Геометрия недр

Порядок геометризации залежи:

–предварительная обработка разведочных данных;

–составление листов разведки;

–составление геометрических графиков;

–пополнительная съемка и корректирование графиков, составление геометрических графиков учета работы драг.

Разработкароссыпныхместорожденийведетсядражнымспособом. В зависимости от площади дражных полигонов геометризацию производят в следующих масштабах: при больших площадях, срок службы которых 10–15 лет – 1:5000, для малых участков и отдель-

ных площадей – 1:2000, 1:1000.

Предварительная обработка разведочных данных состоит из анализа, проверки и корректирования данных разведки, буровых и шурфовых материалов, составления каталога разведочных данных, вычисления средних значений содержания золотапо разведочной выработке.

Листы разведки составляют на стандартных планшетах (50 ×

×50 см). На лист разведки наносят: разведочные линии, разведочные выработки, опорные геодезические пункты, гидрографическую сеть, главнейшие промышленно-хозяйственные сооружения и т.д.

Структуру россыпи представляют двумя графиками: графиком постели россыпи (плотика) и графиком изомощностей золотоносных отложений.

График постели россыпи строят либо методом разрезов, либо путем интерполяции между разведочными выработками по отдельным разведочным линиям. Полученные точки с одинаковыми отметками плотика соединяют плавными линиями. Сечение рельефа и плотика при масштабе 1:2000 – 0,5–1,0 м, при масштабе 1:5000 – 1–2 м. График поверхности постели россыпи дает наглядное представление о поверхности коренныхпород, на которыхзалегаютзолотоносные пески.

Графики изомощностей строят по значениям мощностей золотосодержащих песков, полученным в процессе разведки. Сечение 1,0 м при масштабе 1:5000 и 0,5 м – при масштабе 1:2000. Этот график служит основой для подсчета объема отложений, подлежащих переработке, и для определения глубины черпания в различных точках дражного полигона.

21

ELIB.PSTU.RU

В процессе эксплуатации россыпи может возникнуть необходимость в составлении других графиков, например: графика изомощностей наносов (торфов), изоглубин промерзания долины россыпи (в условияхвечноймерзлоты), поверхности водоупорногогоризонта.

К качественным графикам относятся графики изменения среднего значения содержания золота по отдельной разведочной линии и графики площадного содержания (производительности). Вначале строят графики изменения содержания по каждой разведочной линии. Критерием правильности проведенной разведки и полученных данных является примерно одинаковое содержание золота по разведочным линиям, так как вероятность перехода золота в свободное состояние, т.е. освобождение его из коренной породы, на всем пути движения кусков породы одинакова. Таким образом, средние значения содержаний по каждой разведочной выработке не должны меняться в широких пределах. Если это наблюдается, следовательно, существуют ошибки в разведке россыпи.

Запасы золота в россыпи, а также промышленный контур месторождения определяют по плану производительности россыпи. Под производительность россыпи в конкретной разведочной выработке понимают значение Р = l · с · 1 м2 · γ (l – мощность россыпи по разведочной выработке; с – содержание полезного компонента; γ – объемный вес).

Планпроизводительности россыпи строятв следующем порядке:

1)по каждой разведочной выработке определяют значение производительности залежи песков Р;

2)строят графики изменения производительности по отдельным разведочным линиям;

3)находят на графике точки, соответствующие целочисленным отметкам Р и сносят их на линии разреза;

4)точки с одинаковыми значениями производительности соединяют плавными линиями.

Этот график дает наглядное представление о распределении металла по россыпи.

В процессе отработки россыпи производят систематическую съемку отработанных площадей и составляют геометрические графики учета работы драг. Сопоставление фактических и первона-

22

ELIB.PSTU.RU

чальных графиков позволяет определить степень их соответствия друг другу, установить потери в различного рода целиках, определить места, где остались неотработанные участки россыпи.

2.5.Геометризация месторождений горно-химического сырья

Горно-химическое сырье представлено большой группой различных по условиям образования, морфологии и вещественного состава месторождений; основными видами такого сырья являются апатит, фосфорит, сера, поваренная соль, калийные и магниевые соли, борное сырье, карбонатные породы, флюорит, барит и витерит, минеральные пигменты, асбест.

Значительная часть месторождений горно-химического сырья представляет собой сложные по форме, структуре и значительные по размерам залежи изменчивой мощности и не выдержанные по качеству. Залежи не всегда имеют отчетливые границы с вмещающими породами и нередко постепенно переходят в боковые породы (например, хризотил-асбест). Поэтому внешний контур таких залежей проводят по результатам опробования. В связи с этим задачей геометризации является выявление формы залежи, условий залегания и закономерностей размещения качественных показателей по данным детальной и эксплуатационной разведок.

Исходной документацией для геометризации являются геологические колонки по разведочным скважинам, планы и разрезы

вмасштабах 1:1000, 1:2000, иногда – 1:5000.

Входе детально-разведочной геометризации на основе данных геологической разведки в пределах месторождения устанавливают основные закономерности размещения показателей залежи, необходимые для проектирования горного предприятия.

Эксплуатационная геометризация позволяет при достаточной плотности наблюдений получить горно-геометрические планы, разрезы и графики, необходимые для планирования разведочных и горных работ, нормирования потерь и разубоживания. Точность, с которой построенные графики отражают натуру, зависит от плотности разведочной сети и опробования.

23

ELIB.PSTU.RU

Размещение средних значений признака для месторождений горно-химического сырья устанавливают сглаживанием исходных частных его значений скользящим статистическим «окном». Размеры «окна» в двух взаимно перпендикулярных направлениях определяют на основе качественного анализа изменчивости.

Для ряда месторождений горно-химического сырья характерно изменение качества полезного ископаемого с глубиной.

При геометризации месторождений горно-химического сырья важным является установление статистических зависимостей между различными сортами полезного ископаемого.

2.6. Геометризация месторождений нерудных строительных материалов

Месторождения нерудных строительных материалов представлены породами различных генетических типов: магматическими (месторождениями гранитов, габбро, туфов и др.), осадочными (известняк, доломит, гравий, песок, глина и др.), метаморфическими (мрамор, мраморизованные известняки и др.).

Месторождения залегают на небольшой глубине и отрабатываются преимущественно открытым способом.

Общим для рассматриваемого класса месторождений является то, что полезное ископаемое после соответствующей переработки используется в виде различных материалов в промышленном, жилищном, дорожном и других видах строительства: портландцемент, щебень для бетонов и дорожного строительства, камень для гидротехнических сооружений, стеновые камни, облицовочные плиты и декоративные блоки, балластный песок, керамзит и др. Помимо строительных материалов при отработке месторождений получают различную продукцию, используемую в сельском хозяйстве, химической, пищевой промышленности и др.

Основной особенностью предприятий нерудной промышленности является резкое различие в их производственной мощности: мощность щебеночных карьеров – от 100 тыс. до 4–6 млн. м3, карье-

24

ELIB.PSTU.RU

ров облицовочного камня – от 1 до 20 тыс. м3, что обусловливает и соответствующие размеры разрабатываемых месторождений.

Из всего многообразия месторождений нерудных строительных материалов наиболее важными в народном хозяйстве являются месторождения карбонатных пород, песчано-гравийные месторождения, месторожденияцементногосырья, облицовочного камняиасбеста.

Месторождения карбонатных пород сложены известняками,

доломитами и переходными разностями. Полезные толщи месторождений залегают, как правило, горизонтально и имеют пластовый характер. Мощность полезного ископаемого изменяется для отдельных месторождений от 130–150 (Сокское месторождение) до 10–12 м (Скабпилское месторождение). Разрабатываемые породы имеют в пределах одного месторождения резкие различия по прочности при относительно постоянном химическом содержании основных компонентов (MgCO3 и СаСО3).

Практически все месторождения карбонатных пород характеризуются наличием внутреннего карста, составляющего от 7 до 40 % от объема полезной толщи и представленного полостями, воронками и зонами, заполненными глинисто-песчаным материалом, образовавшимся в результате растворения инфильтрационными водами пород полезной толщи. Карстовые образования осложняют разработку месторождений, повышают себестоимость продукции и снижают техникоэкономические показатели горнодобывающего предприятия.

Детальная геологическая разведка месторождений карбонатных пород проводится буровыми скважинами кернового бурения по сети 200 × 150 и 100 × 50 м для запасов категорий C1 и В соответственно. По результатам опробования определяют физико-механические показатели полезной толщи, основными из которых являются предел прочности на сжатие в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях, пористость, коэффициент морозостойкости и истираемость. Ведущим показателем является прочность, определяющая марку щебня – основной продукции карбонатных карьеров.

