В 2006 - 2007 г.г. геологами консорциума «Альппроект» совместно со специалистами фирмы Micromine (Австралия, г.Перт) была разработана уникальная методика применения трехмерного моделирования для подсчета неклассифицированных прогнозных ресурсов на ранних стадиях геолого-поисковых работ, которая позволяет с достаточной уверенностью отобразить области возможной локализации руд в трехмерном виде и спланировать горные и буровые работы так, чтобы существенно снизить их сроки проведения и стоимость.

Оптимизация работ ранних стадий поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и методика определения неклассифицированных прогнозных ресурсов в горных районах

Геологоразведочные работы в горных районах имеют ряд особенностей, которые делают стандартные методы, применяемые на равнинных участках, мало эффективными и дорогостоящими. Метод разбуривания участка по частой регулярной сети, повсеместно применяемый на равнинах, практически не применим в горах, так как для этого пришлось бы строить дороги с использованием буро-взрывных работ к каждой буровой площадке. Это потребовало бы огромных материальных и временных затрат. С другой стороны, обнаженность коренных пород в горах, в основном, очень хорошая, и качественное изучение участка с поверхности – структурное картирование и опробование, зачастую позволяют определить структурный план рудных зон на глубину, при этом затраты денег и времени будут минимальными. Поэтому мы предлагаем использование в горных районах описанной ниже методики, как наиболее эффективной и экономичной.

1 этап. Сбор материалов предшественников На этом этапе проводится анализ изученности участка предстоящих работ и его флангов. Составляются списки отчетов предшественников, топографических карт, аэрофотоматериалов, космоснимков. Проводятся устные и письменные консультации с теми специалистами, кто принимал участие в работах прошлых лет на данном участке или на сопредельных площадях. Затем в списках материалов отмечаются те из них, которые содержат полезную для целей работ информацию.

2 этап. Обработка текстовых материалов и привязка карт предшественников

На этом этапе работ проводится анализ материалов предшественников, их сортировка и отбраковка. Дальнейшая обработка материалов происходит по следующим направлениям:

- текстовые материалы сканируются и оформляются в виде компьютерных электронных книг с удобной для пользователя системой внутренних и внешних гиперссылок. В частности, в книге должны быть организованы гиперссылки из оглавления на каждую главу внутри книги и обратно, а также гиперссылки из оглавления или списка графических приложений на отсканированные карты, схемы, планы опробования и другие материалы такого рода

- графические материалы сканируются с высоким разрешением для последующей обработки, а их уменьшенные копии связываются посредством гиперссылок с текстовыми документами, к которым они имеют отношение.

В результате формируется систематизированный компьютерный пакет данных, включающий в себя все отсканированные материалы предшественников. Это обеспечивает исключение из дальнейшей работы всех бумажных (часто ветхих) документов.

Дальнейшая обработка графических материалов, заключается в отборе карт, которые потенциально могут быть привязаны (georeferencing) в одной из геоинформационных систем (GIS), в той системе координат, которая в дальнейшем будет использоваться для всех типов работ на участке. В число таким образом отобранных карт обычно обязательно входят все геологические карты, планы опробования, карты аномалий и карты фактического материала. Обязательно нужно включить в этот пакет все имеющиеся топографические карты (максимально подробного масштаба), аэрофотоснимки и космоснимки. Каждая из отобранных карт загружается в одну из ГИС, и там привязывается (при этом обязательно производится поправочная трансформация растров по координатной сетке или сети опорных точек для исправления искажений исходных бумажных копий). После трансформации все карты пакета должны быть привязаны в проекции UTM WGS 1984, как самой распространенной и совместимой с GPS приборами.

3 этап. Оцифровка карт предшественников

На этом этапе с привязанных и трансформированных растров карт предшественников оцифровывается вся важная на данном этапе работы информация.

С топографических карт обязательно оцифровываются высотные отметки, изолинии высот, скалы и обрывы, реки и ручьи, дороги и тропы. Дополнительно могут быть обработаны и заболоченные участки, кустарники и т.п. Важным моментом данной работы является присвоение значений высот изолиниям рельефа и высотным отметкам.

После этого производится привязка аэрофотоснимков по топооснове, что в результате дает нам приведенный фотоплан. С карт геологической тематики обязательно оцифровываются рудные тела и блоки, рудные зоны и точки, аномальные зоны и точки, рудопроявления, места отбора результативных проб, все горные выработки.

4 этап. Полевые работы первой стадии

Теперь, когда все необходимые данные находятся в составе компьютерных баз данных и многослойных тематических карт, можно распланировать полевые работы первой стадии. Здесь намечаются участки для разных видов полевых работ. Чаще всего это детальное структурное картирование перспективных участков с детальным исследованием систем трещиноватости в опорных точках, отбором сигнальных маршрутных проб, образцов горных пород для их петрографического и минералогического изучения и геохимическое опробование рыхлых отложений по регулярной сети; фотографирование обнажений, зон изменений, коренных проб и образцов. Возможно проведение выборочного заверочного переопробования результативных интервалов предшественников.

При проведении полевых работ обязательно следует отмечать в GPS-приборах все встреченные в маршрутах выработки предшественников, а также характерные точки ландшафта (слияния рек, высотные отметки и т.п.) с целью корректировки привязки карт предшественников и, особенно, их детальных планов опробования. Дело в том, что даже изданные топографические карты могут иметь ошибки размером до одного миллиметра в масштабе карты. После анализа полученных GPS-точек вычисляется среднее смещение карт, и на него корректируется их привязка и привязка векторных слоев карт.

