1. Виды опробования 2. Способы взятия проб (точечные, объёмные и площадные,

площадные, линейные)
3. Факторы, определяющие выбор способа отбора проб.
Опробование

полезных ископаемых – единственный научно обоснованный способ выявления их качества, минерального и химического состава, внутреннего строения, физико-технических и технологических свойств и оценки их соответствия существующим требованиям промышленности.
Пробой называется партия материала, отобранная из скопления полезного ископаемого в его естественном залегании или из добытого минерального сырья, предназначенная для проведения тех или иных испытаний.
Материал пробы может быть отобран двумя способами: путём сплошного отбора в одном месте (сплошные пробы) или путём составления пробы из отдельных порций (объединенные – групповые, комбинированные).
 Специфика опробования заключается в несоизмеримости объёма пробы с объёмом опробуемых масс.

8. Опробование полезных ископаемых

тела, погрешности в подсчете запасов, ошибки в проектировании предприятия, в

эксплуатации. Достоверность обеспечивается рациональным выбором видов проб:
- их размером и размещением,
- способом взятия и обработки проб,
- способом анализа проб.
Достоверность опробования рудных месторождений регламентируется "Требованиями к обоснованию достоверности опробования рудных месторождений".
 2. Полнота опробования, то есть должны быть выявлены все ценные компоненты и опробованием должно быть охвачено все месторождение.
3. Оперативность опробования.
4. Экономичность, то есть система опробования должна с минимальными затратами обеспечить заданную достоверность.

8.1. Основные требования,
предъявляемые к опробованию

Геологическое (рядовое) опробование служит главным источником информации о характере пространственного

распределения и степени концентрации полезных компонентов, являясь, таким образом, основой геометризации недр и подсчёта запасов минерального сырья.
Тела ПИ опробуются с соблюдением следующих обязательных условий:
1) Плотность сети опробования должна обеспечивать достоверную оценку исследуемого параметра.
2) Опробование следует проводить непрерывно, на полную мощность тела полезного ископаемого. Кроме того, во всех разведочных пересечениях тел полезных ископаемых, не имеющих видимых границ – опробованию подлежат вмещающие породы.
3) Опробование должно проводится секциями (рядовыми пробами) по каждой природной разновидности, прослои некондиционных руд и пустых пород опробуются отдельно.

8.2. Виды опробования

Геологическое опробование

пройденных для опробования на основные компоненты. Специальных выработок для этой

цели не проходят.
 Состав главных минералов руд, а также попутные компоненты, которые не образуют собственных минералов, а входят в состав главных (основных) или жильных минералов, изучают с помощью мономинеральных проб.
 Мономинеральные пробы получают из штуфов, объединённых штуфных проб или из материала рядовых проб различными способами (сепарацией, флотацией, промывкой, разделением в тяжёлых жидкостях, отбором под бинокуляром и др.)

Геологическое опробование
попутных компонентов

Схема работы
рентгенолюминесцентного сепаратора

в горных выработках и скважинах без отбора материала и отличается

от других видов опробования тем, что минеральная масса не подвергается изменению, что дает возможность повторных геофизических испытаний. Геофизическое опробование, обладая экспрессностью, позволяет обеспечить оперативность и сокращение затрат (на отбор и обработку проб), особенно при комплексировании нескольких геофизических методов.
Целесообразность применения геофизических методов в качестве рядового опробования устанавливается путем сопоставления точности геофизических и геологических данных по опорным интервалам и пересечениям рудных тел. Применение геофизических методов опробования и использование их результатов при подсчёте запасов полезных ископаемых регламентируется “Требованиями к геофизическому опробованию при подсчете запасов месторождений металлов и нерудного сырья” (ГКЗ СССР, 1989).

Геофизическое опробование

в том числе радиометрические методы определения качества руды.
Наилучшие решения геологических

задач обеспечивается по данным комплексных геофизических исследований. Рациональный комплекс геофизических исследований определяется задачами разведки и геолого-геофизическими свойствами месторождения.

