CC BY
16
3. Бергер В.И., Натальин H.A. Фациальная обстановка формирования ртутно-сурьмяного оруденения в Южном Тянь-Шане. // Рудоносность осадочных комплексов: Докл. сов. геол. на XXVIII сес. Междунар. геол. конгресса. - Л.: Недра., 1989. - С. 176 - 185.
4. Бузмаков В.Н. Новые данные о структуре, минералого-геохимической зональности и стадийности гидротермальной сурьмяно-ртутной минерализации Чаувайского рудного поля Известия УГГГА. Сер: Геология и геофизика. Вып.8. - Екатеринбург, 1998. - С. 104-107.
5. Волгин Ю.Ю., Баринкова Н.Ю., Иванов B.C. Распределение минеральных ассоциаций в пределах Чаувайского рудного поля // Минералого-геохимические особенности ртутных и сурьмяных месторождений. - М.: ИМГРЭ, 1985. - С. 62-69.
6. Зималина В.Я., Исхода Н.И., Тилляева Г.С. Достоверность разведки ртутно-сурьмяных месторождений согласного типа. - Ташкент: ФАН Уз. ССР. 1981. - 216 с.
7. Фелорчук В.П. Геология ртути. - М.: Недра., 1983. - 270 с.
8. Угрюмов А.Н. Опыт формационного анализа золоторудных джаспероидных месторождений при крупномасштабном прогнозе и поисках // Формационный анализ как основа крупномасштабного прогноза и поисков цветных, редких и благородных металлов: Тр. ЦНИГРИ, Вып. 216.-М.. 1987. - С.70-77.
УДК 553.43:622.142.1(470.5)
Ю.К. Панов
МЕТРОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ ОПРОБОВАНИЯ РУДНЫХ ТЕЛ НА ШАХТЕ ГАЙСКОГО МЕДНОКОЛЧЕДАННОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
Метрологический аудит опробования рудных тел предусматривает экспериментальное определение точности (воспроизводимости) и правильности (верности) как самого метода опробования, так и отдельных проб. Именно требование к оценке отдельной пробы по точности и правильности отличает его от полного и неполного контроля опробования, применяемого для объектов опробования с пространственно независимыми и пространственно зависимыми свойствами
И» 5).
Метрологический аудит отбора линейно-точечных проб реализован нами при обрабогке данных экспериментального опробования, проведенного в 1969-70 гг. кафедрами поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и техники разведки Свердловского горного института (СГИ) на шахте Гайского меднорудного месторождения, руды которого являются типичными для медноколчеданных месторождений Урала [2].
Первичные руды сложены преимущественно пиритом и халькопиритом. В подчиненном количестве встречаются сфалерит, борнит, блеклые руды, галенит. Нерудные минералы представлены кварцем, кальцитом, баритом, серицитом и хлоритом. Первичные руды подверглись глубокому изменению с образованием мошной зоны окисления с хорошс развитой зоной вторичного сульфидного обогащения. Наличие халькозина и ковеллина повышает содержание меди в разрабатываемых рудах до 25 %.
Все сульфидные руды по внешнему виду разделяются на сплошные и прожилково-вкрапленные. между которыми имеются переходные разности.
Сплошные сульфидные руды имеют массивную (однородную), брекчиевидную. полосчатую и гнездовидную текстуры. Массивные (однородные) текстуры характеризуются равномернозернистым сложением с размерами зерен сульфидов в диаметре не более 1,0-1,5 мм. Такие текстуры типичны для пиритовых и халькопиритовых руд.
Брекчиевидные текстуры сложены обломками мелкозернистого пирита, размером от 2 до 5 см, сцементированными более поздними минералами - халькопиритом и сфалеритом.
Широко развиты полосчатые текстуры, чаше всего приуроченные к приконтаковым частям рудных тел с боковыми породами. Особенно отчетливо видна полосчатость в рудах, богатых халькопиритом. В пиритовых рудах с повышенным содержанием серицита и хлорита наблюдается
сзанцеватая текстура. Реже встречается гнездовая текстура с изометрическими обособлениями илькопирита среди однородного мелкозернистого пирита.
