Задачи научных исследований на руднике в области геологии и разведки и роль рудничных геологов в их выполнении
Деятельность геолога на горном предприятии можно рассматривать в трех направлениях:
- а) обеспечение производственной программы рудника запасами высоких категорий разведанности (А+В);
- б) обеспечение перспективной программы горного предприятия на 6—7 лет и более запасами низких категорий разведанности (С1+С2);
- в) научная обработка и систематизация геологической информации, непрерывно получаемой в процессе ведения подготовительных и очистных горных работ.
Геологическая служба успешно выполняет задачи первых двух направлений. Однако при проведении разведочных работ иногда бывают случаи переразведки, проведения лишних скважин, шурфов, излишнего количества химических проб. Это является прямым следствием недостаточной галечной обработки разведочных материалов. А поиски и открытие новых рудных тел, не выходящих на дневную поверхность, уже в огромной степени зависят от научного уровня выполняемых геологоразведочных работ и научной квалификации рудничных геологов.
Если по первым двум направлениям деятельность рудничного геолога регламентирована жесткими требованиями, то в области научной обработки геологоразведочных данных подобных требований нет и здесь многое зависит от личной инициативы рудничного геолога.
Огромное научное и практическое значение имеет детальное геологическое изучение структуры рудных полей в закономерностей размещения в этих структурах отдельных рудных тел. Четкое определение поисковых критериев и их признаков применительно к данному рудному полю имеет решающее значение для рационального направления работ по обнаружение новых, как правило, скрытых рудных тел.
Не менее важны научные исследования в области обоснования оптимальной плотности разведочной сети и сети опробования. Примененную разведочную сеть можно рассматривать как один из множества вариантов разведочной сети и, быть может, не всегда наиболее рациональную. Известно, что оптимальная разведочная сеть должна обеспечивать максимум достоверности разведанных запасов при минимальном количестве разведочных выработок и минимальном расходе времени и средств. Применение современных математических методов и электронно-вычислительных машин дает большие возможности выбора оптимальной разведочной сети и сокращения объема химико-аналитических работ.
Техника проведения горных выработок и бурения скважин, геофизических и геохимических исследований быстро совершенствуется; на рудниках появляются новые буровые станки, новые геофизические и геохимические приборы и методы. Проведение экспериментальных научных исследований в целях внедрения новой техники и методики геологоразведочных работ является также одним из важных научных направлений в деятельности рудничного геолога.
Не все из названных выше задач научных исследований на руднике в области геологии и разведки могут быть выполнены силами рудничных геологов. Некоторая часть этих исследований в случаях особой сложности должна проводиться силами научных институтов и специальных кафедр вузов по договорам с горными предприятиями. Рудничный геолог не должен при этом ограничивать свою деятельность как заказчик договорных работ: он обязан сам активно участвовать в решении сложных научных вопросов.
Геологический музей рудника
Систематическая научная работа на руднике в области геологии и разведки должна базироваться на материалах геологического музея горного предприятия. Музей можно разместить в корпусе рудоуправления, но лучше выделить для него специальное здание со светлыми большими комнатами. Следует обеспечить музей специальным оборудованием.
Геологические коллекции музея следует хранить в специальных шкафах, витринах, где под стеклом выставляют типичные образцы пород, руд и минералов, а под витриной в выдвижных плоских ящиках хранят дублетные и основные коллекции. В начальный период развития музея следует иметь около десятка однотипных витрин. К задней стенке витрины прикрепляется вертикальный щит из листа фанеры в рамке, на котором можно разместить геологические карты, разрезы или пояснения содержащихся в витрине коллекций. Витрины в музее размещаются вдоль стен или посреди комнаты, попарно, щитами друг к другу.
При полном развитии музея горного предприятия можно наметить примерно следующие его отделы (коллекция):
- петрографический, содержащий образцы осадочных, метаморфических и изверженных горных пород района и рудного поля;
- палеонтологический, где размещают все виды характерных ископаемых остатков фауны и флоры но геологическим их возрастам;
- минералогический, где должны быть представлены все типичные и оригинальные минералы рудного поля, размещаемые по принятой в минералогии систематике;
- коры выветривания, содержащий образцы пород из зоны окисления, размещаемые по стадиям их изменения в профиле коры выветривания;
- естественных типов и промышленных сортов руд с соответствующей их характеристикой. В этой коллекции можно поместить образцы прочих полезных ископаемых района или рудного поля, разработка которых возможна в будущем;
- новейших отложений, перекрывающих коренные породы рудного поля;
- поисковых признаков, где размещают образцы пород, измененных вблизи рудных тел (роговиков, скарнов, березитов, лиственитов, вторичных кварцитов, грейзенов и пр.);
- образцов полупродуктов технологической обработки руд и конечной продукции (концентратов, хвостов, осадков, шлихов, пылей, шламов, шлаков, дернового и рафинированного металла).