Продолжение «Геофизическое опробование»

Применение геофизических, в т.ч. ядерно-физических методов резко повышает производительность опробования и способствует переходу к бескерновому (более производительному) бурению, обеспечивает получение массовых данных о содержании полезных компонентов в пределах элементарно малых (10-15 см) участков линейных проб, а, при необходимости, проведение повторных измерений.

определения содержания ценных минералов. При разведке коренных месторождений полезных ископаемых

обычно осуществляются минералогические анализы штуфных или объединенных проб для изучения минерального и фазового состава руд и вмещающих пород. При этом отбираются монофракции минералов для определения их элементного состава прецизионными методами.

Минералогическое опробование

Минералогическое опробование применяется также для определения текстурно-структурных особенностей руд, выделения природных типов руд и выяснения строения рудных тел.

определения качества полезного ископаемого и содержания полезного компонента в песках

(горной массе).
При разведке коренных месторождений минералогическому изучению подвергаются пересечения рудных тел по разведочным выработкам.
При разведке сложных месторождений особенно важное значение имеет минералогическое картирование. По данным минералогического картирования:
- составляются минералого-петрографические и другие карты;
- осуществляется прогноз изменения качества минерального сырья;
- устанавливается зональность, обеспечивающая надёжную увязку рудных интервалов;
- выявляются слепые залежи полезных ископаемых.

Продолжение «Минералогическое опробование»

и служит для изучения физико-технических свойств ПИ и вмещающих пород.
На

месторождениях многих видов неметаллического сырья техническое опробование является основным методом определения промышленной ценности.
Технические испытания, выполняемые в процессе разведочных работ, делятся на три группы, испытания, необходимые для:

Техническое опробование

- подсчёта запасов;
- уточнения горнотехнических условий эксплуатации месторождения;
- определения физических свойств и качества минерального сырья.

Испытание породы
на прочность

влажности;
- макротрещиноватости руды.
На месторождениях многих видов неметаллического минерального сырья (строительных

материалов, слюды, асбеста, оптических и драгоценных камней и др.) техническое опробование выступает основным методом определения их промышленной ценности.
Способы отбора проб на технические испытания целиком зависят от назначения полезного ископаемого и, как правило, определяются техническими требованиями к сырью.

Продолжение «Техническое опробование»

оптимальный режим переработки минерального сырья, обеспечивающие комплексное извлечение полезных компонентов

и утилизацию отходов.

Технологическое опробование

Технологическое опробование проводится для изучения технологических свойств минерального сырья.
Для рудных месторождений при помощи технологических проб выявляется способность руды к обогащению и металлургическому переделу.

Схема технологической линии
обогащения горных пород

выделение природных (минералого-петрографических) типов и разновидностей руд по данным геологической

документации, изучения образцов и результатам анализов рядовых и групповых проб;
 - отбор лабораторных проб, характеризующих природные типы и разновидности руд, для разработки принципиальных технологических режимов;
- отбор типовых технологических проб для укрупнённых лабораторных испытаний;
- проверку разработанных технологических схем в процессе укрупнённых лабораторных испытаний.

Продолжение «Технологическое опробование»

Схема технологического процесса
пирометаллургического получения меди

на государственную экспертизу. Для решения указанных задач отбираются различные по

назначению и детальности исследований технологические пробы:
- лабораторные;
- укрупнённо-лабораторные;
- полузаводские технологические.
Лабораторные и укрупнённо-лабораторные пробы изучаются в лабораторных условиях. Масса лабораторных проб колеблется от десятков до сотен килограммов; масса укрупненно-лабораторных проб обычно составляет тонны или десятки тонн. 

