книги из ГПНТБ / Воробьев Б.М. Основы технологии горного производства. Введение в специальность учеб. пособие

ков

и

пачек пласта),

полезную

(суммарную

мощность пачек

угля)

и вынимаемую (суммарную

мощность

пачек и прослойков,

извлекае ­

мых при добыче

у г л я ) .

По

мощности

пласты

различают

весьма

тонкие —

мощностью

менее 0,5 м; тонкие —

от 0,5

до

1,3 м; средней

мощности —

от 1,3

до

3,5

м и мощные —

более

3,5

м.

В

результате

смещения

земной коры возникают различные на­

р у ш е н и я первоначального

залегания

горных

пород — разрывные,

и л и

дизъюнктивные,

и н а р у ш е н и я

Кродля пласта

без разрыва сплошности горных по ­

род — складчатые, или

пликативные .

Почва пласта

рис. 5, Схема к п о я с н е н и ю

п о н я т и я

« м о щ н о с т ь

Р и с . 6. Схема

к п о я с н е н и ю

п о н я т и я

п л а с т а »

« м о щ н о с т ь п л а с т а с л о ж н о г о с т р о е н и я » :

M = m , + i » ! + m» — п о л н а я

м о щ ­

Основным элементом д и з ъ ю н к т и в ­

ность;

М п

=

m,

-f- m 2

— п о л е з н а я

м о щ ­

ность;

ma

—

м о щ н о с т ь п о р о д н о г о

п р о ­

ной дислокации

я в л я ю т с я

трещины .

с л о й к а

Р а з л и ч а ю т

висячее

к р ы л о

н а р у ш е ­

н и я , т. е. горные

породы,

прилегающие

к

сместителю

(трещине,

по

которой произошел р а з р ы в горных пород

и их перемещение)

со сто­

роны висячего бока, и лежачее к р ы л о ,

т. е.

породы,

п р и л е г а ю щ и е к

сместителю со стороны лежачего

бока.

С б р о с о м

называют

н а р у ш е н и е , при

котором

висячее

к р ы л о

перемещается по падению сместителя

(рис. 7, а ) , и

в з б р о с о

м —

н а р у ш е н и е , вызванное перемещением

висячего

к р ы л а

по восстанию

сместителя

(рис. 7,

б).

С д в и г

— это

перемещение

висячего

к р ы л а

по

простиранию

сместителя

(рис.

8).

на довольно

большой площади,

можно наблюдать

неправильности

з а л е г а н и я в

виде размыва

(рис.

10), когда

породы пласта замещены

д р у г и м и породами . Кроме

того,

различают

утонение

пласта — мест-

Р и с .

10.

Схема к п о я с н е н и ю

п о н я т и я

« р а з м ы в »

Р и с . 11. Р а с щ е п л е н и е п л а с т а

Е с л и

пласт,

постепенно

уменьшаясь

по

мощности,

полностью

исчезает, то говорят, что он выклинивается .

Любые н а р у ш е н и я

з а л е г а н и я полезных ископаемых

осложняют

их

разработку .

Р у д н ы е месторождения отличаются большим разнообразием

п а

своему

составу,

строению и

форме

залегания .

По

мощности

рудные тела или

з а л е ж и

подразделяют

на:

т о н к и е — мощностью

менее

0,6

м

п р и

крутом

и

0,8 м

п р и

пологом

з а л е г а н и и ;

м а л о м о щ н ы е

— мощностью

от

0,6—0,8 до

3 м;

м о щ н ы е

— мощностью от 3 до 15—20 м;

в е с ь м а

м о щ н ы е

—• мощностью

более

15—20 м.

П о

у г л у падения

рудные

з а л е ж и подразделяют на

г о р и з о н ­

т а л ь н ы е

— 0°, п о л о г и е

— от 0 до 30°, н а к л о н н ы е

—

от 30

до 45°,

к р у т ы е

— более 45°.

Горно-геологические

у с л о в и я

з а л е г а н и я

рудных

тел

оказывают

существенное

в л и я н и е на выбор

способа разработки

месторождения .

Р а з л и ч а ю т

коренные и россыпные месторождения руд .

К о ­

р е н н ы м и

называют месторождения, залегающие на месте

своего

образования;

р о с с ы п н ы м и

—

месторождения,

образовав ­

шиеся

в

результате

р а з р у ш е н и я

коренных месторождений от физи­

ческого

выветривания

(влияние

воздуха,

атмосферных

осадков,

колебаний

температуры)

и

химического воздействия раз ­

л и ч н ы х факторов .

