Квалиметрическая оценка запасов месторождений медно-никелевых руд

Гладышев, Владислав Владимирович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Квалиметрическая оценка запасов месторождений медно-никелевых руд
ВАК РФ 25.00.16, Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр

Автореферат диссертации по теме "Квалиметрическая оценка запасов месторождений медно-никелевых руд"

На правах рукописи

УДК 622.343;622:658.562

ГЛАДЫ ШЕВ ВЛАДИСЛАВ ВЛАДИМИРОВИЧ

КВАЛИМЕТРИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЗАПАСОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД

Специальность 25.00.16 - «Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2008

003459678

Работа выполнена в Московском государственном горном университете

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор ЕРМОЛОВ Валерий Александрович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор РУДЕНКО Валентина Владимировна кандидат технических наук КУТЕПОВ А Надежда Андреевна

ФГУП ВИОГЕМ - Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, защите инженерных сооружений от обводнения, специальным горным работам, геомеханике, геофизике, гидротехнике, геологии и маркшейдерскому делу (г. Белгород)

Защита диссертации состоится « ог 2009 г. в /3 час. на заседании

диссертационного совета Д.212.128.04 при Московском государственном горном университете (МГГУ) по адресу: 119991, Москва, Ленинский проспект, дом 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГГУ.

Автореферат разослан « » 01 2009 г.

Ведущая организация:

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Ю. В. БУБИС

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Отечественное горнодобывающее производство стоит в настоящее время перед сложнейшей проблемой повышения своей конкурентоспособности. Главным условием решения этой проблемы является выполнение требований рынка по существенному улучшению качества и снижению себестоимости добытых и доведенных до товарного вида полезных ископаемых. От качества продукции рудников, шахт и карьеров во многом зависят производственные и экономические показатели как ее потребителей, так и самих горнодобывающих предприятий, поскольку необеспечение конкурентоспособности их продукции приводит в современных условиях к самым серьезным негативным последствиям, вплоть до финансовой несостоятельности предприятий.

Особенно важна эта проблема для предприятий, деятельность которых связана с добычей, обогащением и металлургическим переделом медно-никелевых руд, в частности ОАО «ГМК «Норильский никель», поскольку основная часть их продукции идет на экспорт. Для этих предприятий существует объективная необходимость использования современных методических подходов к комплексной оценке качества полезных ископаемых, безопасности и экологичности их использования, технического уровня и конкурентоспособности производства. Ведущую роль в этом процессе играет квалиметрическая оценка запасов медно-никелевых руд и, в частности, совершенствование методов оценки и моделирования месторождений рудно-минерального сырья, обусловливающих комплексное использование геологической информации, ее полноту и достоверность. В связи с этим исследования в данном направлении являются актуальной научной задачей.

Целью работы является обоснование методов квалиметрической оценки запасов месторождений медно-никелевых руд для их рациональной разработки и комплексности использования минерального сырья.

Идея работы заключается в создании рациональной системы идентификации геолого-технологических свойств полезных ископаемых на основе семантической оценки месторождения и его генетически взаимосвязанных показателей путем агрегирования или детализации композиций моделей, обладающих большим набором информативных характеристик.

Научные положения, разработанные лично автором:

1. Семантическая оценка и диагностика сложно-струетурных и полигенных месторождений должна базироваться на анализе совокупности пространственно-совмещенных рудных образований, созданных процессами минералообразования,

а также обосновании критериев и геоиндикаторов, характеризующих закономерности размещения комплексных руд и их качество.

2. Геоиндикационная система месторождений определяется как множество пространственно-дифференцированных композиций моделей на основе генетической взаимосвязи системообразующих геологических параметров, характеризующих качество руд в соответствии с изменением их состава, свойств, а также количественных соотношений между ними, что дает возможность повысить ценность (точность, полноту и оперативность) геологической информации.

3. Квалиметрическую оценку запасов рудно-минерального сырья следует производить по разработанной методике, основанной на конструировании путем агрегирования или детализации совокупности многоуровневых моделей, позволяющих последовательно уменьшать степень неопределенности формализованного описания сложной природной объемной струетурно-вещественной системы месторождения и отображать геолого-технологические ситуации при управлении запасами и качеством добываемых руд.

Задачи исследований:

1. Анализ состояния, методов и задач квалиметрической оценки недр.

2. Семантическая оценка месторождений медно-никелевых руд.

3. Построение статистических моделей георесурсов юго-западного участка Талнахского месторождения.

4. Построение графоаналитических и горно-геологических моделей георесурсов юго-западного участка Талнахского месторождения.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

- разработаны научно-методические основы многоуровневого моделирования сложно-структурных месторождений на базе стратификации композиционных рядов статистических, графических и геостатистических моделей запасов георесурсов,•

- доказано, что геоиндикационная система месторождения является пространственно-распределенной, что позволяет использовать при отображении ее структуры теорию и методы моделирования на основе дискретно измеряемых геологических показателей, отвечающих определенной, координатно описываемой точке геологической среды;

- .установлено, что нестационарное анизотропное математическое моделирование месторождений на основе тензорно-корреляционной характеристики изменчивости геологических показателей позволяет определить рациональные направления отработки рудных залежей.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- представительным объемом данных опробования медно-никелевых руд Талнахского рудного узла (обработано 1912 данных, характеризующих качество и технологические свойства руд), использованных в качестве основы для выявления искомых закономерностей;

- корректностью применения статистических и геостатистических методов обработки геологических данных и удовлетворительной сходимостью расчетных (прогнозных) и фактических данных;

- положительной апробацией результатов диссертации на месторождениях Талнахского рудного узла.

Методы исследований. В работе использованы следующие методы исследования, позволившие реализовать идею работы: методы математической статистики, геостатистики, теории случайных функций, графического моделирования и геометрии недр для построения моделей георесурсов.

Научное значение работы заключается в обосновании методов квалимет-рической оценки запасов медно-никелевых месторождений, базирующейся на стратификации композиционных рядов статистических, графических и геостатистических моделей и установлении пространственно-качественной структуры георесурсов.

Практическое значение работы состоит в разработке методических основ квалиметрической оценки запасов медно-никелевых месторождений Талнахского рудного узла, позволяющих повысить точность, полноту и достоверность геологической информации при управлении запасами и качеством добываемых руд и определять рациональные направления разработки рудных залежей.

Реализация выводов и рекомендаций работы.

Методика квалиметрической оценки запасов месторождений медно-никелевых руд принята к использованию в системах геолого-маркшейдерского обеспечения управления запасами и качеством руд рудоуправления «Талнахское» Заполярного филиала ОАО «ГМК «Норильский никель».

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и получили одобрение на научных симпозиумах «Неделя горняка» в 2006 - 2008 гг., на семинарах кафедры геологии МГТУ в 2005 - 2008 гг.

Публикации. По результатам диссертации опубликованы 4 научные работы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, содержит 36 таблиц, 38 рисунков и список литературы из 88 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе дан анализ современного состояния вопроса квалиметриче-ской оценки недр, рассмотрены основные методы количественной оценки качества источника георесурсов, определены задачи, стоящие перед квалиметрией недр в настоящее время, а также изложены методические основы многоуровневого моделирования рудных месторождений.

Вопросы квалиметрической оценки запасов и качества продукции в горном деле нашли отражение в работах Е. И. Азбеля, С. Я. Арсеньева, X. Бадамсурэна, Н, В. Барышева, П. П. Бастана, В. В. Богацкого, В, А. Букринского, В. Ф. Вызова,

A. М. Гальянова, С. Ганжаргала, Ф. Г. Грачева, В. М. Гудкова, Дж. Дэвиса,

B. А. Ермолова, В. В. Ершова, В. Н. Зарайского, Д. А. Казаковского, В. М. Калин-ченко, П. Л. Каллистова, Д. Р. Каплунова, Ю. А. Коробченко, В. М. Крейтера, Г. Г. Ломоносова, А. М. Марголина, Ж. Матерона, К. П. Николаева, М. Г. Новожилова, А. И. Осецкого, В. Н. Попова, Е. И. Попова, П. Й. Райского, С. С. Резни-ченко, В. В. Ржевского, Я. Ш. Ройзена, В. В. Руденко, П. А. Рыжова, Г. В. Секисо-ва, В. И. Снеткова, Л. П. Соколова, В. И. Соловьева, В. И. Стрельцова, Ю. Н. Трушкова, И. П. Шарапова, Л. П. Щупова, А. М. Эрперта и других ученых.

Опыт использования методов, применяемых в квалиметрии недр, показал их высокую эффективность при оценке месторождений и планировании горных работ. Однако отдельные методы еще не имеют однозначного решения и требуют дальнейшего изучения и развития. Прежде всего, это связано с созданием объемных геолого-технологических моделей месторождений полезных ископаемых, что предопределяет необходимость разработки научно-методических основ моделирования геотехнических систем, концептуально связанного с представлением данных систем в виде множеств:

в = (Бгп, Б*", И, Т), (1)

где Б™, Б", 8Т, Б"1 — множество геолого-промышленных, горно-геологических и техногенных объектов различного уровня, а также стадий малоотходных технологий; И - множество допустимых связей между указанными элементами системы (структура модели); Т - множество рассматриваемых моментов времени.

