Горные породы как объект разработки

2.1 Полезные ископаемые и их качество

Месторождение полезного ископаемого — естественное скопление полезного ископаемого в земной коре. Месторождение является промышленным, если его разработка экономически целесообразна. Главными показателями промышленной ценности месторождений являются: запасы, качество, горно-геологические условия залегания полезного ископаемого, его географическое положение.

Полезные ископаемые — природные минеральные вещества, которые при современном уровне техники и экономики пригодны для промышленного использования.

Полезные ископаемые бывают:

• твердые (различные руды, уголь, алмазы и др.);

• жидкие (нефть, рассолы, вода);

• газообразные (природные газы).

Пустая порода — горные породы, окружающие полезное ископаемое (вмещающие) или включенные в него, не являющиеся объектом извлечения полезных компонентов.

Горная масса — смесь полезного ископаемого с породой, получаемая в результате разработки месторождения как в смешанном виде, так и раздельно. К горной массе относится и порода, поступающая из капитальных и подготовительных выработок.

Руда — минеральное вещество, из которого целесообразно извлекать полезные компоненты при современном уровне техники и экономики. Необходимость последующей переработки руды для извлечения содержащихся в ней полезных компонентов отличает руду от других видов полезных ископаемых, которые могут использоваться в природном состоянии без переработки: уголь, торф, каменная соль и др.

Руды разделяют на:

• металлические, в которых полезные компоненты представлены металлами. Металлические руды делятся на руды черных, цветных, редких и радиоактивных металлов.;

• неметаллические, в которых полезные компоненты представлены различными минералами, не содержащими металлов (апатит, слюда, графит и др.).

Рудная масса — смесь руды с породой, которая попадает в руду в процессе выемки.

По морфологическому признаку рудные месторождения можно разделить на пластовые, пластообразные, столбообразные, линзообразпые, жильные, штокообразные и гнездоразные. Могут быть рудные тела и других форм.

Пластовые месторождения имеют стабильную мощность и четкие контакты с вмещающими породами. Они обычно осадочного происхождения. Пластообразные месторождения характеризуются нестабильной формой и мощностью, различными углами падения. Обычно осадочного пли осадочно-метаморфического происхождения.

Линзообразные месторождения имеют форму линзы, различные размеры и углы падения.

Жильные месторождения могут быть простыми и сложными (с невыдержанными элементами залегания и нечеткими контактами с вмещающими породами) или состоящими из ряда тонких жил и множества прожилков.

Штокообразные месторождения представляют собой рудное тело неправильной формы и большого размера.

Штокверковое месторождение — месторождение неправильной формы, представляющее собой густую сеть различно ориентированных рудных прожилков, прорезывающих массу породы.

Гнездообразные месторождения состоят из мелких по размерам рудных тел (гнезд) неправильной формы. Промышленное значение имеют месторождения с большим количеством гнезд.

Рудные тела характеризуются обычно мощностью, углом падения, длиной по простиранию, глубиной распространения и площадью. По мощности они делятся на пять групп:

• очень тонкие, мощностью менее 0,7 м;

• тонкие 0,7—2,0 м;

• средней мощности 2—5 м;

• мощные 5—20 м;

• очень мощные более 20 м.

Рудные тела по углу падения делятся на:

• пологие—до 25°;

• наклонные—от 25 до 45°;

• крутые —от 45 до 90°.

Расстояние между нижней и верхней границами месторождения по вертикали определяет глубину распространения рудного тела.

В большинстве случаев месторождение представлено не одним, а несколькими рудными телами, нередко нарушенными сбросами, сдвигами.

Важным фактором является характер контакта рудного тела с вмещающими породами. Контакт в одних случаях бывает выражен резко, и рудное тело имеет четкую границу с вмещающими породами. В других случаях переход от руды к пустой породе происходит постепенно, а границы промышленного оруденения можно установить только путем опробования руды на содержание полезного ископаемого.

К полезным ископаемым относятся все виды горных пород, добываемых для хозяйственных, строительных, промышленных и научных целей и используемых в сыром виде или после переработки.

При добыче полезных ископаемых открытым способом неизбежно разрабатываются покрывающие и вмещающие вскрышные породы. Полезное ископаемое и вскрышные породы объединяются понятием горная масса. Разделение пород на полезные ископаемые и вскрышные породы относительно. С прогрессом техники добычи и переработки многие вскрышные породы начинают использоваться как полезные ископаемые и число последних увеличивается.

Полезные ископаемые имеют огромное значение в экономике страны, являясь основой строительства и промышленности, а масштаб их добычи и переработки определяет уровень материального производства, богатства и экономического развития государства.

Различают полезные ископаемые:

• металлические (руды черных, цветных, благородных, радиоактивных и редких металлов);

• неметаллические (сырье для металлургической, химической и других отраслей промышленности);

• горючие (уголь, горючие сланцы, торф и др.);

• строительные горные породы (известняки, мраморы, граниты, гравий, пески и др.).

Совокупность свойств, определяющих степень пригодности и экономической эффективности использования, называется качеством полезного ископаемого. Для углей, например, качественными показателями являются теплота сгорания, зольность, содержание влаги, кусковатость, содержание минеральных примесей, выход летучих, содержание серы и др., а для руд — процентный состав регламентируемых химических элементов, минералогический состав, структурные и текстурные особенности и другие свойства.

Каждое производство по-своему регламентирует качество одного и того же полезного ископаемого. Например, при химической переработке каменных углей в синтетические материалы не регламентируется их теплота сгорания; доломит, применяемый в системах очистки воды, оценивается по иным качественным показателям, чем тот же доломит, используемый для производства огнеупорных изделий.

Одни качественные свойства полезного ископаемого относятся к числу главных — полезных, а другие, усложняющие или удорожающие его переработку или эксплуатацию, являются вредными. Например, для руд цветных металлов полезные свойства — это содержание извлекаемых металлов, а вредные — содержание мышьяка, вторичных сульфидов, высокая влажность и т. д.

Качество полезных ископаемых в недрах оценивается кондициями, которые устанавливают на различных стадиях разведки, проектирования, разработки и эксплуатации месторождений. Кондиции должны обеспечить эффективное использование недр с учетом затрат на добычу и переработку полезного ископаемого и последующее использование продукции. Например, при установлении кондиций на энергетический уголь должны учитываться затраты на 1 МДж выработанной электроэнергии. С увеличением расстояния перевозок требования к качеству возрастают.

Отклонение от кондиций при горных работах оценивается количественными и качественными потерями.

Количественные потери характеризуют уменьшение объема кондиционного полезного ископаемого вследствие оставления в недрах, отнесения к вскрышным породам, просыпания при погрузке и транспортировании и по другим причинам.Потери ведут к росту затрат на разведку, подготовку и очистную выемку, а также к недополучению прибыли от потерянной части полезного ископаемого и к сокращению срока существования рудника.

Качественные потери (разубоживание) характеризует степень примешивания к кондиционному полезному ископаемому при ведении горных работ пустой породы или некондиционных сортов полезного ископаемого. Разубоживание вызывает рост непроизводительных затрат на добычу, транспортирование и переработку пустой породы, увеличение потерь полезного компонента при переработке разубоженной руды.