Лекция 10. Экспертиза геологических материалов

Составляемые недропользователями подсчеты запасов подлежат Государственной экспертизе в уполномоченных органах. По результатам экспертизы запасы зачисляются на Государственный баланс. Государственным балансом учитывается состояние и движение (т.е. убыль за счет добычи и прирост за счет разведки) запасов по каждому месторождению и каждому виду сырья по состоянию на 01.01 каждого года.

Экспертиза материалов по одному и тому же объекту может проводиться неоднократно. Как правило, экспертному рассмотрению подлежат: материалы ТЭО постоянных, а иногда и временных кондиций; подсчеты и пересчеты запасов, выполненные по этим кондициям, а также ТЭО эксплуатационных кондиций – как новых, так и эксплуатируемых месторождений.

Главным органом, проводящим такого рода экспертизу, является Государственная комиссия по запасам (ГКЗ) полезных ископаемых.

В соответствии с протоколами ГКЗ запасы месторождений полезных ископаемых зачисляются на Государственный баланс, согласно данным, которого Госгеоконтроль и Госгортехнадзор осуществляют контроль за полнотой отработки недр и соблюдением условий лицензий.

Экспертиза подсчета запасов полезных ископаемых – сложный и многообразный процесс, эффективность которого определяется, прежде всего, квалификацией и опытом экспертов.

Однако существуют некоторые общие методические приемы экспертного рассмотрения материалов, в задачу которых входят следующие три группы вопросов, обычно требующих рассмотрения различными специалистами.

1. Геологическая обоснованность и достоверность оценок количества полезного ископаемого, а также имеющихся представлений о характере его залегания в недрах (эксперт-геолог).

2. Изученность технологии переработки сырья и достоверность показателей извлечения получаемых продуктов, а также наличие сортов и типов сырья, требующих различной технологии (эксперт-технолог-обогатитель).

3. Изученность горно-инженерных условий отработки месторождений, включая устойчивость пород и руд, ожидаемые величины водопритоков, особенности проведения горных выработок (эксперты – гидрогеолог и горняк).

Следует отметить, что все эти три группы вопросов определенным образом взаимосвязаны. Так, вопросы, подлежащие рассмотрению горняком, связаны с достоверностью представлений об условиях залегания и форме тел полезного ископаемого, оцениваемых геологом, а наличие сортов и типов сырья (технолог) – с возможностью их пространственной геометризации (геолог) и селективной отработки (горняк) и т.д. Поэтому всегда желательна совместная работа экспертов, с взаимным обсуждением результатов, постановкой специальных вопросов друг перед другом и т.п.

1. Геологическая обоснованность подсчета запасов определяется тем, насколько правильной является принятая геологическая модель месторождения, т.е. представляемое отображение формы тел, характера и непрерывности залегания полезного ископаемого в пространстве недр.

Представления о месторождении в процессе его изучения создаются главным образом путем изучения обнажений, горных выработок или керна (шлама) буровых скважин с фиксацией полученной информации в виде соответствующих документов – описаний, зарисовок, фотографий и т.п. Документы, составляемые непосредственно на объекте изучения (в забое, на скважине), носят название первичных. Объекты первичной документации (обнажения, забои, керн) со временем ликвидируются. Первичные документы оказываются при этом единственным фактографическим материалом, обосновывающим правильность представлений о месторождении и достоверность подсчета запасов.

Эксперт должен, прежде всего оценить полноту и качество первичной документации по месторождению. При этом необходимо обращаться именно к первичным, рабочим материалам, так как любые их копии утрачивают фактографическую ценность.

Первичные документы обязательно должны иметь точную координатную привязку наблюдений, в них должны быть зафиксированы места взятия и номера всех проб и образцов. Первичные документы по горным выработкам обязательно должны содержать графическое отображение изученного обнажения (забоя, стенки, кровли), на котором должны быть зафиксированы особенности пространственного положения контактов пород и руд, тектонические нарушения и т.п. Первичные документы по скважинам (колонки) должны содержать данные выполненных геофизических исследований: каротажей, кавернометрии, замеров искривлений и т.п.