Выделение на заданных временных интервалах требуемой комбинации горно-геологических объектов и, соответственно, их качественных свойств обусловливает переменность состава, структуры и типа моделей.

Моделирование ситуаций в геотехнической системе возможно с помощью конструирования ансамбля многоуровневых моделей, относящихся к одной и той же системе, но позволяющих оценивать различные аспекты ее функционирования. Многоуровневое моделирование геотехнической системы - стратификация композиционных рядов моделей - может осуществляться путем детализации исходной модели или с помощью построения дополнительных моделей.

Построение ансамбля моделей различных уровней на основе стратифицированного подхода связано с определением иерархической организации уровней описания системы и ее отдельных элементов. Первичным звеном такой композиции моделей является исходная система (система нулевого уровня - Ко), представляющая собой содержательное (семантическое) описание горногеологических и технологических факторов.

Исходная (семантическая) модель (К0) имеет следующий вид:

К0=<Х,\Ш,Ь>, (2)

где XI — переменные системы; IV — параметрическое пространство системы {X, е пространство потенциальных значений (состояний) параметров.

Выделением двух подмножеств (входного Ьвх и выходного Ьвьк) множества Ь устанавливается направленность моделируемой системы, т. е. взаимосвязь параметров.

Смежный для Ко уровень представляет информационную систему с измеряемыми показателями (Б-система данных первого уровня), которая включает в себя Ко-систему и является банком данных (базы данных разведки, базы данных геодезической и маркшейдерской съемок и др.). В качестве модели этого уровня можно использовать множество И = <К0, с!>, где с! - первичная геологическая, маркшейдерская, технологическая и другая информация, которая для исходной геотехнической системы устанавливается по определенным правилам {с1: IV—>Ь -для количественных данных, и <1: {IV х Ь) [0,1] - для качественных параметров).

Система второго уровня (О-система) может быть представлена в виде множества С? = <Д А, Я>, где А - множество взаимосвязанных свойств (геоиндикаторов) геологических, геолого-промышленных и других объектов; Л - параметрически инвариантные отношения переходов состояний системы, заданные детерминированным или вероятностным способом. На уровне О-системы возможно расширение множества базисных параметров, определенных для исходной Ко-системы, за счет включения в него дополнительных параметров, для которых задаются отношения перевода в параметрическое множество Ш. Система второго

уровня (в) может представлять собой множество геоиндикаторов (базы данных), полученных на основе первичных геотехнологических показателей.

Геоиндикационная система месторождений определяется как множество композиций моделей, построенное на основе информационной взаимосвязи отдельных первичных параметров (элементов) месторождения, характеризующих качество полезных ископаемых в соответствии с изменением их состава и свойств, а также количественных соотношений между ними. При этом месторождение или его участки адекватным образом представляются конечным множеством:

С={ЙР*,, я^.... (3)

где каждый элемент множества й7*/ отвечает определенному набору свойств на уровне К. Пространственное распределение свойств Дописывается характеристической функцией свойств;

1, если точки (х, у, г) обладают свойством ЙР*,;

| (4)

_ О, в противном случае. Таким образом, геоиндикационная система месторождения является пространственно-распределенной, что позволяет использовать при построении ее пространственной структуры теорию и методы моделирования месторождений на основе дискретно измеряемых геологических показателей, отвечающих определенной, координатно описываемой точке геологической среды.

Построение геоиндикационной системы месторождения как объекта промышленного использования включает:

• обоснование признаков - геоиндикаторов на основе экспериментальных исследований вещественного состава и свойств минерального сырья;

• геоиндикационное моделирование (построение и анализ моделей геоиндикационной системы);

• прогнозирование на основе моделей значений геоиндикаторов в недрах (па флангах месторождений, глубоких горизонтах и т.д.);

• геолого-технологическое и геоэкологическое картирование. Специфика формирования элементов - моделей геоиндикационной системы - связана, с одной стороны, с экспериментальным изучением закономерностей поведения природных типоморфных ассоциаций минералов в различных технологических; процессах рудоподготовки и обогащения, с другой - с анализом и обработкой исходной геологической информации, предусматривающими вероятностный подход к оценке отношений между показателями. При этом необходимо так-

же сопоставление и объединение первичных характеристик качества минерального сырья с целью получения более информативных параметров, т. е. геоиндикаторов комплексных свойств полезных ископаемых. Фундаментальным в разработке теоретических основ геоиндикации месторождений минерального сырья является положение о генетическом характере системообразующих отношений (геоиндикаторов), отражающих условия образования природных месторождений и взаимодействие геологических компонентов геотехнических систем.

Системы третьего уровня являются уже структурированными Г-системами, образующимися на основе элементов системы множеств Ко-, Б- и в-систем и представляющими собой подмножества этих систем:

где Ф, е {О, £>,■£„}; N - множество свойств подсистем полной системы (первичные качественные параметры и геоиндикаторы); Ч7* - связи между подсистемами моделей с показателями / и геоиндикаторами кг, О, — область определения параметров и значений комплекса моделей.

Структурированная Г-система включает композиции агрегированных моделей (математических и графических) горно-геологических объектов и их качественных характеристик, а также последовательных уровней формирования качества в технологической цепи добычи, рудоподготовки и обогащения.

Синтезирующим уровнем композиции моделей геотехнической системы являются множества ситуационных моделей сложности горно-геологических и технологических условий при управлении качеством минерального сырья.

Во второй главе определены критерии и геоиндикаторы оруденения при разработке рудных месторождений и дана семантическая оценка георесурсов месторождений Талнахского рудного узла.

В соответствии с закономерностями размещения месторождений и типами геологических структур рассмотрены стратиграфические, фациально-литологические, магматогенные, метаморфогенные, тектонические, минералого-петрографические, геохимические, гидрогеохимические и геофизические критерии оруденения в пределах горных отводов. В результате анализа для различных геолого-промышленных типов рудных месторождений определены: элементный состав первичных геохимических и водных ореолов, ряды зональности основных элементов-индикаторов оруденения, обусловливающих методологию технолого-минералогической диагностики и оценки георесурсов.

Технолого-минералогическая диагностика и оценка качества руд составляют научно-методическую основу квалиметрии георесурсов и связаны с изучением

(5)

химического и минерального состава руд, их структурно-текстурных особенностей, включающим определение состава главных и второстепенных минералов, а также примесных химических элементов; анализом кристаллохимических модификаций минералов и вторичных изменений руд; установлением физико-химических свойств и характера срастаний минералов.

Результаты семантической диагностики и оценки георесурсов включают: выделение типоморфных кристаллохимических модификаций рудных минералов, баланс распределения химических элементов по минералам, количественную оценку структурно-текстурных характеристик руд, обусловливающих эффективность переработки минерального сырья.

Семантическая оценка и диагностика рассмотрена в работе для сплошных сульфидных (богатых) медно-никелевых руд Талнахского рудного узла.

Богатые медно-никелевые руды месторождений Талнахского рудного узла делятся на два основных технологических типа:

• I технологический тип включает руды преимущественно пирротинового состава, поступающие на обогащение;

• II технологический тип - высокомедистые халькопиритовые (моиху-китовые, талнахитовые) руды с кубанитом, направляемые непосредственно на металлургическую плавку.

Руды, подвергающиеся обогащению, подразделяются на четыре технологических сорта:

• 1-А] - мелкозернистые пирротиновые руды с ксенолитами вмещающих пород и магнетитом;

• 1-А2 - средне-, крупнозернистые халькопирит-пирротиновые руды;

• 1-А3 - руда, аналогичные сорту 1-А2, но обогащенные халькопиритом, иногда содержащие кубанит (до 4 %);

• 1-В - халькопирит-пирротин-кубанитовые руды (пирротина около 25 %), которые в виде шихты поступают частично на обогатительную фабрику и часто на медный завод для плавки в печи Ванюкова.

Для богатых медно-никелевых руд был детально изучен химический состав различных генераций, морфологических и структурных модификаций основных сульфидных минералов пирротина, пентландита, халькопирита, в том числе по природным типам и технологическим сортам.

Пирротин является главным минералом во всех типах и сортах медно-никелевых руд, за исключением богатых высокомедистых. Выделяются три морфологические разновидности: пирротин-1, пирротин-П и пирротин-Ш, и три

структурные модификации: пирротин гексагональный, пирротин моноклинный и троилит.

Пирротап-1 представлен мелкими, средними и крупными зернами с размерами от долей миллиметра до 50 - 100 мм, отмечаются зерна размером в десятки сантиметров в так называемых гигантозернистых «пегматоидных» рудах. Пирро-тин-1 содержит ориентированные параллельно базальной отдельности многочисленные включения пентландита пластинчатой, линзовидной, веерообразной и пламеневидной формы, иногда сопровождающиеся халькопиритом и пластинчатым магнетитом. Присутствуют также более крупные изометричные, каемчатые, петлеобразные выделения халькопирита и пентландита.