В прожилково-вкрапленных рудах наиболее часто встречается брекчиевидная текстура. Прожилки вторичных сульфидов (халькозин, ковеллин) выполняют трещины в первичных рудах. При «-оч прожилки чистого халькозина с содержанием меди до 80 % располагаются в брекчированном смятом порфирите, в котором содержание меди не достигает и I %. Это обстоятельство имеет особо важное значение при отборе проб, так как такие участки рудных тел отличаются весьма ■еравномерным распределением содержания меди.
По согласованию с рудоуправлением (РУ) была опробована стенка разведочного орта по 109 гфофилю на горизонте 320 м, вскрывающая зону вторичного сульфидного обогащения со сплошными м прожилково-вкрапленными рудами и промышленными сортами (рис. 1).
j м /: /¿/¿7 в
Рис. 1. Зарисовка северной стенки разведочного орта по 109 профилю, гор. 320 м:
I - проба и ее номер: 2 - сплошная руда массивной, полосчатой, брекчиевидной и гнездовндной текстур (сумма первичных и вторичных сульфидов более 65 %); 3 - руда вкрапленная брекчиевидной текстуры (сумма первичных и вторичных сульфидов менее 65 %): 4 - диабаз: f- - кварц-серицитовый сланец
Массивные сульфидные руды представляют мелкозернистый агрегат пирита с полосчатым расположением выделений халькопирита, борнита и сульфидов. Прожилково-вкрапленные руды представлены рассланцованными брекчиями вторичных кварцитов, сцементированных сульфидами, среди которых встречаются прожилки вторичных сульфидов с очень высоким содержанием меди.
Стенка орта опробована двумя способами: 1) ручным способом отбора - пробщиками РУ; 2) механизированным способом - пробоотборником СГИ-Зм - сотрудниками СГИ. Эти способы отличаются степенью выдержанности геометрических баз проб.
Сотрудниками РУ отобрано 19 сплошных и 21 пунктирных бороздовых проб. Сначала отбирались пунктирные бороздовые пробы. При этом по линии борозды через каждые 5 см прэбщик отбивал молотком или вырубал зубилом куски руды диаметром 2-4 см и ссыпал их в брезентовый пробный мешок. Начальная масса пробы составляла 1-2 кг на 1 пог. м опробованного материала. Затем отбивались или вырубались промежутки-целики между лунками, оставшиеся между пунктами отбора пунктирной борозды. После этого отбивались куски с краевых частей борозды и с её дна, чтобы получить сечение бороздовой гробы 3x5 см. Весь материал ссыпался в мешок и составлял сплошную бороздовую пробу массой от 2 до 4 кг с 1 пог. м. Фактические длины проб изменялись от 0,75 до 1,35 м, коэффициент вариации равен 21 %. Варьировало также число кусков в пробах. Интервалы отбора сплошных и пунктирных бороздовых проб и эталонных проб СГИ частично не совпадали. Таким образом, пробы РУ характеризуются невыдержанностью геометрической базы и низкой степенью пространственной сопряженности друг с другом, а также пробами СГИ.
Математическая обработка химических анализов проб РУ велась только методами вариационного анализа. При этом из совокупности сплошных бороздовых проб исключены 3 пробы в интервале 26,0 -29,0 м и 1 проба в интервале 40,5-42,0 м соответственно с аномально высским и низким содержаниями меди. Такие содержания обусловлены избирательным выкрашиванием сульфидов, а также серицита и хлорита при отборе сплошных проб в прожилково-вкрапленных рудах и на участках кварц-серицитовых сланцев.
Статистические характеристики по различным способам отбора проб приведены в табл. 1. Различия средних величин и дисперсий между содержанием элементов по разным способам
пробоотбора. проверенные критериями Стьюдента и Фишера при 5 % уровне, статистически незначимы, однако существенна разность средних по содержанию меди между пробами СГИ и сплошными пробами РУ (1,24 %), которая почти в 3 раза превышает разности средних по пробам СГИ и пунктирным бороздовым пробам. Следовательно, пунктирные бороздовые пробы предпочтительнее сплошных бороздовых проб. Повышение их правильности и точности возможно за счет уменьшения вариации их геометрической базы.
