Тема 2 Рудничная геология и гидрогеология, гидрогеохимические поиски месторождений, геология антропогена месторождений

1 ЦЕЛИ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РУДНИЧНОЙ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ

Инженерная гидрогеология – это составная часть гидрогеологии — науки о подземных водах. В инженерной гидрогеологии подземные воды рассматриваются в связи со строительством и эксплуатацией различных геологических сооружений и хозяйственной деятельностью человека.

Основные задачи гидрогеологической службы на горнодобывающих предприятиях: гидрогеологические и геологические наблюдения в ходе строительства и эксплуатации рудника; разработка и обоснование мероприятий по борьбе с поверхностными и подземными водопритоками; прогноз возможных изменений гидрогеологических и инженерно-геологических условий в процессе эксплуатации месторождения, прогноз возможных водопритоков; прогноз изменений химического состава шахтных вод и возможного их вредного влияния на оборудование; определение возможности использования шахтных вод (после очистки) для водоснабжения; разработка мероприятий по охране источников водоснабжения от истощения вследствие влияния эксплуатации месторождения; изучение гидрогеохимических особенностей воды пределах месторождения для возможности поисков слепых рудных тел; определение параметров устойчивости вмещающих пород и полезного ископаемого; исследование возможного влияния систем разработки на его гидрогеологические и инженерно-геологические особенности; анализ и обобщение материалов по гидрогеологии и инженерной геологии, эксплуатируемых месторождений, выдача рекомендаций по рациональным методам осушительных работ и обеспечению безопасного проведения всех видов горных работ и т. д.

Целью является своевременное обеспечение информацией необходимой для обоснования и проведения технически, экономически, экологически рациональной эксплуатации месторождения.

2 ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОБВОДНЕННОСТЬ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

Гидрогеологические факторы, определяющие условия разработки месторождений, отражают прежде всего характер и степень их обводненности. Главные факторы - это пространственное распространение водоносных горизонтов и режим поступления подземных вод в горные выработки. Таким образом, можно выделить следующие группы факторов, определяющих обводненность месторождений: физико-географические, геолого-структурные, собственно гидрогеологические, горно-технические (техногенные).

А) физико-географические и геолого-структурные факторы

Из физико-географических факторов наибольшее влияние на обводненность оказывают рельеф, гидросеть, климат и прежде всего количество атмосферных осадков. Это подтверждается и увеличением водопритоков в выработки в период интенсивного выпадения осадков и весеннего снеготаяния на 25-30% при горизонтальном залегании пород и на 50-100% при развитии карста.

Специфические гидрогеологические условия характерны для зоны многолетней мерзлоты.

Поверхностная гидросеть влияет на обводненность месторождений при наличии хорошо выраженной гидравлической связи с водоносными горизонтами. Особую роль в этом случае играют проницаемые аллювиальные отложения и дизъюнктивные нарушения, которые достигают поверхности и создают нередко благоприятные условия для поступления вод из открытых водотоков.

Из геологических факторов наибольшее, влияние на обводненность. оказывают геологическое строение месторождения, условия залегания, состав и строение горных пород, их тектоническая нарушенность, трещиноватость и закарстованность.

Наиболее сложные гидрогеологические условия отмечаются на месторождениях, которые сложены преимущественно рыхлыми обломочным и породами, а пластовые тела полезных ископаемых залегают между обводненными водоносными породами.

Б) Собственно- гидрогеологические и горнотехнические факторы.

К собственно гидрогеологическим факторам обводненности относятся следующие: тип и условия залегания подземных вод (верховодка, грунтовые, пластовые, трещинные, карстовые, артезианские и др.); мощность и количество водоносных горизонтов, их распространение, по площади и разрезу, связь между собой и с поверхностными водоемами, режим питания; гидродинамические показатели водоносных горизонтов (напор, водопроницаемость, водоотдача, упругие характеристики, статические, динамические и упругие запасы и т.д.

Из горнотехнических факторов наибольшее влияние на обводненность оказывают следующие: степень осушения месторождения в результате дренирования водоносных горизонтов, зон и комплексов; искусственное обводнение и затопление, территорий при создании водохранилищ, сбросе промышленных вод; нарушение поверхностного стока в результате деформаций, земной поверхности при ведении горных работ; отдельные технологические процессы, например: буровзрывные, работы; прорывы воды из старых затопленных выработок и т.д.