Пирротин-П встречается в виде агрегатов неправильной формы, в виде округлых зерен, а также в виде зерен, имеющих шестиугольное сечение в халькопирите и на границе пирротина-1 и халькопирита и часто охфуженных каемками нерудных минералов (рудник «Маяк»). Для руд Комсомольского и Таймырского рудников в пирротине-П характерно присутствие мелких округлых зерен пентландита и халькопирита.

Пирротин-Ш представлен прожилками шириной 0,01 - 0,1 мм, секущими халькопирит и, редко, крупнозернистый пентландит. Он обычно не содержит включений пентландита и халькопирита, являясь наиболее поздним образованием.

В сортах пирротиновых руд 1-А] и 1-Аг преобладает пирротин-1, в небольших количествах отмечаются пирротин-П и пирротин-Ш. При увеличении содержаний меди (сорт 1-Аз) наблюдается увеличение количества пирротина-Ц и пир-ротина-Щ.

В кубанитовых рудах (сорт 1-В) пирротин-1 присутствует в виде изометрич-ных и таблитчатых зерен размером 0,20 - 20 мм с хорошо выраженной отдельностью и в виде ксеноморфных зерен, коррелированных кубанитом. Включения представлены мелкозернистым пентландитом, кубанитом и халькопиритом. Пирротин-П в этих рудах представлен мелкими изометричными зернами в кубаните и халькопирите, редко в пентландите.

Структурные модификации пирротина встречаются как в виде гомогенных зерен, так и в виде срастаний моноклшшого (магнитного), гексагонального (парамагнитного) пирротинов, а также троилита (антиферромагнитного).

Моноклинный пирротин содержится преимущественно в мелкозернистых и среднезернистых рудах сорта 1-А]. В срастании с гексагональным пирротином он слагает средне-крупнозернистые и крупнозернистые руды сорта 1-А2 с содержанием меди менее 6 % для руд Октябрьского месторождения и менее 5 % для руд

Талнахского месторождения. В халькопирит-пирротиновых рудах сорта 1-А3 содержание моноклинного пирротина не превышает 5-15 отн. %.

Гексагональный пирротин распространен в халькопирит-пирротиновых рудах сортов 1-А2 и 1-А3 и в кубанитовых рудах (сорт 1-В). В незначительных количествах гексагональный пирротин присутствует в халькопиритовых рудах (сорт Ц-С). В рудах, содержащих 5 - 6 % меди, гексагональный пирротин составляет более 90 отн. % массы пирротина, образуя сплошные поля зерен пирротина-1.

Троилит появляется в рудах сорта 1-Аз (до 4 мае. %), при этом в халькопирите обнаруживается пластинчатый кубанит. Троилит отмечается в гексагональном пирротине-1 в виде пластинок и кайм вокруг мелкозернистого пентландита. В срастании с гексагональным пирротином он слагает выделения пирротина-П. В кубанитовых рудах сорта 1-В содержание троилита не превышает 20 мае. %; его реликтовые зерна неправильной формы достигают 1,5 см. Также троилит присутствует в халькопиритовых рудах сорта П-С.

Изучены зависимости содержаний изоморфного никеля в пирротине от содержаний в руде никеля и меди. При этом установлено, что изменчивость содержаний никеля в пирротине происходит синхронно с увеличением отношения меди к никелю в пирротинсодержащих богатых рудах сортов 1-Аь 1-А2, 1-Аз и 1-В (рис. 1).

Высокие содержания изоморфного никеля в пирротине отмечаются в рудах сорта 1-А2 на участках, где содержание меди в пирротиновых рудах составляет: для Талнахского месторождения 3,5 - 4,8 %, для Октябрьского 2,95 - 6,15 % при близких содержаниях никеля 3,3 -5,0 % и 2,8 — 4,0 %, соответственно. Максимальные значения для гексагонального пирротина (0,82 %) и моноклинного пирротина (0,91 %) обнаруживаются при содержании меди в руде 4,0 - 4,1 %; средние значения составляют, соответственно, 0,61 % и 0,43 %,

В целом, в сорте 1-А2 с ростом содержаний в руде никеля и меди происходит снижение концентрации изоморфного никеля в моноклинном пирротине. Для гексагонального пирротина также отмечается подобная закономерность. Учитывая преобладание в сульфидных залежах руд сорта 1-А2, основная масса изоморфного никеля в пирротине приходится именно на этот сорт.

Вторым по величине концентраций (и запасам) изоморфного никеля в пирротине. является сорт 1-Аь где пирротин представлен преимущественно моноклинной модификацией. Содержание изоморфного никеля в моноклинном пирротине изменяется от 0,28 % до 0,81 % (среднее 0,54 %), в гексагональном пирротине - от 0,28 % до 0,70 % (среднее 0,57 %). По мере повышения в руде концен-

траций никеля и меди количество изоморфного никеля в пирротине уменьшается, т.е. сохраняются тенденции, характерные для руд сорта 1-А2.

Наиболее низкое среднее содержание изоморфного никеля в гексагональном пирротине установлено в халькопирит-пирротиновом сорте I-A3. Химические анализы на моноклинный пирротин для данного сорта руд практически отсутствуют в связи с его низким содержанием в руде. Количество изоморфного никеля в гексагональном пирротине колеблется от 0,02 % до 0,46 % (среднее содержание -0,27 %). При увеличении содержания никеля в руде с 2,4 % до 3,9 %, в отличие от других сортов, содержание изоморфного никеля увеличивается с 0,10 - 0,25 % до 0,27 - 0,46 %. Таким образом, пирротин руд сорта 1-А3 - малоникелистый.

В рудах сорта I-B троилит содержит стабильно низкое количество изоморфного никеля - не более 0,08 % (среднее содержание - 0,03 %), гексагональный пирротин - преимущественно 0,10 - 0,20 % с разбросом содержаний от 0,05 % до 0,46 %. Среднее содержание изоморфного никеля в пирротинах для руд сорта I-B составляет 0,30 - 0,35 %. При падении содержания никеля в руде до 1,5 - 2,0 % на контакте с вмещающими породами содержание изоморфного никеля в пирротине этого сорта возрастает до 0,5 - 0,6 %. Такая же закономерность обнаруживается для руд сорта I-Ai при аналогичных содержаниях никеля и пирротина.

В рудах Талнахского месторождения по сравнению с пирротином-I устанавливается увеличение содержания никеля в моноклинных пирротинах II и III. На Октябрьском месторождении содержания изоморфного никеля в моноклинных пирротинах I, II и III отличаются стабильностью. Различные морфологические разновидности гексагонального пирротина на этих месторождениях по содержанию изоморфного никеля очень близки друг к другу. Иногда отмечается заметное увеличение содержания меди в пирротинах II и III по сравнению с пирротином-1.

Основным концентратором никеля в богатых рудах является пентландит, представленный двумя морфологическими разновидностями - крупнозернистой и мелкозернистой.

Основная масса крупнозернистого пентландита (пентландита-I) присутствует в халькопирите и на границах халькопирита и пирротина в виде выделений размером от 0,1 до 5 - 7 мм. На границах халькопирита и пирротина для этой разновидности пентландита весьма характерны каймы шириной от 0,1 до 2 - 3 мм.

Мелкозернистый пентландит (пентландит-Н) выделяется в виде пластинок, линзочек, пламеневидных обособлений по базальной отдельности пирротина, часто приуроченных к трещинам в пирротине, его границам с силикатами и магнетитом.

В рудах сорта I-Ai пентландит представлен как крупнозернистой, так и мелкозернистой разновидностями. Размер крупнозернистых выделений не превышает 0,1 мм. Каймы пентландита на границах пирротина и халькопирита присутствуют значительно реже, чем в рудах других сортов, преобладает зернистый пентландит.

Для руд сорта 1-А2 характерно расположение мелкозернистого пентландита в виде линз с халькопиритом в пирротине-I; вокруг таких агрегатов в виде кайм присутствуют моноклинный пирротин-П и магнетит. Наличие подобных срастаний можно рассматривать как фактор, существенно осложняющий технологию обогащения, так как размеры зерен пентландита здесь составляют первые микроны - десятки микрон.

В рудах сорта 1-А3 пентландит представлен довольно крупными (до 6 - 7 мм) выделениями с ответвлениями тонких пламеневидных вростков в окружающий пирротин-I. Поэтому этот сорт руд наиболее благоприятен для получения малоникелистого пирротина.

Пентландиты в ассоциации с моноклинным пирротином более никеленос-ны, чем в ассоциации с гексагональным пирротином. В рудах с троилитом (I-B, II-C) пентландит по составу наиболее железистый.

К настоящему времени в богатых рудах месторождений Талнахского рудного узла обнаружены следующие минералы группы халькопирита: талнахит, мои-хукит, никелистый путоранит, а также две разновидности тетрагонального халькопирита - медистая и железистая.

