Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

При разведке гравийно-песчаных месторождений опробование является главной и наиболее ответственной частью работ. Прин­ципы опробования основаны на качественных требованиях к гра­вийно-песчаному материалу как сырью, используемому той или иной отраслью промышленности или строительства. Опробование заключается в отборе проб из исходной горной породы, обработке и доведении их до массы, необходимой для проведения исследова­ний и испытаний.

При опробовании должны быть выполнены следующие усло­вия:

1. Изучение качества гравийно-песчаного материала необхо­димо осуществлять с учетом возможности его комплексного ис­пользования для всех видов строительных работ (группа А). Это условие относится ко всем крупным и средним месторождениям. Для мелких месторождений комплексная оценка качества необя­зательна. Во всех случаях главное внимание должно быть уделено оценке качества материала по его основному назначению.

2. Опробование должно гарантировать возможность изучения всех полезных компонентов, слагающих исследуемую толщу (пе­сок, гравий, валуны), а также пород вскрыши, если использова­ние их промышленностью возможно и целесообразно.

3. Исследуемая толща должна быть опробована на всю мощ­ность. Если разведка производится до определенного горизонта (например, до уровня подземных вод), то по редкой сетке должны быть пройдены и опробованы выработки, полностью вскрывающие всю гравийно-песчаную толщу.

4. Перерывы в опробовании полезной толщи не допускаются (по выработкам не должно быть неопробованных интервалов, даже если эти интервалы представлены некондиционными поро­дами). Исключением могут быть лишь мощные прослои неконди­ционных пород,, необходимость удаления которых при разработке не вызывает сомнений.

5. Опробование должно производиться в соответствии с зада­чами, характерными для данной стадии разведки;

6. Все пробы, отобранные при проведении как поисковых, так и разведочных работ, изучаются в полевых и в лабораторных условиях с целью определения состава гравийно-песчаной толщи и оценки качества слагающих ее компонентов. Перечень исследо­ваний, необходимых для оценки качества материала в зависимо­сти от его назначения, определяется соответствующими ГОСТ и ведомственными техническими условиями. Ниже приводится пере­чень анализов и испытаний, обычно выполняемых при геологораз­ведочных работах.

В полевых условиях:

а) определение гранулометрического состава продуктивной толщи;

б) определение петрографического состава гравия н валунов;

в) определение содержания органических примесей по специальным точеч­ным пробам, отбираемым от нерассеянного гравийно-песчаного материала;

г) определение объемного веса в целике и коэффициента разрыхления.

В лабораторных условиях:

а) определение гранулометрического состава песка (ситовой анализ) и со­держания в нем вредных примесей (органических, пылеватых и глинистых);

б) определение содержания органических и пылевато-глинистых примесей в гравии;

в) минералогический анализ песка;

г) химический анализ песка;

д) комплексные физико-механические испытания песка, гравия, валунов (для определения исходных свойств породы) и щебня, полученного дроблением валунов.

В ряде случаев бывает необходимо выполнить прямые техно­логические испытания в соответствии с назначением песков или гравийно-песчаного материала.

В зависимости от интервалов отбора проб различают секцион­ное, послойное, послойно-секционное и погоризонтное опробо­вание.

Секционным называется опробование, при котором полезная толща или выделяемый в ней горизонт делится на несколько частей (секций), в каждой из которых берется отдельная проба. Секции имеют примерно равную длину (интервал отбора пробы), которая бывает различной на разных стадиях разведки. Сечение выработки в пределах одной секции должно быть неизменным.

Послойное опробование представляет собой частный случай секционного, при котором длины секций не равны между собой, а соответствуют мощностям литологически разных слоев, слагаю­щих полезную толщу. Секционные пробы могут отбираться и в пределах мощных литологически однородных слоев. В этом случае опробование называется послойно-секционным.

Погоризонтным называется опробование, при котором интер­вал отбора проб равен высоте уступа будущего карьера, т. е. со­ответствует горизонту отработки. Погоризонтные пробы отби­раются либо непосредственно в процессе проходки выработки, либо составляются путем объединения первоначально отобранных секционных или послойных проб.

В зависимости от назначения различают следующие виды проб:

а) пробы для определения гранулометрического состава гра­вийно-песчаного материала;

б) пробы для изучения петрографического состава гравия;

в) лабораторные пробы гравия для определения содержания вредных примесей;

г) лабораторные пробы песка для определения гранулометри­ческого состава и содержания вредных примесей;

д) точечные пробы гравийно-песчаного материала для опре­деления содержания органических примесей;

е) технические пробы песка, гравия и валунов для комплекс­ных физико-механических испытаний;

ж) технологические пробы песка, гравия и валунов (щебня из валунов) для комплексных физико-механических и прямых тех­нологических испытаний в строительных растворах, бетоне, би­туме и т. д.;

з) пробы песка на минералогический и химический анализы.

Опробование с требуемой степенью детальности должно осве­щать всю территорию месторождения. Пункты отбора проб для определения гранулометрического и петрографического состава и содержания вредных примесей должны располагаться на площади разведуемого месторождения равномерно, но с учетом изменчи­вости вещественного состава залежи и детальности разведки. В зависимости от характера изменчивости опробуемые выработки

располагаются либо по правильной сетке, либо на разведочных линиях со сгущением в направлении большей изменчивости.

Пробы для комплексных физико-механических и технологиче­ских испытаний должны отбираться от всех характерных разно­видностей (сортов) материала, отдельно по каждому самостоя­тельно характеризуемому горизонту и блоку (участку) месторож­дения.