Продолжение «Технологическое опробование»

особых случаях: с целью проверки новых технологических схем, ещё не

освоенных промышленностью. Масса полузаводских проб может достигать нескольких сотен или тысяч тонн.
 Одной из важных геологических задач является обеспечение представительности любых технологических проб. Во всех случаях технологическая проба должна быть представительной по:
- среднему содержанию полезных компонентов и вредных примесей;
- химическому и минералогическому составу;
- текстурно-структурным особенностям руд;
- физико-механическим свойствам руд.
Таким образом, технологическая проба должна соответствовать средним значениям параметров по месторождению или выделенным промышленным сортам руд. 

Продолжение «Технологическое опробование»

способа опробования обусловлен геолого-минералогическими и морфологическими особенностями рудной залежи, видом

полезного ископаемого и степенью его изменчивости, а так же техническими средствами разведки.
 По увеличении степени достоверности способы пробоотбора можно выстроить в следующий ряд:
штуфной точечный шпуровой бороздовый задирковый валовый.
 Все способы пробоотбора можно разделить на:

8.3. Способы взятия проб

или в отборе кусков массы минерального сырья, отбитого при проведении

выработки. В зависимости от условий опробования и вида полезного ископаемого масса пробы колеблется от 0,2 до 2,0 кг.
Штуфные пробы используются, главным образом для изучения минерального состава, структур, текстур руд и для определения физических свойств (объемной массы, влажности, прочности и др.) минерального сырья.
 Штуфной способ, как правило, непригоден для изучения химического состава руды и оконтуривания рудных тел, только в редких случаях, когда оруденение характеризуется равномерным распределением ценных компонентов, штуфной способ может дать реальное представление о химическом составе руды.
Достоинства штуфного способа:
- высокая оперативность;
- малая трудоемкость.

Точечные пробы

Единичные штуфные пробы углей

1,5-3,0 см и массой 10-20 г, взятых на обнаженной плоскости

рудного тела (по забою или стенке горной выработки) по определенной системе в зависимости от характера распределения исследуемых компонентов.
Если изменчивость содержания компонентов в двух направлениях одинакова, то частичные пробы отбираются по квадратной сетке.
Если изменчивость в одном направлении больше, чем в другом, то принимают прямоугольную, реже ромбическую сеть.
Число частичных проб, составляющих рядовую пробу, колеблется от 10 до 20. Расстояние между частичными пробами при квадратной сети 10×10 см или 20×20 см, реже больше, а при прямоугольной 10×20 см или 20×40 см. Чем сильнее изменчивость, тем чаще следует брать частичные пробы. Общая масса рядовой пробы составляет от 2-3 до десятков кг. Достоверность точечного способа взятия проб прямо пропорциональна числу частичных проб.

Продолжение «Точечные пробы»

Схема отбора точечных проб

текстурами руд, для применения этого способа, являются:
- массивные;
- вкрапленные;
Продолжение «Точечные

пробы»

- грубопятнистые с незакономерным распределением мономинеральных агрегатов. В последнем случае точечный способ дает более надёжные результаты, чем бороздовый.
Однако в трещиноватых рудах с очень хрупкими рудными минералами, а также в рудах с грубополосчатой текстурой, когда ширина полос близка к расстоянию между частичными пробами, точечный способ может привести к систематическим ошибкам.
Для механической отбойки точечных проб применяется пробоотборники на базе пневматических перфораторов.

отборе минеральной массы (руды), получаемой на некотором участке тела полезного

ископаемого при проходке горной выработки.

Объёмные и площадные пробы

 Валовый способ применяется при взятии большеобъёмных проб для технологических испытаний, для определения содержаний на месторождениях слюды, оптических минералов, драгоценных камней, алмазов и других, обладающих крайне изменчивым качеством, распределением, полезного ископаемого и неравномерным распределением основных ценных компонентов, а также для контроля других способов опробования.
 Положительная сторона валового опробования - его высокая точность.
Отрицательная - необходимость отбора, транспортировки и переработки большого количества материала, что усложняет и удорожает опробование. 