Журналы опробования должны содержать данные о начальных и конечных (после обработки) массах проб. Начальные массы проб должны соответствовать их объему, т.е. принятой длине и сечению (с учетом плотности опробуемых пород и руд).

На основании первичных документов составляются планы, разрезы, проекции и другие сводные чертежи, отображающие строение месторождения и положение полезного ископаемого в пространстве.

В последнее время внедряются компьютерные программы, которые согласно хранящейся в базе данных информации о координатах анализов проб, а также фиксированных геологических наблюдениях позволяют осуществлять моделирование месторождения с получением любых заданных сечений, аффинных изображений и т.д.

Следует, однако, иметь в виду, что как обычные чертежи, так и компьютерная графика отображают принятую геологическую модель пространственной интерполяции данных первичной документации. Главная задача эксперта – оценить правильность этой модели и соответствие ее первичным наблюдениям. Именно здесь бывают, скрыты причины грубых ошибок в представлениях о форме, строении и условиях залегания тел полезного ископаемого, ведущие к ошибкам в оценке и количестве запасов, и качества сырья, и, в конечном счете, к не подтверждению плановых экономических показателей эксплуатации.

Так при разведке уранового месторождения Заозерное (Казахстан) господствовавшие представления об осадочном генезисе руд привели к увязке рудных пересечений в согласные пластовые тела. В действительности месторождение оказалось жильным (рисунок 8.1), а значительная часть рудных пересечений в скважинах, увязывающихся в протяженные пластовые тела, соответствовала коротким оперяющим основной жилы, что привело к некоторому сокращению запасов.

Ошибки такого рода случаются и тогда, когда разведка выполняется горными работами. Так, недостаточное внимание к изучению характера границ рудных образований при документации горных выработок и формальная увязка пересечений в тела, ориентированные по «нормали» к направлению квершлагов, привели к принципиально неверному определению ориентировки рудных тел на Южно-Ремизовском (Россия) золоторудном месторождении. В результате в проект освоения месторождения пришлось вносить существенные коррективы.

Как видно из приведенных примеров, неверный выбор геологической модели месторождения всегда происходит в условиях недостаточной плотности сети разведочных наблюдений. Однако во всех рассмотренных случаях тщательное выполнение первичной документации и анализ полученных данных могли бы предотвратить ошибки.

Итак, первый и основной вопрос, ответ на который должен быть дан экспертом-геологом, заключается в том, насколько обоснованной и близкой к реальности может считаться принятая геологическая модель месторождения.

Достоверность исходных данных качественной оценки полезного ископаемого определяется методикой отбора проб, правильностью и точностью используемых аналитических методов.

Качество опробования определяется представительностью (репрезентативностью) проб. Под степенью представительности пробы понимается степень соответствия содержания компонентов в пробе содержанию их в том целом, от которого она отобрана. Важное влияние на представительность проб оказывает изменчивость руд, физические свойства руд и вмещающих их пород, размеры зерен полезных минералов в рудах, внутреннее строение тел полезных ископаемых.

Все перечисленное часто приводит к избирательному обогащению или обеднению отбираемой массы ценным минералом. Величина избирательного обогащения (обеднения) проб ценным компонентом зависит от многих факторов. В горных выработках соответствующая погрешность тем меньше, чем меньше отношение обнаженной поверхности к объему проб. Поэтому она минимальна для валовых проб, когда в пробу поступает вся отбитая масса с сечения горной выработки. Степень погрешности возрастает при отбойке проб пневмомолотом, но снижается при выпиливании алмазными пилами. Погрешность возрастает на крупновкрапленных рудах и снижается на рудах с тонкодисперсным распределением ценного минерала в породной массе.

