Методика разведки Туганского цирконо-ильменитового месторождения

49

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Томский политехнический университет»

Институт геологии и нефтегазового дела

Кафедра геологии и разведки

полезных ископаемых

Методика разведки Туганского цирконо-ильменитового месторождения.

Выполнил

студент группы

Руководитель

профессор

Мазуров А.К.

ТОМСК 2006СОДЕРЖАНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ. 3
• 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 5
• 1.1. Географическое и административное положение. 5
• 1.2. Геологическое строение месторождения. 7
• 1.3. Характеристика основных рудных тел 15
• 1.4. Группа сложности 19
• 2. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ РУД 20
• 2.1. Природные разновидности руд, их минеральные и химические составляющие. 20
• 3. МЕТОДИКА РАЗВЕДКИ ТУГАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 26
• 3.1. Обоснование принятой методики 26
• 3.2. Технические средства разведки 26
• 3.3. Обоснование геометрии плотности разведочных выработок 27
• 3.4. Методика изучения приповерхностных частей месторождения 28
• 3.5. Геофизические работы 30
• 3.6. Опробование. 31
• 3.7. Обработка проб 34
• 3.8. Аналитические работы 34
• 3.9. Контроль отбора проб. 36
• 3.9.1. Контроль пробоотбора 36
• 3.9.2. Контроль качества обработки проб 37
• 3.9.3. Контроль аналитических работ 37
• 4. ПОДСЧЕТ ЗАПАСОВ. 39
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 47
• СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 51

ВВЕДЕНИЕ.

Летом 1957 г. в районе деревни Малиновки Туганского района поисковыми работами были обнаружены пески с высоким содержанием циркона и ильменита. В период с 1957 по 1958 г. разведаны два участка: Малиновский и Александровский, а так же произведена оценка перспектив всего района.

На основании произведенных горнотехнических наблюдений и технологических исследований определено, что наиболее целесообразным способом разработки месторождения является способ открытых карьеров с применением современных землеройных и транспортированных машин.

Общий объем предприятия предусматривает переработку 2 млн. кубометров песков в год. Россыпи занимают видное место среди месторождений металлов и отдельных видов нерудного сырья, являясь для некоторых из них одним из основных источников добычи. Промышленное значение имеют россыпи золота, платины, олова, вольфрама, титана циркония, тантала, ниобия, редкоземельных элементов, алмазов, ювелирных и ювелирно-поделочных камней и некоторых других полезных ископаемых. Россыпями называются скопления рыхлого или сцементированного обломочного материала, содержащегося в виде зерен, их обломков или агрегатов те или иные ценные минералы. Образуются в результате разрушения коренных источников эндогенных месторождений, рудопроявление минерализированных пород, а также путем перемыва промежуточных коллекторов-осадочных пород с повышенными концентрациями ценных минералов. Титан в россыпях связан с рутилом, ильменитом, лейкоксеном, цирконий с цирконом и бадделитом. Плотность большинства минералов этой группы находится в пределах 4-5, поэтому они концентрируются не в приплотиковой части, а в пластах песков различного зернового состава от мелко до крупно зернистого. Промышленная концентрация минералов титана и циркония и большие размеры россыпей достигаются при перемыве хорошо проработанной коры выветривания.

Циркон ZrO₂ - 60-70%

Лейкоксен TiO₂ - 55,3-97%

Ильменит TiO₂ - 34,4-68,2%

Рутил TiO₂ - 88,6-98,2%

Туганское месторождение является богатым. В данной работе нам хотелось бы разработать методику рациональных поисков и разведки этого месторождения. С этой целью мы изучим общие сведения о месторождении - географическое положение, климат, релеф, геологическое строение, поскольку все это необходимо знать при выборе методики разведки. Так же на выбор методики разведки существенное значение оказывает категория сложности месторождения, характеристика руд и рудных тел. Изучив все указанные аспекты мы разработаем методику разведки Туганского месторождения, запланировав весь необходимый комплекс работ.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.1. Географическое и административное положение.

Туганское циркон-ильменитовое россыпное месторождение расположено в 32 км. к северо-востоку от г. Томска, в Туганском районе Томской области.

В пределах географических координат 56,36-56,46 северной широты 85,04-85,28 восточной долготы. Район сравнительно хорошо обжит и соединен крупным промышленным центром г. Томском железной дорогой Томск - Белый Яр, которая проходит непосредственно через месторождение, а железнодорожная станция Туган (с.Малиновка) расположена на площади месторождения. В 4 км. от станции находится село Александровка, являющиеся административным районом, центром где сосредоточены районные организации.

На базе нерудного сырья Туганского месторождения построился завод стройматериалов - силикатных блоков, расположенный в 2 км. от северного участка месторождения.

Все населенные пункты связаны между собой грунтовыми дорогами, а с Томском железной дорогой.

Коренное население русские, но значительный процент составляют перемещенные лица: поляки, немцы, латыши и западные украинцы. Основное занятие населения, сельское хозяйство с животноводческим уклоном.

Из зерновых культур производится пшеница, рожь, овес, ячмень.

Электроэнергией район снабжается за счет высоковольтных линий, соединяющих мощные электростанции Кузбасса с Томском.

Лесоматериалом и частично топливом район снабжается за счет лесных массивов, расположенных в районе месторождения. Каменный уголь завозится из Кузнецкого бассейна, в частности, его Анжеро-Судженского района.

Водные ресурсы района, непосредственно примыкающего к Туганскому месторождению, ограничены, так как дебит протекающих вблизи рек невелик. Местные жители пользуются водой преимущественно из колодцев. Для обеспечения населения и производственных предприятий водой для бытовых и технических целей могут быть использованы воды р.Киргизски, протекающей в юго-западной части месторождения, а также артезианские воды.

Гидрографическая сеть имеет решетчатый тип. Главная водная артерия р.Томь протекает в 30 км. к юго-западу от месторождения. В непосредственной близости протекает р.Мутная, расположенная к северо-востоку от месторождения и течет в юго-западном направлении. В 2 км. к юго-западу от месторождения р.Мутная впадает справа в р.Киргизку-правого притока р.Томи.