Все эти коллекции в совокупности дают полное представление о месторождении, о его геологическом окружении и переработке продуктов руд месторождения. Коллекции следует систематически улучшать (эаменять отдельные образцы на более типичные и интересные) и пополнять их новыми экспонатами.
При подборе коллекций следует придерживаться по возможности одного размера образцов руд и пород, как минимального 10X6X3 см. Образцы рыхлых пород следует хранить в специальных картонных коробках соответствующего размера с плоским стеклом сверху. Мелкие и ценные экспонаты (образцы самородного золота) можно монтировать в круглых коробочках, в которых крышка заменена увеличительным стеклом.
Большое значение имеют уникальные образцы крупного размера, которые следует ставить для обозрения на специальных стойках или тумбах (например, кристаллы слюды площадью более 1 мг, отпечатки крупных ископаемых рыб, остатки ископаемых животных и пр.). При встрече в забоях взаимного пересечения жил разных генераций следует отбирать для музея крупные глыбы вмещающих пород, в которых ясно виден относительный возраст жильных образований.
Каждый экспонат должен сопровождаться этикеткой с определением образца. На щитах витрины следует поместить подробные пояснительные тексты к коллекциям, геологические разрезы, фотографии.
На свободных стенах размещают геологические карты района, рудного юля, геологические разрезы и блок-диаграммы. Большое значение имеют поделки из прозрачного листового органического стекла, изображающие в определенном масштабе сложные формы рудных тел.
В запасных ящиках витрин следует хранить петрографические шлифы, плихи, минераграфические полировки и пр. Эти ящики можно использовать для хранения литотеки. Современные камнерезные станки с приведением мелкоалмазных пил позволяют получать тонкие (2—5 мм) пластинки, вырезанные из горных пород и руд. В запасных ящиках витрин ложно хранить каменные пластинки, характеризующие сотни погонных метров руд и пород.
Работу по созданию геологического музея никогда не следует считать оконченной. Систематическое пополнение коллекций лучшими экспонатами, уточнение и улучшение пояснительных текстов к коллекциям должно быть постоянной заботой заведующего музеем, выделяемого из состава рудничных геологов. В помещении музея следует проводить занятия по повышению квалификации техников-геологов, коллекторов, пробщиков, читать лекции для коллектива рабочих и служащих горного предприятия.
Оборудование научных кабинетов и лабораторий
При геологическом музее желательно иметь помещение для лабораторий, включающих:
- шлифовальную мастерскую, оборудованную камнерезными и шлифовальными станками;
- обогатительную лабораторию, оборудованную малогабаритными обогатительными установками для минералогического анализа и технологических исследований руд;
- фотолаборатории для обработай фотогеологической документации горных выработок, а также для микрофотографирования шлифов и полировок;
- кабинет для научной работы, оборудованный микроскопами, бинокулярами, специальными установками и картотекой для хранения геологической информации.
Все указанные исследования могут выполняться и в разных помещениях, однако сосредоточение названных лабораторий при геологическом музее имеет организационные и другие преимущества.
Среди различных конструкций камнерезных станков наиболее удобен универсальный камнерезный станок УКС-2 конструкции Свердловского горного института. На этом станке с помощью стандартных мелкоалмазных дисков можно выполнять следующие камнерезные работы: а) ориентированную резку керна или штуфных образцов, б) выпиливание пластинок и кубиков для различных исследований, в) изготовление заготовок для шлифов и апшлифов, которые в практике обычно выполняются вручную. При этом достигается полное улавливание материала с плоскости распила. Для эксплуатации этого станка необходимо иметь фонды на стандартны мелкоалмазные диски [1].
Для ручного изготовления петрографических шлифов и аншлйфов руд необходимо иметь круги с электроприводом. Шлифовку производят на чугунном круге, вращающемся со скоростью 300—400 об/мин. Полировку следует вести на круге, обтянутом сукном, при вращении его со скоростью 1000—1500 об/мин. Автоматический полировальный станок конструкции Геологического института УФАНдает возможность получать высококачественные безрельефные полированные шлифы [3].
В последние годы широко развита оценка обогатимости руд на пробах малого веса. Поэтому желательно, чтобы в распоряжении рудничного геолога была обогатительная лаборатория, оборудованная малогабаритными приборами (лаборатория МОЛМ) [6]. Приборы этой лаборатории составляют четыре секции:
- 1) подготовки проб (шаровая мельница и ситовой анализатор);
- 2) обогащения (отсадочная машина, винтовой сепаратор, стон-концентратор, флотационная машина, механический грохот);
- 3) электромагнитного обогащения (ручной и универсальный электромагниты);
- 4) вспомогательного оборудования.