Пирротиновые руды сложены тетрагональным халькопиритом. Вместе с крупнозернистым пентландитом он располагается между зернами или агрегатами зерен пирротина, обуславливая характерную для данных руд петельчатую структуру. С мелкозернистым пентландитом халькопирит наблюдается в виде пластинчатых и линзовидных вростков вдоль базальной отдельности пирротина. В пирро-тиновых рудах сорта I-A] халькопирит отмечается в виде зерен, соизмеримых с зернами пирротина.

В кубанитовых и халькопиритовых рудах тетрагональный халькопирит образует поля аллотриоморфнозернистого строения, включающие порфировидные зерна пирротина.

Остальные минералы группы халькопирита встречаются, главным образом, в халькопиритовых и кубанитовых рудах, т.е. в рудах, поставляемых непосредственно в металлургическую плавку.

Кубанит присутствует в богатых рудах в виде двух морфологических разновидностей - зернистой и пластинчатой. В пирротиновых рудах сорта I-Ai кубанит отсутствует и появляется в виде редких пластинок только в рудах сорта I-Аг, обо-

гащенных гексагональной модификацией пирротина. В рудах сорта 1-Аз присутствуют обе разновидности кубанита, но пластинчатая заметно преобладает. В ку-банитовых рудах сорта 1-В кубанит представлен, главным образом, зернистой разновидностью; размер зерен кубанита в них резко изменяется, но обычно не превышает первых миллиметров. В халькопиритовых рудах сорта П-С кубанит встречается в виде зернистых агрегатов крайне сложной конфигурации и пластинчатых выделений, образующих тесные срастания с минералами группы халькопирита. Состав кубанита во всех типах и сортах руд практически не отличаются от стехиометрического.

Магнетит в сортах руд присутствует в виде зернистой и пластинчатой формы.

Существуют определенные закономерности изменения химического состава рудных минералов. Если исключить типичные дальтониды (халькопирит, кубанит), то железистость минералов от пирротиновых руд к халькопиритовым возрастает - моноклинный пирротин сорта 1-А] сменяется гексагональным пирротином сорта 1-Аг, а в рудах сорта 1-А3 появляется в заметных количествах троилит (рис. 2). Еще более заметно это видно на примере пентландита - его железистость в халькопиритовых рудах максимальна, тогда как пентландит пирротинового сорта 1-А] отличается наибольшей никеленосностью (рис. 3). Синхронно с никелем в пентландите изменяются содержания кобальта (рис. 4).

Примечательно также, что сернистость минералов постепенно стабилизируется в области стехиометрических значений для каждого минерала в направлении от пирротиновых руд к халькопиритовым. Исключение составляют аномальные халькопириты.

Богатые руды характеризуются контрастным изменением химического состава и структурных модификаций сульфидов, которые можно определить как кристаллохимические модификации.

В качестве граничных значений для выделения кристаллохимических модификаций сульфидов медно-никелевых руд были приняты (табл. 1):

• для никелистого и железистого пентландитов - содержание никеля и кобальта более или менее 31 мае. % и 0,98 мае. %, соответственно; при этом значительная часть пламеневидного пентландита пирротиновых руд представлена высоконикелистым (кобальтовым) пентландитом, а кубанитовых и халькопиритовых руд - железистым низконикелистым порфировидным пентландитом;

1-Л, 1-М 1-А> 1-В

Технологические сорта Богатых руд

Рис, 1. Распределение содержаний изоморфного никеля в гексагональном пирротине по технояогаческим сортам богатых рул Октябрьского месторождения

шш

Отношение Си/Ni

I-Ai !-Ai i-Ai 1-е

Технологические сорта богатых руд

Рис, 2. Распределение содержаний железа в гексагональном пирротине по технологическим сортам богатых руд Октябрьского месторождения

Технологические сорта богател руд Технологические cejrtl богатых ид

Рис. 3. Распределение содержаний никеля в иещландите по технологическим сортам богами руд Октябрьского месторождения

Рис. 4. Распределение содержаний кобальта в пентландите по технологическим сортам богатых руд Октябрьского месторождения

АР -.-«.-.-Ai-.--В -

Отношение Сч/Ni с-—-----

• для медистого и железистого халькопиритов - содержание меди более или менее 34 мае. %, соответственно. Железистый халькопирит, как правило, никельсодержащий.

Таблица 1

Распределение кристаллохимических модификаций рудных минералов в сортах богатых руд

Минералы Ед. измерения Технологические сорта руд

1-А, 1-А2 1-Аз 1-В п-с

1. Пирротин отн. % 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

- моноклинный отп. % 65,5 25,0 9,0 - -

-гексагональный отн. % 34,5 75,0 68,0 52,0 40,0

-троилит отн. % - - 23,0 48,0 60,0

2. Пептландит отн. % 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

- никелистый с содержанием никеля более 31 мае. % и кобальта более 0,98 мае. % отп. % 97,5 84,0 33,3-67,0 23,9 11,0

- железистый с содержанием никеля менее 31 мае. % и кобальта менее 0,98 мае. % отн. % 2,5 16,0 33,0-66,7 76,1 89,0

3. Халькопирит отн. % 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0

- медистый с содержанием меди более 34 мае. % отн. % 72,5 75,0-89,5 71,5-82,0 44,0' 27,2*

- железистый с содержанием меда менее 34 мае. % й железа более 31 мае. % отн. % 28,5 10,5-25,0 18,0-28,5 29,0* 8Д*

Моихукит отн. % - - - 9,0 32,6

Талнахит отн. % - - - 18,0 22,8

Путоранит отн. % - - - - 9,2

4. Кубанит мае. % - - 5-10 30-95 30

5. Магнетит мае. % 13,7 4,4 6,0 1=6 5,1

6. Нерудные компоненты мае. % 15-20 1-2 6-7 1-2 5-6

: При отсутствии моихухита, талнахита и путоранита соотношение медистого и железистого халькопирита соответственно изменяется

Выделение кристаллохимических модификаций сульфидов осуществлялось с учетом характера полей распределения химических элементов в минералах (рис. 2 — 4), структурных особенностей, физических свойств и поведения в технологии

обогащения. Данный подход отличается от традиционного, используемого минералогами, тем, что позволяет подойти к количественной оценке технологических сортов с позиций содержания кристаллохимических модификаций минералов, изменения их нестехиометрии внутри сортов руд и на их границах, а также установить достоверную взаимосвязь показателей качества запасов георесурсов с учетом их генезиса.

В третьей главе на примере центральной пирротиновой и центральной халькопиритовой залежей юго-западного участка Талнахского месторождения определены статистические модели георесурсов.

В первую очередь, для аналитического выражения особенностей морфологии центральной пирротиновой и центральной халькопиритовой залежей определялись параметры регрессивной зависимости между мощностью Ь и условными координатами точек наблюдений х и у. Регрессивный анализ позволил установить характер зависимости мощности от положения точки наблюдения на площади рудного тела, однако полученные уравнения регрессии не адекватны результатам наблюдений и не могут быть использованы в практических расчетах без риска допустить грубую ошибку.

Далее проведен анализ зональности размещения компонентов в центральной пирротиновой залежи и центральной халькопиритовой залежи. Эндогенная зональность рудных тел определяется закономерным изменением химического и минералогического состава по мощности, простиранию и падению рудных залежей. В работе для характеристики зональности в размещении компонентов пирротиновой и халькопиритовой залежей Талнахского месторождения применен регрессивный анализ. При этом величина коэффициента корреляции служила критерием наличия или отсутствия зональности и степени ее проявления, а уравнение регрессии количественно выражало форму связи состава руд с пространственным местоположением точек наблюдения в рудной залежи.

В соответствии с этим строилась регрессивная модель зональности. В качестве аргументов принимались координаты х, у и г, которые являлись фиксированными неслучайными величинами. Значения х и у определяли положение точки наблюдения на площади, а г - в вертикальном сечении. За отметку г принималось относительное положение точки наблюдения в рудном теле, поэтому величина г изменялась от 0,01 - условная отметка кровли рудного тела, до 1,00 - отметка его почвы. Функциями в модели являлись случайные величины - содержания изучаемых металлов и минералов. На основании регрессивного анализа зональности размещения компонентов в центральной пирротиновой залежи можно заключить, что горизонтальная зональность отсутствует, для большинства компонентов (№,

Си, Бе, БРо, Б, Со, Р1, Рё, ЯЬ, пентландит, халькопирит, пирротин) наблюдаются элементы вертикальной зональности, однако во всех случаях зональность не является существенной. В результате регрессивного анализа зональности размещения компонентов в центральной халькопиритовой залежи выявлено, что большинство зависимостей при данном количестве наблюдений являются значимыми, а наиболее тесной связью с координатами и мощностью характеризуются содержания Си и Со, причем параболическое уравнение регрессии Си - Ь вполне пригодно для предварительной оценки содержаний Си по мощности, хотя и дает значительную погрешность (22,2 отн. %):

Си = 5,68 + 1,3 60Ь - 0,024Ь2. (6)

На последнем этапе исследований проведен анализ взаимосвязи содержаний компонентов в рудах пирротинового и халькопиритового типов.