На всем протяжении р.Мутная принимает ряд мелких притоков, из них наиболее значительны: правый р.Сарла и левые р.Туган, Малиновка и Вайцеховское. Русло Мутной сильно меандрирует, ширина его обычно не более 4-6 метров. Суммарный расход воды реки Мутной и реки Тугана в меженный период около 400 кубометров /час.

Водораздельные пространства сравнительно широкие, слабо всхолмленные, местами заболочены и затаежены. Лесной покров в районе представлен преимущественно березовыми, пихтовыми и еловыми разностями реже сосны и осины.

Стройматериалы: кремнистые песчаники, известняки, строительные пески, кирпичные суглинки и гравий. Этими материалами обеспечен район.

Климат континентальный с коротким, но жарким летом и холодной, продолжительной зимой. Максимальная температура воздуха +27 С, минимальная -0,4 С. Абсолютная минимальная температура в январе - 55 С, при среднемесячной - 19,1 С. Наиболее дождливый месяц июль. Меньше всего осадков в феврале. Мощность снегового покрова в конце зимы 52-65 см.

Глубина сезонного промерзания почвы колеблется от 0.8 м. на участках с неуплотненным снегом до 1.8 м. при оголенной поверхности и только в случае влажного грунта достигают 3.3 м. Вечной мерзлоты не встречено, ветры преобладают южного и юго-западного румбов. Средняя скорость до 5 м/сек. зимой, летом 3,1-3,6 м/сек.

В орографическом отношении район расположен в области, переходной от Западно-Сибирской низменности к Томь-Колыванской складчатой зоне, Что обуславливает общий наклон рельефа к северу.

По характеру рельефа вся территория между городами Томском и Асино представляет собой слабо всхолмленную равнину с характерными формами рельефа, расчлененную сравнительно глубоко врезанными долинами рек.

Максимальные отметки колеблются в пределах 190-200 м. и только в районе Николаевки повышаются до 224-226 м.

Склоны долин пологие обычно задернованы, покрыты кустарником и редким лесом. В долинах рек выделяются пойменная и одна-две надпойменных террасы. Пойменная терраса большой частью заболочена и покрыта мелкими зарослями.

1.2. Геологическое строение месторождения.

Туганское месторождение расположено на юго-восточной окраине Западно-Сибирской низменности, вдоль обрамления Колывань-Томской складчатой зоны, которая в этой части именуется Томским валом.

Продуктивные ильменит-цирконовые пески приурочены к линии погружения полеозойского фундамента в сторону Западно-Сибирской низменности.

Литология и стратиграфия

В геологическом строении месторождения принимают участие палеозойские породы с развитой на них корой выветривания, рыхлые меловые, палеогеновые, неогеновые и четвертичные отложения.

Палеозой

В районе месторождения палеозойские породы представлены глинистыми сланцами, алевролитами и песчаниками нижнего карбона.

Магматические ( дайковые породы ).

Дайка диорит диабазового состава вскрыта скважиной на северо-восточной окраине (село Александровское ). Она на интервале 50-70 метров интенсивно выветрена. Порода темного цвета и обладает тонкокристаллической структурой. Обусловлена сильной трещиноватостью и наличием плоскостей скольжения.

Кора выветривания. Породы нижнего карбона в верхней части повсюду изменены процессами выветривания. Мощность коры выветривания колеблется от 1,50-20 м.

В полном разрезе коры выветривания выделяются три зоны: сапролит, структурный элювий и зона элювиальных глин и супесей. В скважинах также установлено присутствие явно переотложенной коры выветривания.

Для продуктов коры выветривания очень характерно глубокое химическое изменение материнских пород, в результате которого остается только комплекс устойчивых минералов.

Таким образом продукты коры выветривания, содержащие повышенные количества полезных минералов, при размыве в благоприятной обстановке давали промышленные россыпи.

Возраст коры выветривания определяется в пределах верхний мел -палеоген.

Меловые и палеогеновые отложения.

К северо-западу от линии погружения палеозойского фундамента, отделяющего Колывань-Томскую складчатую зону от Западно-Сибирской низменности, пользуются широким площадным развитием рыхлые отложения верхнего мела и палеогена.

Симоновская свита.

В районе месторождения мел представлен сеноман-туронскими песчано-глинистыми отложениями и вскрывается только скважинами на поисковых и разведочных линиях. Мощность толщи на месторождении достигает 95 м при движении в сторону низменности и полностью выклинивается у выступа палеозойского фундамента.

Верхнемеловые осадки представлены песками, глинами. Местами свита представлена горизонтом с частым чередованием тонкозернистого каолинизированного кварц полевошпатового слюдистого песка с темно-серой глиной и включениями мелкого растительного детрита. Слоистость горизонтальная. Пески серые и беловато-серые кварцево-полевошпатовые каолинизированные, слюдистые, мелко- и среднезернистые с обугленными растительными остатками, образующими тонкие прослойки, и мелкими включениями янтаря.

Верхнемеловые глины. Темно-серые с коричневатым или зеленоватым оттенком с прослойками тонкозернистого полимиктового песка иногда с редкими растительными остатками. Они имеют в составе тяжелой фракции ильменит-лейкоксен-цирконовую ассоциацию минералов при низком содержании граната.

Кусковская свита.

Продуктивные кварцево-каолинитовые пески в унифицированной стратиграфической схеме, выработанной в 1961 году СНИИГГИМСом, переименован кусковской свитой, вместо туганской, хотя кусковская россыпь является одной из многих и далеко не из самых крупных россыпей Туганского месторождения.

Первый горизонт распространен только в северо-западной части Чернореченского участка, где подстилает продуктивные пески. Он представлен плотными, зеленовато-серыми листоватыми глинами, местами имеющими правильную или волнистую горизонтальную слоистость, выраженную чередованием прослойков светлых или темных тонов. В составе тяжелой фракции резко преобладает пирит, а иногда сидерит. Пирит дает небольшие шарообразные и треугольные стяжения, напоминающие псевдоморфозы по радиоляриям и диатомеям.