Таблица 1
Статистические характеристики различных способов отбора проб
Способы отбора проб Число проб п Статистические характеристики
средние У.й средние квадратичные отклонения Бу. коэффициенты вариации V %
Цинк
РУ-силошныс борозды 15 4.64 4.17 90.00
РУ-пуиктирные борозды 21 4.90 2.85 58.00
СГИ-эталонные пробы 19 5.57 3.16 57.00
Медь
РУ-сплошныс борозды 15 7.91 5.22 66.00
РУ-пунктирные борозды 21 7.10 4.78 60.00
СГИ-тталомные пробы 19 6.67 4.24 64.00
Сера
РУ-сплошные борозды 15 24.74 11.21 45.00
РУ-иункгирные борозды 21 25.55 11.75 46.00
СГИ-эталонные пробы 19 23.85 11.89 52.00
Способом СГИ по стенке орта были отобраны 19 примыкающих друг к другу проб с постоянными геометрическими характеристиками, позволяющими составить из них эталонные пробы. Каждая эталонная проба длиною 1 пог. м состоит из 30 разовых точечных проб (порций) постоянной геометрической базы - цилиндра диаметром 44 и высотой 30 мм. Точечные пробы располагаются по двум параллельным линиям с расстоянием между центрами порций в каждой линии 70 мм [1]. Тонкоизмельченный материал каждой точечной пробы анализировался в химической лаборатории на содержание меди, цинка и серы. Средние содержания 0о элементов из всех 30 проб эталонной пробы приняты за действительные, или истинные [6]. Такие эталонные пробы соответствуют принципам опробования [4] и позволяют реализовать вычислительный эксперимент по оценке статистических и метрологических характеристик линейно-точечных проб с различным числом порций (разовых проб). Более подробно планирование вычислительного эксперимента и составление из разовых проб 11 вариантов линейно-точечных проб рассмотрено нами ранее [3].
Графоаналитическая обработка вариантов вычислительного эксперимента проводилась по специально составленной программе СКК-М , реализованной на современных ПЭВМ в следующей последовательности.
По эталонным пробам и пробам вариантов разрежения вычислялись статистические характеристики: средние значения У1 , Ц; средние квадратичные отклонения Бу, коэффициенты корреляции г,^; уравнения регрессий; значения корней эллипса рассеяния сопряженных измерений; критерии Стьюдента I и Фишера Г при 5 % уровне значимости а. По этим критериям делалось заключение о наличии - отсутствии классической систематической погрешности и равноточности вариантов разрежения относительно эталонных проб.
С учетом статистических характеристик и критериев согласия различия рассчитывалась воспроизводимость (точность) варианта разрежения, классическая точность и систематическая погрешность отдельных проб по следующим формулам:
X
5«= \---- . (1) , (2)
и+у
х=с1= У-и , (5)
~ с
где , Б да , бд,, 6 0, — соответственно точность (воспроизводимость) абсолютная и относительная для неравноточных (формула 1, 2) и равноточных (3, 4) сопряженных проб; с^-У.-и, - разность
содержаний по ¡-й сопряженной пробе; с1 - разность средних содержаний по пробам ¡-го варианта и эталонным пробам; п - число пар сопряженных проб; Дс - классическая абсолютная систематическая погрешность ¡-го варианта разрежения; 5Х - допустимая средняя квадратичная случайная относительная погрешность хим. анализа на элемент; ПТ - показатель точности.
По результатам расчетов с~атистических и метрологических характеристик строились метрологические карты сопряженных измерений для оценки знакопеременной систематической погрешности способа отбора проб конкретного варианта вычислительного эксперимента [3].
