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

ВЕСТНИК ПЕРМСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

2012 Геология Вып. 3

ГЕОЛОГИЯ, ПОИСКИ И РАЗВЕДКА ТВЁРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, МИНЕРАГЕНИЯ

УДК 550.8:553.3/.9

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

А.Г.Попов, Н.Г. Калашников, Ю.Г. Пактовский

ЗАО «Уралалмаз», 618590, Пермский край, г. Красновишерск, ул. Куйбышева, 10. Email: perm@almaz.perm.ru.

Впервые на Западном Урале установлена возможность опробования на алмазы рыхлых отложений до глубины 40 м с помощью скважин большого диаметра взамен разведочных шахто-шурфов большого сечения. Результаты опробования пригодны для подсчета запасов.

Ключевые слова: алмазы, месторождения, геологоразведка, скважины, опробование.

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 П-1У 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 Сь

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-

© Калашников Н.Г., Попов А.Г., Пактовский Ю.Г., 2012

68

ния категории С1 месторождений алмазов Урала при опробовании шахто-шурфами составляет 400-200 х 60-40 м, при опробовании с помощью СБД - 200-100x60-10 м. Для категории С2 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 пес-ков и количеством СБД в кусте

мМощность песков

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 7.07 14.13 21.20 28.26 35.33 42.39 49.46 56.52 63.59 70.65 77.72

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 разу-боживание. 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

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

объема, в которые объединены рядовые пробы песков (рис. 3).

Выводы

1. Впервые на Западном Урале установлена возможность опробования на алмазы рыхлых отложений до глубины 40 м с помощью скважин большого диаметра.

2. Результаты опробования пригодны для подсчета запасов алмазов.

3. Опробование на алмазы с помощью скважин большого диаметра можно успешно применять в геологоразведочной практике.

и прогнозных ресурсов твердых полезных ис-Библиографический список копаемых. Россыпные месторождения / ФГУ

ГКЗ. М., 2007. 66 с.

1. Методические рекомендации по применению Классификации запасов месторождений

Application of Large Diameter Wells in Geological Prospecting of Diamond Deposits in the Northern Urals

A.G. Popov, N.G. Kalashnicov, J.G. Pactovskiy

ZAO «Uralalmaz», 618590, Perm Region, Krasnovishersk, Kujbyshev st., 10 E-mail: perm@almaz.perm.ru

For the first time in the Western Urals the opportunity of sampling on diamonds of sediment rocks up to 40 m with help of large diameter wells is approved. This method can change prospecting with little mines of big section. The results of sampling are suitable fore account of supply.

Kay world: diamond, testing of deposits, geological prospecting, well.

Рецензент - кандидат геолого-минералогических наук Г.В. Лебедев