Исследовались взаимосвязи содержаний кобальта и благородных металлов с другими компонентами руд центральной пирротиновой и центральной халькопиритовой залежей (N1, Си, Ре, Бр0, Б и основные сульфидные минералы) путем построения простых (парных) и многофакторных моделей с числом переменных факторов от 2 до 9. Выявление зависимостей содержаний именно этих металлов в рудах Талнахского месторождения, исходя из насущных потребностей горного производства, является наиболее важным. В табл. 2 представлены результаты исследований для содержаний платины в центральной пирротиновой залежи.

Зависимости, установленные в результате статистического анализа данных разведки сплошных руд юго-западного участка Талнахского месторождения, являются объективной основой для геометризации месторождения и управления качеством руд на стадиях проектирования, планирования горных работ, а также оперативного управления добычей для формирования руд с заданными технологическими свойствами.

В четвертой главе работы рассмотрена структурированная система, включающая композиции агрегированных моделей (графических и геостатистических) запасов георесурсов, а также сипуационные модели состояния горногеологических объектов.

Графические модели, отображающие качественные свойства, дают возможность установить определенную зависимость между компонентами, входящими в состав полезного ископаемого, и тем самым установить характер размещения этих компонентов в полезном ископаемом, что имеет существенное значение при разработке месторождения. Именно с этих позиций рассмотрены графические модели, полученные для центральной пирротиновой и центральной халькопиритовой залежей юго-западного участка Талнахского месторождения.

Таблица 2

Парные зависимости содержаний платины от содержаний некоторых компонентов в рудах пирротинового типа

Функция Аргументы

N1, % Си, % ра, %-ю Аи, %-КГ4 РШ, % Ср, %

ИЛ/о-КГ1 1* = 0,05 + 0,660№ г = 0,339; а= 11,49 1,44 Р1 =-0,91 +0,911Си г = 0,748; Й = 55,95 Блс-Ш И = 0,15 + 0,231Ра г -0,856; (1 = 73,27 5Р1рл = 0,79 = 2,23 + 2,680Аи г = 0,507; а = 25,70 8^=1,32 Р1 = 0,04 + 0,226РШ г = 0,342; а = 11,70 вкл. = 1,43 К = -0,91 +0,315Ср г = 0,748; а = 55,95 влс, = 1,01

1п1Ч =-0,783 + 1,1701п№ г = 0,491; а = 24,11 Эйм! = 0,467 ЬП =-1,055 + 1,4221пСи г = 0,760; (1 = 57,76 Бас« = 0,348 1пИ = -и94 + 0,97Е1пР<1 г = 0,848; <1 = 71,91 Бром = 0,284 1п14 = 1,179 + 0,100!пАи г = 0,281; а = 7,90 8Р1а, = 0,514 1пР1 =-1,981 + 1,1501пРп1 г = 0,491; а = 24,11 Бпл«-0,467 1пР1 = -2,563 + 1,4221пСр г = 0,760; а = 57,76 8р1Ср = 0,348

И= 1,94 -0,385№ + + 0,133№2 г) - 0,350; а = 12,25 в™, = 1,43 1Ч = -1,33 + 1,080Си-— 0,017Си2 Г1 = 0,748; с! = 55,95 Зла = 1,01 Р1 = -0,56 + 0,334Ра~ -0,003Ра2 Ч = 0,865; (1 = 74,82 8ЛМ = 0,77 Р1 = 2,69 - 1,330Аи + + 4,191Аи2 Я = 0,591; а = 34,93 Spt.Au = 1,23 Р1= 1,89-0,123Р1И + +0,015Рп1г П = 0,353; а = 12,46 Эйр», = 1,43 Р1 =-1,33 + 0,376Ср-- 0,002Ср2 Л = 0,749; а = 56,10 ' 8лСр=1,00

И = 4,25-5,11б/Ы1 11-0,281; <1-7,90 5род= 1,47 И = 5,75-10,660/Си 4 = 0,608; с1 = 36,97 Spt.Cu = 1,21 14 = 4,34 - 12,420/Рс! П- 0,573; а = 32,83 Бриа 1,25 Р{ = 3,19 - 0,004/Аи Л = 0,109; а = 1,18 8р1р(| = 1,52 Р1 = 4,15 - 13,510/РМ т) = 0,273; а = 7,45 влм- 1,47 Р1 = 5,74 - 30,747/Ср П = 0,608; а = 36,97 5р1.сР =1,21

При д = 5% г (ч) >0,149 значимы; при г (ч) > 0,473 (Б > 1,29) уравнения адекватно представляют результаты наблюдений

г - коэффициент корреляции; т) - корреляционное отношение; <1 - коэффициент (индекс) детерминации; . Эух- стандартная ошибка уравнения регрессии; q - уровень значимости; Б - критерий Фишера

Для центральной пирротиновой залежи построены и проанализированы графические модели распределения мощностей, содержаний никеля, меди, железа, золота. Также рассмотрены модели распределения значений отношения

М+Си ^ характерШуЮщего степень обогащения руд цветными металлами, и отношения —-—, характеризующего степень экологической нагрузки при добыче № + Си

планируемого количества металлов (рис. 5).

Для центральной халькопиритовой залежи построены и проанализированы графические модели распределения мощностей, содержаний кобальта, меди, золота, серы.

Для оценки пространственно-качественной структуры центральной пирротиновой и центральной халькопиритовой залежей использованы геостатистические модели. На основании анализа структурных функций (вариограмм) установлено, что изменчивость показателей, характеризующих качество руд, удовлетворительно описывается сферическими, линейными и экспоненциальными моделями изменчивости как с эффектом самородков, так и без. Уравнения собственных функций и их модели для показателей центральной пирротиновой залежи приведены в табл. 3.

На основании анализа нестационарных анизотропных моделей корреляционных функций (тензоров второго порядка) для содержаний никеля в центральной пирротиновой залежи определены корреляционные функции, характеризующие связи между значениями данного показателя в различных направлениях геологического поля, а также величины наибольших и наименьших связей в анизотропном поле. В результате исследований установлено, что для содержаний никеля в центральной пирротиновой залежи тензор второго ранга имеет диагональный вид, а корреляционная функция — наиболее простую каноническую форму. Геометрической интерпретацией анизотропной структуры коррелированной изменчивости никеля является семейство квадратов подер, приведенных на рис. 6.

Расстояние от каждой точки квадрата подеры, соответствующего шагу Ъ=0, до начала координат является значением дисперсии в направлении от начала координат к рассматриваемой точке. Из рис. 6 видно, что квадрат подеры при к=0 близок к окружности; это значит, что размахи колебаний содержаний никеля по всем направлениям приблизительно одинаковы. Однако, наибольший размах наблюдается в направлении на запад - северо-запад, а наименьший размах - в направлении на север - северо-восток.

Изолинии проведены через 0,3

Количество Лилейные запасы технологических сортов Содержания малоникели- Экологиче-

тонн серы богатых руд по моишости, в % стого пирротина, в % ские сорта

на ) тонну 1-А, 1-Аа 1-Аз 1-В II-С Всего Моно- Гексаго- РУД

суммы ни- клин- нал. +

келя и меди ный троилит

в руде

5,5 70-75 25-30 13- 15 8-9 5-6 Ннэкоуко-

-1,0-5,5 30-40 55-65 5 17-20 8-9 9-11 ЛОГИЧНЫЙ

3,0-4,0 5 40 - 50 40-50 27-32 4-5 23-27 Высоколко-

2,5-3,0 25-30 70-75 5 13-37 4-5 33-37 логичный

1,5-2,5 15-20 70-75 10-15 11-14 до 1 10-13

1,5 30 70 до 5 до 5

Рис. 5 План распределения значений отношения 3/(№+Си) для центральной пирротин оной

залежи

Таблица 3

Модели и уравнения собственных функций (вариограмм) показателей центральной пирротиновой залежи

Показатель Уравнение собственной функции Модель

Мощность, м \ 2 120 2 120 1 с, Л >120 Сферическая

% " — -А + 0,16,А<280 280 С+ 0,16, А > 280 Ч» ' ' Линейная с эффектом самородков

Си, % у(А) = " Гс-(--~т) + 0,19,А<212 2 212 2 212 С+ 0,19, А > 212 V. 5 » Сферическая с эффектом самородков

Бе, % Г(А) = С Экспоненциальная с эффектом самородков

Аи, %-Ю"4 (г/т) 2 158 2 158 С,А >158 Сферическая

(№+Си)/Ре Г(А) = Ч 'С-(--—--•—т) + 0,28,А<200 2 200 2 200 С+ 0,28, А >200 Сферическая с эффектом самородков

8/(№+Си) •——---^-А А 5 295 2 295 2 295 С, А >295 Сферическая

^^х |

Условные обозначения:

нулевой контур залежи разрывные нарушения

/ £у

2р д 2р4р бр яркЗО

Изолинии проведены через 0,5 %

Рис. 6. Квадраты подер анизотропии коррелированной изменчивости содержаний никеля в центральной пирротиновой залежи

Квадрат подеры при шаге /г=7, соответствующем 20 м, отражает корреляционную связь между значениями содержаний никеля в точках, расположенных через 20 м по любому направлению а, которая численно равна расстоянию от начала координат до точки, принадлежащей квадрату подеры и заданному направлению а. Кривая имеет форму пережатого овала, что характеризует силу связей по различным направлениям а. Самая сильная связь прослеживается в направлении на запад - северо-запад; это направление есть угол <р;(7)=1,50 рад., а величина корреляционной функции в этом направлении - ^¡(1)=16,5%%. Наиболее слабая связь ¿2(7^=8,81%% - в направлении 7,1=0.08 рад. на север - северо-

восток. Аналогичные выводы можно сделать по квадратам подер, соответствующим шагу И=2, И=3.

