выражается в формировании собственно "пласта или слоя" техногенных образований в виде отвала, террикона и т. д. Окончанием этапа можно считать, например, заполнение шламохранилища.

Последний этап - этап эпигенеза, изменения образовавшихся техио^нных пород. Это может 5ыть горение террикона с образованием "горельников", интенсивное выветривание менее устойчивых горных пород в отвалах горнорудных предприятий, окисление сульфидов в угольных .-»твалах и шламохранилнщах обогапгтельных фабрик цветной металлургии и т. д.

Таким образом, процесс литотехногенеза. в отличие от процесса литогенеза, охвагывает относительно короткий по продолжительности временной период, завершающийся в большинстве случаев формированием техногенно-минеральных месторождении и их последующими изменениями.

Техногенно-минеральные месторождения территориально в России приурочены к регионам традиционного горно-металлургического производства - это северо-запад и юго-запад европейской части России, юго-восток и восток азиатской части, цетр Сибири и Урал.

Особенности техиог^чно-минсральных месторождений, касающиеся практического использования, вне всякого сомнения определяются, прежде всего, генетическими аспектами, условиями образования минерального сырья и последующими его преобразованиями уже в условиях воздействия поверхностных природных факторов. Из основной массы техногенного минерального сырья в бывшем СССР по 300 важнейшим предприятиям и группам предприятий, ведущих добычу и переработку полезных ископаемых, при общем годовом объеме 5,6 млрд т вечрышные и вмещающие породы составляли 5 млрд т, а 0,6 млрд т - отходы обогащения [4]. Наиболее оптимальным направлением их использования являлось производство строительных материалов, качество которых в значительной мере связывается с генетическим типом основного полезного ископаемого. Для использования в этом направлении пригодны и минерально-сырьевые ресурсы многих других типов техногенно-минеральных месторождений. Помимо этого, использование техногенно-минерального сырья осуществляется по следующим главным направлениям: доювлеченне полезных компонентов - цветных, редких, драгоценных и других металлов; использование бедного техногенно-минерального сырья в химической промышленности, в качестве флюсов и т. д.

Существующие классификации ТММ основаны на целом ряде признаков, большая часть их сложна, многофакторна, слабо учитывает условия их формирования. Имеющиеся в настоящее время классификации (К.Н.Трубецкой и др. [7, 3], используются при оценке месторождений, учитывают горно-геологические условия, однако нуждаются как в расширении, так и в детализации с учетом мннералого-геохимических особенностей объектов.

Следует отметить, что классификация месторождений полезных ископаемых, неотъемлемой частью которых являются техногенно-мшкфальные месторождения, всегда вызывала значительные трудности, обусловленные сложностью и неоднородностью признаков классифицируемых объектов.

Основные требования к подобным классификациям сводятся к следующему: 1) эаданность классифицируемого множества; 2) единства основания деления; 3) непересекаемость классов; 4) числовое выражение границ классов; 5) соразмерность деления; 6) равномерность деления; 7) применение классификации к сложным объектам; 8) оперативная значимость классификационного основания) [2]. Очевидно, что техногенно-минеральные месторождения, в большинстве случаев являющиеся сложными объектами, не могли не вызвать затруднении при выборе классификационных признаков и составлении их классификации.

Используемые в настоящее время наиболее значимые термины и понятия сводятся к следующему. Под техногенно-минералъными ресурсами понимается совокупность запасов техногенного минерального сырья, содержащегося в отходах горно-обогатлтелыюго, металлургического, химического и энергетического производств в пределах отдельного региона или страны в целом.

Техногеино-минеральное месторождение (ТММ) - техногенные минеральные образования, по количеству и качеству содержащегося минерального сырья пригодные для эффективного использования в сфере материального производства в настоящее время или в будущем по мере развития науки и техники.

Важнейшей особенностью техногенно-минеральных месторождений является именно их минеральный состав, наличие в вещественном составе сырья минералов и горных пород. Дискуссионным является принадлежность к ТММ рудничных и сточных вод обогатительного и металлургического производств, содержащих различные металлы, а также скопления нефтепродуктов, например, в пределах старых грунтовых мазутохранилищ, авиабаз, бензохранилищ. В основе первых появившихся в девяностые годы прошлого столетия классификаций техногенных месторождений отражалось значительное количество признаков, т. е. все многообразие подобных объектов и главные черты, необходимые преимущественно для проектирования их последующей переработки. Важнейшими из них являлись: запасы, форма объектов, внутреннее строение, гранулометрический состав, влажность и т. д. Не отрицая важности и очевидных достоинств этих классификаций, особенно классификации техногенных месторождений К.Н.Трубецкого и др. [7, 8]. отметим, что в них слабо затронута главная основа классификации природных месторождений полезных ископаемых - их генезис, определяющий многие характерные особенности ТММ. в частности минеральный и химический состав.

