Сопоставление вариантов оценочных работ с использованием поверхностных и подземных скважин колонкового бурения на примере рудопроявления серебра Хачакчан, Республика Саха (як у тия)

Методы и методики прогноза, поисков, оценки и разведки месторождений

СОПОСТАВЛЕНИЕ ВАРИАНТОВ ОЦЕНОЧНЫХ РАБОТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОВЕРХНОСТНЫХ И ПОДЗЕМНЫХ СКВАЖИН КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ НА ПРИМЕРЕ РУДОПРОЯВЛЕНИЯ СЕРЕБРА ХАЧАКЧАН, РЕСПУБЛИКА САХА

Рассмотрены варианты оценочных геологоразведочных работ путём бурения скважин из подземных горных выработок, проходимых малогабаритным самоходным оборудованием, и практикуемая технология бурения скважин с поверхности. Затраты на ГРР по этим вариантам показывают преимущества бурения скважин из подземных выработок при переводе ресурсов кат. Р2 в запасы кат. С1+С2. Стоимость разведки 1 т металла в его цене незначительно увеличивается, повышается качество разведочных материалов, сокращаются сроки проведения ГРР, а также обеспечивается возможность ускоренного перехода к опытно-промышленным работам на объекте.

Ключевые слова: методы ГРР, проходка выработок, мобильное горнопроходческое оборудование, бурение скважин из подземных выработок, скорости бурения скважин, ускорение сроков ГРР.

Один из основных принципов оценки рудопроявлений - выполнение работ с наименьшими затратами финансов и времени, чему способствует рациональная организация разведочного процесса, а также внедрение новейших достижений науки и техники [2, 3]. Нами на примере оценочных работ на рудопроявле-нии Хачакчан в Республике Саха (Якутия), наряду с традиционным бурением скважин с поверхности, рассмотрен вариант бурения скважин из подземных горных выработок, проходимых высокопроизводительным малогабаритным оборудованием, и проведено их сравнение. Применение горно-бурового метода оценочных работ обусловлено, с одной стороны, суровым климатом района, приводящим к низкой эффективности использования буровых станков при поверхностных работах, с другой - относительно благоприятным рельефом местности для проходки штолен.

Хачакчанское рудное поле расположено в пределах Аллара-Сахского сереброносного рудного узла Верхояно-Колымской ме-таллогенической провинции, сложенной терригенными алевро-лито-песчаниковыми породами Верхоянского комплекса поздне-пермского и раннетриасового возрастов. В региональном плане оно находится на северном окончании Южно-Верхоянского син-клинория, представленного переклинальным замыканием Алла-ра-Сахской антиклинали северо-западного простирания, осложнённой разрывными нарушениями. Предполагается, что позиция Хачакчанского рудного поля определяется его приуроченностью

Куликов Данила Алексеевич

кандидат геолого-минералогических наук заведующий отделением минерально-сырьевой базы kulikov@tsnigri.ru

Рогизный Валерий Фёдорович

кандидат технических наук ведущий научный сотрудник rogizny@tsnigri.ru

Черемисин Алексей Аркадьевич

кандидат геолого-минералогических наук старший научный сотрудник cheremisin@tsnigri.ru

Карпухина Мария Викторовна

ведущий научный сотрудник karpukhina@tsnigri.ru

ФГБУ Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветных и благородных металлов, г. Москва

УДК 553.412:622.243.57

© Д.А.Куликов, В.Ф.Рогизный, А.А.Черемисин, М.В.Карпухина, 2019 РО!: 10.24411/0869-5997-2019-10013

Рис. 1. ПЛАН МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ЗОНЫ III И СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ БУРОВЫХ ПЛОЩАДОК И КАНАВ НА ПОВЕРХНОСТИ (вариант 1):

7 - рудные тела; 2 - проектные открытые горные работы (канавы, траншеи); 3 - буровые площадки на поверхности; 4- границы минерализованной зоны

к области надынтрузивной зоны невскрытого гра-нитоидного массива с большой глубиной залегания. С разломами северо-восточной ориентировки в северо-западной части рудного поля связываются все основные перспективы.

