СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО СОДЕРЖАНИЯ ПОЛЕЗНОГО КОМПОНЕНТА В РУДНОМ ТЕЛЕ Российский патент 1997 года по МПК G01V9/00 

Изобретение относится к разведке рудных полезных ископаемых и может быть применено для определения среднего содержания полезного компонента в заданном объеме рудного тела с неравномерным, весьма неравномерным и крайне неравномерным распределением полезных компонентов.

Известен способ определения содержания полезного компонента в рудном теле [1] включающий отбор проб, измерение содержания полезного компонента в отборных пробах и суждение о среднем содержании полезного компонента в рудном теле по среднеарифметическим значениям измеренных содержаний.

Этот способ применяется при подсчете запасов полезного компонента в рудных телах с равномерным распределением полезных компонентов и требует большого количества проб.

Недостатком способа является низкая достоверность для месторождений с крайне неравномерным распределением полезного компонента, а также большой объем и стоимость геологоразведочных работ.

Наиболее близким по совокупности признаков является способ определения среднего содержания полезного компонента в рудном теле [2] включающий отбор проб, измерение объема рудного тела, объема пробы, определение содержания полезного компонента в пробе и суждение о среднем содержании полезного компонента в рудном теле математической обработки результатов измерения:

где N элементарные вертикальные призмы с объемами V_i, на которые разбит объем рудного тела, с средним содержанием полезного компонента C_iи средней плотностью руды d_i для каждой призмы, а C_ист истинное среднее значение содержания компонента.

Недостатком данного способа является низкая достоверность истинного среднего значения содержания компонента C_ист при малом количестве отобранных проб при крайне неравномерном распределении полезного компонента, так как в принципе требует сплошного опробования всего рудного тела, что практически невозможно выполнить ввиду высокой стоимости геологоразведочных работ, и, кроме того, объем пробы не является объемом призмы, на которые разбивается рудное тело.

Изобретение предназначено для решения задачи повышения достоверности определения среднего содержания полезного компонента в рудном теле при существенном снижении количества проб, по сравнению с прототипом, независимо от размера проб с исключением влияния ураганных проб, что позволяет ускорить получение необходимой информации о разведуемом массиве и значительно удешевить весь процесс оценки запасов полезного компонента в рудном массиве.

Вышеуказанная задача решается тем, что в известном "Способе определения среднего содержания полезного компонента в рудном теле", включающем отбор проб, измерение содержания полезного компонента в отобранных пробах, объема рудного тела V и объем пробы ΔV и суждение по полученным данным о среднем содержании полезного компонента в рудном теле, согласно изобретению "Способ определения среднего содержания полезного компонента в рудном теле" для повышения достоверности определения среднего полезного компонента в рудном теле при небольшом количестве проб независимо от их объема и исключения влияния ураганных проб измеряют степень неравномерности распределения полезного компонента R в рудном теле, вычисляют параметр n = log₂V/ΔV с помощью приемов математической статистики находят значение среднего содержания полезного компонента в отдельной пробе C_мед, соответствующего медиане фактической выборки проб и определяют среднее содержание полезного компонента в рудном теле V по формуле:

Сущность способа заключается в следующем.

Получаемый при осуществлении изобретения технический результат, а именно, получение высокой точности при определении среднего содержания полезного компонента в рудном теле при небольшом количестве проб независимо от их объема с исключением ураганных проб, достигается за счет того, что отбор проб, измерение содержания полезного компонента в отобранных пробах, объема рудного тела V и объема пробы ΔV степени неравномерности распределения полезного компонента R в рудном теле, вычисление параметра n = log₂V/ΔV определение значения содержания полезного компонента в отдельной пробе C_мед, соответствующего медиане фактической выборки проб, позволяет определить среднее содержание полезного компонента в рудном теле V по формуле:

отображающей более адекватную математическую модель распределения полезного компонента в рудном теле, построенную следующим образом. Предполагается, что месторождение, как система, при своем образовании в трехмерном пространстве имела наряду с регулярными и очень сложные, хаотические режимы движения. Математическим образом такого хаотического поведения диссипативных систем является притягивающее множество (т.е. множество элементов природных образований) сложной структуры странный аттрактор (Самоорганизация природных и социальных систем. Материалы семинара 6-8 июня 1995 г. Алма-Ата: Fылым, 1995, с. 39). То есть странный аттрактор - это то предельное положение в пространстве структурных элементов природных минеральных образований, при котором физическая, в нашем случае геологическая, система занимает устойчивое положение.

Используются существующие точные характеристики странных аттракторов, основанные на их геометрической структуре, обладающие геометрической (масштабной) инвариантностью, скейлинговой структурой. Для описания подобных скейлинговых структур применяются канторовские множества, обладающие той же геометрической инвариантностью, т.е. доказано, что странные аттракторы для точечных отображений обычно имеют структуру канторова множества, для которого количественной характеристикой является дробная размерность, основанная на метрических свойствах множеств фрактальная размерность.