Из рис. 6 и проведенного анализа следует, что геологические показатели в направлениях более сильных связей изменяются более плавно, частота колебаний их значений меньше. В направлениях наименьших связей частота колебаний геологических показателей рудной залежи наибольшая, что указывает на более резкое изменение их значений в этом направлении.

Следовательно, можно утверждать, что отработка рудной залежи слоями, панелями, заходками и др. должна осуществляться в направлении наименьших корреляционных связей, т.е. в направлении на север - северо-восток, что обеспечит стабилизацию качества руд в единичных рудопотоках.

Таким образом, применение разработанных в работе методических подходов к созданию ансамбля различных моделей, относящихся к отдельным уровням природной объемной структурно-вещественной системы месторождения, позволяет последовательно уменьшать степень неопределенности формализованного описания сложной системы и ее взаимосвязанных свойств путем агрегирования или детализации композиций моделей заданного уровня, обладающих большим набором информативных характеристик. Это дает возможность повысить ценность (точность, полноту и оперативность) геологической информации при ква-лиметрической оценке запасов минерального сырья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной задачи обоснования методов квалиметрической оценки запасов месторождений медно-никелевых руд для их рациональной разработки и комплексности использования минерального сырья, что вносит существенный вклад в теорию и практику горнопромышленной геологии и геометрии недр.

Основные результаты, выводы и рекомендации, полученные лично автором при выполнении исследований, заключаются в следующем:

1. Разработаны научно-методические основы идентификации пространственно-качественной структуры месторождений медно-никелевых руд на основе их семантической оценки и композиции моделей, относящихся к отдельным уровням природной геотехнической системы.

2. На основе анализа совокупности пространственно-совмещенных рудных образований, созданных процессами минералообразования, а также критериев и факторов, характеризующих закономерности размещения ценных компонентов и качество комплексных руд, произведена семантическая оценка медно-никелевых

месторождений Талнахского рудного узла, позволяющая осуществить многоуровневое моделирование геотехнической системы.

3. Для описания сложной природной объемной структурно-вещественной системы месторождения медно-никелевых руд построена совокупность статистических, графоаналитических и геостатистических моделей георесурсов, позволяющих отображать геолого-технологические ситуации при управлении запасами и качеством медно-никелевых руд.

4. Определена геоиндикационная система месторождений Талнахского рудного узла, представляющая собой множество пространственно-дифференцированных композиций моделей на основе генетической взаимосвязи базисных геологических параметров, характеризующих качество руд в соответствии с изменением их состава, свойств, а также количественных соотношений между ними, что дает возможность повысить ценность (точность, полноту и оперативность) геологической информации.

5. Доказано, что нестационарное анизотропное математическое моделирование запасов месторождений медно-никелевых руд на основе тензорно-корреляционной характеристики изменчивости геологических показателей, обеспечивает установление рациональных направлений отработки рудных залежей.

6. Разработана методика квалиметрической оценки запасов месторождений медно-никелевых руд, осуществляемой на базе генетически взаимосвязашшх первичных геотехнологических показателей и совокупности многоуровневых моделей аппроксимации пространственно-качественной структуры месторождений Талнахского рудного узла, позволяющих повысить ценность (точность, полноту и оперативность) используемой геологической информации для рациональной разработки и комплексности использования минерального сырья.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ермолов В. А., Тшценко Т. В., Гладышев В. В. Критерии и геоиндикаторы прогноза оруденения при разработке рудных месторождений // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - № 7. - С. 131 - 140.

2. Гладышев В. В. Методы текущего прогнозирования геологических показателей в системе мониторинга горных предприятий // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2006. - № 8. - С. 79 - 85.

3. Гладышев В. В. Оценка взаимосвязи содержаний компонентов в сплошных рудах Талнахского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2008. - № 7. - С. 31 - 39.

4. Гладышев В. В. Обоснование рационального направления отработки рудных залежей. Деп. рук. №676/01-09 от 28.11.08 (0,3 п. л.) // Горный информационно-аналитический бюллетень. - 2009. - №1.

Подписано в печать 25.12.2008. Формат 60x90/16

Объем 1.0 печ.л. Тираж 100 экз. Заказ № 2.

Отдел печати МГГУ. Москва, Ленинский пр-т, д. 6

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Гладышев, Владислав Владимирович

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ, МЕТОДЫ И ЗАДАЧИ

КВАЛИМЕТРИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ НЕДР

1.1. Современное состояние вопроса квалиметрической оценки недр

1.2. Методы квалиметрической оценки недр

1.3. Современные задачи квалиметрической оценки недр

1.4. Методические основы многоуровневого х моделирования рудных месторождений

2. СЕМАНТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ КОМПЛЕКСНЫХ РУД ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

2.1. Критерии и геоиндикаторы оруденения при разработке рудных месторождений

2.2. Геолого-промышленная характеристика месторождений Талнахского рудного узла

2.3. Изучение вещественного состава богатых руд и кристаллохимических особенностей главных рудных минералов месторождений Талнахского рудного узла

2.3.1. Основные минералы богатых медно-никелевых руд

2.3.2. Закономерности изменения химического состава рудных минералов

2.3.3. Распределение кристаллохимических модификаций рудных минералов в сортах богатых руд

Выводы

3. СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ

ГЕОРЕСУРСОВ ТАЛНАХСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

3.1. Статистические модели сплошных руд пирротинового типа

3.1.1. Регрессивный анализ морфологии центральной пирротиновой залежи

3.1.2. Регрессивный анализ зональности размещения компонентов в центральной пирротиновой залежи

3.1.3. Корреляционный анализ взаимосвязи содержаний компонентов в рудах пирротинового типа.

Парные и многофакторные корреляционные модели

3.2. Статистические модели сплошных руд халькопиритового типа —

3.2.1. Регрессивный анализ морфологии центральной халькопиритовой залежи

3.2.2. Регрессивный анализ зональности размещения компонентов в центральной халькопиритовой залежи

3.2.3. Корреляционный анализ взаимосвязи содержаний компонентов в рудах халькопиритового типа.

Парные и многофакторные корреляционные модели

Выводы

4. ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЕ И ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ

МОДЕЛИ ГЕОРЕСУРСОВ ТАЛНАХСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ —

4.1. Графоаналитические модели георесурсов

4.1.1. Графические модели

4.1.2. Геостатистические модели

4.2. Тензорно-корреляционная характеристика изменчивости показателей месторождения и установление рационального направления его отработки

Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Квалиметрическая оценка запасов месторождений медно-никелевых руд"

Особенно важна эта проблема для предприятий, деятельность которых связана с добычей, обогащением и металлургическим переделом медно-никелевых руд, в частности ОАО «ГМК «Норильский никель», поскольку основная часть их продукции идет на экспорт. Для этих предприятий существует объективная необходимость использования современных методических подходов к комплексной оценке качества полезных ископаемых, безопасности и экологичности их использования, технического уровня и конкурентоспособности производства. Ведущую роль в этом процессе играет квалимет-рическая оценка запасов медно-никелевых руд и, в частности, совершенствование методов оценки и моделирования месторождений рудно-минерального сырья, обусловливающих комплексное использование геологической информации, ее полноту и достоверность. В связи с этим исследования в данном направлении являются актуальной научной задачей.

Научные положения, разработанные лично автором:

1. Семантическая оценка и диагностика сложно-структурных и полигенных месторождений должна базироваться на анализе совокупности пространственно-совмещенных рудных образований, созданных процессами ми-нералообразования, а также обосновании критериев и геоиндикаторов, характеризующих закономерности размещения комплексных руд и их качество.

3. Квалиметрическую оценку запасов рудно-минерального сырья следует производить по разработанной методике, основанной на конструировании путем агрегирования или детализации совокупности многоуровневых моделей, позволяющих последовательно уменьшать степень неопределенности формализованного описания сложной природной объемной структурно-вещественной системы месторождения и отображать геолого-технологические ситуации при управлении запасами и качеством добываемых руд.

Задачи исследований:

1. Анализ состояния, методов и задач квалиметрической оценки недр.

2. Семантическая оценка месторождений медно-никелевых руд.

3. Построение статистических моделей георесурсов юго-западного участка Талнахского месторождения.