Классические точности и систематические погрешности для отдельных проб рассчитывались по следующим формулам:
¿Ж, }
пт =
(6)
5.=
г/г
1-1
т-I
(7)
6,= =х 100
<4
(8)
д г
Л*=^к1-йк1 , (9) Аок = -==- х 100 ,(10) Г1Тк=-*- ,(11)
им °х
где Бь , , Дл , А«* - соответственно точность (воспроизводимость) и классическая абсолютная и относительная систематические погрешности для отдельной к-й пробы; ПТк— показатель точности для к-й пробы; - содержание элемента в к-й пробе ¡-го варианта разложения с одним и тем же числом разовых проб; - действительное содержание элемента в к-й пробе; т - количество вариантов разложения с одинаковым числом разовых проб (порций) в к-й пробе. В нашем вычислительном эксперименте тн-2.3.6. соответственно для видов линейно-точечных проб, состоящих из 15, 10 и 5 разовых проб (порций).
Результаты графоаналитической обработки вычислительного эксперимента представлены в табл. 2. 3 и на рис. 2. Анализ табл. 2 свидетельствует, что между пробами из 15, 10 и 5 порций и эталонными пробами имеется очень тесная и тесная корреляционная связь, все линейно-точечные пробы равноточны, классическая систематическая погрешность, за исключением 1 случая, статистически незначима и практически отсутствует.
Наилучшие метрологические показатели характерны для содержаний серы. Для всех видов линейно-точечных проб знакопеременная систематическая погрешность отсутствует: пробы из 15 и 10 порций относятся по показателю ПТ к высокой категории точности, а проба из 5 порций - к высокой и средней категориям. Несколько хуже метрологические характеристики по меди. Так, в двух вариантах видов проб из 5 порций имеются знакопеременные систематические погрешности, а по показателю точности они относятся к средней категории. Наихудшие метрологические показатели отмечаются для содержаний цинка. Во всех вариантах видов проб из 5 порций установлена знакопеременная систематическая погрешность, а в одной - даже классическая систематическая погрешность. По показателям точности пробы относятся к категории неудовлетворительных. Пробы
из 15 порций в одном варианте имеют знакопеременную систематическую погрешность. Все пробы из 15 и 10 порций попадают только в среднюю категорию точности. Резюмируя результаты метрологических показателей табл.1, видим, что из всех видов линейно-точечных проб предпочтительнее пробы из 10 разовых проб (порций) как по точности (воепроизводительности), так и по правильности.
Рис. 2. Гистограммы распределения 19 проб по показателю точности: а. б. в. - соответственно линейно-точечные пробы из 15. 10 и пяти разовых точенных проб
Анализ гистограммы на рис. 2 показывает, что наилучшие показатели поточности отдельных проб имеют содержания серы. Так, только 5-15 % всех проб относятся к категории неудовлетворительных, а в кате~орию высокоточных попадает от 26 до 74 % соответственно для проб из 5, 10 и 15 порций. Пробы с большими показателями точности приурочены к участкам прожилково-вкрапленных руд.
Наихудшие показатели точности для содержаний цинка: 32 и 68 % проб из 10 и 5 порций относятся к категории неудовлетворительных, в то время как по меди значительно меньше - 15 и 41 %. Для всех 3 элементов пробы из 15 порций хотя и снижают процент неудовлетворительных по точности проб до 5-15 %, но не устраняют проб с крайне высокими значениями показателей точности. Эффект существования высоких по показателю точности проб предопределяется полосчатыми текстурами в сплошных рудах и прожилками вторичных сульфидов в прожилково-вкрапленных рудах. Следовательно, пробы из 10 порций имеют лучшую воспроизводимость, чем пробы из 5 и 15 порций.