Из других минералов в тяжелой фракции встречены рудные, лейкоксен и циркон

Второй горизонт (продуктивные пески) представлен песками серовато-белыми мелко - и тонкозернистыми кварцевыми со значительным количеством глинистого каолинового материала и промышленными скоплениями титановых минералов и циркона. Продуктивные пески залегают на нижележащих зеленоватых глинах без видимого несогласия.

Пески сложены группой устойчивых к выветриванию минералов. Тяжелая фракция представлена ильменит-лейкоксен-цирконовой ассоциацией минералов. В составе тяжелой фракции в небольшом количестве встречаются дистен, андалузит, силлиманит, ставролит, турмалин, зеленая роговая обманка, эпидот, цоизит, тремолит, монацит и хромшпинель.

Зерна ильменита обычно крупнее зерен циркона и монацита. Зерна последних, как правило хорошо окатаны. Ильменит-лейкоксенизирован. Степень лейкоксенизации неодинакова и меняется как по скважинам в пределах одной и той же разведочной линии, так и в каждой скважине по мощности.

Ильменит лейкоксенизирован чаще всего в верхних частях разреза. В тяжелой фракции содержатся аутигенные, рутил, анатаз, брукит, и иногда единичные зерна пирита. Легкая фракция имеет кварцевый состав с редкими зернами полевых шпатов и примесью каолинового материала до 20%. Встречаются единичные листочки мусковита.

Третий горизонт. Сложен черными песками рыхлыми или слабо сцементированными мелко и среднезернистыми. Горизонт залегает на кварцево-каолиновых песках и чаще всего начинается крупнозернистыми песками с гравием или галькой.

Мощность слоя колеблется в пределах от 0 до 30 м. при средней 10 м.

Четвертый горизонт. Сложен сливными кремнистыми песчаниками. Площадь распространения кремнистых песчаников на Кусковско-Ширяевском и Северном участках приблизительно совпадаетс контуром развития нижележащих черных песков.

Мощность слоя колеблется в пределах от 0 до 7 м. при среднем 2,5 м.

Все четыре горизонта кусковской свиты встречены только в одной скважине 2012 Чернореченского участка.

Новомихайловская свита.

Песчано-глинистые отложения новомихайловской свиты на Кусковско-Ширяевском и Северном участках контролируются уступообразным погружением фундамента. На Южно-Александровском участке отложения новомихайловской свиты сохранились в виде отдельных небольших линзовидных пятен в отрицательных формах рельефа палеозойской поверхности, а на Малиновском участке и прилегающих к нему площадях Томского вала они смыты. На линии деревень Ольговка - Ущерб и Б. Кусково - Воронино контур распространения осадков новомихайловской свиты резко поворачивает в сторону Томского вала.

Новомихайловская свита представлена песками, алевритами, лигнитами и разнообразными глинами.

Пески мелко - и среднезернистые. Степень сортировки песков различная и представлена от хорошо сортированных до несортированных. Были встречены фракции сортированные на две резко обособленные размерности.

Мощность свиты колеблется от 0 до 90 метров.

Копыловская свита.

Отложения копыловской свиты развиты на Чернореченском участке, где встречены на линиях 62, 63, 65 и обнажаются в левом борту долины р. Б. Киргизки. Кровля свиты располагается в пределах отметок от 120 до 150 м, подошва не опускается ниже 100 м. Состав тяжелой фракции в процентах следующий: рудные 69-77, лейкоксена 10-12, циркона 8-10 и остальные минералы - гранат, эпидот, цоизит, роговая обманка, тремолит содержатся в количествах менее 1%. Мощность свиты колеблется от 0 до 30 м.

Четвертичные отложения.

Отложения четвертичного возраста развиты в районе месторождения повсеместно, как на водораздельных пространствах, так и по долинам рек Томи, Б. Киргизки, Мутной и их притоков и закрыты сплошным чехлом покровных суглинков. Четвертичные осадки, залегающие под покровными суглинками средне - верхнечетвертичного возраста, обнажаются лишь в бортах долин рек и некоторых притоков.

Четвертичные отложения представлены глинами, суглинками, супесями, песками с гравием и галькой. Пески преимущественно мелкозернистые редко среднезернистые. Отмечается хорошая сортировка по крупности зерен.

Состав легкой фракции кварцево-полевошпатовый. Глинистые минералы имеют гидрослюдистый состав.

Кочковская свита.

Отложения кочковской свиты пользуются широким распространением по левобережью р. Мутной и в юго-восточной части площади и приурочены в основном к водораздельным пространствам.

Они залегают на размытой поверхности отложений новомихайловской свиты и местами на коре выветривания палеозоя по окраинам Томского вала.

Мощность свиты 15-30 метров.

Краснодубровская свита.

Отложения краснодубровской свиты распространены на водораздельных пространствах и не опускается ниже 140 метров.

На Томь-Яйском водоразделе осадки свиты выделены К.В.Радугиным и Н.В.Григорьевым под названием «тайгинских глин» и отнесены к озерно-болотным образованиям. Они залегают на глинах кочковской свиты. Осадки свиты состоят из серых иловых глин, обогащенных известковистым материалом, суглинков, супесей. В основании свиты местами наблюдается прослои кварцево-полевошпатовых песков с галькой.

По данным Н.В. Григорьева, К.В. Радугина и Г.Ф. Букеевой образования свиты относятся к среднечетвертичному времени.

Мощность свиты 10-20 метров.

Отложения четвертой надпойменной террасы р. Томи.

Отложения террасы распространены на правобережье р. Черной и по левобережью р. Б. Киргизки. Они залегают на размытой поверхности отложений палеогена и в редких случаях на коре выветривания палеозойских пород. Терраса сложена полимиктовыми мелкозернистыми песками, глинами, суглинками с галечниками в основании.

Средний-верхний отдел (нерасчлененные). Эти отложения пользуются самым широким распространением и перекрывают сплошным чехлом нижележащие осадки. Они представлены покровными суглинками, которые относят к элювиально-делювиальным образованиям, а также линзам полимиктовых песков с маломощными прослойками глин и супесей. Суглинки от серого до темно-бурого цвета, плотные, иногда микропористые, карбонатные.

