11. Особенности разработки россыпных месторождений
11.1. Характеристика россыпных месторождений
Россыпные месторождения благородных металлов (золото и платина), редкоземельных и редкометальных минералов (циркон и монацит), ценных кристаллов (алмазы и оптический кварц), оловянно-вольфрамовых минералов (касситерит, вольфрамит) и ряда других полезных ископаемых расположены в самых различных горногеологических условиях и сложены в природе такими горными породами, как сланцы, алевролиты, аргиллиты, песчаники, конгломераты, известняки, кварц, граниты, габбро, базальты, туфы.
Для россыпных месторождений характерны породы, временное сопротивление сжатию которых изменяется от (1 – 5)∙106 до (3 – 3,5)∙107 Па, а коэффициент разрыхления от 1,1 до 1,5.
Технологические схемы выемки россыпных месторождений во многом определяются их размерами в плане и глубиной залегания.
Условно принято классифицировать россыпи по размерам в плане на очень узкие (до 20 м), узкие (20 – 50 м), средние (50 – 150 м), широкие (150 – 500 м) и очень широкие (более 500 м) и по глубине залегания на мелкие (до 3 м), очень неглубокие (3 – 6 м), средней глубины (12 – 20 м), глубокие (20 – 50 м) и очень глубокие (более 50 м).
По условиям образования различают россыпи элювиальные (залегают непосредственно над коренными источниками), делювиальные (располагаются на склонах возвышенностей), аллювиальные (русловые, косовые, долинные и террасовые — образуются в результате деятельности русловых водных потоков), аллювиально-делювиальные (залегают в долинах логов), а также дельтовые, озерные и лагунные (образуются в дельтах, озерах и лагунах в результате выноса материала водными потоками) и прибрежные (морские и озерные — образуются в результате деятельности прибоя и прибрежных течений и за счет выноса материала реками). Кроме того, встречаются ледниковые россыпи, образуемые сползающими с гор ледниками.
В геологическом строении россыпей участвуют торф, пески и плотик (рис. 11.1).
Отложения торфа не содержат ценных минералов в промышленных количествах и состоят из илистых, песчано-глинистых или галечниковых пород. Их мощность в элювиальных россыпях незначительна — до 5 – 10 м. В аллювиальных россыпях мощность отложений торфа может достигать десятков и даже сотен метров.
Пески содержат ценные минералы в промышленных количествах и состоят из глинисто-песчано-галечниковых пород, иногда с включениями щебня и валунов. Мощность песков изменяется от нескольких сантиметров до десятков метров. Пески не всегда четко отделяются от торфов.
Коренные породы, подстилающие россыпь и содержащие часть ценных минералов, называются плотиком. Ценные минералы проникают обычно в верхнюю часть плотика, которая и является объектом разработки. Проникновение ценных минералов в коренные породы связано с их трещиноватостью, наличием карстовых пустот и т. д., в результате чего происходит обеднение аллювиальной части россыпи. Верхняя часть плотика представлена, как правило, разрушенными породами, выемку которых можно осуществлять без предварительного рыхления. Нижняя часть плотика представлена плотными породами, выемка которых возможна только после предварительного (механического или взрывного) рыхления.
В зависимости от водного режима и температуры различают три основных состояния отложений: водные талики, безводные (сухие) талики, мерзлые отложения.
Мерзлые отложения характеризуются отрицательной или нулевой температурой пород, в которых хотя бы часть воды содержится в виде льда.
Талые породы по сравнению с мерзлыми и вследствие отсутствия цементации твердых частиц льдом обладают меньшей прочностью.
Для мерзлых пород при наличии в них вязких компонентов (льда и воды) характерны протекание реологических процессов (ползучести), обусловленных нарастанием деформации во времени при постоянной нагрузке, явление релаксации, т. е. расслабления во времени напряжений при фиксированной деформации, и снижение сопротивления нагрузкам (снижение прочности) при их длительном воздействии.
Температура, время воздействия нагрузки, влажность, концентрация растворенных солей, гранулометрический и петрографический составы, структура и текстура влияют на прочностные и деформационные свойства мерзлых горных пород.