Масса валовых проб может достигать десятков тонн. В пробу может поступать вся отбитая горная масса или её часть (каждая 3-я, 5-я, 10-я и т.д. бадья, вагонетка и др.).

Отбор валовой
пробы в карьере

рудных тел малой мощности (до 40 см);
- при очень неравномерном

распределении ценных компонентов в руде.
Задирковый способ представляет собой отбойку (задирку) равного слоя полезного ископаемого мощностью 3-10 см по всей обнажённой части рудного тела в забое или стенке горной выработки. В кровле или почве выработки задирковые пробы берутся в исключительных случаях ( в частности, в почве канав).
Применение очень трудоёмкого задиркового способа целесообразно лишь в тех случаях, когда более простые и менее трудоёмкие (например, бороздовый) не обеспечивают надёжного определения качества. Задирковый способ применяется как контрольный при выяснении относительной погрешности различных способов опробования.

Продолжение «Объёмные и площадные пробы»

опробовании горных выработок более 70 % проб отбирается бороздовым способом.

Существует несколько вариантов взятия бороздовых проб: борозда правильного прямоугольного сечения, пунктирная и объёмная борозда (рис. 8.1).

Линейные пробы

Рис. 8.1. Бороздовая проба:
 а – правильного сечений;
б – пунктирная;
в – объёмная

В большинстве случаев борозды имеют прямо-угольное сечение . Иногда применяют треугольные в поперечном сечении борозды, а также – линейно-точечный способ (так называемая «пунктирная борозда»).

а

б

в

сечения, но вполне достаточную для полезных ископаемых с равномерным распределением

минералов. Материал в пробу берётся из отдельных точек на расстоянии 2-3 см кусочками размером 1-2 см. Масса материала с 1 м борозды чаще составляет 1-1,5 кг. При ручном отборе бороздовых проб из-за трещиноватости руд, различия свойств минералов (твёрдость, хрупкость) трудно сохранить правильное сечение борозды, что может привести к ошибкам в опробовании.
Бороздовые пробы должны во всех случаях ориентироваться в направлении максимальной изменчивости свойств полезного ископаемого, которые часто совпадают с мощностью залежей.

Продолжение «Линейные пробы»

с тем, что с каждой единицы длины пробы берётся равный

объём материала, например с каждых 10 см берется 100-300 см3 руды. Принятый объём строго соблюдается мерным сосудом с водой. Способ обладает высокой производительностью, но не пригоден в случае растворимых руд или руд с глинистыми минералами.

Продолжение «Линейные пробы»

 Рекомендуемые поперечные сечения прямоугольных борозд в зависимости от степени неравномерности оруденения и мощности рудных тел приведены в таблице (см. следующий слайд).
Правильно расположенные и качественно отобранные бороздовые пробы дают вполне достоверные результаты.

также многих россыпных месторождений, но неприемлем для опробования руд, имеющих

брекчиевидные, шлировые, пятнистые текстуры, на месторождениях драгоценных камней и др. К недостаткам бороздового способа относится низкая производительность (ручной способ отбора проб).
 При равномерном распределении содержаний полезных компонентов в руде (коэффициент вариации до 100 %), опробование может проводиться не сплошной бороздой, а линейно-точечным способом ("пунктирной бороздой").

Поперечные сечения прямоугольных борозд (см)

пологопадающие – вертикальными (рис. 31).
 Порядок опробования, длина проб (секций) регламентируется

"Требованиями к обоснованию достоверности опробования рудных месторождений". 

Продолжение
«Линейные пробы»

селективная выемка частей рудного тела, и когда рудные тела имеют

значительную мощность, производится секционное опробование (рис. 8.3, 8.4). 

Продолжение «Линейные пробы»

1 2 3 4 5

Рис. 8.3. Секционное опробование на
месторождении никель-кобальтовых руд:
1 – песчаники; 2 – полиметаллические скарны;
3 - сплошные сульфидные никель-кобальтовые
руды; 4 – брекчированные руды; 5 – карбонатная
метасоматическая порода с вкрапленностью
и прожилками сульфидов.

1 2

1 2 3

Рис. 8.4. Расположение секционной борозды на
стенке орта, пересекающего мощной рудное тело

способом
Сплошная борозда по дну канавы
Примеры бороздового опробования

пыль, получаемая при бурении шпуров с продувкой, или шлам –

при бурении с промывкой. Шпуровой способ наиболее эффективен для взятия проб в рудных телах большой мощности, которые не вскрываются полностью горными выработками.

Продолжение «Линейные пробы»

Бурение шпуров перфоратором

Шпуры, как и борозды, располагают в направлении наибольшей изменчивости оруденения. Глубина шпуров при бурении обычными перфораторами 7-8 м, колонковыми перфораторами – 50 м и более метров.

с бурением шпуров для проходки выработок и не требуется дополнительных

затрат на отбор проб.
Основной недостаток шпурового способа состоит в том, что по материалу трудно, а иногда невозможно:
- определить границы рудного тела;
- его строение;
- контуры природных типов и промышленных сортов руд.
Нельзя применять шпуровой способ для опробования рудных тел малой мощности из-за сильного искажения результатов.

Продолжение «Линейные пробы»

служит керн, керн и шлам или только шлам. Наиболее достоверные

результаты получают при взятии проб из керна.
Достоверность опробования по керну зависит от полноты его выхода и степени неравномерности минералов в руде. Особенно влияет на точность результатов избирательное истирание керна, когда хрупкие или мягкие рудные минералы, особенно слагающие прожилки или цемент брекчий, разрушаются и выносятся в виде буровой мути, что резко искажает состав руды и керновой пробы. Избирательно истирание керна происходит на месторождениях молибдена, ртути, сурьмы, углей, вызывая систематические погрешности опробования. Пробы из керна отбирают при выходе его более 70%.

Отбор проб при колонковом бурении

«Отбор проб при колонковом бурении»
Пример полевой документации керна скважины

весь керн.
Половинки керна получают раскалыванием его не керноколе (или распиловкой)

вдоль оси. Оставшаяся от химического опробования часть керна используется для минералогического изучения руд и сохраняется как дубликат. 

Продолжение «Отбор проб
при колонковом бурении»

Кернокол

– при низком выходе или потере керна. В этом случае

принимают меры к полному улавливанию шлама.

Продолжение «Отбор проб при колонковом бурении»

 Иногда для опробования используют и керн, и шлам одновременно. При этом в пределах интервала керн и шлам собирают в отдельные пробы и анализируют.
 Для повышения достоверности опробования при низком выходе керна применяются геофизические методы (каротаж скважин), которые позволяют уточнить:
- положение и контакты рудного тела;
- состав руды.

тел полезных ископаемых;
- физико-механических свойств полезных ископаемых и вмещающих пород.
Во

всех случаях он должен обеспечивать:
- надёжность результатов опробования;
- оперативность пробоотбора.
Для рядового опробования этим условиям отвечают линейные способы пробоотбора.
Ведущим способом пробоотбора в горных выработках является бороздовый, а при опробовании скважин колонкового бурения отбираются керновые пробы.

8.4. Факторы, определяющие
выбор способа отбора проб

технических свойств пород и ПИ часто отбираются штуфные пробы;
- для

контроля рядового опробования – задирковые;
- для технологических свойств - валовые пробы.
Главными параметрами пробоотбора являются:
- геометрия проб - их поперечные сечения, длины интервалов (или секций), а в некоторых случаях - массы исходных проб;
- расстояния между пробами (шаг опробования);
- оптимальное число проб на оцениваемый объём недр.

Продолжение «8.4. Факторы, определяющие
выбор способа отбора проб