Пракгическис цели обусловили существование и чисто технологических классификаций ТММ: классификации техногенных формирований при открытых горных работах (ИЛ. Гумснюк и др.), группировки техногенных месторождений по сложности их разведки (В.Н. Уманен и A.B. Когут), а также частных классификаций для отдельных видов техногенных образований (В.Н. Макаров), экологических и др.

Уральскими геологами (С.И. Мормиль, Л.А. Амосов и др.) предложена классификация техногенных месторождений, учитывающая значительное количество классификационных признаков, положенная в основу составления кадастра техногенных месторождений Свердловской области. Множество признаков в основе классификации может затруднять ее применение. Очевидно, оправданным можно полагать наличие отдельных классификаций месторождений по их запасам (Классификация запасов месторождений..., МПР, 1997), в рамках которой выделяются группы месторождений (участков) по сложности геологического строения, группы месторождений по их изученности, а также группы запасов полезных ископаемых по их значению. Однако, согласно нормативным документам, обязательному изучению на эксплуатируемых месторождениях подлежат только хвосты и шламы обогащения и отходы механической переработки сырья (дробления, рассева и др.). Отходы других способов переработки полезных ископаемых (термическою, металлургического и т. п.) - шлаки, золы и др. - изучаются только по специальным заявкам.

Генетический подход может определить главные классификационные признаки, на основе которых разрабатываются классификации ТММ. В этом плане более рационально выглядит существующее разделение техногенного минерального сырья на типы, отражающие условия И способ их образования [7], учитывая их близость к природному минеральному сырью по составу и свойствам, особенно отходов разработки месторождений и отходов сухого обогащения полезных ископаемых. В имеющейся классификации техногенного минерального сырья [7] отражаются отрасль промышленности (горнодобывающая, металлургическая, топливно-энергетическая и химическая) с последующим подразделением отходов по процессам переработки исходного минерального сырья.

Классификация, построенная с учетом "рудоформирующих" процессов ТММ, учитывает, в первую очередь, их минеральный и химический состав: если при добыче полезных ископаемых состав пород (магматические, метаморфические, осадочные) не меняется и они испытывают лишь последующие изменения состава в результате процессов выветривания, то ТММ, вещественный состав которых формируется вследствие высокотемперату рных процессов, в своем составе имеют новообразованные, в том числе искусстЕ-енные, минералы, а также стекловатую фазу, что влияет и на условия их последующей переработки.

Предлагаемая классификация ТММ, учитывающая особенности процессов, формирующих вещественный состав месторождений (высоко- или низкотемпературных), показана на рисунке, где по этому признаку и по условиям образования техногенно-мннеральных месторождений выделены их основные группы. Все последующие, более дробные подразделения групп на классы можно производить уже с учетом наиболее ценных полезных компонентов, связанных со способами переработки минерального сырья. Учет запасов подобных объектов чаще всего весьма затруднен, поскольку поступление ценных компонентов в ТММ в процессе производства продолжается, а как обьскт для геолого-оценочных и разведочных работ могут служить только старогодние отвалы и хвостохранилища

Г* основу предлагаемой классификации техногенно-минеральных месторождений положены условия их образования, отражающие как следствие минералого-петрографический и химический составы техногенно-минерального сырья. По этим признакам выделяется шесть главных групп ТММ, имеющих различные направления использования .

Первая группа представлена ТММ, сложенными отходами добычи полезных ископаемых, которые не меняют существенно своих природных свойств, используются преимущественно в качестве строительных материалов с учетом слагающих разрабатываемые месторождения горных пород.

Более разнообразными являются ТММ, представленные отходами обогащения. Они имеют достаточно однородный, фракционированный состав, преимущественно уже не в виде обломков горных пород, а мелко- и тонкообломочных частиц минералов, в том числе и рудных. В основные направления использования техногенного минерального сырья, помимо производства стройматериалов, может практиковаться доизвлечение рудных компонентов, например, для шламов обогащения сульфидных руд и шламов золотоизвлекательных фабрик.

В ближайшем будущем могут представлять интерес и грунты промышленных предприятий, в первую очередь медеплавильных, несущие высокие концентрации целого комплекса металлов и выделяемые в отдельную группу. В первую очередь здесь привлекают внимание участки территории промышленных предприятий, прилегающие к местам складирования и транспортировки минерального сырья.

Существенные отличия в минеральном составе несут ТММ, формирующиеся из продуктов, образующихся при высоких температурах, образование которых связано с металлургией и топливно-энергетическим комплексом. Шлаковые отвалы черной и цветной металлургии состоят преимущественно из искусственных, в там числе стекловатых, фаз и существенно отличаются от природных образований. Они могут являться источником получения целого ряда полезных компонентов, в том числе цветных, редких и благородных металлов.

Искусственные фазы преобладают и в отвалах группы месторождений химической промышленности и топливно-энергетического комплекса. В числе первых - залежи (отвалы) фосфогнпса, фторогипса, пиритных огарков и красных бокситовых шламов; вторые представлены зол о- и шлакоотвалами.

Экзотическими представляются ТММ, связанные с горелыми грунтами полигонов у ничтожения боеприпасов, которые несут некоторые элементы в минеральных формах.

Рассмотренные аспекты условий образования техногенно-минеральных месторождений и предлагаемой их классификации направлены в первую очередь на необходимость комплексного использования техногенного минерального сырья, которое, в свою очередь, требует их комплексной геологической оценки.

У С Л О В И Я

о б разования

Низкотемпературные процессы

Добыча полезных ископаемых

Накопление металлов Сбогашоше полезных ' в фунтах

ископаемых

промышленных

Высокотемпературные процессы

Химическое Уничтожение Энергетическое производство боеприпасов производство

Металлургический

передел

Схема полна пк-лении главных гииоп гсхногенно-минерлльных месторождений.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

3. Ахманов Г.Г., Васильев Н.Г. К методике изучения и оценки техногенных месторождений ;-?чественная геология. 1996. № 10. С. 3-7.

2. Покровский М.П. О классификации сложных геологических объектов (введение в —чслем))// Исследования рудообразующих минеральных систем. Свердловск: УНЦ АН СССР. 1981. : 28-39.

3. Техиогенно-минеральные месторождения Урала (особенности состава и методологии «следования) / А.Б. Макаров, А.Г. Тапалай, И.Б. Буров и др. М., 1999. 41 с.

4. Техногенные ресурсы минерального строительного сырья / Е.С. Туманова. А.Н. Цибизов, .4 Т Блоха и др. М.: Недра. 1991. 208с.

5. Трубецкой К.Н., Умапец В.Н., Никитин М.Б. Классификация техногенных •^-порождений и основные факторы их комплексного использования // Комплексное использование игрального сырья. 1987. № 12. С. 18-23.

6. Трубецкой К.Н., Уманен В.Н., Никитин М.Б. Классификация техногенных «есторождений: основные категории и понятия // Горный журнал. 1989. № 12. С. 6-9.

7. Туманова Е.С., Туманов P.P. Минеральное сырье. Сырье техногенное: Справочник. М.. ЗАО Теоинформмарк", 1998. 44 с.

8. Шел а гуров В.В. Техногенные месторождения, методы их изучения и оценки // Отечественная геология. 1996. № 2. С. 34-42.

УДК 622.143.001.57

С.Г. Фролов. Б.Н. Тарасов

ВЫРАБОТКА РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ БУРЕНИИ В СЛОЖНЫХ УСЛОВИЯХ

Процесс принятия решений имеет явно выраженные формальную и творческую стороны. Формальную сторону можно определить как преобразование информации состояния в количественные составляющие.

Учет формальной и творческой сторон необходим также и потому, что и настоящее время четко наметилась тенденция применения математического аппарата оптимизации решений, позволяющая формализовать процесс принятия решений на ЭВМ. Оптимальным будет считаться решение, при котором нельзя указать другого решения, улучшающего одновременно два показателя сразу. Например, добигься максимальной скорости бурения при минимальных затратах (минимальный износ долота или матрицы алмазной коронки).

Каждый буровик-технолог, участвующий в разведочном бурении, всегда сталкивается с недостаточностью нужной для принятия технико-технологического решения информации. Другими словами, специалист вынужден действовать в условиях неопределенности. Неопределенность проявляется как многовариантность состояний объекта (геологическое, физическое, химическое), при этом буровик-технолог не знает, какое именно состояние объекта разведки имеет место. Частичное или полное снятие неопределенности объекта разведки «установление свойств, характеристик объекта, влияющих на выбор технико-технологического решения) может быть достигнуто за счет имеющейся либо дополнительно получаемой информации.

С информационной точки зрения в процессе принятия технико-технологических решений происходит уменьшение неопределенности объекта разведки. С технологической же точки зрения процесс принятия технико-технологических решений можно представить в виде последовательности этапов, имеющих прямые и обратные связи [1].

В процессе принятия решений Г. Райфой [2. 3] выделяется три этапа:

1 . Постановка задачи.

2. Формирование вариантов решений.

3. Выбор оптимального решения.

На рисунке приведена общая схема процесса принятия технико-технологических решений, на которой сплошными линиями показана последовательность выполнения действий; пунктирными