По

х а р а к т е р у

образова ­

н и я

различают

россыпи:

э л ю в и а л ь н ы е

(образуются

на

месте

р а з р у ш е н и я

к о р е н н ы х

пород);

делювиальные

(сла­

Р и с . 12.

Схема

к п о я с н е н и ю

с т р у к т у р ы

р о с с ы п н ы х

гаются

из

м а т е р и а л а ,

пере­

м е с т о р о ж д е н и й :

мещенного

по

с к л о н у

на

1 — торфа;

2

— п е с к и

(пласт);

з — п л о т и к

некоторое

расстояние);

ал ­

(постель)

л ю в и а л ь н ы е ;

береговые

(на

берегу

морей

и озер); ледниковые; эоловые (образуются

в р е з у л ь ­

тате переноса

элювиальных

россыпей

силой

ветра) .

Н а и б о л ь ш е е промышленное

значение

имеют а л л ю в и а л ь н ы е

рос­

сыпи,

образуемые в результате

перемещения

р а з р у ш е н н ы х

пород

(более

т я ж е л ы е

частицы

пород

откладывались на дно, а легкие уно ­

сились вниз по течению).

Россыпные

месторождения

имеют небольшую

г л у б и н у

з а л е г а н и я

и представлены

рыхлыми

и обводненными

о т л о ж е н и я м и .

В

структуре

россыпей

выделяют (рис. 12):

т о р ф а

— в е р х н я я

часть россыпи с непромышленным

содержа ­

нием

полезного

компонента;

п е с к и ,

или пласт — часть россыпи,

к о т о р а я я в л я е т с я

пред­

метом

разработки;

п л о т и к ,

ил и постель —• подстилающие породы,

на

которых

залегает россыпь;

б о р т

— граница з а л е ж и ,

в

пределах

которой

производится

р а з р а б о т к а .

Р у д а

— полезное

ископаемое

в массиве,

содержащее

металл

и л и другое

минеральное вещество

в количестве,

пригодном

д л я раз ­

она, степенью

обеспеченности

страны данным полезным

ископаемым

и

д л я разны х

руд

в зависимости от

их

ценности различно: д л я

ж е ­

лезных 25—30%, д л я медных 0 , 7 — 1 % ,

д л я

золотосодержащих 1,5—

2

г/т.

Д о б ы т а я руда

называется

р у д н о й

м а с с о й .

Г о р н а я

м а с с а

—

вся масса

руды

и

породы,

в ы д а в а е м а я

из

ш а х т ы .

Различают

в а л о в у ю

(без

разделения

руды на

сорта)

и

р а з д е л ь н у ю

(каждый

сорт руды

и пород

извлекают отдельно)

выемку руды .

В а л о в у ю

выемку

обычно применяют

п р и добыче

бедных

руд

применяется при добыче руд с небольшим колебанием

с о д е р ж а н и я

полезного

компонента. Этим

способом разрабатывают

т а к ж е

место­

р о ж д е н и я

ж и л ь н о г о

типа,

когда р а з д е л ь н а я выемка

невозможна

по горнотехническим

причинам .

Р а з д е л ь н у ю

выемку применяют п р и разработке месторо­

ждений с незначительными запасами богатых руд . Горнотехнические

условия д о л ж н ы позволять производить раздельную отбойку

руды

или ее сортировку в

забое.

делять и правильно выбирать способы производства горных

работ.

Основные физико-механические свойства горных

пород

приво ­

д я т с я

ниже .

Т в е р д о с т ь

— свойство горной породы оказывать

сопро­

тивление

проникновению в нее твердого тела.

В я з к о с т ь

— свойство горных пород сопротивляться

отде­

лению

от

массива

кусков породы. Степень вязкости

определяется

величиной

внутренних сил сцепления . Ч е м больше вязкость породы,

работки, пройденные по пластам

каменной соли.

Х р у п к о с т ь —

свойство

горных

пород р а з р у ш а т ь с я п р и

статических н а г р у з к а х

без заметных

пластических деформаций.

У п р у г о с т ь

—

свойство горных пород восстанавливать

свою

первоначальную

форму

и

объем после

п р е к р а щ е н и я

воздействия

на них внешних сил.

Т р е щ и н о в а т о с т ь

определяется

наличием

в

горных

по­

родах

трещин .

По

степени

трещиноватости

различают

породы

трещиноватые,

средней

трещиноватости

и

монолитные.

З е р н и с т о с т ь

определяется

размерами

зерен,

из

которых

сложена порода.

По

этому

п р и з н а к у

породы

бывают

к р у п н о з е р н и ­

стые,

среднезернистые

и мелкозернистые .

С л о и с т о с т ь

(сланцеватость)

— способность

горных

пород

более

или

менее

легко

отделяться

по плоскости

наслоения .

Р а з р ы х л я е м

о с т ь — свойство

горных

пород

увеличиваться

в объеме при

выемке

по сравнению

с объемом

в массиве

(в целике) .

Разрыхляемость

горных

пород х а р а к т е р и з у е т с я

коэффициентом

р а з ­

р ы х л е н и я ,

который

показывает,

во с к о л ь к о

р а з

объем

р а з р ы х л е н н о й

породы больше объема породы в массиве.

П о р и с т о с т ь

х а р а к т е р и з у е т с я

объемом

пор

(пустот)

в

гор ­

ной породе.

Объем пор в единице объема породы в массиве, в ы р а ж е н н ы й в про­

центах, принято н а з ы в а т ь пористостью горных пород.

Не

следует

смешивать

с пористостью

коэффициент

пористости,

под

которым

понимают отношение объема пор к объему твердых частиц

материала .

П л о т н о с т ь

горных

пород — это

отношение

массы

твердых

частиц

породы

к

их

объему.

О б ъ е м н а я

м а с с а

горных пород определяется

к а к отноше­

ние полной массы образца породы {масса твердых частиц

и

масса

воды и газа

в порах)

к его полному

объему,

в к л ю ч а я объем

пор .

Объемная масса горных пород в ы р а ж а е т с я

в тоннах на

кубические

метры (т/м3 ).

Следует различать объемную массу пород в массиве и

в насыпном

виде.

У г о л

е с т е с т в е н н н о г о

о т к о с а

—

наибольший

бодным откосом)

р а з р ы х л е н н о й

горной породы

с горизонтом.

В горном деле

приходится

с т а л к и в а т ь с я с

большим разнообра ­

свойствами.

Д л я практических и научных

целей удобно сгруппиро ­

вать горные

породы по одному и л и нескольким основным

классифи ­

кационным

п р и з н а к а м .

Одной из

наиболее распространенных

«классификаций

я в л я е т с я

разделены на 10 категорий в зависимости от их крепости .

К а ж д о й

категории соответствует коэффициент

крепости,

численно

р а в н ы й

0,01 временного сопротивления образца

горной

породы на

с ж а т и е .

влением на сжатие

в

100 к г с / с м 2 , условно присваивается коэффи­

циент крепости / =

1

(табл. 1).

К а т е ­

Степень к р е п о ­

П о р о д ы

г о р и я

с т и п о р о д ы

В

к л а с с и ф и к а ц и и горных

пород проф . M . М. П

р о т о д ь я к о н о в а

горные

породы р а з д е л я ю т с я по

крепости (по величине

коэффициента

их р а з р у ш е н и ю

при бурении

и

в з р ы в а н и и .

Н а р я д у с классификацией

горных пород по крепости существуют

к л а с с и ф и к а ц и и

горных

пород

по

буримости,

взрываемости и

др .

Р я д этих к л а с с и ф и к а ц и й

носит

ведомственный

х а р а к т е р .

§

3. ЗАПАСЫ П О Л Е З Н Ы Х

И С К О П А Е М Ы Х .

ПОТЕРИ

П О Л Е З Н Ы Х И С К О П А Е М Ы Х

П Р И

Р А З Р А Б О Т К Е

З а п а с ы полезных

ископаемых — это

количество

полезного

ис­

копаемого и его

компонентов,

заключенное

в

недрах

на определен­

ной площадке . З а п а с ы

в ы р а ж а ю т в весовых

и л и объемных

единицах .

З а п а с ы полезного

ископаемого

и их

распределение по

месторо­

ждению устанавливают

на основе

детальной

разведки .

В зависимости от

степени

разведанности,

изученности,

качества

и условий р а з р а б о т к и различают четыре категории запасов

полезного

ископаемого на

месторождении:

А,

В , С г

и

С 2 .

ющей выяснение основных особенностей з а л е г а н и я

и качества по­

лезного ископаемого .

К категории С1 относят запасы, установленные

на основании

полезного

ископаемого.

Р а з р а б о т к а

проектов

и

выделение

к а п и т а л ь н ы х

в л о ж е н и й на

строительство новых и реконструкцию действующих

горнодобыва­

ющих предприятий производятся только при наличии

утвержденных

запасов категорий А, В и CL

в соотношениях, установленных Госу­

дарственной комиссией по запасам полезных ископаемых

при Совете

Министров

СССР.

К

категории

С 2

относят

запасы по целым районам и л и

бассей­

нам,

подсчитанные

в порядке

предварительной

оценки на

основании

геологического

их

изучения

по отдельным пробам и образцам . З а ­

пасами

этой

категории

можно

пользоваться

д л я

перспективного

п л а н и р о в а н и я .

Кроме

того,

имеется

понятие «прогнозные

запасы». Они

с л у ж а т

д л я оценки потенциальных

возможностей бассейнов и районов на

основе

общих

геологических

представлений .

Задача

предварительной

раьведки — выяснить

запасы

катего ­

рии

С х

и отчасти

категории

В ;

задача

детальной

разведки

— уста ­

новить

запасы

категорий А

и

В .

рождения

в

промышленности,

например

о пригодности

у г л я д л я

коксования

или руды

д л я

выплавки

металла

определенного,

качества.

Одной

из

основных

задач

геологоразведочных

работ

я в л я е т с я

ности

все г е о л о г и ч е с к и е

з а п а с ы

разделяют

на

балан ­

совые,

забалансовые и

промышленные .

Б а л а н с о в ы м и

называют

запасы, использование

которых

в промышленности п р и существующем уровне развития

т е х н и к и

экономически целесообразно.

З а б а л а н с о в ы м и называют запасы,

использование

кото­

Однако с развитием техники и изменением

конъюнктуры заба­

лансовые

запасы

могут

быть

переведены в

р а з р я д балансовых .

И з числа балансовых выделяют так называемые промышленные

запасы, т. е. запасы, подлежащие

извлечению

из

недр.

П р о м ы ш л е н н ы е

запасы по степени

их

подготовленности

к добыче

подразделяют

на запасы

вскрытые

и

подготовленные.

В с к р ы т ы м и

запасами

при

подземных

работах называются

ботки

(см.

гл . V ) .

Из

числа

вскрытых выделяют п о д г о т о в л е н н ы е запасы,

работки (см. гл . V ) ; а

из числа

подготовленных — запасы, разра ­

ботка которых возможна

в настоящее время, и запасы,

разработка

которых по техническим

причинам временно не будет

произво ­

диться.

Г о т о в ы м и к

в ы е м к е

называются те запасы,

д л я разра ­

ющие приступить к очистной

выемке у г л я .

П о д г о т о в л е н н ы м и

к н а р е з к е считаются запасы

мощностью

—

способ

средней

арифметической мощности;

на месторождениях с переменными у г л а м и падения и

постоянной

мощностью

—

способ

изогипс

(способ - Баумане} - ; —

,

2 З а к а з 187

1?

на

месторождениях

неправильной

формы — способ

б л и ж а й ш е г о

района

(способ

Б о л д ы р е в а ) , способ

т р е у г о л ь н и к о в ,

в е р т и к а л ь н ы х

п а р а л л е л ь н ы х

сечений

и др .

значения нормальных мощностей, измеренные в

р а з л и ч н ы х

точках

пласта, суммируют и делят на число замеров .

П о л у ч а ю т

среднее

значение нормальной мощности т0.

З а п а с ы в пределах подсчитываемой площади

р а в н ы

где S

— площадь

данного участка;

d

— объемный

вес

полезного ископаемого;

ô — угол падения

з а л е ж и .

По

этим данным

определяется

обеспеченность ш а х т ы

(в

м е с я ц а х ,

годах)

запасами

всех

перечисленных

категорий .

В

сведениях

о движении запасов

о т р а ж а ю т с я

т а к ж е

количест­

венные изменения запасов за отчетный период в

результате отра­

ботки части месторождения, доразведки, изменения г р а н и ц

шахтного

п о л я , допущенных потерь в недрах, пересчета и переоценки

запасов .

Р е з у л ь т а т ы подсчета запасов

я в л я ю т с я основанием

д л я

составле­

ния

проекта горного

п р е д п р и я т и я .

полезного

ископаемого,

т. е. часть

полезного

ископаемого теряется

в недрах .

П о т е р и

— часть балансовых

запасов

полезного

ис­

копаемого, не извлеченная из недр п р и разработке

месторождения .

Количественно величина потерь

оценивается в

процентах

и л и

мается отношение

количества потерянного

полезного

ископаемого

к его балансовым запасам .

Степень полноты и з в л е ч е н и я

запасов

полезного

ископаемого

х а р а к т е р и з у е т с я

коэффициентом

извлечения, который

показывает,

потерь

составит величину (1 — с).

Н а п р и м е р , коэффициент извлече­

н и я равен

0,91, тогда коэффициент потерь будет равен 1 — 0 , 9 1 =

= 0,09,

т.

е. потери составляют

9%.