Мощность покровных отложений колеблется в пределах от 3 до 16 метров.

Верхний отдел. Представлен отложениями трех надпойменных террас, развитых по долинам рек Б. Киргизки, Мутной и их притоков.

1. Отложения первой надпойменной террасы распространены отдельными изолированными друг от друга участками по левобережью р. Б. Киргизки в районе д. Конинино, на западном фланге Кусковско-Ширяевского участка и по правобережью р. Мутной между д. Москали и Александровское. Отложения террасы представлены буроватыми, серыми полимиктовыми песками тонко и мелкозернистой размерности с прослойками бурых глин, суглинков, супесей и гравийно-галечниковым горизонтом в основании. Цоколь террасы не опускается ниже 90-120 м. Высота террасы 10-15 м, ширина 0,3-3 км. Поверхность плоская, ровная, бровка отчетливо выражена. Мощность террасовых отложений достигает 30 метров.

2. Отложения второй надпойменной террасы имеют сплошное распространение по правобережью р. Б. Киргизки от д. Штамовка до д. Б. Кусково, при средней ширине 3,5 км. Вверх по долине реки отложения террасы встречаются отдельными участками по обеим ее бортам. Терраса сложена мелкозернистыми полимиктовыми песками с редкими прослойками карбонатизированных глин, суглинков и горизонтами галечников в основании, залегающими на цоколе высотой 5-7 метров. Подошва террасы опускается ниже 80 метров. Мощность террасовых отложений 10-30 метров.

3. Отложения третьей надпойменной террасы прслеживаются по обеим бортам долины р. Б. Киргизки между д. Конинино- Камчатка. От устья реки Мутной по правобережью ее развиты широкой полосой ( 1,5 км. ) осадки третьей надпойменной террасы до середины Кусковско-Ширяевского участка. Далее вверх по обеим склонам долины р. Мутной отложения террасы прерывисто прослеживаются до д. Ущерб в виде узкой полосы шириной 150-200 метров. Терраса сложена мелкозернистыми полимиктовыми песками с редкой хорошо окатанной галькой и гравийно-галечниковым горизонтом в основании. Подошва террасы залегает на абсолютных отметках в пределах 75-100 метров. Мощность отложений 5-15 м. Поверхность террасы ровная плоская, заболоченная.

Современные отложения.

Они прослеживаются узкой полосой по рекам Б. Киргизка, Мутной и некоторым их притокам и представлены глинисто-илистыми образованиями с песчаным горизонтом в основании. Высота поймы колеблется в пределах от 0,5 до 3 метров.

Производились спектральный и химические анализы образцов, из пород различных стратиграфических подразделений мезокайнозоя.

Спектральные анализы. Сравнение результатов анализа пород различного возраста устанавливают

· частоты встречи различных элементов приблизительно одинаковы.

· во всех отложениях отсутствует олово, серебро и молибден.

· в «черных» песках отсутствует цинк, встреченный во всех остальных стратиграфических единицах.

· одинаковые по характеру кривые содержаний различных элементов в породах различного возраста, видимо, указывают на общие участки сноса.

· отсутствие цинка в «черных» песках показывает, что упомянутый элемент не переносится гумусовыми растворами.

Химические анализы. Кальций магний в отложениях мезозойкайнозоя содержится много ниже кларковых содержаний этих элементов в земной коре (кларки по Виноградову). Они видимо выносились из этих отложений.

Анализ карбонатов показывает ничтожно малое содержание карбонатов магния во всех стратиграфических горизонтах, причем, содержание карбоната магния закономерно падает в стратиграфической колонке сверху вниз. Содержание карбонатов кальция и железа во всех свитах невысокое. Содержание карбоната железа обычно возрастает от 1% до 4% в «черных» песках и в отложениях верхнего мела.

1.3. Характеристика основных рудных тел

Месторождение состоит из отдельных линзообразных промышленных россыпей значительных размеров с относительно равномерным содержанием полезных компонентов по ним. Плотик на промышленных участках относительно ровный и имеет в целом некоторый уклон на СЗ в сторону низменности. На месторождении выделено 3 основных участка, в пределах которых необходимо производить детальную разведку.

Северный участок. Вытянут в северо-восточном направлении и захватывает площадь 31,1 квадратный километр, причем промышленная часть россыпи занимает 5,1 квадратный километр. Участок разведан скважинами немеханического колонкового бурения и частично комплектами ручного бурения в местах неглубокого залегание россыпи. Всего пройдено 21 разведочная линия по магнитному азимуту 311 градусов вкрест простирания россыпи по сеткам 400 на 200 м и 200 на 100 м, на которых размещено 190 скважин.

Из общего количества пробуренных скважин в подсчете запасов участвуют 87 с повышенным содержанием полезных компонентов в песках, остальные скважины не имеют кондиционных содержаний рудных минералов в продуктивной тоще.

Количество скважин, пробуренных в сетке 400 на 200 м. составляет 109, из них участвуют в подсчете запасов 32.

Количество скважин, пробуренных по сетке 200 на 100 м, составляет 81, из них участвуют в подсчете запасов 55.

Площадь между разведанными линиями 15 и 23 разведана по сетке 200 на 100 м. с незначительными отклонениями от принятых расстояний и запасы подсчитаны по категории В.

Остальная площадь разведана по сетке 400 на 200 м. и запасы подсчитаны по категории С1. Отклонения от принятых расстоянии здесь является исключением.

Для проверки данных бурения проходились контрольные шурфы.

Проходка шурфов была частично осуществлена вручную и частично КШК-25 на площадях с залеганием подошвы продуктивной толщи не глубже 25-30 м.

Всего в контуре подсчета запасов проконтролировано 9 скважин, что составляет 23,1% от общего количества выработок, участвующих в подсчетах.

Кусковско-Ширяевский участок. Вытянут в северо-восточном направлении по обоим сторонам реки Мутной вдоль железнодорожной линии Томск-Асино. Он занимает площадь 71,4 кв. км, причем промышленная часть россыпи находится на площади 28,1 кв. км.

