2.4. Нарушения нормального залегания месторождений

Пласты в период своего образования, как месторождения осадочного типа, залегали более или менее горизонтально, но затем под действием тектонических процессов, происходивших в земной коре, могли быть поставлены в любое наклонное положение и даже опрокинуты, могли быть собраны в складки, разорваны и сдвинуты. Подобные нарушения характерны и для других типов месторождений. Такие тектонические нарушения первоначального залегания называют общим термином дислокации.

Дислокации без разрыва сплошности залежей называются пликативными, а с разрывом целостности месторождения- дизъюнктивными.

К пликативным дислокациям относятся складчатость (рис.1.11), наклон (опрокидывание) пласта и др.

Различают ось и крылья

Рис. 1. 11. Пликативная дислокация складки. Ось складки – это

в виде складки линия, проходящая через

Рис. 1.12. Разновидности складчатости: а - антиклиналь; б - синклиналь

точки перегиба слоев пород (через точки экстремума).

Антиклиналь - это складка, направленная изгибом (вершиной) вверх (рис. 1.12, а).

Синклиналь – складка, направленная изгибом вниз (б).

В отличие от складок, изображенных на рис. 1.11 и 1.12 складки могут быть и перевернутыми (Рис. 1.13).

Рис. 1.13. Перевернутая складка

Рис. 1.14. Дизъюнктивные нарушения: а – сброс; б - взброс

К дизъюнктивным нарушениям (дислокациям) относят разломы месторождений и смещение отдельных его частей относительно друг друга (сбросы, взбросы и сдвиги). Обычно смещение одной части месторождения по отношению к другой происходит по плоскости, называемой плоскостью сдвижения (зеркалом скольжения), или просто сместителем, хотя это может быть и не плоскость, а зона шириной в несколько метров.

Та часть месторождения и вмещающих пород, которая расположена выше сместителя (над ним), называется висячим крылом сместителя, а под сместителем (ниже него) - лежачим крылом сместителя.

Сброс - это такое дизъюнктивное нарушение первоначального залегания месторождения, при котором висячее крыло сместителя перемещается вниз по отношению к лежачему крылу, то есть оказывается ниже по плоскости скольжения (рис. 1.14, а).

Взброс (рис. 1.14, б) - это нарушение, при котором висячее крыло сместителя перемещается вверх по отношению к лежачему крылу (оказывается выше лежачего крыла).

Сдвиг - когда смещение одной части месторождения по отношению к другой происходит в горизонтальной плоскости.

Кроме названных нарушений пластов, возможны нарушения, происходившие и в период образования (утонение, вздутие и выклинивание) (рис.1.15).

Рис. 1.15. Выклинивание пласта

Рис. 1.15

Рис. 1.16. Элементы залегания месторождения в аксонометрии

2.5. Элементы залегания месторождений

Пространственное положение месторождения в земной коре и его размеры определяются элементами залегания. Как всякое объемное тело, месторождение имеет три измерения: длину, ширину и толщину, которые в горной терминологии носят специальные названия.

К элементам залегания относят такие понятия как простирание, падение, направление в крест простирания, длину по простира-

нию, разведанную глубину, угол падения, мощность, висячий, лежачий бок и др.

Например, направление протяженности месторождения в длину можно назвать простиранием, а линию, образованную пересечением горизонтальной плоскости с поверхностью месторождения, линией простирания (рис. 1.16). Но более строгое определение этих

терминов приведено ниже.

Простирание - это направление линии пересечения поверхности залежи с горизонтальной плоскостью относительно северного меридиана. Такая горизонтальная линия, как уже указывалось выше, называется линией простирания (см. рис. 1.16).

Угол, образованный линией простирания и магнитным, или истинным меридианом, называется азимутом простирания и характеризует положение залежи относительно сторон света (северного меридиана).

Азимут простирания измеряется между северным направлением меридиана и линией простирания по часовой стрелке. При этом он будет меньше 180 при юго-восточном падении месторождения и более 180 - при северо-западном.

Рис. 1.17. Классификация пластов по углу падения

Падение месторождения - это направление линии, лежащей в плоскости залежи перпендикулярно линии простирания, относительно горизонта. Такая наклонная линия называется линией падения (см. рис.1.16), а угол, образованный линией падения и ее проекцией на горизонтальную плоскость, называется углом падения месторождения.