Рудные тела Хачакчанского рудопроявления группируются в минерализованные зоны (пять зон) протяжённостью от 1000-1400 до 2500-3000 м при мощности от 200 до 400 м, расстояние между которыми в центральной части проявления от 350 до 600, на флангах 850-950 м. В минерализованных зонах выявлено от одного до восьми рудных тел протяжённостью 540-1250 м, мощностью 0,32,33 м при средних содержаниях Ад от 114,5 до

2265,15 г/т. Содержание сульфидов от первых процентов до 5%.

Исследования проводились в минерализованной зоне III рудопроявления серебра Хачакчан, прогнозные ресурсы которого соответствуют месторождениям средних масштабов нераспределённого фонда недр. Согласно протоколу № 4 ФГБУ «ЦНИГРИ» от 20.12.2011 г., на данном рудопроявле-нии апробировано 2030 т серебра по категории Р2 со средним содержанием Ag 600 г/т. Минерализованная зона III северо-восточного простирания шириной от 200 до 450 м, протяжённостью 1600 м вмещает восемь субпараллельных крутопадающих рудных тел, согласных простиранию зоны (рис. 1).

1. РЕСУРСЫ МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ЗОНЫ III

Показатели Предполагаемые рудные тела Всего

2-1 3 11 1 1-1 12 13 13-1

Руда, тыс. т 446,7 110,8 455,6 396,1 148,9 177,4 199,8 183,7 2118,9

Содержание серебра, г/т 922,0 946,1 919,0 852,4 689,4 689,4 638,7 689,4 794,2

Серебро, т 342,5 104,9 418,6 337,6 102,7 122,3 127,6 126,7 1682,7

Авторские данные по прогнозным ресурсам этой зоны приведены в табл. 1.

Рудопроявление размещается на севере Том-понского улуса, где продолжительность периода с температурой воздуха ниже 0°С составляет 242 дня при средней -28,6°С, причём температура наиболее холодной пятидневки -51°С. Среднегорный рельеф позволяет вскрывать минерализованные зоны штольневыми выработками. Для проходки горных выработок и сооружения камер предлагается использовать комплекс малогабаритного оборудования, включающий бурильную установку и погрузочно-доставочную машину (ПДМ), приспособленный для проходки разведочных штолен сечением 5,2 м2. При последующей отработке запасов подземным способом планируется использовать систему разработки подэтажными штреками: при мощности рудных тел >1-3 м - традиционный вариант с групповой подготовкой спаренных блоков наклонными съездами и с плоским днищем; при мощности <1 м - подэтажно-щелевая разработка.

Рис. 2. СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ СКВАЖИН И ИХ ГЛУБИНА (м) НА РАЗВЕДОЧНЫХ ЛИНИЯХ:

треугольниками обозначены буровые площадки; остальные усл. обозн. см. рис. 1

Ввиду сложных климатических условий региона методика оценочной стадии ГРР включает геологическое и экономическое сопоставление двух вариантов: 1) изучение канавами и скважинами колонкового бурения с поверхности; 2) изучение канавами с поверхности и скважинами колонкового бурения из буровых камер подземных выработок, проходка которых производится малогабаритным оборудованием. Второй вариант рассматривается в целях уменьшения влияния климатических условий региона на сроки выполнения работ.

Методика и объёмы работ по изучению рудных тел минерализованной зоны III с поверхности канавами в обоих вариантах одинаковы. Различия объёмов ГРР и сроков их выполнения обусловлены методикой буровых работ: в первом варианте с поверхности, во втором - из подземных горных выработок (штольни). Изучение сближенных крутопадающих рудных тел минерализованной зоны предполагается в течение двух лет в интервале длиной 980 м, в пределах которого намечено восемь буровых профилей. В обоих вариантах параметры создаваемой сети скважинных пересечений рудных тел примерно одинаковы и составляют (45-60)х(25-40-60) м. Однако во втором варианте рудные тела пересекаются скважинами при больших углах, а в горных выработках осуществляются непрерывное прослеживание одного рудного тела и вскрытие рассечками параллельных рудных тел.