Представительная конечная масса секционных (послойных) проб устанавливается по формуле

<3 = 0,2

где ^ — максимальный диаметр кусков (зерен) в пробе, см.

Легко рассчитать, что при крупности гравия до 70 мм пред­ставительная масса пробы составит около 70 кг. В практике раз­ведки месторождений гравийно-песчаного материала с целью по­лучения достаточного количества материала для лабораторного изучения отдельных фракций при содержании гравия меньше 50% рекомендуется доводить конечную массу пробы до 100 кг.

По выработкам, из которых отбираются погоризонтные техни­ческие и технологические пробы, устанавливается конечная масса их с таким расчетом, чтобы получить после рассева достаточно гравия для составления технической пробы. Наименьшая общая конечная масса всех гравийно-песчаных проб, отбираемых для этой цели из выработки или выделенного горизонта, в зависимо­сти от среднего содержания гравия в опробуемой выработке при­ведена в табл. 1.

Таблица I КОНЕЧНАЯ МАССА ГРАВИЙНО-ПЕСЧАНЫХ ПРОБ Масса пробы, кг при содержании гравия, % Назначение пробы (комплекс испытаний) 15 20 30 40 50 Полный комплекс без испыта­ний в бетоне То же, с испытанием в бетоне илн битуме То же, с одновременным испы­танием в бетоне и в битуме 2000 3000 4000 1500 2300 3000 1000 1700 22100 750 1200 1500 500 900 1100

Конечная масса пробы в этом случае определяется по формуле

Р=С}1/М,

где Р — конечная масса секционной или послойной пробы, кг; <2 — общая конечная масса всех объединяемых проб (по табл. 1), кг; I — интервал отбора секционной (послойной) пробы, м; М — мощность полезной толщи (или выделенного горизонта) в данной выработке, м.

Материал для петрографической разборки гравия отбирается после рассева секционных (послойных) проб. Разборка произво­дится раздельно по всем фракциям или по одной объединенной фракции гравия в зависимости от характера и стадии разведки месторождения. Материал для петрографической разборки (100— 120 зерен) отбирается точечным методом от каждой фракции или от их смеси. Разборка отобранной навески производится простым подсчетом зерен каждой породы с последующим объединением пород в пять технологических групп.

I. Крепкие породы (гранит, сиенит, диорит, кварцит и Др.).

II. Породы средней крепости (гнейсы, известняки, песчаники и Др.).

III. Слабые породы (сланцы, мел, гипс, слабые песчаники, вы — ветрелые породы И Др.).

IV. Вредные для бетонов породы (рудные минералы, содержа­щие серу или железо, кислые эффузивные породы, известняки, кремни и аморфные модификации кремнезема и др.).

V. Породы, плохо сцепляющиеся с битумом (кварциты, квар — цито-песчаники, кремни и др.).

Для определения гранулометрического состава гравийно-пес — чаного материала в процессе проходки выработки отбираются ва­луны и с помощью шаблона сортируются вручную на две фрак­ции: 70—450 мм и крупнее 450 мм. Гравийно-песчаная масса под­вергается рассеву на грохоте через сита с круглыми отверстиями. Обычный набор сит имеет диаметр отверстий 70, 40, 20, 10, 5 и 3 мм. Полученные в результате грохочения фракции взвеши­ваются и вычисляется их содержание в горной массе в целых про­центах.

При разведке гравийно-песчаных месторождений буровыми скважинами, так же как и горными выработками, необходимо вы­полнять условия, вытекающие из перечисленных выше принципов и ограничений опробования. Очевидно, что принципы опробования будут соблюдены, если в процессе бурения будет обеспечено сле­дующее.

1. Выход керна при бурении по продуктивной толще будет составлять не менее 80%.

2. Масса гравийно-песчаного материала, полученного в виде керна, будет не меньше минимальной конечной массы представи­тельной пробы.

3. В процессе бурения не должно быть искусственного разубо — живания или обогащения гравийно-песчаного материала.

4. При опробовании по керну должна быть обеспечена надеж­ная фиксация границ литологических разностей толщи, а также границ горизонтов, отличающихся по гранулометрическому или петрографическому составу.

5. Система разведки месторождения должна обеспечивать воз­можность изучения не только гравийно-песчаной смеси, но и опре­деления содержания валунов, их размеров и петрографической характеристики.

При бурении разведочных скважин вся извлекаемая из сква­жины порода, объединенная в пределах принятого для опробова­ния интервала, составляет исходную секционную (послойную) пробу. Материал с отдельных рейсов можно объединять в одну пробу только при бурении одним диаметром; при смене диаметра бурения необходимо отбирать новую пробу. Выход керна при бу­рении определяется сравнением массы фактически поднятого на поверхность материала с рассчитанной по формуле

<3 = ъс12 /р/4,

где: Л — диаметр бурения (внутренний диаметр обсадных труб при бурении желонкой), м; I — мощность интервала опробования (длина рейса), м; р — плотность породы, кг/м3 (для гравийно­песчаного материала, не содержащего валунов, принимается р = 1600-е-1800 кг/м3).

Практикой геологоразведочных работ определено, что наибо­лее целесообразными диаметрами бурения по продуктивной толще являются 6—8", если содержание валунов в ней превышает 3%. При отсутствии валунов или незначительном количестве их диа­метр бурения может быть уменьшен до 4’/г" (132 мм). При боль­шом количестве валунов, в том числе крупных, для определения их содержания необходимо наряду с бурением скважин проходить шурфы, а также использовать косвенные методы, но в обязатель­ном сочетании с проходкой шурфов и в тех случаях, когда косвен­ные методы коррелируются с прямыми.

Комментарии запрещены.