Используя мультифрактальную меру (Федер Е. Фракталы //М. Мир, 1991, с. 76), строится пространственно-минералогическая модель, представляющая собой дискретную функцию распределения массы полезного компонента по элементарным объемам ΔV образующим собой многочастичную систему единичной массы М=1 занимающий объем V:

что при разложении бинома имеет следующий вид:

где среднее содержание полезного компонента для рудного тела объемом V, имеющего массу М=1,

является параметром модели, определяющем этапы существования динамической системы при делении единичного объема V элементарные объемы ΔV в пропорции 2ⁿ;
R + K 2, R > 1, K 2 R,
где R степень неравномерности распределения полезного компонента в рудном теле и может быть измерена одним из известных способов, например:
оптико-минералогическим способом (в шлифах) (Альбов М.Н. Опробование месторождений полезных ископаемых. М. Недра, 1965, с. 6.);
по методике Пожарицкого К.Л.(там же, с. 21);
с помощью системы "Металог", разработанный компанией "Скинтекс" (Канада) (Автоматизация предприятий цветной металлургии Канады (горно-обогатительные предприятия), серия: Механизация и автоматизация производства на предприятиях цветной металлургии. В надзаг. МЦМ СССР, Цветометинформация, М. 1979, с. 3);
по средним пробам (например, керновым) как отношение содержания полезного компонента в одной из проб к полусумме содержаний в двух пробах.

Из (2) получаем ряд спектральных значений содержаний полезного компонента C_i в элементарных объемах ΔV

откуда определяется среднее значение С для единичного объема V:

Способ осуществления следующим образом.

Измеряют объем рудного тела V, для которого определяют среднее содержание полезного компонента Далее измеряется элементарный объем пробы ΔV и вычисляется параметр модели n из (3) согласно сетке условного разбиения рудного тела на элементарные объемы ΔV_i
Производят отбор проб объемом ΔV измеряют содержание полезного компонента в отобранных пробах С_i и при помощи приемов математической статистики находят величину C_мед, соответствующую медиане фактического распределения полезного компонента.

Далее измеряют степень неравномерности распределения полезного компонента R в рудном теле одним из вышеуказанных способов.

Далее по формуле (5) определяют значение среднего содержания полезного компонента в рудном теле для объема V, подставляя значения С_мед и n/2, соответствующего медиане:

Пример. Предлагаемый способ был испытан на одном из месторождений Бурятии, на котором выбран блок размером:
V 50 м x 45,5 м x 10 м 22750 м³,
оконтуренный по углам скважинами 1, 2, 3, 4. В процессе геологоразведочных работ из этих скважин были отобраны 23 керновых пробы диаметром 0,122 м. По керновым пробам измерены параметры неравномерности распределения полезного компонента в рудном теле R 1,115 одним из вышеуказанных методов: по соседним пробам как отношение содержания полезного компонента в одной из проб к полусумме содержаний в двух пробах.

Вычислили средний объем пробы ΔV
ΔV = 1/4•πd²L_ср,
где d диаметр керна, L_ср средняя длина керновой пробы для данных скважин и равна 1,5788 м.

Откуда:
ΔV = 1/4•π•0,122²м•1,5788м = 0,01845 м³.
Определили параметр n:

В каждой из отобранных проб измерили содержание полезного компонента, например, с помощью общепринятой методики рентгенорадиометрического анализа.

В табл. 1 представлено фактическое распределение из N 23 керновых проб для данного блока.

Значение медианы C_мед фактического распределения полезного компонента равно 0,08 условных единиц. Далее определяем среднее содержание по формуле (6):

Для оценки погрешности предлагаемого способа средние содержания полезного компонента были определены по 6 блокам одинакового размера предлагаемым способом по данным детальной разведки и эксплуатационной разведкой. Для сравнения среднее содержания полезного компонента для этих же блоков были определены способом-прототипом по данным детальной разведки. Эти данные представлены в табл. 2.

Относительная погрешность данного метода и способа прототипа была определена относительно средних содержаний, полученных для данных блоков при шарошечном бурении в процессе эксплуатационной разведки по формуле:

где C_{ср.экс.i} и C_ср.i соответственно средние содержания компонентов для блоков, полученные при эксплуатационной и детальной разведках предлагаемым способом и способом прототипом.

Из табл. 2 видно, что используя предлагаемый способ, по данной детальной разведке можно получить средние содержания полезного компонента, имеющие средние отклонения менее 5% от данных, полученных при эксплуатационной разведки, в то время как по традиционной методике погрешность в этом случае составляет 24,5%
Таким образом, предлагаемый метод позволяет по сравнению с прототипом получать высокую точность при небольшом количестве проб и независимо от размера проб, что позволяет ускорить получение необходимой информации о разведуемом объекте и удешевить весь процесс оценки запасов полезного ископаемого.

Использование: для разведки рудных полезных ископаемых с неравномерным, весьма и крайне неравномерным распределением полезных компонентов, для получения высокой точности при определении среднего содержания полезного компонента в рудном теле при небольшом количестве проб независимо от их объема с исключением влияния ураганных проб. Сущность изобретения: проводят отбор проб, измерение содержания полезного компонента в отобранных пробах, объема рудного тела V и объема пробы ΔV , степени неравномерности распределения полезного компонента в рудном теле R, вычисляют параметр n = log₂V/ΔV , определяют значения содержания полезного компонента в отдельной пробе С_мед, соответствующее медиане фактической выборки проб, и определяют среднее содержание полезного компонента C в рудном теле V по формуле: . 2 табл.

Способ определения среднего содержания полезного компонента в рудном теле, включающий отбор проб, измерение содержания полезного компонента в отобранных пробах, объема рудного тела V и объема пробы ΔV, отличающийся тем, что измеряют степень неравномерности распределения полезного компонента R в рудном теле, вычисляют параметр n = log₂V/ΔV, находят значение содержания полезного компонента в отдельной пробе С_м е д, соответствующего медиане фактической выборке проб, и определяют среднее содержание полезного компонента С в рудном теле V по формуле