Участок разбурен скважинами механического колонкового бурения по сетке 400 на 200 м. и 200 на 100 м, где размещено 25 скважин. Всего пройдено 30 разведочных линий по магнитному азимуту 311 градусов вкрест простирания россыпи.

Из общего количества пробуренных скважин в подсчете запасов участвуют 344 с промышленным содержанием полезных компонентов. Остальные скважины не имеют в продуктивных отложениях кондиционных содержаний рудных минералов.

Количество скважин, пробуренных по сетке 400 на 200 составляет 389, из них участвуют в подсчете запасов 322.

Количество скважин, пробуренных по сетке 200 на 100 м. составляет 36, из них участвуют в подсчете запасов 22.

Площадь между разведочными линиями 1 и 44 частично разведана по сетке 200 и 100 м. и запасы подсчитаны по категории В.

Остальная площадь разведана по сетке 400 на 200 м. и запасы подсчитаны по категории С1. Отклонения от принятых расстояний здесь являются исключением.

Россыпь залегает на участке сравнительно глубоко и во вскрышной части ее лежит горизонт кремнистых песчаников, которые значительно осложняют проходку горных выработок. В период работы была попытка пробить контрольный шурф вручную, но из-за значительной осложненности горно-технических условий шурф добит не был. Однако следует сказать, что шурфы, пройденные на трех других участках месторождения для контроля буровых работ на площадях с менее сложными горно-техническими условиями дают удовлетворительную сходимость.

Так, на Малиновском, Южно-Александровском и Северных участках проконтролировано шурфами соответственно 20%, 14,5% и 23,1% скважин из общего количества выработок.

Таким образом в пределах месторождения на площадях с относительно неглубоким залеганием россыпи, проконтролировано шурфами до 20% пробуренных скважин и получена удовлетворительная сходимость.

Учитывая результаты сопоставления контрольных шурфов и скважин на трех участках Туганского месторождения, запасы на площади, разбуренной по сетке 200 на 100 на Кусковско-Ширяевском участке, отнесены к категории В.

Россыпь Кусковско-Ширяевском участке с востока ограничивается забалансовым блоком и оконтуривается поисковой линией 12, а на западе линиями 42, 49, 55.

Чернореченский участок. Вытянут в ЮЗ-СВ направлении и занимает площадь 63,3 кв. км, промышленная часть россыпи занимает 4,1 кв. км. Участок разведан скважинами механического колонкового бурения. Всего пройдено 10 поисково- разведочных линий, по магнитному азимуту 311 градусов вкрест простирания россыпи по сетке 1600 на 400, на которых размещено 89 скважин.

Из общего количества пробуренных скважин в подсчете запасов участвуют 9 с промышленным содержанием полезных компонентов в песках. Запасы подсчитаны по категории С2.

Россыпь с запада и востока оконтурена линиями 63 и 61.

Всего на Туганском месторождении пройдено 1123 скважины или 56614,7 м, в том числе количество дефектных скважин 83 или 2863,6 м, что составляет 5% от общего метража бурения. Дефектные скважины пробурены в основном в начальную стадию ведения геолого-разведочных работ, в период разработки технологии бурения по рыхлым толщам. Часть скважин отнесена к дефектным из-за плохого выхода керна по продуктивным толщам и невозможности использования их при подсчете запасов. Значительное количество скважин отнесено к дефектным из-за сложных геологических условий и бурения при переходе в трещиноватые кремнистые песчаники.

1.4. Группа сложности

Туганское месторождение относится ко второй группе по классификации В.М. Крейтера: характеризуется сложностью геологического строения, изменчивыми мощностью и внутренним строением тел полезного ископаемого и неравномерным распределением основных ценных компонентов. На Туганском месторождении при детальной разведке выявление запасов категории А нецелесообразно вследствие недостаточной эффективности и высокой стоимости геологических работ. Запасы Туганского месторождения относящиеся к этой группе разведаны по категориям В и С1.

2. ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ РУД

2.1. Природные разновидности руд, их минеральные и химические составляющие.

Туганские россыпи расцениваются как уникальное комплексное месторождение. Характерной особенностью его является то, что тяжелая фракция песков на 90-95% состоит из рудных минералов: ильменита, циркона, рутина, лейкоксена и монацита. Другие минералы, в том числе и вредные примеси, в тяжелой фракции содержатся в незначительных количествах.

Нерудная часть россыпи состоит в основной массе из чистых кварцевых песков и каолинового материала. Такое благоприятное сочетание полезных компонентов и хорошая обогатимость песков позволяют полностью использовать промышленностью все продукты переработки песков.

Рудные пески имеют следующий средний минеральный состав (по 200 пробам):

Кварц и обломки кремнистых пород	75%.
Полевые шпаты	1,2%.
Каолинит	20,4%.
Циркон	0,68%.
Ильменит	1,65%.
Лейкоксен и рутил	0,27%.
Монацит	0,03%.
Хромпикотит	0,02%.
Ставролит	0,02%.
Дистен	0,04%.
Турмалин	0,10%.
Гранат	0,01%.
Эпидот
Прочие (анатаз, брукит, сфен, амфиболы, силлиманит, андалузит и другие.)	1-2%.

По внешнему виду продуктивные пески всех участков Туганского месторождения совершенно одинаковы.

Гранулометрическая характеристика их и распределение минералов по классам крупности, а также химические анализы исходных песков приводятся по данным ВИМСа, в котором изучался вещественный состав и обогатимость рудных песков по технологическим пробам, отобранным со всех участков Туганского месторождения.

По гранулометрическому составу пески представляют собой тонкий материал. Средние данные по каждой россыпи показывают достаточное постоянство гранулометрического состава рудных песков. Почти все промышленные рудные минералы сосредоточены во фракции 0,15+0,043 мм. Циркон сосредоточен во фракции 0,10+0,043 мм, а титановые минералы во фракции 0,15+0,043 мм. И мельче до 0,030 мм.

Полезные ископаемые рудных песков характеризуются следующими чертами.

Ильменит - основной титаносодержащий минерал россыпи. В основном представлен слабо окатанными зернами неправильной формы. Степень лейкоксенизации ильменита весьма значительна, из-за чего его зерна имеют разную окраску от черной до темно-бурой и даже коричневой у наиболее сильно лейкоксенизированных зерен. Среднее содержание TiO2 в ильмените составляет около 60%, FeO-1,7%, Fe2O3-23,7%, Cr2O3-0,78%. Удельный вес ильменита уменьшается по мере его лейкоксенизации, сохраняясь в пределах 4,0-3,8. Параллельно с этим падает магнитная восприимчевость ильменитовых зерен. По отдельным участкам месторождения характеризующимся повышенным содержанием в песках гумусовых веществ, поверхность зерен ильменита частично покрыта пленками органического происхождения, заметно влияющих на его флотационное свойство. Эти участки гумуфированных песков наблюдаются на Кусковско-Ширяевском и Северных россыпях, где они приурочены обычно к кровле продуктивных слоев.

Содержание ильменита в технологических пробах, взятых на разных участках месторождения, колеблется в пределах от 1,4 до 2,2%.

Лейкоксен - образовался в результате лейкоксенизации ильменита. Представлен зернами неправильной формы, имеющими размер от тонкодисперсных частиц до зерен крупностью в 0,2 мм и даже крупнее ( в основном 0,12 -0,18 мм). Так как некоторые зерна лейкоксена имеют размер больший, чем размер зерен ильменита, и несколько иное строение, то можно предполагать, что они имеют и другое происхождение, чем подавляющая масса лейкоксеновых зерен. Такие зерна имеют пористое строение, меньшую магнитную восприимчивость и малый удельный вес. Цвет этих зерен светло-кремовый, кремово-бурый и кремово-серый. В пробах их содержалось мало, но следует иметь в виду, что в процессах гравитационного и магнитного обогащения такие зерна могут легко переходить в промежуточные продукты.

Рутил - образован за счет лейкоксена. Зерна его имеют внешний вид, сходный с лейкоксеном. Средний размер зерен рутила в пределах от 0,05 до 0,12 мм. Удельный вес несколько выше чем у лейкоксена. Цвет желтоватый до желтовато-бурого. Очень слабо магнитен. Отмечено присутствие в пробах отдельных зерен первичного обломочного рутила ( от ед. знаков на Ширяевском участке и максимально 0,04% на Малиновском участке).

Таким образом, все титаносные минералы Туганской россыпи представлены разностями переходных форм от ильменита до вторичного рутила, что при обогащении сырья потребует несколько особый подбор технологических режимов обогащения, связанных с очень широкими пределами изменения свойств обогащаемого продукта.

По содержанию основных титановых минералов сырье Малиновского, Южно-Александровского и Северного участков месторождения имеет примерно одинаковый состав( соответственно содержание в пробах 2,01; 2,23; 2,14%). Точно также сходные между собой Кусковский и Ширяевский участки месторождения, в которых содержание титановых минералов значительно выше, соответственно 3,03 и 2,88%.

Циркон - встречается в виде трех разновидностей; из которых первая, преобладающая в россыпях, представлена бесцветными призматическими неокатанными зернами простой формы (комбинация призм и пирамид первого и второго рода), вторая - белыми и коричневыми неокатанными зернами ( встречается очень редко ), третья - розоватыми и фиолетовыми окатанными зернами. Размеры зерен циркона от 0,06 до 0,1 мм. Важной особенностью зерен циркона являются наличием в них включений твердой, жидкой и газовой фаз. При этом довольно часто в цирконе присутствуют включения магнитных минералов: магнетита и ильменита. Зерна с такими включениями, обладают несколько повышенными магнитными свойствами и могут переходить при сепарации в магнитную фракцию. Прочие включения ( сульфиды, рутил, жидкая и газовая фазы ) существенного влияния на поведение частиц циркона в процессах обогащения не оказывают. Содержание в цирконе Туганского месторождения ZnO2 по данным разных исследователей составляет 63,5%, SiO2 от 30,61 до 33,85%, HfO2-1,24%. Удельный вес зерен циркона составляет 4,65-4,7. Магнитная восприимчевость зерен без магнитных включений не превышает 4,1*10 минус шестой на кубический см./г.

Монацит - представлен хорошо окатанными несколько уплотненными зернами. Частицы имеют небольшой размер и концентрируются в классе 0,074 мм. Удельный вес монацита 4,7. Цвет бледно-желтый и до бледно-зеленого. На поверхности частиц присутствуют пленки гидроокислов железа и окислов редких земель, меняющие цвет минерала до красновато-бурого.

Кварц - основной минерал россыпи 75-88%. Зерна кварца имеют разнообразную величину и форму, но основная его масса сосредоточена в классе 0,074 мм. Наиболее тонкие частицы, по-видимому, имеют размер 5-10 микрон, но присутствуют в сырье в относительно малых количествах. Зерна кварца в основном бесцветны, кроме некоторых самых крупных частиц, имеющих серую розоватую окраску. В отдельных пробах наблюдалось присутствие на зернах кварца пленок гидроокислов железа, сообщающих ему окраску (розовую и ржаво-бурую). В отдельных зернах отмечено присутствие включений магнетита и титановых минералов. Интенсивно ожелезенные зерна и зерна, содержащие включения магнитных минералов, могут переходить при обогащении в магнитные фракции, кроме того, зерна кварца, имеющие в себе включения тяжелых минералов, могут плохо отделяться от рудных концентратов гравитационными методами. Наличие пленок на поверхности частиц может ухудшить результаты флотации и вызвать необходимость применения для получения некоторых продуктов операции флотооттирки.

Каолинит - основной минерал иловой фракции сырья Туганского месторождения. Во фракции 15 мм. его содержится более 80%. Особенна богата им фракция 5 мм. Некоторые исследованные в Базовой лабаратории пробы сырья Туганского месторождения имели не белую или розовую, как обычно, окраску иловой фракции, а темную, что явилось следствием заражения этой фракции гумусовыми веществами. Содержание каолинита в россыпях различно по разным участкам месторождения и составляет в среднем около 20%.

Вредные примеси. Согласно существующим техническим условиям на ильменитовые, рутиловые, монацитовые концентраты, кварц и каолиновое сырье вредными или вернее нежелательными примесями, ухудшающими качество минерального сырья и усложняющими его обогащение и переработку, можно считать следующие:

Примесь хрома обусловлена присутствием в россыпях минерала хромпикотита. Хромпикотит в виде изоморфной примеси в ильмените не содержится, поэтому он может выделятся в отдельные фракции в прцессе обогащения песков. Обычно концентрируется хромпикотит в электромагнитной фракции вместе с ильменитом.

На ильменитах в виде органо-минеральной пленки содержится органическое вещество, адсорбирующее каолинит и кварц. Последние в какой-то мере повышают в ильменитовых концентратах содержание Al₂O₃ и SiO₂ и несколько разубоживают его. Эти пленки легко отделяются от зерен ильменита в процессе оттирки на флотационных машинах. Присутствующая органика на поверхности зерен не влияет на процессы обогащения и почти не сказывается на качестве минерального сырья.

Фосфор установлен только в монаците, в других минеральных формах не встречен.

Присутствие примазок гидроокислов железа на кварце ухудшает его качество как сырья для стекловарения, поэтому необходима специальная отработка его в плотных пульпах для удаления пленок.

Остальные примеси в виде тонких включений кварца в лейкоксене, газо-жидких и минеральных включений в цирконах не влияют существенно на качество концентратов.

3. МЕТОДИКА РАЗВЕДКИ ТУГАНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

3.1. Обоснование принятой методики

Таким образом, основываясь на знаниях о климате, рельефе, геологическом строении и свойствах руд Туганского месторождения мы выбрали описанную выше методику разведки.

Основу разведочных работ составляют горные выработки - небольшие скважины, расположенные с определенной частотой. Выбор именного такого вида разведочных работ вызван тем, что месторождение является россыпным и состоит из отдельных линзообразных россыпей, которые необходимо разведать. Поскольку глубина залегания небольшая, то выбран именно метод бурения неглубоких скважин. Для проходки горизонтальных горных выработок глубина залегания линз велика. В некоторых местах, где линзы залегают близко к поверхности планируется прохождение шурфов.

Частота разведочной сети была выбрана на основании того, что месторождение состоит из отдельных линзообразных промышленных россыпей, которые необходимо захватить.

Геофизические работы вызваны необходимостью контролировать технические показатели скважин. Комплекс геофизических работ так же предоставит новую, более полную и достоверную информацию о литологии и физических свойствах пород, слагающих месторождение.

3.2. Технические средства разведки

Технические средства разведки выбираются в зависимости от различных факторов, а именно

· геологические (характер связи природных скоплений полезных ископаемых с элементами геологического строении, условия залегания, морфология, строение и состав природных скоплений полезных ископаемых);

· горно-технологические (предполагаемые способы вскрытия и разработки месторождения, гидрогеологические условия, горнотехнические свойства полезного ископаемого и вмещающих пород);

· географо-экономические факторы (наличие и близость действующего горнодобывающего предприятия, степень экономического развития района)

Из технических средств, учитывая указанные выше факторы, необходимо использовать: механическое колонковое и ручное бурение для непосредственного отбора проб; комплекс геофизических методов для получения дополнительных гидрогеологических и инженерно-геологических сведений.

3.3. Обоснование геометрии плотности разведочных выработок

Исходя из геологических особенностей месторождения, размеров и морфологии рудных тел, закономерностей размещения их, мы считаем целесообразным применение резко разреженной разведочной сети. При такой сети поисковые профили строго распределены вкрест простирания россыпей в полосе вдоль зоны погружения палеозойского фундамента в сторону низменности и расстояния между ними, исходя из размеров россыпей нужно подобрать оптимальные.

Поисковые работы будут вестись параллельными профилями ориентировки через 3400 м. между профилями со скважинами на профилях через 400-800 м.

Применение этой методики позволит быстро выявлять площади распространения продуктивных песков, прислоненных к линии погружения палеозойского фундамента, а также установить наличие среди них россыпей.

В следующую стадию поисково-разведочную сеть необходимо сгустить до 1600 на 400 м. с целью выяснения размеров, морфологии, степени изменения полезных компонентов и других показателей рудных тел. Для получения запасов категории С1 в наиболее благоприятных участках разведочная сеть нужно сгустить сначала до 800 на 400 м, а затем до 400 на 200 м. Для категории В будет применяться разведочная сеть 200 на 100 м.

Таким образом, на основании имеющихся геологических предпосылок, будут установлены перспективные площади, где как поисковые, так и разведочные работы будут осуществляться стадийно путем сгущения выработок.

Разведочная сетка устанавливается в соответствии с группировкой россыпей и условиями отнесения запасов к классификационным категориям.

3.4. Методика изучения приповерхностных частей месторождения

Приповерхностные части месторождения необходимо изучить применяя различные горные выработки. В нашем случае - это неглубокие скважины.

При разведке месторождения возможно применение механического колонкового бурение скважин станками СБУ-ЗИВ-150 и УКБ-2-10, а также частично ручное ударно вращательное бурение. Последнее возможно использовать на участках с выходом продуктивных толщ на дневную поверхность или на площадях с малой глубиной залегания россыпи при отсутствии сливных кремнистых песчаников.

Забурка при механическом колонковом бурении скважин производится долотом диаметром 146 мм или 127 мм. Разубожевание продуктивных песков осуществляется диаметром 127 или 108 мм.

В целях получения качественного кернового материала по продуктивным пескам, учитывая их значительную обводненность, необходимо принять особенную технологию бурения:

· бурение ведется короткими трубами и с применением ребристых армированных коронок.

· пески разбуриваются укороченными рейсами длиной 0,6-1,0 м.

· для крепления ствола скважин в качестве промывочной жидкости используется глинистый раствор с основными параметрами: вязкость 25-35 см, удельный вес 1,15-1,22, содержание песка не более 5%.

· подъем керна производится с применением шарикового клапана и затиркой «всухую».