Избирательное занижение содержаний по керну скважин зависит от выхода керна, а также от величины исходного содержания. Оно может быть мало (для месторождений молибдена, свинца, меди, ртути, сурьмы) заметным для богатых участков, но в бедных может приводить к полной потере ценного компонента.

В результате для участков с содержанием, близким к бортовому, но все превышающим его, пробами могут фиксироваться содержания ниже бортового.

Таким образом, избирательные потери могут вести не только и даже не столько к снижению среднего содержания в месторождении, сколько к неоправданному заужению его контура и недооценке количественной доли бедных руд. В результате при дальнейшей эксплуатации содержания могут, не возрасти, или даже снизиться, но запасы - резко увеличиться.

Чтобы избежать появления избирательных потерь, необходимо данные разведочного опробования представительно заверить: в горных выработках – валовым способом; по скважинам – горными работами; в карьерах – пробами шлама по ударным скважинам большого диаметра.

При оценке материалов подсчета запасов, эксперт должен рассмотреть и оценить качество выполненного опробования и вероятность наличия (отсутствия) систематических ошибок.

Качество аналитических работ определяется точностью и правильностью анализов, что устанавливается по данным контрольных определений значения допустимых относительных ошибок для различных видов анализов, приводятся в соответствующей справочной литературе.

Для оценки уровня относительных случайных ошибок выполняется внутренний геологический контроль, заключающийся в том, что периодически часть проанализированных проб направляется на повторный анализ в ту же лабораторию, но под зашифрованными (другими) номерами.

Результаты основного и контрольного анализов группируются по классам содержания и периодам контроля и обрабатываются. Полученные значения случайной ошибки не должны превышать установленных допусков. Правильность анализа характеризуется близостью к нулю его систематической ошибки, оцениваемой по результатам внешнего геологического контроля. Повторный (контрольный) анализ проб при внешнем контроле выполняется в другой, более квалифицированной лаборатории. Однако результаты анализов даже весьма квалифицированных лабораторий могут не совпадать, в таком случае проводятся дополнительные арбитражные анализы в лаборатории, качество работы которой для эксперта, несомненно.

Правильность методики подсчета запасов определяется, прежде всего, соответствием этой методики геологическим особенностям месторождения и особенностям намечаемой системы его отработки.

Во всех случаях предпосылкой правильного выбора способа подсчета является оптимальная ориентировка разведочных выработок (пересечений) относительно залегания и внутреннего строения тел полезного ископаемого. Расположение этих выработок по направлению, близкому к падению тел, не полное вскрытие мощности последних снижают достоверность оценки запасов.

Тела некоторых полезных ископаемых часто представляют собой сложные системы с неоднородным внутренним строением. Следует иметь в виду, что внешние контуры тел и контуры элементов неоднородности внутри них вовсе не обязательно подобны (конформны). Такое подобие может быть свойственно только стратиформным месторождениям осадочного происхождения. Сложные, метасоматические залежи, как правило, характеризуются дискордантностью, несоответствием формы тел форме элементов внутреннего строения. В таких случаях выбрать оптимальную ориентировку разведочных пересечений трудно и пройденные выработки иногда оказываются ориентированными не вкрест, а близко к падению монолитно-рудных образований.

Эксперту всегда следует обращать внимание на возможность таких коллизий и в сомнительных случаях рекомендовать проходку дополнительных контрольных выработок.

Подсчет запасов крупных тел обычно производится, разделяя их на блоки. Проведение межблоковых границ возможно как с опорой на конкретные выработки, так и интерполяцией между ними. В первом случае, результаты опробования выработок, располагающихся на границах блоков, обычно используют при вычислении средних обоих смежных блоков, т.е. в общем подсчете такие выработки как бы участвую дважды. Известны примеры, когда такие границы намеренно проводят по выработкам, показавшим повышенную мощность или повышенное качество сырья. «Двойной» учет подобных лучших значений, естественно, ведет к завышению результатов.

Распространенным ошибочным приемом подсчета запасов является так называемая «прессовка», при которой мощности (площади) разобщенных в пространстве тел суммируются. Арифметически этот способ, казалось бы, не ведет к завышению результатов. Однако практически мелкие тела и гнезда полезного ископаемого, присоединяемые к основному телу, завышают его мощность. В то же время сами эти мелкие тела часто оказываются технологически или экономически непригодными для самостоятельной добычи, а отработки их в едином массиве с основным телом приводит к высокому разубоживанию и резкому снижению качества сырья относительно оцененного разведкой. Таким образом, реально извлекаемые запасы при «прессовке» очень часто завышаются. Возможность такого завышения должна специально оцениваться экспертом.

Средние содержания ценных компонентов обычно рассчитываются способом взвешивания по мощности. Однако при подсчете приходится иметь дело со стволовыми (видимыми) значениями мощности, причем пересчет их в истинные значения не всегда может быть осуществлен достаточно надежно. Расчет средних при этом обычно ведут с взвешиванием по значениям стволовых мощностей. Такое взвешивание может приводить к систематическим ошибкам, если между углами встречи тела полезного ископаемого выработками и качеством сырья в отдельных его частях возникает некоторая связь. Так, на полиметаллическом месторождении Степное (Казахстан) вертикальные скважины закономерно пересекали среднюю часть седловидной залежи под углом, близким к прямому, а фланговые части – под более острыми углами, что определило повышение значения стволовых мощностей на флангах и пониженные в центре. Однако фланговые части залежи на крыльях антиклинали как раз характеризовались пониженным качеством руд. Взвешивание по стволовым мощностям приводило в данном случае к занижению среднего качества руд по залежи в целом. Аналогичные погрешности могут возникать при разведке неоднородных по качеству сырья линейных тел веерными скважинами.

На месторождениях с крайне неравномерным распределением полезного компонента (редкометальные, золоторудные) на расчет средних содержаний сильно влияет эффект «ураганных проб» или «эффект самородков». Наличие в выборке нескольких таких проб может резко повысить расчетную оценку содержания и дать неправильное представление о запасах. Как правило, запасы, включающие «ураганные пробы», свидетельствуют о недостаточной разведанности месторождения и низкой достоверности оценки запасов и средних содержаний. В связи с этим эксперт должен рекомендовать проведение дополнительных разведочных работ.

2. Правильность оценки технологических характеристик полезного ископаемого оценивается экспертом-технологом. Оценка включает: представительность отобранных технологических проб, т.е. соответствие их качества качеству сырья в подсчитываемых запасах; полноту проведения испытаний; соответствие предлагаемых схем переработки данного сырья на действующих предприятиях; соответствие получаемых продуктов существующим стандартам и требованиям; решение вопросов обезвреживания отходов и утилизации всех попутных ценных компонентов и продуктов и т.д.

Технологическую экспертизу необходимо проводить на ранних стадиях изучения объектов с целью принятия правильных инвестиционных решений.

3. Специальная экспертиза вопросов инженерной геологии, гидрогеологии и горной технологии обычно производится в случаях, когда вероятны повышенные водотоки в горные выработки или когда породы и руды неустойчивы, опасны по газу, пыли, пожароопасные и т.д. В простых горно-инженерных условиях на ранних стадиях оценки соответствующие заключения могут быть даны при геологической экспертизе.

Из сказанного следует, что в зависимости от особенностей объекта, наличия тех или иных сложных вопросов и ответственности принимаемых решений к экспертизе могут привлекаться специалисты разных квалификаций, но рассмотрение материалов геологом является обязательным всегда.

Основная литература: 2 [79-91]

Дополнительная литература: 4,5, 6

Контрольные вопросы

1. Какие основные группы вопросов подлежат экспертизе?

2. В чем заключается геологическая обоснованность подсчета запасов?

3. Что такое документация и ее объекты?

4. Чем определяется достоверность качества полезного ископаемого?

5. Чем определяется правильность методики подсчета запасов?

6. Чем определяется правильность оценки технологических характеристик полезного ископаемого?