Вариант 1. Бурение скважин с поверхности выполняется станками Атлас Копко CS10 (глубина бурения до 400 м; стоимость станка 20 300 тыс. руб.). Для создания необходимой сети пересечений проходятся скважины глубиной от 100 до 360 м (средняя глубина 234 м). Общий объём бурения 58 960 пог. м, количество скважин 266, буровых площадок 35. Расположение поверхностных скважин на разведочных линиях юго-западной части минерализованной зоны III проиллюстрировано на рис. 2.

Рис 3. ПЛАН МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ЗОНЫ III И СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ КАНАВ, ШТОЛЕН С РАССЕЧКАМИ И БУРОВЫХ КАМЕР (вариант!):

7 - штольни, порталы и их номера; 2 - буровые камеры; 3 - дорога; остальные усл. обозн. см. рис. 1

Для проходки скважин с поверхности, учитывая рельеф местности и кустовое бурение, требуется создание буровых площадок (по 4-5) на профиле, с которых разбуриваются рудные тела на нескольких разведочных линиях, расположенных в 40-60 м от основного профиля. Расстояние между буровыми профилями с буровыми площадками 80-100 (до 150) м. На рис. 1 показаны буровые площадки и канавы, проходимые буровзрывным способом с зачисткой полотна вручную.

Техническая производительность станка, по данным изготовителя, составляет 9-15 м/ч, при этом обеспечивается проходка 1,6 тыс. пог. м/мес. или 11,2 тыс. пог. м/год на один станок. Производительность одного станка за два года с учётом сезонности 19,2 тыс. пог. м. В связи с переездом на новые площадки (35 площадок) и сезонностью ра-

бот (шесть месяцев в году) для выполнения расчётного объёма бурения (58960 пог. м) в течение двух лет потребуются три станка Атлас Коп ко CS10.

Вариант 2. Бурение колонковых скважин из подземных выработок штольневого горизонта ведётся из буровых камер, заложенных в рассечках длиной 60-80 м, пройденных из штольни по восьми разведочным линиям через 80-120 (до 200) м. Всего планируется сооружение 16 буровых камер (рис. 3).

Штольня проходится на горизонте 800 м по рудному телу 11 с ответвлением на юго-западе к рудному телу 3 одним комплектом малогабаритного оборудования в составе электрогидравлической бурильной установки Muki FF с гидроперфоратором (ВхН=1,05х1,90 м) и ПДМ LH201D (ВхН=1,05х 2,05 м; грузоподъёмность ковша 1 т; фирма Sand-

#

Пожарно-

оросительный

трубопровод

Минерализованная зона III

ЮВ

2. ОБЪЁМ ПОДЗЕМНЫХ ВЫРАБОТОК ДЛЯ РАЗВЕДКИ МИНЕРАЛИЗОВАННОЙ ЗОНЫ III

Наименование выработок Длина, м Сечение, м2 Объём м3

Горизонт 800 м

Разведочная штольня по 11 р. т. 1430 5,2 7488

Разведочный квершлаг 11-3 р. т. 120 5,2 624

Рассечки (16 шт.) 480 5,2 2496

Буровые камеры (16 шт.) 1120

Итого 2040 11 728

Рис. 4. СЕЧЕНИЕ РАЗВЕДОЧНОЙ ШТОЛЬНИ 5=5,2 м2

vik, Финляндия). Сечение штольневых выработок, равное 5,2 м2, показано на рис. 4. При этом формируются три портала штольни: один на северо-востоке и два на юго-западе. Все порталы на горизонте 800 м связаны технологической дорогой на поверхности (см. рис. 3), позволяющей переезжать самоходному оборудованию между забоями при проходке. Благодаря этому обеспечивается многозабойная работа комплекса: бурильная установка Muki FF+ПДМ Ш201й+машина вспомогательного назначения. Положение штолен показано на рис. 3.

Оценка минерализованной зоны III, включающей сближенные рудные тела (1, 2, 3, 11, 12, 13), на-

Рис. 5. СХЕМА РАСПОЛОЖЕНИЯ СКВАЖИН ПОДЗЕМНОГО БУРЕНИЯ НА ОСНОВНЫХ РАЗВЕДОЧНЫХ ЛИНИЯХ

мечается колонковыми скважинами, проходимыми из буровых камер. Схема расположения скважин подземного бурения и их протяжённость, которые обеспечивают такую же сеть пересечений рудных тел, как в примере бурения станками с поверхности, представлена на рис. 5.

Для контроля достоверности кернового опробования предполагаются проходка и опробование сопряжённых с горизонтальными скважинами горных выработок (рассечек). Горные выработки, вскрывающие рудные тела, используются для отбора разведочных технологических проб, а также валовых для определения объёмной массы в целиках. В штреках опробуются забои через 4 м. В рассечках и квершлагах бороздовые пробы отбираются по двум стенкам выработок.

Бурение колонковых скважин выполняется станками Атлас Копко Р1атес и4, которые позволяют бурить в любом направлении (360°). Производительность станка 15-18 м/ч. При работе из подземных буровых камер месячная производительность оценивается в 2,4 тыс. пог. м/мес., а годовая - в 26,4 тыс. пог. м/год на один станок. Стоимость станка, по сведениям поставщика, составляет ориентировочно 15 400 тыс. руб. Веерное бурение из камеры осуществляется по двум-трём разведочным профилям (по основному и параллельным ему).

В проекциях рудных тел на продольную вертикальную плоскость создаётся сеть пересечений (40-60)х(40-60) м, на отдельных участках расстояние между пересечениями сокращается до 10 м. В табл. 2 рассчитан объём подземных выработок сечением 5,2 м2 с рассечками и камерами для буровых станков, которые проходятся малогабаритным оборудованием.

_H 201

Muki FF

Dy50

1050

1050

500

2050

3. СТОИМОСТЬ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ, ПРОВОДИМЫХ КАНАВАМИ И СКВАЖИНАМИ С ПОВЕРХНОСТИ И ИЗ ПОДЗЕМНЫХ БУРОВЫХ КАМЕР ПРИ ПЕРЕВОДЕ РЕСУРСОВ КАТ. Р2 В ЗАПАСЫ КАТ. С1+С2, тыс. руб

№№ п/п Варианты оценки

Наименование работ и затрат Канавы и скважины Канавы и скважины

с поверхности из подземных выработок

I Основные затраты 765545 826 722

А Собственно геологоразведочные работы 715640 790966

1 Предполевые работы и проектирование (2,5% от полевых работ) 13 292 14 960

Полевые работы 531668 598398

В том числе:

2.1 Горноразведочные работы 3113* 209997**

2 2.2 Разведочное бурение с ГИС 495808 356 813

2.3 Опробование 10 249 9088

2.4 Топографо-геодезические работы (1,5% от пп. 2.1, 2.2) 7500 7500

2.5 Гидрогеологические и инженерно-геологические исследования (3% от пп. 2.1, 2.2) 15 000 15 000

3 Организация и ликвидация полевых работ (5,4% от полевых работ) 28 710 32 313

4 Лабораторные и технологические исследования 52 649 44 764

5 Камеральные, картосоставительные, издательские тематические и опытно-методические работы (11,8% от полевых работ) 62 737 70 611

6 Прочие собственно геологоразведочные работы (5% от п. 2) 26 583 29 920

Б Сопутствующие работы и затраты 49 905 35 756

II Косвенные затраты (содержание АУП, охрана, проч.) (10% от п. I) 76 554 82 672

III Прибыль (5% от пп. 1+11) 42 105 45 470

IV Компенсируемые затраты 127384 140792

V Подрядные работы 0 0

VI Резерв на непредвиденные расходы (6% от пп. 1-У) 60 695 65 739

VII Всего (пп. 1+11+111+1У+У+У1) 1 072283 1 161395

VIII Налог на добавленную стоимость (20%) 214457 232279

Всего по объекту 1 286739 1 393674

* Канавы.