· в качестве меры предосторожности при бурении в отверстие трубного перехода необходимо ставить заглушку так, чтобы струя промывочной жидкости, попадая во внутрь колонковой трубы, рассеивалась спадала по стенкам ее.

· проходка интервалов, сложенных песчаными разностями, осуществляется на малых оборотов с подачей глинистого раствора до 30 л/мин.

· нагрузка на забой составляет 250-300 кг и складывается из веса снаряда и дополнительной осевой нагрузки, создаваемой рычагом вручную.

· по мере подъема бурового инструмента из скважины подкачивается глинистый раствор в скважину и держится уровень раствора у ее устья.

· по окончании бурения необходимо исключить вращение инструмента вхолостую.

· кремнистые песчаники во вскрышной части россыпи проходятся дробовыми коронками с применением чугунной дроби номера 2, 3, 4.

Проходка скважин ручного бурения будет осуществляться с помощью ручных ударно-вращательных станков с начальным диаметром 6 мм. Продуктивный горизонт пересекается диаметром 4, 5 мм. Проходка продуктивного пласта необходимо производить короткими рейсами 0,3-0,4 м. Если в процессе углубки скважины будет наблюдаться осыпание стенок, то перед дальнейшей проходкой необходимо произвести ее чистку. Проходка глинистых отложений можно осуществлять змеевиком, песчаные разности - буровой ложкой и в случае встречи водоносных пород - желонкой.

Принятая технология механического и ручного бурения необходимо соблюдать при разведке всех участков месторождения.

Скважины будут пробурены вертикальные, в рыхлых толщах на небольшие глубины, поэтому замеров азимутальных и зенитных углов при разведке можно не производить. Выход керна по продуктивной толще и вмещающим породам должен быть от 70 до 100% и в среднем не опускаться ниже 90%. Скважины с выходом керна по продуктивной толще ниже 70% необходимо перебуривать и включать в дефектную ведомость.

Контроль буровых скважин будет осуществляться шурфами, которые проходятся непосредственно по контролируемой скважине или вблизи ее. Проходка шурфов осуществляляеся вручную сечением 1,60 на 25 м. и 2 на 2 м с подъемом пород в бадьях или с помощью колодцекопателя КПК-25 с сечением 8 м в диаметре.

3.5. Геофизические работы

Комплекс геофизических работ состоит из каротажа скважин, который проводиться с целью литологического расчленения разреза, уточнения мощностей положения контактов отдельных разновидностей пород, определения их плотности, пористости, радиоактивности, водообильности, магнитных и других физических свойств. По результатам каротажных работ существенно корректируются геологическая колонка скважин и литологические разрезы слоистых толщ, определяются опорные и продуктивные горизонты, коррелируются данные по смежным скважинам. Комплекс каротажных геофизических работ в скважине состоит из

· гамма-каротажа - с его помощью производится литологическое расчленение и корреляция геологических разрезов скважин. Так же именно с помощью этого метода возможно выявление цирконовых россыпей.

· плотностного гамма-каротажа - применяется для расчленения пород по плотности и пористости. В разрезе скважины можно выделить прослои плотных известняков, рыхлых песчаников и другие геологические образования, заметно отличающиеся по плотности или пористости.

Так же необходимо производить контроль технического состояния скважин при помощи геофизических методов. В частности инклинометрии и кавернометрии.

3.6. Опробование.

С целью определения полезных минералов и мощности рудоносных песков необходимо проводить систематическое опробование песчаных отложений кусковской свиты. Для определения количественного содержания рудных минералов во вскрышных породах опробования можно производить выборочно.

В процессе работ для решения геологических вопросов специальные пробы отбираются согласно существующих инструкций для производства литологических, спорово-пыльцовых, палеокарпологических, химических, спектральных и других анализов.

В подавляющем большинстве случаев пробы будут отбираться по керну буровых скважин. Небольшое количество проб планируется взять из горных выработок.

При отборе из керна скважин ручного бурения в пробу берется весь поднятый с опробуемого интервала песчаный материал. Из скважин механического бурения в пробу берется на начальной стадии разведки также весь керн. В дальнейшем в пробу берется половина керна, разделенная вдоль его оси, другая часть керна остается в керновом ящике для характеристики геологического разреза. Удовлетворительные данные контроля бурения горными выработками позволяют приготавливать пробу из части кернового материала. Учитывая значительное количество керновых проб существует возможность приготовления пробы с меньшим начальным весом, что существенно сокращает затраты труда на обработку проб для подготовки их к минералогическому анализу.

Во избежание засорения пробы посторонним материалом, извлеченный из колонковой трубы керн тщательно очищается от буровой грязи и глинистой корки. Отобранные указанным выше способом пробы упаковываются в матерчатые мешочки, снабжаются этикеткой и поступают в проборазделочную.

Из шурфов отбираются бороздовые, валовые и технологические пробы.

Бороздовые пробы в шурфах располагаются вертикально по двум противоположным стенкам шурфа по всей мощности рудоносной толщи с интервалом опробования 0,6-1,0 м при размере борозды 0,10 на 0,20 м. Полученный материал по одноименным интервалам можно объединить в одну пробу.

Для выработки рациональной методики отбора бороздовых проб в шурфах были необходимо отобрать раздельно пробы с каждой стенки шурфа. Оставшийся после обработки проб материал собирается в одну пробу и, таким образом, готовится одна проба материала с четырех стенок, которая считается основной.

В начальной стадии разведочных и поисковых работ с целью установления закономерностей распределения рудных минералов в различных толщах, опробование будет производиться с учетом литологического состава. Интервалы опробования различны и колеблются в довольно значительных пределах. Так, минимальная мощность интервала опробования составляет 0,25-0,15 м, редко опускаясь до 0,10 м; максимальный же интервал пробы по однородной породе составляет 0,5-1,0 м и в виде исключения поднимается до 2,0-2,5 м. В дальнейшем опробуемый интервал можно принять равным 1,0 м, что обусловлено минимальной мощностью, входящей в подсчет запасов, которая установлена кондициями для Туганского месторождения.