Общин вес приборов составляет 185 кг. Общая мощность потребления энергии не превышает 0,35 квт.
При помощи лаборатории, этого типа можно выполнять следующие практические задачи:
- а) выделение мономинеральных фракций из руд и горных пород;
- б) концентрация акцессорных минералов из горных пород;
- в) фракционирование и количественный анализ шлихов;
- г) изучение распределения редких и рассеянных элементов по минералам в рудах и горных породах;
- д) приближенная оценка обогатимости руд.
По методике анализа шлихов можно рекомендовать работу И. М. Озерова (1959) [7]. Оборудование фотокомнаты и методика фотосъемки шлифов и полировок подробно описаны в руководстве Ф. С. Бабанкина Г2].
Хранение геологической информации
Основным материалом для научных геологических исследований на руднике является пояснительная записка к подсчету запасов (утвержденных ГКС) с приложениями к ней. Детальное изучение этого важного документа для рудничного геолога является обязательным. Кроме того, на руднике накапливается много рукописных материалов, годовых отчетов по разведке и эксплуатации, отчетов по специальным исследованиям, которые в совокупности составляют геологический фонд горного предприятия.
Большое количество ценной геологической информации публикуется в специальных геологических журналах, в сборниках трудов вузов и научных институтов, в «Реферативном журнале» (выпуск «Геология»), Геолог должен своевременно подписываться через техническую библиотеку рудника на интересующую его периодику.
Хранить на руднике всю указанную литературу невозможно. Поэтому приходится прибегать к выпискам, интересующим геолога. В библиотеках, фондах и у отдельных специалистов накапливается огромная информация, которая без должного упорядочения и хранения к значительной мере является законсервированной. Простейшим способом упорядоченного хранения геологической информации являются специальные картотеки. В литературе описаны специальные карты с краевой перфорацией для хранения информации по геологии рудных месторождений [5]. Хороший образец перфокарты для изучения экзогенных месторождений приведен в руководстве А. П. Сигова и др. [8]. Перфокарты используются также для хранения и систематизации многих оперативных сведений по разведке месторождений.
Очень удобна для хранения научной и производственной информации система суперпозиционных перфокарт («просветные перфокарты»). Впервые эту систему предложил И. С. Волынский [4]. Сущность этой системы заключается в следующем.
Массив карточек стандартного формата (К-5) с двойной перфорацией по краям объемом до 5 тыс. штук хранится в специальной коробке. Все карточки с информацией на них расположены строго по номерам. На каждой карточке в верхнем правом углу при помощи четырехзначного нумератора поставлен соответствующий номер, в левом верхнем углу — шифр универсальной десятичной классификации (УДК). Для удобства поисков карточек в массив поставлены разделители через 1000 и 100 номеров. Перфорация по краям карточек основного массива в этой системе не используется и ее может и не быть.
В этой же коробке впереди массива в особом отделении расположены карточки дескрипторов, или информационно-поисковой службы (ИПС). Они имеют тот же формат (К-5) и сетку в виде прямоугольника длиной 160 мм и высотой 80 мм, разделенного тонкими линиями на 5 гас. квадрат-пых клеток размером 1,6X1,6 мм. По короткой стороне прямоугольника раслоложеп счет клеток на тысячи (0, 1, 2, 3, 4) и на сотни (0—9). Длинная сторона содержит 100 клеток со счетом их на десятки и единицы от 1 до 100. Счет клеток ведется по принципу координат. Каждой карточке в массиве отвечает клетка на карточке ИПС с одним и тем же номером,
Затем составляется таблица карточек ИПС в количестве 100—200 штук. Б этот предметный указатель в алфавитном порядке заносятся все вопросы геологии района, геологии месторождений различных полезных ископаемых, минералогии, палеонтологии, поисков, разведки, опробования, подсчета запасов, оценки, геофизики, геохимии, бурения, технологии обработки руд, которыми рудничному геологу ежедневно приходится заниматься в его производственной и научной работе.
В эту же таблицу входят авторский указатель (от А до Я) в русской и латинской транскрипции и географический указатель. Поело окончательного установления предметного указателя и присвоения порядковых номеров карточкам эту таблицу помещают рядом с картотекой. Каждому номеру этой таблицы отвечает своя карточка ИПС, на которой сверху повторено наименование показателя.
Каждой карточке основного массива по ее содержанию отвечает прокол ее номера на карточке ИПС того же содержания. Нередко одной и той же карточке массива по содержанию отвечает прокол ее помера на двух-трех и даже четырех карточках ИПС. Например, в массиве за номером 543 значится: «А. А. Петров. Поиски золота на Урале» (статья). Тогда номер 543 пробивается на четырех карточках ИПС: «поиски», «золото», «Урал», и «П» (авторский указатель). Прокол производится специальным ручным сверлом, которое при нажатии вращается и пробивает круглое отверстие в карточке ИПС диаметром не более 1,2 мм.