3 КОМБИНИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ОСУШЕНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Осушение месторождений полезныхископаемых горный дренаж, комплекс мероприятий по откачке повышенных притоков подземных вод пристроительстве и эксплуатации шахт или карьеров. Необходимость О. м. п. и. обусловлена тем, чтоместорождения полезных ископаемых довольно часто залегают в обводнённых массивах. Притоки воды в строящиеся угольные шахты составляют до 3000 м3/ч, в карьеры —3600 м3/ч, в подземные рудники — до12000 м3/ч.

О. м. п. и. повышает устойчивость горных пород, предотвращает прорывы плывунных пород и большиепритоки воды в выработки. Осуществляется частичным или полным осушением пород кровли и самой залежиполезного ископаемого, а также снижением напора нижележащих водоносных горизонтов до безопасныхпределов. О. м. п. и. увязывается с горными работами и проводится как до начала проходки выработок —предварительное осушение, так и одновременно с проведением горных выработок и очистными работами —параллельное осушение. Различают поверхностный (бесшахтный) способ, при котором осушительныемероприятия осуществляются с поверхности земли; подземный — из подземных горных выработок, икомбинированный — сочетающий оба способа. Поверхностное осушение производится при помощиводопонижающих и поглощающих скважин, траншей, закрытых дрен, иглофильтровых установок и т.д.Подземное осушение проводится из подземных горных выработок посредством сквозных и забивныхфильтров, понижающих колодцев и восстающих скважин. Для подземного способа характерен приём воды отдренажных устройств в горные выработки с последующей выдачей её на поверхность по системе шахтноговодоотлива. Комбинированное осушение сочетает мероприятия поверхностного и подземного способов. ПриО. м. п. и. используются дренажные устройства строительного водопонижения — лёгкие и эжекторныеиглофильтры, открытый водоотлив. Один из видов О. м. п. и. — водопонижение при проходке шахтныхстволов, выполняемое при помощи водопонижающих скважин, иногда с применением горизонтальныхзабивных фильтров, опережающих иглофильтров и понижающих (передовых) колодцев.

Комбинированный – система скважин с поверхности и дренажных штреков.

4 ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ РУДНИЧНОЙ ГЕОЛОГИИ. ХАРАКТЕРИСТИКА ПЕРВОЙ И ВТОРОЙ ГРУПП ЗАДАЧ

Рудничная геология – это геологическое обслуживание рудников в процессе их эксплуатации, геологическое обслуживание угледобывающих шахт – шахтной геологией. Задачи рудничной геологии делятся на две группы.

Первая группа задач сводится к углубленному геологическому изучению разрабатываемого месторождения и его ближайших окрестностей с целью расширения перспективы развития горного предприятия (запасы С₁+С₂), т.е. продления срока его существования, увеличения производственной мощности или обоснования капиталовложений на реконструкцию. В эту группу входят следующие частные задачи:

1) Обнаружение и разведка новых тел полезного ископаемого, в том числе апофиз, параллельных и слепых тел.

2) Доразведка флангов, глубоких горизонтов и сброшенных частей месторождения на базе углубленного изучения его структуры.

3) Вовлечение в отработку некондиционного полезного ископаемого, использование отвалов убогих руд, пустых пород, хвостов и других отходов на базе углубленного изучения их физических свойств, минерального и элементарного состава, рациональных схем обогащения, экономических факторов. Решение этой задачи осуществляется путем комплексного использования попутно добываемых пород, которые могут использоваться как строительный, декоративный или абразивный материал.

Вторая группа задач связана с помощью горным и перерабатывающим цехам в оперативном и перспективном планировании, а также в управлении технологией добычи и переработки сырья. В эту группу входят следующие частные задачи.

1) Руководство эксплуатационной разведкой с целью обеспечения рудника разведанными запасами (А+В) для выполнения производственной программы, подготовка геологических материалов для планирования и участия в планировании добычи полезного ископаемого.

2) Контроль качества подготавливаемого к добыче, добываемого и выдаваемого полезного ископаемого путем систематического опробования.

3) Участие в нормировании горных и буровых работ на основе изучения физических свойств полезного ископаемого и вмещающих горных пород.

4) Борьба с потерями и с разубоживанием полезного ископаемого, для чего требуется систематическая геологическая документация очистных выработок, опробование полезного ископаемого в зонах, вагонетках, отвалах, а также сопоставление по геологическим и маркшейдерским документам действительных контуров тел полезного ископаемого с отработанными контурами.

5) Оперативный учет совместно с маркшейдерской службой движения запасов, а также фактических потерь и разубоживания полезного ископаемого.

6) Изучение гидрогеологических и горнотехнических условий эксплуатации месторождения: водопритоков в горные выработки, устойчивости, крепости и разрыхляемости горных пород и полезного ископаемого.

7) Определение достоверности всех данных разведки.

8) Проведение консультации работников горного и обогатительного цехов по всем геологическим вопросам.

Первая группа перечисленных задач решается в V стадию разведочных работ: «Разведка эксплуатируемого месторождения в пределах горного отвода». Эта стадия включает: поиски, предварительную и детальную разведку.

Вторая группа задач решается в процессе эксплуатационной разведки VI стадии и геологического обслуживания добычных работ.

5 МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВЫЕ РЕСУРСЫ КАЗАХСТАНА. ОСНОВНЫЕ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В ЭКОНОМИКЕ.

Казахстан богат нефтью – месторождения Мангышлак, Урало-Эмбинский.

Цветные металлы – Рудный Алтай, Центральный Казахстан Атасуйский рудный район.

Бокситы – по Северному Казахстану от Аркалыка до Астаны.

Хромиты – месторождение Кимперсай.

Золото – месторождения Бакырчик, Степнякское, Жанан, Суздальское, Жалма, Баладжал.

Тантал – Калба-Нарым месторождение Белогорское.

Олово, вольфрам, молибден – Центральный Казахстан, Калба-Нарым месторождения Чердояк, Палатцы, Ивановское.

Уголь – месторождения Каражыра, Тургайский, Карагандинский, Экибастузский, Кендерлык

Уран – Северный Казахстан.

Железо – месторождения Соколовско-Сарбайский, Центральный Казахстан Атасуйское, группа бурых железняков Лисаковское, Халзунское – самое крупное на границе с Рудным Алтаем; вулкеногенно-осадочное: Белоубинско-Сарымсактинское, Маркакольское на западе от озера Маркаколь.

Полиметаллы – месторождение Малеевское.

Строительные материалы не ограничены.

Молибден – мсторождение Шор.

Меди – медно - порфировый - Коунрад, Актогай; медистых песчаников – Жезказканское.

Сатпаевское месторождение – ильменит

Минеральные ключи: Орасан Талды, Рахмановские

Полезные ископаемые являются материальной основой развития экономики государства. Недра, богатые полезными ископаемыми, являются естественным природным преимуществом государства и должны служить для обеспечения благосостояния народа.

За исключением подземных вод, полезные ископаемые являются не восполняемыми, и их нерациональное использование может привести к стремительному истощению запасов, снижению степени экономической безопасности государства.
Современные мировые тенденции в минерально-сырьевом секторе характеризуются повсеместным истощением рентабельных запасов полезных ископаемых из-за больших объемов добычи, более сложными горно-геологическими условиями для проведения работ по разведке и разработке месторождений, соответственным их удорожанием.

Современное состояние минерально-сырьевой базы Казахстан по богатству своих недр минеральными ресурсами и их разнообразию входит в группу стран – мировых лидеров. Его минерально-сырьевая база сформирована месторождениями топливно-энергетического комплекса (углеводороды, уголь, уран), черных, цветных, благородных и редких металлов. Доля Казахстана в мировых запасах по урану округленно составляет 18%, хрому – 10% свинцу – 9%, цинку – 8%, серебру – 5%, марганцу – 5%, меди – 5%.
Минерально-сырьевой комплекс имеет для страны стратегическое значение, так как составляет до 70% ВВП и большую часть валютных поступлений. Казахстан является крупным экспортером энергетического сырья, черных, цветных, благородных металлов. В частности, на Казахстан приходится 41% добываемых в мире урана и 16% хрома.
Наиболее значительны запасы углеводородов, урана, угля, черных металлов, которые при рациональном их использовании, еще значительное время могут являться основой экономического и промышленного развития республики: от 50-80 (углеводороды, хром, железо) до 100 и более лет (уран, уголь, марганец).
При этом, запасы цветных и благородных металлов, составляющие в настоящее время значительную долю экспорта, ограничены и могут быть отработаны за 12-15 лет. Не обеспечена промышленность Казахстана сырьевыми ресурсами магния, тантала и ниобия.

По качеству руд Казахстан уступает основным мировым производителям. Большая доля запасов низкого качества является основной причиной того, что в эксплуатацию на настоящий момент вовлечены только 35% разведанных запасов, а месторождения 10-ти полезных ископаемых (алмазы, олово, вольфрам, тантал, ниобий, никель, бор, магнезит, магнезиальные и калийные соли) до сих пор вообще не разрабатывались.
В последние годы в условиях недостаточного объема геологоразведочных работ обозначились и нарастают тенденции невосполнения погашаемых запасов, общего уменьшения их количества и ухудшения качества.

По многим приоритетным видам полезных ископаемых объемы погашаемых запасов значительно превышают их приросты от разведки. Приросты запасов промышленных категорий по ряду отраслей (железо, марганец, золото, цинк) получены, главным образом, за счет переоценки и доизучения ранее известных объектов. Учтенные балансом запасы разведанных в последние годы месторождений меди и золота характеризуются низким качеством и не могут являться эквивалентом, погашенным запасам. Это привело к тому, что запасы меди и полиметаллов основных месторождений Рудного Алтая и Центрального Казахстана будут исчерпаны в течение 10-15 лет.

Высокая геологическая изученность территории Казахстана результат работы в первую очередь геологической отрасли, начиная с 30 –х и конца 80- х годов 20 века. Геологическая служба Казахстана, совместно с недропользователями, ведущих поисковые и разведочные работы на своих площадях, продолжила традиции советской школы геологов, применяя современные методы поисков и разведки с открытием новых месторождений полезных ископаемых. В результате сейчас в стране сейчас известны все виды полезных ископаемых, по многим он занимает ведущее положение в мире и, в частности в Азии.

Развитая минерально-сырьевая база в Казахстане позволила ей занять лидирующее положение по добыче многих видов сырья. При этом необходимо отметить, что добыча и переработка минерально-сырьевых ресурсов осуществляется в 169 странах. В числе ведущих продуцентов - Китай, США, Австралия, Канада, Россия. Каждое государство, обладающее достоверными запасами развивает объемы добычи, переработки с получением конечных видов продукции. Казахстан относится к наиболее богатым минеральными ресурсами стран. По 37 видам этой продукции она занимает с 1-го по 19 место.

Экономические и политические цели государства базируются на передовых позициях нефтедобывающего сектора Казахстана в мировой экономической системе. В республике работает более 20 всемирно известных нефтяных корпораций и около 300 компаний в сфере добычи полезных ископаемых.

По данным Счетного комитета, по контролю за исполнением республиканского бюджета, за 2006 год прямые налоги от пятидесяти пяти предприятий нефтяного сектора составили на сумму 499.5 млрд. тенге и поступили в Национальный фонд. Поступления в бюджет за использование природных и других ресурсов за 2006 год составили 267.3 млрд тенге. Как указывает Счетный комитет, это свидетельствует о том, что поступления республиканского бюджета за 2006 год, в основном зависели от доходов сырьевого сектора. Данная статистика будет пока преобладать и в дальнейшем.

Лидирующее положение на мировом рынке занимают 17 казахстанских компаний. РГП «Жезказганредмет» - единственный в мире производитель радиоактивного осмия, занимает 1-2 место по выпуску рения, ССГПО – 1 место по производству офлюсованных железорудных окатышей, АО «УКТМК» - 2-е место по выпуску титановой губки, 8-е по производству первичного магния, Донской ГОК – 2-е по добыче хромовой руды, УМЗ – 2-е по производству бериллия, 3-е по танталу, ТНК Казхром – 2-е по выпуску феррохрома, 3-е по ферросплавам, «Алюминий Казахстана» - 3-е по выпуску высокочистого галлия, 9-е по глинозему, «Костанайские минералы» - 3-е по выпуску асбеста, «Казатомпром» - 4-е по добыче урана, 15 –е по производству топливных таблеток, «Казахмыс» - 4 –е по серебру, 10-е по выпуску рафинированной меди, «Казтрансойл» - 4-е по транспортировке нефти, «Казахстан темир жолы» - 5-5 по грузообороту, Жайремский ГОК – 5-е по добыче марганцевых руд, «Южполиметалл»- 6-е по производству висмута, «Казцинк» - 7-е по выпуску рафинированного цинка, 5-е по выпуску серебра, «Темиртау Миттал Стил»- 9 – по производству белой жести, «Богатырь Аксес Комир» - 11-е по добыче угля, ССГПО – 14-е – по добыче железной руды.

Казахстан наращивает свое присутствие на рынке энергоносителей, где по добыче нефти ему принадлежит 19-е место, газа – 13-е, урана 2–е, угля 10-е, причем республика практически ежегодно повышает свои показатели в мировом рейтинге производителей. В ближайшие годы предполагается выйти на девятую позицию по добыче газа, первую – урана, девятую – угля. Эти достижения выведут страну в число ведущих мировых поставщиков энергоносителей.

Казахстан богат рудными и нерудными полезными ископаемыми: уран, тантал, ниобий, технические алмазы с перспективами открытия ювелирных, борное сырье, поделочные и облицовочные камни и др. В республике сосредоточены значительные запасы никеля и кобальта и других видов минерального сырья. В последние годы, с развитием экономики страны, все шире вовлекаются в эксплуатацию многие виды нерудного сырья, по многим из которых Республика занимает ведущие места в странах СНГ и Азии.