По данным буровой разведки составляют планы и разрезы масштабов 1:5000, 1:2000 и 1:1000, на которых показывают блокировку запасов, результаты опробования, положение водоносных горизонтов,

25

ELIB.PSTU.RU

строение полезной толщи месторождения. Практический интерес представляет геометризация по данным детальной разведки карстовых образований. Исходными материалами являются планы расположения разведочных выработок (скважин) месторождения и геологические колонкипоскважинам масштаба1:1000–1:500.

Для каждой скважины определяется линейный коэффициент закарстованности

где lк – мощность i-той карстовой зоны, пересеченной скважиной, м; Lп.и – мощность полезного ископаемого, вскрытого скважиной, м.

Значения Ск наносят у соответствующей скважины, на плане строят линии нулевой закарстованности, оконтуривающие зоны развития карста. Линии проводят через середины расстояний между соседними скважинами, в одной из которых карст был встречен,

ав другой отсутствовал.

Впределах участков развития карста методом изолиний строят значения линейной закарстованности.

Графики закарстованности (планы и разрезы) позволяют районировать месторождение (или карьерное поле) по этому показателю и на этой основе выделять участки, нерентабельные для отработки, и проектировать наиболее рациональные системы разработки для конкретных участков карьера.

Метод прогнозирования карстовых зон и воронок на основе геометризации по точности не уступает результатам эксплуатационной разведки буровыми скважинами по сети 50 × 25 м.

Месторождения песчаных и гравийных материалов приуро-

чены к различным по геологическому возрасту отложениям, однако практический интерес представляют главным образом месторождения четвертичного и современного возраста.

Впесчаных месторождениях часто не содержится гравия или его содержание незначительно. Песчаные залежи обычно представлены мелко- и тонкозернистыми разностями с большим содержанием алевролитовых и глинистых веществ. Такие пески требуют специального обогащения.

26

ELIB.PSTU.RU

Чисто гравийные месторождения практически отсутствуют. Гравий, как правило, встречается вместе с песками, образуя песчаногравийные смеси с содержанием гравия, колеблющимся в больших пределах.

Гравийно-песчаные смеси в природном состоянии большей частью не являются пригодными для непосредственно промышленного использования и требуют сортировки на гравий и песок, а также отмыва отвредных примесей (глинистых и т.д.).

Основным показателем качества гравия является его размер. При опробовании гранулометрический состав гравия определяют в процентах при помощи стандартных сит.

Вредными примесями в гравии являются органические вещества (органические кислоты), сернистые и сернокислые соединения (пирит, гипс).

Качество песка определяется крупностью частиц, отсутствием вредных примесей – глинистых, органических веществ.

Различают следующие типы песчано-гравийных месторождений: связанные с деятельностью водных потоков, ледникового происхождения, морского и озерного происхождения, а также связанные с деятельностью ветра (барханы, дюны).

Песчано-гравийным месторождениям часто присуща линзообразная форма, близкая к пластообразной, а также линейная протяженность. В полезной толще часто содержатся линзы глин, суглинков

иглинистых песков, а также крупные обломки коренных пород. Линзообразное залегание отдельных разностей песчано-гравийных месторождений в результате размывов нередко нарушено наличием углублений в кровле полезной толщи, заполненных супесями, суглинками

иглинами.

Мощность песчаных и гравийных залежей колеблется в больших пределах – от нескольких метров до десятков метров.

Детальная разведка песчано-гравийных месторождений осуществляется проходкой шурфов сечением 1,25 × 1,25 и 1,5 × 1,5 м и шурфов – скважин круглого сечения с начальным диаметром до 2,5 м. Проходку таких разведочных выработок производят с креплением

27

ELIB.PSTU.RU

стенок. Используют также буровые установки для бурения скважин большого диаметра (до 600 мм). Расстояние между разведочными линиями составляет 100–150 м.

Входе геологоразведочных работ производят опробование полезного ископаемого для установления гранулометрического и ми- нералого-петрографического состава песчано-гравийной смеси, фи- зико-технических свойств.

Врезультате опробования выделяют кондиционные и некондиционные разности песка и гравия, устанавливают мощность залежей, характер и условия их залегания. На основе этих данных фиксируют наличие полезной толщи, ее мощность, границы распространения полезного ископаемого, оконтуривают промышленную часть месторождения и подсчитывают запасы.

Особенностью песчано-гравийных месторождений является их слоистое строение с многочисленными линзообразными включениями глинистых пород, перемежаемость песчано-гравийных смесей различного состава, включая крупные валуны.