Поиск интересующей геолога информации производится с помощью специального наклонного столика с осветителем. В наклонную плоскость столика врезано стекло, под которым помещена электролампочка. Слева и снизу стекла укреплены два накладных ограничителя в строго взаимно перпендикулярном положении. Карточки ИПС строго определенного размера при наложении на столик должны совпадать по всем номерам.
Например, нас интересует вопрос об опробовании золотоносных конгломератов на рудниках Битватерсранда. По таблице указателей мы отбираем карточки «опробование», «золото», «Южно-Африканская Республика» и накладываем их друг на друга на столик. Включив освещение, находим светлые точки (совпадающие проколы). Остается выписать их номера и по ним найти карточки в основном массиве.
Развитие связей с научными институтами и вузами
Выполнение научной работы на руднике может быть успешным только при постоянном контакте рудничного геолога с учеными научных институтов и специальных кафедр высших учебных заведений. Прежде всего следует назвать научные институты системы Академии наук СССР и ее филиалов, проводящие исследования в области геологии, геохимии и геофизики (ИГЕМ, ИМГРЭ, МГРИ и др.). В системе Министерства геологии СССР имеются научные институты, ведущие исследования в области региональной геологии (ВСЕГЕИ, г. Ленинград), геологии и разведки благородных металлов (ЦНИГРИ, г. Москва), техники разведки (ВИТР, г. Ленинград), технологического изучения минерального сырья (ВИМС, г. Москва), экономики и организации геологоразведочных работ (ВИЭМС, г. Москва), прикладной геофизики (ВНИИГеофизика, г. Москва и ВИРГ, Ленинград). Изучением обогатимости руд занимается институт Механобр (г. Ленинград) Министерства цветной металлургии СССР.
Рудничному геологу следует широко использовать связи со специальными кафедрами горно-геологических высших учебных заведений Москвы, Ленинграда, Свердловска, Томска, Иркутска, Ташкента, Тбилиси и Алма-Аты. Многие из важных научно-исследовательских тем не могут быть выполнены только силами рудника. Но они успешно выполняются по хоздоговорам с вузами и научными институтами. Практикуется приглашение ученых на горные предприятия для консультаций.
Широко проводятся научные и научно-производственные совещания, конференции и симпозиумы по различным вопросам геологии и разведки на самых различных уровнях, от международных геологических конгрессов до отраслевых районных совещаний. Участие рудничного геолога в качестве докладчика на научных совещаниях следует рассматривать руководителям предприятия как весьма положительную сторону его деятельности.
Важное значение имеет план научных работ на руднике, составляемый на два-три года и на более длительный период. В этом плане следует предусматривать выполнение исследований силами предприятия и по хоздоговорам, приобретение научного оборудования и литературы, научные командировки, творческие отпуска, подготовку научных статей, индивидуальные планы повышения квалификации всего коллектива геологов, техников, лаборантов, пробщиков и периодическую их аттестацию. План должен быть обеспечен соответствующим финансированием. Директора рудников должны способствовать развитию научной работы геологов.
Оформление научных исследований рудничного геолога
Результаты исследований геолог оформляет в виде геологических отчетов или научных статей. Их содержание должно отвечать двум требованиям: 1) научная новизна существа статьи или отчета и 2) практическая направленность, содействующая повышению эффективности разведки или эксплуатации. Статьи могут обладать только научной новизной, например, содержать описание нового минерала, породы, фауны.
Подготовленную статью желательно предварительно доложить на научном совещании предприятия или на кафедре вуза, в научном институте. Только после этого с учетом замечаний и рекомендаций направить ее в печать. Большое внимание необходимо уделять структуре статьи, сжатому и литературному ее изложению, тщательному оформлению прилагаемых рисунков или фотографий. Статью готовят в трех экземплярах, из которых два направляют в редакцию, а один экземпляр автор оставляет у себя, К статье необходимо приложить разрешение на публикацию руководства горным предприятием.
Публикация научных статей рудничных геологов возможна в следующих периодических журналах: «Доклады АН СССР», «Известия АН СССР, серия геологическая», «Геология рудных месторождений», «Литология и полезные ископаемые», «Геохимия», «Записки Всесоюзного минералогического общества», «Геоморфология», «Геология и геофизика», «Геотектоника», «Разведка и охрана недр», «Советская геология», «Колыма» и др.
Большие возможности для публикации имеют сборники трудов научных совещаний, тематические сборники трудов научных институтов, труды специальных кафедр высших учебных заведений.
Углубление научных исследований приводит геолога к работе над кандидатской или докторской диссертацией. Совершенствовать знания рудничный геолог может на специальных кафедрах вузов в качестве соискателя или нутом поступления в заочную аспирантуру.