Обьем промышленной продукции в Республике возрастает именно за счет минерально-сырьевых ресурсов. В виде примера можно привести Карагандинскую область, где обьем промышленной продукции в 2006 г превысил 717 млрд. тг, что на 200 млрд. тг больше чем в 2005 г, за счет выпуска продукции и создания 30 новых производств. Среди них можно отметить пуск коксовой батареи № 7 в АО «Митал Стил» в Темиртау. С ее пуском годовое производство кокса увеличилось более чем на 900 тыс. т.

По данным Комитета геологии и недропользования Министерства энергетики и минеральных ресурсов, за последние десять лет в недропользование инвестировано более 65 миллиардов долларов США. По итогам 2006 год обьем инвестирования составил 13 млрд. долларов. Согласно планам с 2006 по 2010 годы обьем инвестиций в минерально-сырьевую базу составит 48 млрд. долларов, а в 2010-2015 годах достигнет 52 миллиарда долларов.

В то же время значительная часть месторождений республики в условиях рыночных отношений из-за низкого качества сырья, невысоких содержаний полезных компонентов оказалась нерентабельной для дальнейшего освоения (полиметаллическое месторождение Чекмарь и др.). Ряд месторождений находится на большой глубине и также нерентабельно из-за высоких затрат на отработку (Новолениногорское).

Многие месторождения медно-колчеданных и полиметаллических руд в Казахстане отработаны. На востоке страны к ним относятся Камышинское, Шемонаихинское, Белоусовское, Зыряновское, Покровское. На юге и юго-востоке: Миргалимсай, Текели, Западное Текели. Дорабатываются – Греховское, Николаевское месторождения. Таким уникальным месторождениям полиметаллов, как Риддер-Сокольное, Малеевское, Тишинское по прогнозам специалистов запасов руды остается по 15-20 лет. Поэтому развертывание геологических и геологоразведочных работ, особенно на востоке Казахстана, с целью восполнения выбывающих запасов руды есть стратегическая задача предстоящего десятилетия. Кроме того, произошло заметное сокращение объемов добычи руд отдельных видов цветных металлов. В частности свинцово-цинковых – более чем на 60%.

Это связано с тем, что отсутствуют обьемы инвестиции для восстановления и поддержания производственных мощностей. В основном инвестируются начальные переделы медных, алюминиевых и других наиболее привлекательных отраслей цветной металлургии.

Общая конъюнктура мирового рынка цветных металлов, в последние годы, по ценам цветных металлов показывает его рост: свинец – на 98%, цинк на – 60%, медь на 80%. Стоимость алюминия с января 2005 г с 1863, поднялась на 100 долл./т. Цена никеля с 2003 г поднялась на 50%.

Отсюда вытекает, что без поисков новых месторождений и расширением сырьевой базы цветной металлургии цветной металлургии и конкурентного производства цветных металлов в нашей стране достичь будет сложно.

Республика должна укреплять свои конкурентные преимущества, всемерно развивая геологическое, горное дело, металлургический комплекс, где имеется значительный задел. В этом направлении вновь начали выделяться гранты для подготовки кадров горно-металлургического комплекса в такие университеты, как Национальный технический университет им. К.И. Сатпаева, Карагандинский государственный технический университет, Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Серикбаева. Создана вся цепочка – от подготовки кадров, научного сопровождения современной отрасли до выхода на мировой рынок. Казахстан имеет собственный опыт освоения передовых рубежей мировой экономики, создания мощной конкурентноспособной отрасли, обеспечившей стране 11-е место в мире.

Обьем промышленной продукции в Восточном Казахстане в 2005 г составляло 242,5 млрд. тг.

6 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ РАЗВЕДКИ. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ РАЗВЕДКИ

Эксплуатационная разведка начинается с момента организации добычи полезного ископаемого и сопровождает разработку месторождения до ее окончания.

Цель работ — уточнение контуров тел полезных ископаемых, горнотехнических условий и запасов месторождения для обеспечения фронта добычи полезного ископаемого, рационального планирования и проектирования подготовительных и очистных выработок; систематический учет добытого и оставшегося в недрах полезного ископаемого по каждому эксплуатационному участку и по различным сортам полезного ископаемого, определение потерь и разубоживания полезного ископаемого, контроль за качеством добытого полезного ископаемого.

По результатам эксплуатационной разведки ведут текущее планирование и контролируют ход добычи, направляют подготовительные и очистные выработки, составляют баланс запасов полезного ископаемого.