Научная новизна исследований заключается в следующем:

- доказано, что геоиндикационная система месторождения является пространственно-распределенной, что позволяет использовать при отображении ее структуры теорию и методы моделирования на основе дискретно измеряемых геологических показателей, отвечающих определенной, коорди-натно описываемой точке геологической среды;

- установлено, что нестационарное анизотропное математическое моделирование месторождений на основе тензорно-корреляционной характеристики изменчивости геологических показателей позволяет определить рациональные направления отработки рудных залежей.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждаются:

- положительной апробацией результатов диссертации на месторождениях Талнахского рудного узла.

Научное значение-.работы заключается в обосновании методов ква-лиметрической оценки запасов медно-никелевых месторождений, базирующейся на стратификации композиционных рядов статистических, графических и геостатистических моделей и установлении пространственно-качественной структуры георесурсов.

Реализация выводов и рекомендаций работы.

Публикации. По результатам диссертации опубликованы 4 научные работы.

Заключение Диссертация по теме "Горнопромышленная и нефтегазопромысловая геология, геофизика, маркшейдерское дело и геометрия недр", Гладышев, Владислав Владимирович

6. Разработана методика квалиметрической оценки запасов месторождений медно-никелевых руд, осуществляемой на базе генетически взаимосвязанных первичных геотехнологических показателей и совокупности многоуровневых моделей аппроксимации пространственно-качественной структуры месторождений Талнахского рудного узла, позволяющих повысить ценность (точность, полноту и оперативность) используемой геологической информации для рациональной разработки и комплексности использования минерального сырья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Гладышев, Владислав Владимирович, Москва

1. Аврамов В. Е., Азбель Е. И., Ефремова Н. И. Планирование эксперимента и прогнозирование качества сырья на горных предприятиях Текст. Новосибирск: Наука, 1979. - 303 с.

2. Автоматизация геолого-маркшейдерских графических работ Текст. / В. В. Ершов, А. С. Дремуха, В. М. Трость и др. -М.: Недра, 1991. -347 с.

3. Азбель Е. И. Особенности прогнозирования качества руды при одномерных моделях изменчивости Текст. // Сб. науч. тр. «Маркшейдерское дело и геодезия». Л.: ЛГИ, 1976. - Вып. 3. - С. 95 - 102.

4. Белов Н. В. Очерки по структурной минералогии Текст. М.: Недра, 1976. - 344 с.

5. Богацкий В. В. Математический анализ разведочной сети Текст. — М.: Госгеолтехиздат, 1963.-212с.

6. Большой энциклопедический словарь Текст.: В 2-х т. / Гл. ред. А. М. Прохоров. М.: Сов. энциклопедия, 1991. - Т. 1. - 863 с.

7. Будько И. А., Кулагов Э. А. Природный кубический халькопирит Текст. // Доклады АН СССР. 1963. - Т. 152, № 2. - С. 341 - 365.

8. Букринский В. А. Вопросы геометризации физико-технических показателей месторождения для моделирования на ЦВМ Текст. — М.: МИГРЭ, 1966.-127 с.

9. Букринский В. А. Геометризация недр — метод математического выражения размещения геологических показателей Текст. // Сб. науч. тр. «Геометризация месторождений минерального сырья как основа рационального освоения недр». М.: МГИ, 1969. - С. 174 - 187.

10. Букринский В. А. Характеристика изменчивости показателей месторождения Текст. // Сб. науч. тр. «Вопросы маркшейдерско-геологической службы». М.: МГИ, 1968. - С. 18 - 24.

11. Букринский В. А., Коробченко Ю. В. Теоретические основы геометризации месторождений полезных ископаемых Текст. // Совершенствование методов маркшейдерских работ и геометризации недр; Под ред. В. А. Букринского и др. М.: Недра, 1972. - С. 238 - 245.

12. Васмут А. С. Моделирование в картографии с применением ЭВМ Текст. -М.: Недра, 1983. 200 с.

13. Вершинин А. С., Витовская И. В., Эделыптейн И. И., Вареня Г. Д. Технологическая минералогия гипергенных никелевых руд Текст. Л.: Наука, 1988.-274 с.

14. Воган Д., Крейг Дж. Химия сульфидных минералов Текст. М.: Мир, 1981.-575 с.

15. Генкин А. Д., Коваленкер В. А., Смирнов А. В., Муравицкая Г. Н. Особенности минерального состава Норильских сульфидных вкрапленных руд и их генетическое значение Текст. // Геология рудных месторождений. — 1977.-№ 1. — С. 4 — 32.

16. Генкин А. Д., Логинов В. П., Органова Н. И. О взаимоотношениях и особенностях размещения гексагональных и моноклинных пирротинов в рудах Текст. // Геология рудных месторождений. 1965. — № 3. - С. 3 - 24.

17. Генкин А. Д., Филимонова А. А., Шалдун Т. Н. , Соболева С. В., Тронева Н. В. О кубическом кубаните и кубическом халькопирите Текст. // Геология рудных месторождений. 1966. - № 1. - С. 41 - 53.

18. Геолого-технологическое картирование руд месторождений цветных металлов Текст. / Генкин Ю. Б., Тян В. Д., Дробышевский А. М. и др. — М.: Недра, 1986. 120 с.

19. Гинзбург А. И., Кузьмин В. И., Сидоренко Г. А. Минералогические исследования в практике геологоразведочных работ Текст. М.: Недра, 1981.-239 с.

20. Гладышев В. В. Методы текущего прогнозирования геологических показателей в системе мониторинга горных предприятий Текст. // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2006. № 8. - С. 79 - 85.

21. Гладышев В. В. Оценка взаимосвязи содержаний компонентов в сплошных рудах Талнахского месторождения Текст. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2008. - № 7. - С. 31 - 39.

22. Гладышев В. В. Обоснование рационального направления отработки рудных залежей. Деп. рук. №676/01-09 от 28.11.08 (0,3 п. л.) Текст. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. - №1.

23. Годлевский М. Н. Траппы и рудоносные интрузии Норильского района Текст. . -М.: Госгеолтехиздат, 1959. 89 с.

24. Григорян С. В., Морозов В. И. Вторичные литохимические ареалы при поисках скрытого оруденения Текст. — М.: Наука, 1985. — 238 с.

25. Гудков В. М. Связь характеристик изменчивости признака с функцией распределения Текст. // Сб. науч. тр. «Геометризация месторождений минерального сырья как основа рационального освоения недр». — М.: МГИ, 1969, С. 209-226.

26. Дэвис Джон С. Статистический анализ данных в геологии Текст.: В 2 кн. М.: Недра, 1990. - 744 с.

27. Дэвис Джон С. Статистика и анализ геологических данных Текст. М.: Мир, 1977. - 572 с.

28. Ермолов В. А. Геолого-экологическое моделирование пространственно-качественной структуры месторождений полезных ископаемых Текст. // Геология и разведка. 1997. - №5. - С. 20 - 26.

29. Ермолов В. А. Геолого-экологическое обеспечение управления качеством руд при разработке рудных месторождений Текст.: Автореферат дис. . доктора техн. наук: 05.15.15 /МГГУ. -М., 1996. — 35 с.

30. Ермолов В. А. Геолого-экономическое обеспечение управления качеством руд в процессах рудоподготовки Текст.: Учеб. пособие [для вузов]. М.: МГГУ, 1997. - 82 с.

31. Ермолов В. А., Тищенко Т. В., Гладышев В. В. Критерии и геоиндикаторы прогноза оруденения при разработке рудных месторождений Текст. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2006. - № 7. -С. 131-140.

32. Ермолов В. А., Трость В. М. Моделирование месторождений полезных ископаемых на ЭВМ Текст.: Учеб. пособие [для вузов]. М.: МГИ, 1987.-56 с.

33. Ершов В. В. Геолого-маркшейдерское обеспечение управления качеством руд Текст. -М.: Недра, 1986. -261 с.

34. Ершов В. В. Основы горнопромышленной геологии Текст.: Учебник для вузов. М.: Недра, 1988. - 328 с.

35. Ершов В. В., Ермолов В. А. Геолого-маркшейдерское управление качеством и запасами минерального сырья Текст.: Учеб. пособие [для вузов] для слушат. спец. фак. М.: МГИ, 1989. - 87 с.

36. Зарайский В. Н., Стрельцов В. И. Рациональное использование и охрана недр на горнодобывающих предприятиях Текст. М.: Недра, 1987. — 293 с.

37. Звинчук Р. А., Невойтин Б. А., Митенков Г. А., Шишкин Н. Н., Щутова Ю. Н. Рентгенографическое изучение микро-террогенности кристаллов природного гексагонального пирротина Текст. // Записки ВМО. -1971.-Ч. 100, вып. 1.-С. 81-86.

38. Зуев В. В. Конституция и свойства минералов (остовно-электронный подход к исследованию некоторых основных проблем конституции минералов) Текст. Л.: Наука: Ленингр. отд-ние, 1990. — 278 с.

39. Иванов О. П., Кушпаренко Ю. С., Маршукова Н. К. Технологическая минералогия оловянных руд Текст. Л.: Наука: Ленингр. отд-ние, 1989.-207 с.