** Канавы + подземные горные выработки.

Общая протяжённость горизонтальных выработок составляет 2040 м, расчётные темпы их проходки в многозабойном (2-3 забоя на комплект) режиме оцениваются в 200 пог. м/мес. Срок проходки горизонтальных выработок 10,2 мес., а с учётом строительства камер размером 10,2х1,25 м -12,75 мес. При этом начало бурения колонковых скважин возможно через 2-4 мес. после начала проходки штольни.

Объём бурения колонковых скважин из подземных буровых камер оценён в 46 950 пог. м, количество скважин 282, количество буровых камер 16. Средняя глубина скважин подземного бурения

201,1 м. При средней месячной производительности колонкового бурения 2400 м/мес., с учётом переездов в новые подземные буровые камеры и 11 рабочих месяцев в году, для выполнения рассчитанного объёма бурения одним станком потребуется 19,5 мес., или 1,63 года, а с учётом задержки начала буровых работ из-за подготовки горных выработок (=0,3 года) общая продолжительность ГРР составит 1,9 года.

Для рассмотренных выше двух вариантов до-разведки минерализованной зоны III в целях перевода ресурсов кат. Р2 в промышленные запасы кат. С1+С2 (с поверхности и из подземных вырабо-

4. СРАВНЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКИХ РЕЗУЛЬТАТОВ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ ПРИ ПЕРЕВОДЕ РЕСУРСОВ КАТ. Р2 В ЗАПАСЫ КАТ. С^С2

№№ п/п Варианты оценки

Наименование показателей Канавы и скважины Канавы и скважины

с поверхности из подземных буровых камер

1 Стоимость геологоразведочных работ при переводе ресурсов кат. Р1+Р2 в запасы кат. С1+С2, млн руб. 1287 1394

Ожидаемое количество разведанных запасов кат. С1+С2

2 Руда, тыс. т 2119 2119

Серебро, т 1683 1683

Стоимость разведки 1 т ресурсов, руб./т

3 Руда 607 658

Серебро 764 706 828 283

4 Цена 1 т серебра, руб./т 33 400 000 33 400 000

5 Удельный вес стоимости разведки 1 т серебра в цене на серебро, % 2,3 2,5

6 Стоимость оборудования, необходимого для проведения ГРР, млн руб. 113,7* 89,9**

7 Время проведения разведки, год 2 1,9

8 Продолжительность проведения ГРР в году, мес. 6 12

9 Продолжительность проходки подземных горных выработок, мес. - 12,75

10 Количество и тип буровых станков, шт. СБ10 - 3 ¡атес и4 - 1

Три буровых станка и вспомогательное оборудование.

Один буровой станок, бурильная установка, ПДМ и вспомогательное оборудование.

ток) была дана их качественная оценка, а также рассчитаны экономические результаты. При этом в анализируемых вариантах определялись объёмы кернового бурения, обеспечивающие примерно одинаковое количество пересечений рудных тел.

Преимущества и недостатки каждого варианта доразведки перечислены ниже.

1. При бурении с площадок на поверхности используются станки, которые могут бурить под углами >75°, поэтому для обеспечения одинакового количества пересечений рудных зон (266 скважин с поверхности и 282 подземных) объём бурения в этом варианте увеличивается на 25%, а количество площадок для бурения на поверхности примерно вдвое больше, чем буровых камер под землей.

2. Скорость бурения станком СБ10 с поверхности составляет (в среднем по оценке изготовителя) 12 м/ч, а у подземного станка Рттес и4 - 16,5 м/ч, т. е. на 35% выше. При этом из-за суровых климатических условий буровые станки на поверхности работают только шесть месяцев в году, а подземные станки в штольнях - 11-12. По этим причинам для выполнения рассчитанных объёмов колонко-

вого бурения в течение двух лет в первом варианте требуются три станка, во втором - один.

3. При бурении с поверхности существенно больше пересечений рудных тел происходит под острыми углами, что снижает качество разведочных материалов поверхностных скважин по сравнению с подземными, которые вскрывают рудные тела под большими углами.

4. Разведка скважинами из горных выработок позволяет получить большее количество запасов высокой категории, чем при разведке только скважинами с поверхности, а степень изученности рудных тел на горизонтах горных выработок увеличивается за счёт прослеживания части рудных тел горными выработками.

5. Доразведка из подземных буровых камер естественным образом трансформируется в подземные опытно-промышленные работы.

Результаты экономических расчётов стоимости ГРР при переводе ресурсов кат. Р2 в запасы кат. С1+С2 приведены в табл. 3 для двух вариантов оценки - поверхностной и с использованием подземных выработок, а сравнение их результатов -в табл. 4.

Итак, полученные данные стоимости ГРР при переводе ресурсов кат. Р2 в запасы кат. С^С2 на удалённых от баз снабжения рудопроявлениях, с учётом проходки подземных разведочных выработок малогабаритным самоходным оборудованием и применения колонкового бурения скважин из подземных буровых камер, свидетельствуют лишь о незначительном повышении удельного веса стоимости разведки 1 т металла в его цене (с 2,3 до 2,5%) и существенных преимуществах в качестве разведочных материалов, а также о возможности ускоренного перехода к опытно-промышленным работам на объекте с использованием пройденных разведочных выработок для целей эксплуатации и вскрытия нижерасположенных горизонтов наклонными съездами.

Рассмотренные вопросы и пути их решения являются составными частями развития минерально-сырьевой базы Российской Федерации за счёт «актуализации методического обеспечения геологоразведочных работ с учётом современного научно-технического уровня» [1]. В случае жиль-но-прожилкового крутопадающего оруденения целесообразна его доразведка из подземных выработок, проходка которых упрощается с использованием малогабаритной бурильной и погрузоч-

но-доставочной техники. При положительных результатах изучения и переводе ресурсов в запасы промышленных категорий естественным образом реализуется переход к подземной разработке с организацией опытно-промышленных работ на основе имеющегося оборудования, с обогащением руды на модульных фабричных установках [4]. В итоге общие сроки ГРР на удалённом объекте в труднодоступном районе сокращаются, а полнота его исследования увеличивается.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Стратегия развития минерально-сырьевой базы Российской Федерации до 2035 года. Утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 22.12.2019 г. № 2914-р.

2. Карпенко И.А., Петраш Н.Г. Резервные золоторудные месторождения России, перспективы и пути повышения инвестиционной привлекательности // Руды и металлы. 2005. № 1. С. 71-75.

3. Крейтер В.М. Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых. Т. 1. - Москва: Госгеолтехиздат, 1960.

4. Романченко А.А. Модульные золотоизвлекательные фабрики // Золото и технологии. 2017. № 1. С. 26-27.

COMPARISON OF ESTIMATION OPTIONS USING SURFACE

AND UNDERGROUND CORE HOLES: EXAMPLE FROM KHACHAKCHAN SILVER

OCCURRENCE, REPUBLIC OF SAKHA

D.A.Kulikov, V.F.Rogizny, A.A.Cheremisin, M.V.Karpukhina

The paper discusses exploration estimate options by drilling holes from underground workings sunk by undersized self-propelled machinery compared with drilling holes from surface. In terms of exploration costs, drilling holes from underground workings is a better option in upgrading potential resources to indicated reserves. Exploration cost per 7 f of metal increases insignificantly (from 2,3% to 2,5%) compared to its price, hower, exploration material quality improves, exploration periods decrease and it is possible to speed up transition to pilot works at the deposit.

Keywords: exploration methods, sinking of mine workings, mobile mining machinery, underground hole drilling, hole drilling rates, exploration period acceleration.