Quá trình thăm dò thực chất là theo dõi, khoanh nối thân quặng trên bình đồ, mặt cắt hoặc hình chiếu để phục vụ cho công tác tính trữ lượng và đánh giá giá trị công nghiệp mỏ.
Để đạt được mục tiêu này cần thi công công trình thăm dò sao cho chúng cắt qua toàn bộ thân quặng hoặc đới chứa quặng, đồng thời phải bố trí làm sao để dựa vào chúng có thể lập được các mặt cắt và tiến hành nội, ngoại suy ranh giới thân quặng đảm bảo độ tin cậy cao.
Khi theo dõi và khoanh nồi thân quặng nhờ hệ thống thăm dò thì khái niệm về cấu trúc địa chất vỉa sẽ được phản ánh trên các mặt cắt thăm dò, còn cấu trúc thân quặng trong không gian giữa các mặt cắt thăm dò được nhận thức chỉ dựa trên cơ sở kết quả nội suy tài liệu theo các mặt cắt lân cận. Tuỳ thuộc vào đặc điểm địa chất mỏ, đặc điểm địa chất thân quặng, phương tiện kỹ thuật thăm dò mà có thể tạo ra mặt cắt thẳng đứng, nằm ngang hoặc nghiêng.
Trong mặt phẳng dọc của vỉa các mặt cắt thăm dò song song sẽ tạo nên hệ thống tuyến thăm dò, còn sự giao nhau của các tuyến thăm dò sẽ tạo nên mạng lưới thăm dò. Đặc trưng quan trọng nhất của mạng lưới thăm dò là sự định hướng, hình dạng và kích thước ô mạng của nó.
3
86 Như vậy, tập hợp khái niệm về sự định hướng, hình dạng và kích thước ô mạng lưới thăm dò trong mặt phẳng dọc đới khoáng hóa hoặc thân quặng được gọi là dạng hình học của mạng lưới thăm dò.
Trong thực tế thăm dò thường sử dụng mạng lưới hình vuông, hình chữ nhật, hình thoi và hình tam giác đều, trong đó mạng lưới hình vuông và hình chữ nhật phổ biến hơn.
Khi thăm dò các thân quặng có cấu trúc dị hướng mạnh thì mạng lưới hình chữ nhật chuyển thành hệ thống mặt cắt thăm dò cách nhau một khoảng cách nhất định. Chính vì vậy, trong thực tế thăm dò tồn tại hai phương thức bố trí công trình chủ yếu, đó là:
- Bố trí theo mạng lưới hình học - Bố trí theo tuyến thăm dò.
4.4.1. Bố trí công trình theo mạng lưới hình học a. Mạng lưới hình vuông
Mạng lưới hình vuông được sử dụng để thăm dò các thân quặng nằm ngang hoặc dốc thoải và có dạng đẳng thước trên bình đồ, đồng thời mức độ biến đổi của các thông số địa chất thân quặng theo hai phương trực giao xấp xỉ hoặc bằng nhau. Do mạng lưới thăm dò có dạng hình học đều đặn nên luôn bảo đảm tính khách quan của tài liệu nhận được, đồng thời góp phần làm sáng tỏ thành phần biến hóa không ngẫu nhiên của các thông số địa chất thăm dò và thuận lợi cho áp dụng các phương pháp toán trong xử lý số liệu.
Mạng lưới hình vuông có ưu điểm là tạo ra không chỉ hai hệ thống mặt cắt trực giao có độ chính xác như nhau, mà còn lập được hai mặt cắt phụ theo hai đường chéo cũng có độ chính xác như nhau. Hạn chế của mạng lưới hình vuông là áp dụng không tốt đối với các thân khoáng có thế nằm dốc hoặc dị hướng.
b. Mạng lưới hình chữ nhật
Mạng lưới hình chữ nhật áp dụng để thăm dò các thân khoáng nằm ngang hoặc dốc thoải và có tính dị hướng mạnh, đặc biệt là sự khác biệt rõ ràng về mức độ biến đổi của thông số chiều dày và hàm lượng theo hai phương vuông góc với nhau. Trong trường hợp này, cạnh dài của ô mạng định hướng theo phương biến hóa nhỏ, còn cạnh ngắn theo phương biến đổi lớn.
Mạng lưới hình chữ nhật có ưu điểm là thể hiện được nguyên tắc đồng đều và tiết kiệm được một số công trình thăm dò. Hạn chế cơ bản của nó là khó xác định phương biến hóa lớn nhất và nhỏ nhất, đặc biệt ở giai đoạn đầu của công tác thăm dò.
c. Mạng lưới hình thoi
Mạng lưới hình thoi được cải tiến từ mạng lưới hình chữ nhật và chủ yếu áp dụng để thăm dò những thân khoáng nằm ngang hoặc dốc thoải. Để chuyển đổi mạng lưới hình chữ nhật sang mạng lưới hình thoi nhằm mục đích thăm dò chi tiết hơn một mỏ nào đó có thể tiến hành như sau:
- Bố trí công trình thăm dò vào trung tâm các ô mạng hình chữ nhật của giai đoạn trước.
- Liên kết các công trình thăm dò theo đường chéo của ô mạng hình chữ nhật để tạo ra ô mạng hình thoi có cạnh là nửa đường chéo của ô mạng hình chữ nhật.