Задачей геометризации песчано-гравийных месторождений являются выявление формы и условий залегания, размеров и пространственного положения залежей, различных включений, значительно осложняющих (крупные валуны) разработку месторождения и ухудшающих качество (глинистые породы), размещение качественных показателей (содержание гравия определенного размера и т.д.). Исходной документацией для геометризации могут служить планы и разрезы масштабов 1:1000–1:2000. Детально-разведочная геометризация служит основой для проектирования горного предприятия и позволяет установить основныепараметры месторождения.

Использование при детальной разведке дорогостоящих выработок большого сечения требует значительных затрат, и в силу этого разведка месторождений проводится по относительно редкой разведочной сети. Поэтому особое значение приобретает эксплуатационная геометризация, в ходе которой детализируется строение, форма залежи, размещение качественных показателей.

Эксплуатационная геометризация не требует проведения дорогостоящих разведочных выработок. В качестве исходных используют данные забойного опробования. Таким образом, представительность

28

ELIB.PSTU.RU

и надежность геометризации песчано-гравийных месторождений может быть обеспечена путем определения оптимальной плотности сети опробования и геологического документирования, построения горногеометрических разрезов ипланов методами геометризации недр.

Месторождения цементного сырья. Основным сырьем для про-

изводства цемента служат карбонатные (известняк, мел, мергель) и глинистые породы (глины и глинистые сланцы). Кроме того, в качестве гидравлических добавок применяют трепел, опоку, туф, железную руду, кварцевый песок. Указанные горные породы добывают из соответствующих месторождений, как имеющих самостоятельное значение, таки разрабатываемых длядобычи нескольких видовсырья.

Большинство месторождений цементного сырья имеют сложное строение полезной толщи, обусловленное наличием различных по химическому составу слоев и пропластков, нередко содержащих вредные для цементного производства примеси и включения.

Месторождения относятся к типу осадочных. Они имеют пологое или горизонтальное залегание полезного ископаемого. Мощности полезной толщи месторождений изменяются от 15 (27 % месторождений) до50 миболее (73 %).

При разработке месторождений на цементное сырье наряду с литологическим составом полезной толщи оказывает влияние химический состав полезного ископаемого.

Основными показателями качества разрабатываемых пород являются:

–коэффициент насыщения

Кн = СаО− (1,65Аl2O3 + 0,35Fe2O3 + 0,75SO2 ) ;

28SiO2

– силикатный модуль SiO2 + Fe2O3 ;

Al2O3

– глиноземный модуль Al2O3 .

Fe2O3

29

ELIB.PSTU.RU

Значения Кн для промышленных месторождений должны быть

впределах 0,80–0,92, силикатного модуля – от 1,7 до 3,5, глиноземного – 1,0–2,5. Вредными примесями в породах являются: окись магния, фосфор, сера и щелочи, допускаемые в исходном сырье в количестве 1–3 %.

Детальную разведку месторождений цементного сырья проводят буровыми скважинами с плотностью, соответствующей стадии разведки. По результатам химических анализов керновых проб для каждого разведочного пересечения определяют значения Kн силикатного и глиноземного модулей, а также процентное содержание вредных примесей. Данные химических анализов выносят на разведочные планы и разрезы масштабов 1:5000–1:1000 в зависимости от размеров месторождения, и строят горно-геометрические графики

визолиниях содержаний указанных выше основных показателей качества пород полезной толщи.

По результатам геометризации осуществляют разделение разрабатываемых пород на промышленные и породы внутренней вскрыши. На этой основе выбирают порядок вскрытия карьера, систему разработки и режим горных работ, структуру комплексной механизации и расстановку оборудования.

Месторождения облицовочного камня. Месторождения обли-

цовочного камня представлены скальными породами интрузивного (граниты, грано-диориты, габбро-нориты, лабрадориты), эффузивного (вулканические туфы), метаморфического (мраморы, мраморизованные известняки, кварциты) и осадочного (травертины, песчаники, известняки-ракушечники) генезиса.

Детальную геологическую разведку месторождений ведут разведочными канавами и в основном буровыми скважинами жернового бурения с расстояниями между выработками от 300 до 25 м (для запасов категории А), 400–50 м (для категории В), 600–100 м (для

категории C1). При геологической документации скважин фиксируют число трещин в каждом интервале бурения, а длину отдельных столбиков керна используют для косвенного суждения о размерах блоков, слагающих полезную толщу месторождения.

30

ELIB.PSTU.RU