Отчет о проведенных полевых работах представляется в виде CD или DVD диска, содержащего:

- реестр отобранных проб

- краткий текстовый отчет в формате HTML с фотоиллюстрациями

- отсканированную первичную полевую документацию

- фотоматериалы

- геологическую карту и карту фактов в виде многослойной карты в ГИС-формате с условными обозначениями и с гиперссылками на первичную полевую документацию, фотографии, геологический разрез

- легенду к геологической карте, отражающую всю историю геологического строения изученной площади в плане вещественного состава и всех сопутствующих процессов, включая рудогенерирующие, в виде электронных таблиц и готовых для печати растров

5 этап. Полевые работы второй стадии

Перед тем, как начать полевые работы второй стадии, необходимо их тщательно спланировать. Для этого, на основе полученных из лаборатории результатов анализов проб и разноски их значений в соответствующие слои отчетной карты, в ней создаются тематические слои содержаний полезных компонентов в пробах и карта литохимических аномалий. Здесь целесообразно построить объемную модель участка в программе Micromine. В эту модель, помимо перечисленных выше данных, следует ввести все данные опробования предшественников, включая нерезультативные интервалы и данные опробования скважин. Для построения модели все контакты, разломы, надвиги должны быть полностью атрибутированы, т.е. должны быть введены данные об их азимутах простирания, углах падения, возрасте, приоритете и т.п.

Опираясь на сравнительно небольшое (в плане опробования) количество данных, на данном этапе возможно построение качественной объемной модели участка, где будет выявлена структура и смоделированы предполагаемые рудные зоны на глубину. Если есть необходимость, то можно и подсчитать предположительные запасы полезных компонентов. Но главной целью построения модели здесь является, конечно, возможность увидеть весь участок и его аномальные зоны в объеме, а также возможность автоматического построения геологических разрезов по любому азимуту и с любым шагом между ними. Это позволяет нам найти и выделить наиболее перспективные зоны и спланировать дальнейшие полевые работы в них, вплоть до точного задания мест и направлений бурения минимального количества скважин для проверки и уточнения модели. Таким образом, полевые работы второй стадии могут быть очень четко и оптимально спланированы, причем их результаты (даже отрицательные) в дальнейшем будут уточнять модель, максимально приближая ее к реальной ситуации на участке.

Теперь можно приступить к полевым работам внутри выявленных перспективных зон. Работы будут включать в себя следующее:

- рыхлое литохимическое опробование по сгущенной сети

- проходка канав и бульдозерных врезов с качественным отбором кондиционных бороздовых проб. Этот тип опробования может быть приравнен к бурению горизонтальных скважин, хотя сам по себе в несколько раз быстрее и дешевле бурения

- строительство дорог к одной или нескольким буровым площадкам и бурение на них скважин со строго заданными азимутами и углами падения

- подробная топографическая съемка с использованием современных высокоточных GPS и DGPS приборов и тахеометров. Эти же приборы используются и для точной привязки устьев скважин, канав и бульдозерных врезов.

6 этап. Полевые работы третьей стадии

Перед тем, как начать полевые работы третьей стадии, необходимо их тщательно спланировать. Для этого, после получения из лаборатории результатов анализов проб предыдущего этапа работ и разноски их значений в соответствующие слои отчетной карты и объемной модели, в карте обновляются тематические слои и слой аномалий, а в модели дополняются данные опробования и уточняются перспективные зоны. Модель будет уточняться, и с каждым новым пакетом данных все более и более соответствовать действительности. Если данных по опробованию достаточно, то перспективные зоны в модели можно будет называть рудными зонами, рудными блоками или даже рудными телами и осуществлять по ним подсчет запасов соответствующей категории. Если же данных по опробованию не достаточно, то планируются полевые работы третьей стадии.

Работы, скорее всего, будут включать в себя следующее:

- проходка канав и бульдозерных врезов с качественным отбором кондиционных бороздовых проб

- строительство дорог к одной или нескольким буровым площадкам и бурение на них скважин со строго заданными азимутами и углами падения

По окончании этих работ и получении результатов анализов опробования обновляем отчетную карту и модель. Наполнение модели данными теперь должно достигнуть состояния, при котором возможно произвести полноценный подсчет запасов руды на участке. Здесь мы считаем нашу цель достигнутой.

Дальнейшие стадии полевых работ уже не могут быть отнесены к ранним стадиям разведки месторождений. Их следует называть подготовительными этапами отработки месторождения, и в данной статье они не рассматриваются. Но стоит заметить, что объемная модель, созданная и многократно уточненная на предыдущих этапах работы, будет полноценно использоваться и в дальнейшем, вплоть до проектирования карьера и его полной отработки. Это еще один несомненный плюс предлагаемой методики.

Опыт использования этой методики на практике подтверждает наличие существенного экономического эффекта от её применения. Оптимизация разведочных скважин и выработок позволяет существенно уменьшить их количество и, соответственно, в разы удешевить и ускорить поисково-разведочные работы. Условием получения экономического эффекта является выполнение этих работ специально обученным персоналом.

Примеры объемных моделей