Mạng lưới hình thoi có ưu điểm là kinh tế hơn so với mạng lưới hình vuông, bởi vì khi khoảng cách giữa các công trình như nhau thì số công trình thăm dò trên một đơn vị diện tích đòi hỏi ít hơn. Nhược điểm chính của mạng lưới này là không chi tiết được hệ thống mặt cắt cũ mà phải thành lập hai hệ thống mặt cắt hoàn toàn mới.
d. Mạng lưới hình tam giác đều
Mạng lưới hình tam giác đều do Đ.A. Zenkov đề xuất năm 1935 để thăm dò những mỏ hoặc thân khoáng có mức độ biến hóa theo hai phương vuông góc với nhau chưa được xác định rõ ràng. Mạng lưới này được tạo ra do ba hệ thống mặt cắt giao nhau tạo nên ô mạng tam giác đều có đỉnh là các công trình thăm dò.
87 Ưu điểm của mạng lưới là cho phép lập ba mặt cắt có độ chính xác như nhau và có thể sử dụng tài liệu để tính trữ lượng theo phương pháp hình tam giác. Tuy nhiên, mạng lưới này chưa được áp dụng rộng rãi trong thăm dò.
Theo mức độ chi tiết hóa trong công tác thăm dò địa chất thì hình dạng mạng lưới thăm dò có thể chuyển đổi cho nhau. Trong giai đoạn đầu của công tác thăm dò thường chưa làm sáng tỏ phương biến đổi lớn nhất của mỏ hoặc từng thân quặng nên mạng lưới hình vuông được áp dụng rộng rãi hơn cả. ở giai đoạn tiếp theo nếu xác định được sự khác biệt rõ ràng về mức độ biến đổi của các thông số địa chất thân quặng theo hai phương trực giao thì tiến hành đan dày bằng cách biến đổi mạng lưới hình vuông thành hình chữ nhật. Trong các trường hợp khác có thể chuyển từ mạng lưới hình chữ nhật thành hình vuông hoặc thành hình thoi... Trong thực tế có thể đan dày mạng lưới theo phương thức: thu ngắn khoảng cách giữa các công trình đi một nửa, đan công trình theo kiểu hình phong bì và biến đổi hình dạng mạng lưới.
Hình 4.16. Sự đan dày mạng lưới thăm dò
a. Rút ngắn khoảng cách giữa các công trình đến 2 lần; b. Theo phương pháp “gập phong bì”;
c. Chuyển từ mạng lưới hình vuông thành hình chữ nhật; d. Chuyển từ mạng lưới hình thoi thành hình chữ nhật.
1- Các công trình lượt thứ nhất; 2- Các công trình lượt thứ hai; 3- Các công trình lượt thứ ba.
4.4.2. Bố trí công trình theo tuyến thăm dò
Việc bố trí các công trình theo tuyến thăm dò được áp dụng chủ yếu đối với thân quặng dạng mạch, dạng kéo dài theo đường phương và có thế nằm dốc đến dốc đứng. Cách thức bố trí này cho phép tạo ra hệ thống mặt cắt ngang thẳng đứng hoặc nằm ngang. Khi định hướng các mặt cắt thăm dò cần đảm bảo một số nguyên tắc cơ bản sau:
- Các mặt cắt và công trình thăm dò tương ứng phải định hướng theo phương biến đổi lớn nhất của các thông số địa chất thân quặng để có thể thể hiện đúng hình dạng, yếu tố thế nằm và cấu trúc bên trong của thân quặng, cũng như mối quan hệ của quặng hóa với đá vây quanh.
- Mặt phẳng của mặt cắt thăm dò phải cắt ngang qua tất cả đới chứa quặng hoặc thân quặng.
Trong thực tế phương biến đổi lớn nhất của thân quặng thường trùng với phương chiều dày, vì vậy, trong đa số trường hợp các tuyến thăm dò được bố trí thẳng góc với đường phương của đới hoặc thân quặng và song song với nhau. Tuy nhiên, khi đường phương của đới hoặc thân quặng thay đổi đột ngột thì phương vị của các tuyến thăm dò cũng thay đổi theo, khi đó sẽ tạo ra hệ mặt cắt không song song.
Để bố trí tuyến thăm dò cần lựa chọn tuyến trục song song với đường phương của đới khoáng hóa hoặc thân quặng chính, sau đó bố trí các tuyến ngang vuông góc với tuyến trục.
88 Trên từng tuyến ngang tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể mà sử dụng công trình hào, giếng nông để bắt thân quặng phần gần kề mặt, công trình khoan và công trình ngầm để bắt thân quặng ở dưới sâu. Trong thực tế, các thân quặng thường có góc dốc thay đổi, vì vậy cần bảo đảm khoảng cách giữa các công trình theo mặt trục của thân quặng là như nhau.
Khi thăm dò các thân quặng dạng ống cần định hướng mặt phẳng cắt vuông góc với trục dài của thân quặng. Khoảng cách giữa các tuyến và công trình trên tuyến phụ thuộc vào đặc điểm hình dạng vỉa và chiều cao dự kiến của tầng khai thác.
Áp dụng phương thức bố trí công trình thăm dò theo tuyến cho phép tạo ra các tầng thăm dò tương ứng với tầng khai thác. Khả năng sử dụng và kết hợp các công trình thăm dò ở mỗi tầng trên mặt phẳng mặt cắt phụ thuộc cơ bản vào phương pháp khai thác mỏ. Đối với các mỏ dự kiến khai thác lộ thiên thì các lỗ khoan thăm dò được bố trí tương ứng với từng tầng khai thác. Đối với mỏ dự kiến khai thác hầm lò, tầng trên được thăm dò bằng công trình khai đào, còn phần dưới sâu thăm dò chủ yếu bằng công trình khoan.