Основными задачами эксплуатационной разведки являются предельно возможное уточнение данных предшествующих стадий разведки, наиболее эф-фективное направление подготовительных и очистных выработок, регулирование выдачи миндального сырья требуемого качества и контроль за полнотой отработки залежи полезного ископаемого, уточнение контуров рудных тел, горнотехнических условий и запасов для обеспечения фронта добычи полезного ископаемого, рационального планирования и проектирования подготовительных и очистных выработок. При эксплуатационной разведке используются все горноподготовительные, очистные и специальные разведочные горные выработки, а также скважины (наземные и подземные). Методика эксплуатационной разведки определяется не только природными факторами (размеры, морфология, внутреннее строение, вещественный состав и условия залегания тел полезных ископаемых), но и принятой системой вскрытия, подготовки и отработки месторождения.

В период эксплуатации месторождения максимально уточняются условия его обводненности, крепость и устойчивость горных пород на каждом эксплуатационном участке.

Основные задачи эксплуатационной разведки:

1) Уточнение контуров рудных тел полезного ископаемого, его запасов и качества с целью получения надежных геологических данных и материалов для обоснованного планирования и регулирования эксплуатационных горных работ, т.е. для составления годовых, а также декадных и суточных графиков добычи полезного ископаемого с учетом возможности его комплексного использования.

К специальным вопросам относят:

1) Уточнение границ вскрышных работ и границ сдвижения горных пород при отработке;

2) выявление наличия больших пустот и характера их выполнения, трещиноватых обводненных зон перед фронтом работ по проходке капитальных выработок.

Эти вопросы решаются с помощью бурения опережающих скважин, в том числе глубоких (для уточнения границ вскрыши и сдвижения пород).

7 МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ. ПОНЯТИЕ О МЕТАЛЛОГЕНИИ И МИНЕРАГЕНИИ, МЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ И РУДНЫХ ФОРМАЦИЙ.

Металлогенический пояс – объединяет планетарные рудоносные площади, совпадающие с крупнейшими геотектоническими поясами земного шара (Тихоокеанский, Средиземноморский, Казахстано-Охотский и др.).

Металлогеническая провинция охватывает рудоносные площади меньшего порядка, это крупный участок земной коры, относящийся к платформе, складчатому поясу или дну океана, с размещенными в его пределах и свойственными ему месторождениями (Горноалтайская, Балхашская).

Рудный пояс – по размерам отвечает металлогенической провинции, но отличается линейным расположением (Алтайский, Чингиз-Тарбагатайский, Уральский).

Металлогеническая зона – часть металлогенической провинции или рудного пояса, охватывающая рудоносные площади определенной тектонической зоны (Рудноалтайская, Иртышская, Калба-Нарымская др.).

Рудный район – часть металлогенической зоны, объединяющий в единой геологической структуре сближенные группы рудных узлов, рудных полей и месторождений полезных ископаемых (Лениногорский, Зыряновский).

Рудный узел – отвечает пространственно сближенным группам рудных объектов (месторождений и рудопроявлений), близких по составу и возрасту.

Рудное поле – объединяет несколько месторождений и проявлений, генетически связанных единой геологической структурой.

Месторождение – природное скопление полезного ископаемого, которое в количественном и качественном отношении может быть предметом промышленной разработки.

Рудопроявление – небольшое скопление минерального вещества, которое в количественном отношении не удовлетворяет требованиям промышленности в современных экономических условиях.

Точка минерализации – мелкое проявление полезного ископаемого, которое ни по размерам, ни по качеству минерального вещества не может считаться промышленным.

Телом (или залежью) полезного ископаемого называется локальное скопление природного минерального сырья, приуроченное к определенному структурно-геологическому элементу.

Бассейны полезных ископаемых – представляют собой области непрерывного или почти непрерывного распространения пластовых полезных ископаемых. Нефть (Волго-Уральский, Западно-Сибирский, Мангышлакский). Уголь (Карагандинский, Кузбасс, Донбасс). Соли (Соликамский). Железо (Криворожский).

МЕТАЛЛОГЕНИЯ— раздел геологии, исследующий региональные геологические закономерности формирования и размещения рудных месторождений полезных ископаемых. Служит научной основой прогноза распространения и возможности обнаружения различных групп рудных месторождений.

МИНЕРАГЕНИЯ — раздел геологии, изучающий региональные геологические закономерности формирования и размещения месторождений всех разновидностей полезных ископаемых. Разделяется на общую, частную и генетическую минерагению.

РУДНЫЕ ФОРМАЦИИ — группы рудных месторождений близкого по составу минерального сырья, образованные в сходных геологических и физико-химических условиях на поверхности или в глубинных частях Земли.