40. Калинченко В. М. Теоретические основы геометризации месторождений полезных ископаемых Текст.: Учебное пособие [для вузов]. Новочеркасск: Изд-во политехи, ин-та, 1990. - 216 с.

41. Калинченко В. М. Математическое моделирование и прогноз показателей месторождений Текст. -М.: Недра, 1993.-317 с.

42. Калинченко В. М., Павелко В. Л., Баранов В. С. Оценка точности зависимых наблюдений Текст. // Совершенствование методов маркшейдерских работ и геометризации недр; Под ред. В. А. Букринского и др. М.: Недра, 1972.-С. 269-278.

43. Каллистов П. Л. Изменчивость оруденения и наблюдений при разведке и опробовании Текст. // Советская геология. 1956. — №53. - С. 118 — 151.

44. Крамбейн У., Грейбилл Ф. Статистические модели в геологии Текст. -М.: Мир, 1969. 397 с.

45. Кулагов Э. А., Евстигнеева Т. Л., Юшко-Захарова О. Е. Новый сульфид никеля годлевскит Текст. // Геология рудных месторождений. -1969. -№ 3. — С. 115-121.

46. Кулагов Э. А., Коваленко Л. Н., Браженко А. В., Михин В. А., Семенов М. Ю. Новые данные о годлевските Текст. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 1988. — № 10. - С. 25 — 30.

47. Кунилов В. Е., Стехин А. И., Митенков Г. А. Влияние природных особенностей валлериитизации «медистых» руд на извлечение меди и никеля Текст. // Цветные металлы. 1989. - № 12. - С. 111-116.

48. Ломоносов Г. Г. Горная квалиметрия Текст. М.: Издательство МГГУ, 2000.-201 с.

49. Марголин А. М. Оценка запасов минерального сырья. Математические методы Текст. М.: Недра, 1975. - 258 с.

50. Матерон Ж. Основы прикладной геостатистики Текст. М.: Мир, 1968.-407 с.

51. Месторождения полезных ископаемых Текст.: Учебник для вузов / В. А. Ермолов, Г. Б. Попова, В. В. Мосейкин и др.; Под ред. В. А. Ермолова. М., Изд-во МГГУ, 2001. - 570 с.

52. Минералогический справочник технолога-обогатителя Текст. / Куликов Б. Ф., Зуев В. В., Вайншенкер И. А., Митенков Г. А. Л.:Недра: Ле-нингр. отд-ние, 1985. - 264 с.

53. Митенков Г. А., Шишкин Н. Н., Михайлова В. А. и др. Новые данные о пентландите Текст. // Сб. науч. тр. «Минералы и парагенезисы минералов рудных месторождений». Л.: Наука, 1973. - С. 71 - 96.

54. Митенков Г. А., Шишкин Н. Н., Михайлова В. А. и др. Пентландит из сплошных пирротиновых руд Талнахского и Октябрьского месторождений Текст. // Записки ВМО. 1971. - Ч. 100, вып. 2.-С.154-171.

55. Овчинников Л. Н. Прогноз рудных месторождений Текст. М.: Недра, 1992.-308 с.

56. Осецкий А. И. Геометризация и горногеометрический анализ по-логопадающих осадочных месторождений с прерывистым залеганием слоев Текст.: Автореф. дис. . докт. техн. наук: 05.310 / ЛГИ. Л., 1970. - 29 с.

57. Певзнер М. Е., Попов В. Н. Квалиметрия недр — новое направление в горных науках Текст. // Горный информационно-аналитический бюллетень. 1999. - №5. - С. 34 - 36.

58. Питулько В. М. Основы интерпретации данных поисковой геохимии Текст. — Л.: Недра: Ленингр. отд-ние, 1990. 336 с.

59. Попов В. Н., Бадамсурэн X., Буянов М. И., Руденко В. В. Квалиметрия недр Текст.: Учеб. пособие для вузов. — М.: Изд-во Академии горных наук, 2000.-303 с.

60. Попов В. Н., Руденко В. В. Геометрия и квалиметрия недр в системе горных наук: состояние и направления развития Текст. // Маркшейдерский вестник. 1999. - №1. - С. 29 - 33.

61. Попов Е. И. К оценке точности изображения залежи полезного ископаемого по данным разведки Текст. // Сб. науч. тр. «Записки ЛГИ». — 1959. т. 36. - Вып. 2. - С. 178 - 189.

62. Принципы прогноза и оценки месторождений полезных ископаемых Текст. / Ф. Р. Апельцин, А. Я. Архипенкова, М. Б. Бородаевская и др.; Под ред. В. Т. Покалова. М.: Недра, 1984. - 437 с.

63. Райский П. И. Приложение теории случайной функции к изучению распределения металла в железных рудах Текст. // Горный журнал. 1971. — №11.-С. 81-84.

64. Ракчеев А. Д. Новые физико-химические методы изучения минералов горных пород и руд Текст. М.: Недра, 1989. - 232 с.

65. Рамдор П. Рудные минералы и их срастания Текст. М.: Изд-во иностран. лит-ры, 1962. - 1132 с.

66. Редькин Г. М. Нестационарное анизотропное математическое моделирование неоднородности систем минерального сырья Текст. М.: Изд-во ассоциации строительных вузов, 2007. — 500 с.

67. Рыжов П. А. Геометрия недр Текст.: Учебник для вузов. М.: Недра, 1968.-500 с.

68. Рябикин В. А. Минеральный состав и технологические свойства медно-никелевых руд Норильского района Текст. // Известия АН СССР. Серия геологическая. — 1990. — №1. — С. 101 — 111.

69. Свирский М. А., Чумаченко Н. М., Афонин Б. А. Рудничная геология Текст. М.: Недра, 1987. - 237 с.

70. Смирнов В. И. Геология полезных ископаемых Текст. — М.: Недра, 1982.-669 с.

71. Справочник по математическим методам в геологии Текст. / Д. А. Родионов, Р. И. Коган, В. А. Голубева и др. М.: Недра, 1987. - 334 с.

72. Стехин А. И. Эколого-геологическая типизация и оценка богатых медно-никелевых руд при управлении качеством минерального сырья Текст.: Автореф. дис. . канд. техн. наук: 05.15.15 /МГИ. — М., 1992. 15 с.

73. Сульфидные медно-никелевые руды Норильских месторождений Текст. / Генкин А. Д., Дистлер В. В., Гладышев Г. Д. и др. М.: Наука, 1981.-234 с.

74. Ушаков И. Н. Горная геометрия Текст. М.: Недра, 1979. - 440 с.

75. Филимонова А. А., Евстигнеева Т. Л., Лапутина И. П. Путоранит и никелистый путоранит. Новые минералы из группы халькопирита Текст. // Записки ВМО. 1980. - Ч. 109, вып. 3. - С. 335 - 341.

76. Харбух Дж., Бонэм-Картер Г. Моделирование на ЭВМ в геологии Текст. -М.: Мир, 1974. 318 с.

77. Харченков А. Г. Принципы и методы прогнозирования минеральных ресурсов Текст. М.: Недра, 1987. - 230 с.

78. Христов И. Минна геометрия Текст. София: Техника, 1974.383 с.

79. Чернов В. Д., Стехин А. И. Современные проблемы технологической минералогии в повышении эффективности переработки минерального сырья на Норильском комбинате Текст. // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 1989. - № 1. - С. 66 - 89.

80. Шарапов И. П. Применение математической статистики в геологии Текст. -М.: Недра, 1971.-248 с.

81. Шишкин Н. Н., Митенков Г. А., Михайлова В. А., Карпенков А. М. Пентландиты из сплошных руд Талнахского и Октябрьского месторождений (Талнахский рудный узел) Текст. // Доклады АН СССР. 1971. - Т. 197, №2.-С. 431 -434.

82. Шишкин Н. Н., Митенков Г. А., Михайлова В. А. и др. Пирротины сплошных руд Талнахского и Октябрьского месторождений Текст. // Геология рудных месторождений. 1972. - № 2. - С. 87 - 100.

83. Шишкин Н. Н., Митенков Г. А., Михайлова В. А. и др. Элементы-примеси никель, кобальт, медь в пирротине сплошных руд месторождений Талнахского рудного узла Текст. // Геохимия. - 1974. — № 1. — С. 47 - 62.

84. Шурыгин А. М. Статистика при подсчете запасов месторождений Текст. -М.: МГУ, 1978. 224 с.

85. Cabri L. J., Hall S. R. Mooihoekite and Haycocite: Two New Copper-iron Sulfides and their Relationship to Chalcopyrite and Talnakhite // American Mineralogist. 1972. - N 5 - 6. - p. 17 - 24.

86. Waldrett A. J. Nickel Sulfide Deposits their Classification and Genesis with Special Emphasis on Deposits of Volcanic Association // Canadian Mining and Metallurgical Bulletin. - 1973. - V. 66, N 739. - p. 93 - 99.

Информация о работе

Гладышев, Владислав Владимирович
кандидата технических наук
Москва, 2008
ВАК 25.00.16

Диссертация

Квалиметрическая оценка запасов месторождений медно-никелевых руд - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы