Использование RC–бурения с обратной продувкой (ОП) для отбора проб с целью контроля качества было выбрано отделом геологии рудника Пуэбло-Вьехо в начале работы в 2010 году.
Данный метод был избран, поскольку он позволяет:
• упростить планирование горных работ и обеспечить подробное сравнение данных, полученных в ходе бурения с наименьшим расстоянием между скважинами для многоуступного бурения (глубина скважины до 60 м, четыре уступа для разработки); • бурить наклонные скважины, чтобы оптимизировать пересечение скважины вертикально контролируемой минерализации; • получать сухие пробы в местах с чрезмерным количеством поверхностных и грунтовых вод; • начинать горные работы при длительном периоде возврата анализов (из-за необходимости отправлять пробы за границу для анализа) до тех пор, пока лаборатория на объекте не начнет функционировать.
По состоянию на сегодняшний день было завершено 118 302 м бурения в ходе работ на двух карьерах: Монте-Негро и Мур. До настоящего времени использовались две буровые установки (подрядчика и находящиеся в собственности и эксплуатации объекта) с тремя разными поколениями систем отбора проб. В ходе бурения для проверки работы буровых установок и лабораторий были использованы 20%-ные выборочные проверки на предмет обеспечения и контроля качества (бланковые пробы, полевые дублирующие пробы и стандарты).
Помимо этого, было отобрано в общей сложности 1104 образца мелких фракций для сравнения собранных осколочных буровых проб и отсеянных мелких фракций с двумя использованными системами пробоотбора. До настоящего времени бурение делало акцент на необходимости использования полной и скоординированной системы, прежде чем будет достигнута достаточная уверенность в качестве собранных проб. Завершенная система должна быть настроена и скоординирована таким образом, чтобы получить пробу наилучшего качества.
Этот полный пакет включает в себя:
• размер и форму бурового долота для бурильной породы и целевой минерализации; • пневмоударники со шраудами (съемная часть пневмоударника между ним и буровым долотом) правильного размера; • шламовый шланг циклона для уменьшения турбулентности потока проб и удушья; • Blow-down (специальный клапан, используемый при RC-бурении) для устранения из буровых скважин воды, попавшей в бурильную колонну во время смены штанги; • правильные методы бурения, целью которых является качество пробы; • систему отбора проб, которая захватывает мелкие фракции для их включения в пробу.
Эти улучшения могут быть достигнуты без снижения скорости бурения. Измерения, необходимые для демонстрации улучшения качества проб, будут приоритетными в последующей работе.
С начала 2010 года по апрель 2012 года на золоторудном месторождении Пуэбло Вьехо были проведены две операции по RC–бурению с обратной циркуляцией в общей сложности 118 302 м. Регулярный анализ данных Обеспечения и Контроля Качества был определен как гарант для проверки работы лабораторий и качества проб. Дублирующая проба отбирается для проверки воспроизводимости анализа, чтобы помочь определить характерность полученных проб. Данные дублирующие пробы отбирались с частотой одна к десяти или одна к пятнадцати пробам по регламенту бурения. Всего было использовано 4299 пар дублирующих проб.
Начальная программа бурения была предпринята буровой компанией-подрядчиком и состояла из 61 476 м бурения. Подрядчик выполнил процессы бурения и представления проб на высоком классе работы. Они использовали обычную циклон и тройную систему отбора проб до тех пор, пока система конусных дробилок Rotaport не была отремонтирована и установлена на буровой установке.
В конусной дробилке Rotaport использовалась система пылеулавливания, чтобы уменьшить количество пыли, образующейся в процессе бурения. Пыль, которая обычно выходит из верхней части обычной системы циклона, направлялась в пылезащитный фильтр и периодически сбрасывалась на землю. Данная система функционировала хорошо и значительно снизила количество пыли в непосредственной близости от буровой установки во время работы. Было принято решение чтобы отобрать данную буровую пыль для сравнения с анализами проб скважины. Сравнительный анализ для 1104 скважин показал, что мелкие фракции, собираемые в данной пылеотводящей системе, обладали разной степенью содержания по сравнению с образцами скважин. В период 2011 года геологическим отделом шахты Пуэбло Вьехо была приобретена буровая установка с обратной циркуляцией для бурения с ограничением глубины. В дополнение к покупке данной буровой установки была выбрана пробоотборная система Progradex PGX1350R на основании ее заявленной способности собирать мелкие фракции бурения для включения в пробу. Данная система была первой единицей, которая использовалась в ходе бурения в данной местности. Вторая программа бурения начинается, и для этого исследования задействовано примерно 56 826 м бурения. Во время второго проекта по бурению вся система была проверена, отрегулирована и модифицирована с целью улучшения качества отбора проб. С апреля 2012 года вся система работает в соответствии с требованиями и производит пробы, которые, по нашему мнению, отличаются высоким качеством. Сложность в измерении улучшения качества является предметом будущих исследований. Традиционный обзор данных анализа дублирующих проб не дает полной картины по качеству выборки. Данная презентация результатов бурения направлена на то, чтобы помочь отделу в определении лучших методов для контроля качества полученных проб.
РАСПОЛОЖЕНИЕ, ИСТОРИЯ И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
Золотодобывающее предприятие в Пуэбло Вьехо (совместное предприятие Barrick Gold – 60 процентов и Goldcorp – 40 процентов) расположено в центральной части Доминиканской Республики на карибском острове Эспаньола, в провинции Санчес-Рамирес (Рисунок 1).
РИС. 1 – Карта расположения проекта Пуэбло Вьехо в Доминиканской Республике
Проект находится в 15 км к западу от столицы провинции Котуи и примерно в 100 км к северо-западу от столицы Санто-Доминго.Самые ранние записи о б испанских горных выработках в Пуэбло Вьехо датируются 1505 г., где они разрабатывали месторождение до 1525 г. Шахта была заброшена в пользу недавно открытых месторождений на американском материке. В 1969 году Rosario Resources Corporation из Нью-Йорка на законном основании приобрела его в собственность и начала вести геологоразведочные работы. Эти мероприятия включали направленное воздействие на обнажение сульфидных пластов в долинах рек. По мере развития геологоразведочных работ в долинах была обнаружена оксидная часть (до 80 м толщиной) месторождения. В 1972 году было основано предприятие Rosario Dominicana S.A. (40 процентов принадлежало Rosario, 40 процентов – Simplot Industries и 20 процентов – Dominican Republic Central Bank), и в 1973 году началось строительство шахты. Добыча началась в 1975 году на месторождении Мур.
Добыча, обработка и разведка продолжались до июля 1999 года, когда из-за истощения оксидных участков рудных тел скудное извлечение сульфидов из металлов привело к остановке работы. За 24 года производства было произведено 5,5 миллионов унций золота и 25,2 млн. унций серебра. В 2001 году правительство Доминиканской Республики провело аукцион для объекта, и Placer Dome Inc выиграла тендер на оценку свойств. Placer Dome Inc завершила технико-экономическое обоснование в 2005 году, и проект был утвержден. Barrick Gold Corporation приобрела Placer в 2006 году и начала обзор проекта в марте 2006 года. В феврале 2008 года по проекту началось строительство данного проекта в Пуэбло Вьехо (Barrick Gold – 60 процентов и Goldcorp – 40 процентов).
Запасы месторождения драгоценных и цветных металлов в Пуэбло Вьехо относится к меловому эпитермальному месторождению золота, серебра, меди и цинка с высоким уровнем сульфидирования. Оно сформировалось в суб-вертикальных воронкообразных измененных оболочках, где гидротермальные жидкости мигрировали вверх и в стороны вдоль проницаемых горизонтов, осаждая драгоценные металлы.
Месторождение расположено в андезитовых вулканических, андезитовых вулканокластических и углистых осадочных отложениях. Гидротермальное изменение, связанное с минерализацией, состоит из ядра кремнезема, пирофиллита, пирита, коалинита и алунита. Обогащенные кремнеземом зоны изменения, которые окружены ореолом кварц-пирофиллитного и пирофиллитного изменения. Минерализация, как правило, размещается в пирите с меньшим количеством сфалерита и энергита. Минерализация пирита происходит в виде разброса слоев и замещения пластов. Минерализация сфалерита и энаргита в основном обнаруживается в пластах. Золото встречается в виде самородного золота, сильванита (AuAgTe4) и ауростибита (AuSb2).
Основным носителем золота является пирит, в котором субмикроскопическое золото встречается в микровключениях коллоидного размера (менее 0,5 мкм) (Pueblo Viejo Dominicana Corporation, 2007). В конце 2011 года запасы на месторождении Пуэбло Вьехо, в рамках заключительного этапа проектирования карьера, с общей вместимостью около 619,8 млн. тонн, состояли из приблизительно 25,29 млн. унций золота, 160,2 млн. унций серебра и 590,5 млн. тонн меди. Окончательный вариант карьера содержит приблизительно 285,3 млн. тонн руды и ограничен текущей вместимостью дамбы хвостового хранилища.
Текущий расчетный срок эксплуатации месторождения составляет приблизительно 20 лет (с последующими 12 годами операций по переработке после добычи) для карьеров золота и драгоценных металлов. Операция по добыче началась в сентябре 2010 года, и на на май 2012 года около 15 млн. тонн руды, содержащей около 1,7 млн. унций золота, было складировано для переработки. Бурение с обратной циркуляцией проводится на сетке с переменным расстоянием (15 м север-юг × 10 м восток-запад до 30 м север-юг на 12,5 м восток-запад) с пробуренными под углом (60°) скважинами, уходящими на глубину до 60 м. ТАБЛИЦА 1 Проанализированные элементы контрольной выборки
Отбор проб производится с интервалом каждые 2 м. Для них производится геологическое документирование перед транспортировкой в лабораторию по подготовке проб на объекте. Пробы подготавливаются перед отправкой в стороннюю лабораторию (ALS Peru) для анализа (таблица 1). Текущее время обработки анализа составляет приблизительно от 25 до 30 дней. Ввод в эксплуатацию комплектной лаборатории на месте планировалось в течение 2012 года.Геологическое документирование объединяется с исследованием анализа и загружается в программное обеспечение условного моделирования для определения рудных блоков. Основными элементами, используемыми при расчете поступлений в системе контроля содержания, являются Au, Ag, Cu, Zn и S. Помимо этого, проводится анализ на содержание Hg и K.
СОПРОВОЖДАЮЩАЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ РАЗВЕДКА
Программа RC-бурения с обратной циркуляцией на 2010 год
Бурение с контролем уровня обратной промывки началось 13 января 2010 года и завершилось 30 ноября 2010 года. В течение 2010 года в Монте-Негро и Мур было пробурено 61 476 м карьеров. Перечень оборудования для отбора проб, использованного во время этого проекта, включал в себя (Рисунок 2):
РИСУНОК 2 (Вверху слева) обычный гидроциклон Шрамма с трехступенчатым делителем; (внизу слева) эмиссионный фильтр S200; (в центре) буровая установка с системой отбора проб Rotaport.
•обычный циклон с трехступенчатым желобчатым делителем;
• систему отбора проб Rotaport с фильтром для выбросов S200.
Традиционные результаты обеспечения и контроля качества полевой дублирующей пробы
На протяжении всего бурения проводился периодический обзор данных анализа обеспечения и контроля качества для полевых дублирующих проб месторождения. Сравнения между различными установками основывались на анализе парных данных; это показано на графиках половинной абсолютной относительной разности (ПАОР).
Показатель повторяемости выборки (ППВ), где график ПАОР пересекает 20-й процентиль, рассматривался как хороший показатель повторяемости для месторождения золота (Шелдон, 2004). Полевые дублирующие пробы на рисунках 3 и 4 показывают разумную корреляцию для обеих систем.
Похоже, что обычная циклонная система дает лучшую корреляцию между первичной и дублирующей пробами.
РИСУНОК 3 График поля программы бурения 2010 года дублирует график полуабсолютной относительной разницы Au для обычной гидроциклонной и трехступенчатой делительной системы. Набор данных состоит из 216 пар полевых дублирующих проб
Фильтр периодически выгружал мелкие фракции (когда датчики обнаруживали, что фильтры заполняются), и они собирались для каждой скважины. Пробы были проанализированы для сравнения с усредненными анализами буровых скважин и данными по мелкому материалу для каждой скважины.
РИСУНОК 4 График программы бурения 2010 г. полевой дублирующей пробы полуабсолютной относительной разницы Au для системы Rotaport. Набор данных состоит из 2307 пар полевых дублирующих проб
Масса проб мелких фракций не регистрировалась, но, по оценкам, собираемые пробы находились в диапазоне 10–15 кг (для скважин глубиной до 36 м). Сравнение результатов анализа на мелкие фракции на одну скважину со средними результатами анализов на скважину, видно из таблицы 2.
ТАБЛИЦА 2 Сравнение 1104 анализов мелких фракций буровых скважин в сравнении с анализом осколков пород от бурения соответствующих скважин. В целом, 75% анализов на мелкие фракции имеют большую ценность, чем значение осколков пород от бурения скважин (823 из 1104 общих проб).
Данное сравнение показывает, что мелкозернистый компонент бурового шлама для драгоценных металлов имеет более высокую оценку, чем сам буровой шлам. Данный компонент сортом выше стандартного в мелких фракциях не может быть легко откорректирован до класса из-за значительной разницы в весе между пробами. Класс драгоценных металлов из бурового шлама является консервативным вследствие потери мелких фракций из пробы.
Программы бурения с обратной циркуляцией 2011 и 2012 годов
В середине 2010 года геологический отдел шахты Пуэбло Вьехо приобрел буровую установку Schramm T450 RC для контроля уровня и бурения водоносных скважин на площадке. В рамках системы бурения и с учетом того, что мелкие фракции, полученные во время бурения, содержали более высокие оценки, требовалась система отбора проб, которая могла бы собирать их для включения в пробу. Был проведен обширный обзор известных систем для отбора проб. Единственной системой, которую мы посчитали подходящей, поскольку она могла включать мелкие фракции, была недавно выпущенная система Progradex PGX1350R.
Данные работы по бурению начались в начале мая 2011 года и могут быть разделены на три периода для анализа данных Обеспечения и контроля качества.
Данные периоды являются следующими:
1. Обычный циклон с трехступенчатым делителем;
2. Система PGX1350R с опробованием и модификациями (требуется для буровой установки, бурильной колонны и системы отбора проб для улучшения результатов);
3. Последующие модификации системы PGX1350R.
На протяжении всего процесса бурения проводился периодический обзор данных анализа обеспечения и контроля качества для дублирующих проб. Эти данные представлены на рисунках 5–7.
РИСУНОК 5 График полуабсолютной относительной разницы из программы бурения полевых дублирующих проб Au на 2011 и 2012 год для обычного гидроциклона с трехступенчатой делительной системой. Набор данных состоит из 172 пар полевых дублирующих проб..РИСУНОК 6 График полуабсолютной относительной разницы из программы бурения дублирующих проб Au на 2011 и 2012 год для системы PGX1350R (в ходе модификаций). Набор данных состоит из 1385 пар дублирующих проб..РИСУНОК 7 График полуабсолютной относительной разницы из программы бурения дублирующих проб Au на 2011 и 2012 год для системы PGX1350R (после модификаций). Данный набор данных состоит из 219 пар точек полевых дублирующих проб.
Полевые модификации, предпринятые в системе PGX1350R, включали в себя:
• Добавление продувочного клапана на бур для удаления воды, которая входит в буровое отверстие во время смены штанги. Подобная вода, если она не удаляется, выдувается через систему пробоотбора и при возобновлении бурения вызывает проблемы с подачей проб. Система будет требовать регулярной очистки, что приведет к потере времени, отведенного на бурение.
• Приводной двигатель распределительного сопла был перемещен из зоны отбора пробы в конус и за пределы зоны. Подобное перемещение исключило потерю мощности двигателя из-за засорения приводной цепи частицами проб.
• Перестановка шлангов для отбора проб уменьшает острые изгибы, которые вызывают турбулентность воздушного потока. Это снижает обратное давление воздуха и уменьшает потерю воздуха через балансное затухание.
• Согласование размера бурового долота со шраудом пневмоударника для снижения потерь при возврате наружного воздуха.
Данные дублирующей пробы на рисунках 5–7 показывают разумную корреляцию для всех трех систем. Традиционная гидроциклонная система обеспечивает наилучшую корреляцию между первичными и дублирующими пробами трех наборов данных, рассмотренных в ходе данного проекта по бурению.
Использование только статистики дублирующих проб предполагает, что обычный циклон дает наилучшую корреляцию. Данный вывод является неверным, если учитывать полевые условия во время бурения и отбора проб.
РИС. 8 – Буровые работы с использованием обычной гидроциклонной и трехступенчатой делительной системы
Фактическое бурение с использованием обычного гидроциклонного и трехступенчатого желобчатого делителя показано на рисунке 8. Подобные операции создают значительное количество пыли от утяжеленной бурильной трубы и гидроциклонной выпускной трубы для мелких фракций. От персонала, выполняющего отбор проб, требуется дополнительная обработка вручную.
Наблюдение за гидроциклоном и регулярным процессом расщепления показывает, что между образцами возникает значительное загрязнение. В системе отсутствуют пробоотборники, вследствие чего поток проб является непрерывным.
Фактические взятые образцы зависят от времени, когда персонал пробоотборника меняет мешки.
РИС. 9 – Буровые работы с использованием системы отбора проб PGX1350R
Фактическое бурение с использованием системы отбора проб PGX1350R показано на рисунке 9. Данная фотография была сделана в карьере Монте Негро после обычного шторма. При нормальном бурении встречаются грунтовые и поверхностные воды. Использование продувочного клапана необходимо для выброса воды из отверстия во время замены штанги, чтобы она не проходила через систему отбора проб.
Обратите внимание на поверхностные воды в карьере и конус сухого образца ниже системы отбора проб. Коронка для торцевого опробования соответствует кожуху коронки, уменьшая мелкие фракции и потери воздуха при возврате наружу. Соединения шланга для отбора проб являются плоскими для соединений, где это возможно (без изгибов на 90°, которые создают турбулентность и противодавление).
Данная система, в том виде, в каком она разработана и в настоящее время работает, является улучшением системы Rotaport для:
результатов полевой дублирующей пробы;
снижения требований к ручному управлению для персонала пробоотборника;
уменьшения количества персонала вокруг бурения во время буровых работ (мешки меняются при замене штанги, а не во время бурения);
значительного снижения количества пыли от буровых работ;
производства постоянной массы образца для первичных и полевых дубликатов проб;
включения мелких фракций в пробу.
Для системы необходимы:
продувочный клапан для удаления воды, попадающей в отверстие при смене штанги;
техническое обслуживание и уход буровой бригадой;
система для сокращения пыли, создаваемой материалом при его прохождении через зону захвата образца и попадании на землю.
Дополнительные области, которые требуют улучшения, включают:
удаление пыли из-под лотков для образцов, так как остальная часть материала из пробуренного расстояния выбрасывается;
уменьшение возврата мелких фракций извне.
Данное сравнение не сопоставляет массы полевых дубликатов проб, чтобы помочь в определении эффективности различных систем отбора проб благодаря:
неполным наборам данных для различных кампаний по бурению с использованием различных систем отбора проб;части полевых дубликатов проб, использованных для регистрации (уменьшение массы полевых дубликатов проб). ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подрядчиком и сотрудниками Пуэбло Вьехо было проведено в общей сложности 118 302 м бурения с обратной циркуляцией, с использованием двух разных буровых установок с обратной промывкой (машины Schramm 685 и 450), трех поколений систем отбора проб (обычный гидроциклон с трехступенчатыми делителями, конусные делители Rotaport и PGX1350R) и многочисленных комбинаций установок для бурения, которые позволили определить оптимальную установку для бурения и отбора проб для обеспечения качества образцов в Пуэбло Вьехо.
Для получения образца для анализа было предпринято бурение с ограничением глубины с обратной циркуляцией. Работа на сегодняшний день была направлена на улучшение качества проб по результатам бурения.
Оптимальная настройка на буровой установке на площадке включает скоординированную систему, начинающуюся от буровой коронки до системы пробоотбора и, наконец, проходящую в мешок для отбора проб. Данная установка предназначена для получения требуемого качества образца и не снижает производительность бурения.
Наша оптимальная система включает в себя:
Буровую установку Schramm T450 RC с компрессором Sullair 1050/350;
молотки для торцевого опробования с соответствующими размером коронки и диаметром кожуха;
продувочный клапан;
шланги для отбора проб, выровненные таким образом, чтобы уменьшить турбулентность потока;
систему отбора проб Progradex.
Данная система в настоящее время производит полностью свободные от ошибок пробы, включая в себя мелкие фракции бурения, обеспечивающие высокий уровень достоверности в пробе, подаваемой в лабораторию.
На сегодняшний день завод по переработке в Пуэбло-Вьехо еще не запущен, что позволяет провести сверку критических суждений об общей системе контроля руды от рудника до золотодобывающей фабрики (значительную часть которой составляют данные анализа).
В полевых наблюдениях за бурением включение в пробу сгенерированных мелких фракций бурения и проверка дубликатов данных месторождения показывают, что текущая буровая установка, бурильная колонна, система маршрутизации и отбора проб обеспечивают получение качественных образцов для отправки в лабораторию.
Использование одних только данных полевого анализа не позволяет достоверно определить качество образца. Материал образца, утраченный во время операций бурения (мелкие фракции и возврат извне), уменьшает количество материала, собираемого в качестве образца. Подобная потеря материала может быть значительной и, таким образом, вводить в заблуждение традиционную методологию сравнения полевых данных для определения качества выборки.
При затратах на анализ проб от 25 до 30 долларов США на пробу и ежегодных затратах на бурение для анализа от 1 до 1,5 млн. долларов США крайне важна уверенность в высоком качестве проб. Усилия и затраты на производство этих высококачественных образцов оправданы с осознанием того, что последующее воздействие плохих образцов на принимаемые на их основе решения может привести к потере прибыли и увеличению производственных затрат.
Дополнительные исследования будут предприняты для массы образца, гранулометрии и массы размера фракции, чтобы помочь в определении критериев, требуемых для качества образца.