По углу падения пластовые месторождения осадочного происхождения делятся на четыре группы: горизонтальные, пологие - до 25°, наклонные - от 25° до 45° и крутые -> 45°.

На рис. 1.17 представлены поперечные разрезы пластовых месторождений с различными углами падения: 1 - горизонтальное; 2 – пологое; 3 – наклонное; 4 – крутое.

Классификация рудных месторождений по углу падения некоторыми авторами учебников принимается такой же, как и для пластовых месторождений, хотя здесь есть свои особенности. Предлагается следующая классификация:

горизонтальные - 0-3° - возможна локомотивная доставка руды в выработанном пространстве в сочетании с механической погрузкой ее в вагонетки;

пологопадающие - 3-12° - доставка руды самоходными машинами на пневмошинном ходу;

слабонаклонные - 12-20° - конвейерная доставка руды;

наклонные - 20-55° - скреперная, взрывная, частично самотечная доставка руды в выработанном пространстве;

крутопадающие - > 55° - самотечная доставка руды под действием собственного веса.

Такое деление рудных месторождений связано с изменением условий разработки и способов доставки руды при различных углах падения месторождений.

Следует отметить также, что при горизонтальном залегании месторождений понятия простирание и падение теряют смысл. В этом случае обычно говорят о длине и ширине месторождений.

Рис. 1. 18. Схема к определению мощности месторождения: 1 - висячий бок; 2 - лежачий бок; m_н, m_г m_в – соответственно нормальная, горизонтальная и вертикальная мощность; α – угол падения

Пустые породы, непосредственно прилегающие к месторождению, называются боковыми; те из них, которые подстилают месторождение, то есть залегают как бы под месторождением, называются почвой при горизонтальном залегании, или лежачим боком при наклонном залегании. Боковые породы, расположенные над месторождением, то есть покрывающие его, называются кровлей при горизонтальном залегании или висячим боком при наклонном залегании.

Мощность - это своего рода толщина месторождения, другими словами - это расстояние между контактами висячего и лежачего боков с полезным ископаемым. Если мощность измеряется перпендикулярно (по нормали) висячему и лежачему бокам, то она называется нормальной (m_н); если по горизонтали, - горизонтальной (m_г); и, наконец, если по вертикали, то вертикальной мощностью (m_в).

Из рис. 1.18 можно установить простейшие математические зависимости между нормальной, горизонтальной и вертикальной мощностями, используя тригонометрические функции угла падения месторождения:

m_г = m_н / Sin, (1.2)

где m_г и m_н - соответственно горизонтальная и нормальная мощности.

По мощности угольные пласты делятся на 4 группы:

весьма тонкие - мощностью до 0,5 м;

тонкие - от 0,5 до 1,3 м;

средней мощности - от 1,3 до 3,5 м;

мощные - > 3,5 м.

Рудные месторождения по мощности можно разделить на пять групп:

тонкие - до 0,7 м (требуется подрывка боковых пород при очистных работах);

маломощные - от 0,7 до 2 - 3 м (подрывка боковых пород требуется только при проведении подготовительных выработок);

средней мощности - от 3 до 15 м (выемочные блоки располагаются длинной стороной по простиранию месторождения);

мощные - от 20 до 60 м (выемочные блоки располагаются длинной стороной в крест простирания месторождения);

весьма мощные - > 60 м.

Глубина распространения месторождений - определяется двумя параметрами: глубиной верхней границы месторождения и глубиной нижней границы. Глубину нижней границы часто называют разведанной глубиной.

Большинство месторождений осадочного происхождения (угольные, марганцевые, соляные), как правило, расположены на сравнительно небольшой глубине (250…400 м), хотя бывают исключения.

Месторождения магматического происхождения достигают иногда значительных глубин (свыше 2000 м). Поэтому по глубине залегания месторождения делятся на следующие группы:

неглубоко залегающие – нижняя граница месторождения находится на глубине до 250 м от земной поверхности;

средняя глубина залегания 250 – 600 м от поверхности;

глубоко залегающие - 600 – 1000 м;

сверхглубокие - более 2000 м.