8 ОПРОБОВАНИЕ В ПЕРИОД ЭКСПЛУАТАЦИИ МЕСТОРОЖДЕНИЯ.

Для каждого месторождения экспериментально устанавливается пригодность способа опробования для обеспечения необходимой точности химической характеристики руд.

Штуфовая проба – кусок или штуф руды весом 0,5-2кг отбитый от забоя или от естественного выхода. Руду измельчают, сокращают и отправляют на химический анализ.

Точечная и горстъевая пробы – это большое число (10-50) небольших кусков руды, отбитых от стенки забоя в строго определённом взаимном расположении, по узлам квадратной, прямоугольной или ромбической сетке.

Сумма отбитых кусков вес 2-5кг измельчается и отправляется на химический анализ. Горстъевая проба отбирается совком или лопаткой из груженой вагонетки, ссыпают в мешок или пробный ящик. Эти пробы являются контролем забойного опробования. Они отражают качество рудной массы, выдаваемой рудником.

Бороздовые пробы – высекается борозда постоянного поперечного сечения, направленная по линии наибольшей изменчивости содержания металла в крест простирания рудного тела (для пластовых и жильных рудных тел).

Вес пробы зависит от ценности металла и от физических свойств руды (в основном 2-5кг. до 50кг может быть). Расположение борозд в забое зависит от вида горной выработки, очертания рудного тела и от степени обнажённости и доступности стенки забоя.

Шпуровые пробы – улавливание буровой муки из шпуров, пройденных для забоя вперёд. Эта мука является пробой для химического анализа. Сбор муки – ручной или пневматический (как бороздовые).

Задирковые пробы – в пробу поступает весь рудный материал, отбиваемый тонким (5-10) слоем со всей площади руды в забое. Проба падает на брезент или стальные листы. Вес зависит от площади задирки и удельного веса руды. С 2м – 100-500кг.

Опробование горных выработок при разведке и эксплуатации россыпей.

При разведке россыпных месторождений шурфами отбирают валовые пробы песков слоями равной вертикальной мощности с каждого метра в отдельности. Промывку проб проводят через 3-5 дней после проходки шурфа.

Факторы, определяющие выбор способа отбора проб.

1) Мощность рудных тел. В рудных телах большей мощности горные выработки разведочного и подготовительного назначения проходят по руде всем своим сечением. Пробы отбирают шпуровым и горстовым способом. В рудных телах средней мощности границы рудного тела вскрывают горными выработками, штреками и ортами – Бороздовый способ отбора проб.

2) Текстура руды и её вещественный состав. Массивные и равномерно-вкрапленные руды опробуются любым способом. Полосчатые, ленточные – Бороздовый способ вкрест полосчатости руды грубообломочные (брекчия, конгломератового сложения – применяется задирковый или валовый способ). Вещественный состав руды влияет на величину надёжного начального веса проб.

3) Необходимая точность содержания металла – определяется величиной среднего квадратического отклонения и коэффициента вариации содержание металла по данному ряду проб.

4) Техническая доступность применения того или иного способа. Рудник – нет пневматического хозяйства – невозможен шпуровой способ отбора проб.

5) Производительность и стоимость опробования. Необходимо применять наиболее дешёвый способ отбора проб. Горстевой способ самый благоприятный. Стоимость обработки шпуровых проб того же начального веса.

9 ФИЗИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФЛОТАЦИОННОГО ОБОГАЩЕНИЯ.

Флотационный метод обогащения использует явления, происходящие при взаимодействии поверхностей твердых, жидких и газообразных веществ, называемых фазами и обозначаемых: твердая — т, жидкая — ж, газообразная — г. Основные из них — поверхностное натяжение и смачивание.

Поверхностное натяжение на границе взаимодействующих фаз обусловливается неуравновешенностью сил, действующих на молекулы, находящиеся на поверхности раздела этих фаз. Если взаимодействуют две фазы, разные по плотности, в поверхностном слое более плотной фазы появляется запас свободной поверхностной энергии. Отношение свободной поверхностной энергии к единице площади раздела фаз называют удельной поверхностной энергией, которая численно равна коэффициенту поверхностного натяжения. Смачивание характеризует силы сцепления молекул разных фаз на границе их взаимодействия. Если силы сцепления молекул жидкой фазы меньше сил сцепления между молекулами жидкой и твердой фазы, частицы твердой фазы смачиваются. Если же силы сцепления молекул жидкой фазы больше, твердые частицы не смачиваются или смачиваются плохо. Например, окунув в воду стеклянную и картонную пластинки, мы заметим, что стеклянная покрывается слоем воды, а картонная нет. В этом случае силы сцепления молекул воды и стекла выше, чем силы сцепления молекул воды между собой, т. е. стекло смачивается водой. Картон же, наоборот, не смачивается.