Таблица 2
Статистические и метрологические характеристики сопряженных проб вычислительного эксперимента
1 3*ды проб Цинк Медь Сера
эталонные из 30 точек из 15 разовых проб из 10 разовых проб из 5 разовых проб эталонные из 30 точек из 15 разовых проб из 10 разовых проб из 5 разовых проб эталонные из 30 точек из 15 разовых проб из 10 разовых проб из 5 разовых проб
I Варианты ■клеримента 0 1.2 3. 4.5 6. 7.3 9.10.11 0 1.2 3.4.5 6. 7.8 9.10.11 0 1.2 3. 4.5 6. 7.8 9.10.11
IЧисло проб в каждом i варианте 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19 19
I Средние Ьыдчепня V¡ ; I 5.57 5.70 5.45 5.45 5.42 5.33 5.48 5.64 5.40 5.27 5.49 5.17 6.67 6.94 4 42 6.85 6.40 6.57 7.23 6.72 6.87 6.29 6.48 6.43 22.85 23.00 22.71 2295 2275 22.82 23.65 22.71 22.58 22 58 22.30 22.94
Средние квадратичные 1 отклонения I Sy,: S^ % 3.16 3.52 3.01 3.17 3.16 3.46 3.28 4.05 3.87 3.22 3.24 3.18 4.24 4.42 4.12 4.32 4.12 4.29 4.50 4 41 4.64 4.06 4.35 4.26 11.99 12.08 11.92 11.77 1235 11.96 11.51 12.24 12 80 12.10 12.21 11.78
Коэффицинты корреляции TyWo 0.97 0.96 0.95 0.97 0.96 0.86 0.96 0.87 0.87 0.89 0.87 0.96 0.94 0.99 0.99 099 0.97 0.99 0.97 0.97 0.96 0.97 1.00 1.00 0.99 1.00 0.99 0.99 1.00 0.99 0.99 0.99 0.98
Заключение о равно-точности проб по критерию Фишера Равноточные Равноточные Равноточные
Абсолютная точность S0i 0.62 0.62 0.70 0.56 0.70 1.18 0.98 1.37 1.16 1.05 1.17 0.13 0.48 0.41 0.43 0.41 0.90 0.48 0.79 0.81 0.83 0.70 0.13 0.41 0.80 0.68 0.79 1.51 0.76 1.20 1.24 1.73 0.27
Относительная точность б«.% 1072 11.57 12.80 10.14 12.86 21.28 17.57 25.00 21.41 I8.9¿ 21 8Г- 622 7.13 6.25 6.56 6.25 12.92 7.17 11.52 12.57 12.65 10.74 1.81 1.81 349 2.86 3.47 6.45 3.34 5.30 5.42 7.75 1.00
Допустимая точность хим. анализа 8W, % относительная 3.5 3.5 3.5 4.5 4.5 4.5 200 2.00 2.00
Показатель точности ПТ 8* 8к 3.12 3.31 3.66 2.90 3.67 6.08 4.96 7.14 6.12 5.4! 6.24 1.38 1.58 1.39 1.45 1.38 2.76 1.60 2.56 2.79 2.81 2.39 0.90 0.90 1.74 1.48 1.73 3.24 1.67 2.65 2.71 3.88 0.50
Окончание таблицы 2
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 II | 12 | 13
1 2 - Статис- То же Имеется - Значима Отсут- Имеется - Отсутствует
5 О С тически в !1-м во 2-м ствует в 6-м
8 1 незна- варианте варианте варианте
= 3 чима
3 а
£ т = 2
1 - — § г 8-
11 ё г
— X *
= Си 5 = - Имеется Отсут- Имеется - Отсутствует Имеется - Отсутствует
7 О 11 5 8 о 8 отсут- ствует во всех в 6-м и
с 7. ствует вариантах 9-м вариан-
X тах
| 7 & а т
о — и =
2 С О
с? * я ге 1
го (5? С 7.
Таблица 3
Относительные систематические погрешности линейно-точечных бороздовых проб
Виды проб Число проб Диапазон изменения погрешности. % от до Пропет- встречаемости погрешностей в интервалах. % Число проб Средняя относительная систематическая погрешность на опробованном участке орта. %
±5.00 % ±10.00% ±15.00% со знаком со знаком •к *•
Цинк
Из 15 разовых проб 38 •41.00 +41.00 58.00 74.00 87.00 19 19 + 2.11
Из 10 разовых проб 57 -46.00 +64.00 42.00 63.00 71.00 29 28 -2.78
Из 5 разовых проб 114 -73.00 +72.00 20.00 33,00 49.00 57 57 -0.87
Медь
Из 15 разовых проб 38 -25.00 -25.00 42.00 78.00 94.00 19 19 0.00
Из 10 разовых проб 57 -35.00 -31.00 44.00 54.00 66.00 29 28 -2.21
Из 5 разовых проб 114 -61.00 -66.00 30.00 45.00 67.00 55 59 + 0.77
Сера
Из 15 разовых проб 38 -15.00 -15.00 84.00 95.00 100.00 19 19 0.00
Из 10 разовых проб 57 -32.00 -24.00 67.00 76.00 85.00 27 30 -0.10
Из 5 разовых проб 114 -54.00 -51.00 57.00 71.00 83.00 51 63 + 0.16
Из табл. 3 видно, что наибольший диапазон изменения относительных систематических погрешностей, наибольший процент неудовлетворительных по этому метрологическому показателю проб (более 15 %), более высокие средние относительные систематические погрешности для всех видов линейно-точечных проб характерны для содержаний цинка. При этом число неудовлетворительных проб из 5 порций больше 50 %. Эти же позиции несколько лучше для содержаний меди и на порядок вь ше для содержаний серы.
Число систематических погрешностей со знаком плюс и минус практически одинаково, а гистограммы распределения содержаний элементов симметричны и близки к кривой нормального распределения. Поэтому относительные систематические погрешности отдельных проб подчиняются действию закона больших чисел и при большом числе проб стремятся к нулю или к бесконечно чалой величине. Табл. 3 подтверждает эту закономерность: все средние относительные систематические погрешности практически не существенны, так как |Док|<3.00 % , а для содержаний меди и серы по пробам из 15 порций равны нулю. Пробы из 10 порций выгодно отличаются от проб из 5 порций по преобладанию в них относительных систематических погрешностей с низкими значениями (^<±5.00 %).
Проведенный метрологический аудит позволяет сделать следующие вь:воды:
Наилучшие показатели по точности (воспроизводимости) и правильности сгособа отбора имеет механизированный метод отбора линейно-точечных проб пробоотборником СГИ-ЗМ.
Гораздо худшие метрологические показатели характерны для ручного метода отбора сплошных и пунктирных борозд. Они систематически завышают содержания меди как по отдельным пробам, так и по средним величинам относительно эталонных проб. На отдельных участках завышение содержаний по сплошным бороздовым пробам достигает аномальных значений.
Рекомендуется руды Гайского месторождения опробовать бороздовыми пробами длиною 1 пог. м. При механизированном отборе рациональна проба из 10 разовых проб (порций), при ручном отборе - пунктирная борозда.
Метрологический аудит подтверждает достоверность пунктирных бороздовых проб, широко применяемых при оценке качества медноколчеданных месторождений Урала.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Альбов М.Н., Челышев В.А., Панов Ю.К. Механизация отбора химических проб в горных выработках // Вопросы методики опробования месторождений полезных ископаемых при разведке и эксплуатации.-Свердловск, 1969.-С. 174-182.
2. Бородаевская М.Б., Вахрушев М.И., Контарь Е.С. и др. Геологическое строение Гайского рудного поля и условия локализации в нем медноколчеданного оруделения (Южный Урал): Труды ЦНИГРИ, Вып. 83. - М., 1968. - 327 с.
3. Панов Ю.К. Метрологическое обеспечение отбора проб методом пунктирной борозды при опробовании медноколчеданных месторождений Урала // Изв. Уральской государственной горно-геологической академии. Сер.: Геология и геофизика. - 1998. - Вып. 8. - С. 122-126.
4. Панов Ю.К. Опробование твердых полезных ископаемых: Учебное пособие. -Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 1998. - 102 с.
5. Панов Ю.К. Современное состояние и задачи разработки теоретических основ опробования руд и техногенных продуктов // Проблемы разведки, добычи и обогащения руд благородных металлов и техногенного сырья: Труды Междунар. научно-техн. конф. - Екатеринбург: Изд-во УГГГА, 2000. - С. 49-51.
6. Тюрин Н.И. Введение в метрологию. - М.: Изд-во стандартов, 1976. - 304 с.
УДК 622.143.001.57
С.Г. Фролов
МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ СКВАЖИН
Современное состояние технологии и техники направленного бурения скважин позволяет успешно решать комплекс разнообразных геолого-технических задач. В то же время методики направленного бурения ориентированы на оптимизацию процесса проходки отдельных стволов скважин, то есть в качестве объекта управления принимается отдельный ствол (основной или