Для частиц, подвергаемых флотации, силы сцепления молекул при смачивании и силы поверхностного натяжения должны превышать архимедову силу и силу тяжести. Ослабить действие силы тяжести и архимедовой силы можно уменьшив размеры частиц, при этом площадь их поверхности и, следовательно, силы сцепления с другими фазами увеличатся. Поэтому флотации подвергают тонкоизмельченные (менее 1мм и только в редких случаях до 3мм) полезные ископаемые.

В зависимости от способа взаимодействия минеральных частиц с жидкой и газообразной фазами различают пленочную, масляную и пенную флотацию, пенную сепарацию и флотогравитацию. Для всех процессов фазой, в которой осуществляется всплывание (флотация) частиц, является вода. Явление смачивания тел водой называется гидрофилизацией, а несмачивания — гидрофобизацией, тела же соответственно гидрофильными и гидрофобными. По способности смачиваться водой минералы делят на три группы: минералы с гидрофобной поверхностью (молибденит, графит, тальк, самородная сера), с незначительной гидрофобностью (сульфиты — галенит, сфалерит, пирит и др.) и с гидрофильной поверхностью (кварц, долевые шпаты, слюды, кальций и др.).

Пленочная флотация — это процесс, при котором тонкоизмельченное полезное ископаемое, содержащее природногидрофобные минеральные частицы, осторожно, тонким слоем подается на поверхность воды. Силы сцепления молекул гидрофильных частиц преодолевают поверхностное натяжение воды на границе вода - воздух, и эти частицы тонут. Частицы с гидрофобной поверхностью практически не имеют сил, способных вступить во взаимодействие с поверхностью воды, и остаются на ней, образуя своеобразную пленку.

Флотогравитация представляет собой процесс гравитационного обогащения с использованием операций аэрации суспензии и обработки мелких минеральных частиц реагентами. В результате такого обогащения получают продукты гравитационного обогащения и флотационные хвосты или концентрат.

Масляная флотация заключается в следующем. Тонкоизмельченную руду перемешивают с большим количеством масла, плотность которого значительно меньше плотности воды. При перемешивании хорошо смачиваемые маслом частицы обволакиваются масляной пленкой. Обработанную маслом смесь минералов загружают в емкость с водой и перемешивают. Частицы, покрытые масляной пленкой, поднимаются на поверхность воды или в ее верхний слой. Непокрытые маслом частицы, чаще всего гидрофильные (хорошо смачиваемые водой), тонут.

Пенная флотация представляет собой процесс, при котором в емкости (камере) с водой создается большое количество пузырьков воздуха или газа размером менее 2 мм. Гидрофобные частицы загруженного в камеру материала закрепляются на этих пузырьках и всплывают вместе с ними на поверхность. Гидрофильные частицы смачиваются водой и тонут. Большое количество всплывших пузырьков называют пеной, пузырьки закрепленными на них минералами — минерализованной пеной, всю массу поднятых пузырьками частиц, — пенным продуктом. Потонувшие частицы образуют камерный продукт.

Пенная сепарация отличается от пенной флотации тем, что отделение гидрофобных минералов от гидрофильных производится непосредственно в пенном слое. Этот процесс нашел широкое применение при флотации крупнозернистых (до 3мм) калийных руд. Загрузка исходного сырья в машины пенной сепарации, называемые иногда пенными сепараторами, производится на слой; пены.

10 ФИЗИКО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ГРАВИРАЗВЕДКИ. ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ. АНОМАЛИИ ПОЛЯ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ.

Гравиразведка - это геофизический метод исследования земной коры и разведки полезных ископаемых, основанный на изучении распределения аномалий поля силы тяжести Земли вблизи земной поверхности, акваториях, в воздухе. Поле силы тяжести обусловлено в основном Ньютоновским притяжением Землей всех тел, обладающих массой. Так как Земля сферически неоднородна, да еще вращается, то поле силы тяжести на земной поверхности непостоянно. Основными измеряемыми параметрами гравитационного поля являются ускорение силы тяжести и градиенты (изменения ускорения по разным направлениям). Величины параметров поля силы тяжести зависят, с одной стороны, от причин, обусловленных притяжением и вращением Земли (нормальное поле), а с другой стороны - от неравномерности изменения плотности пород, слагающих земную кору (аномальное поле). Силой тяжести ( ) называют равнодействующую двух сил - силы ньютоновского притяжения всей массой Земли ( ) и центробежной силы, возникающей вследствие суточного вращения Земли ( ).

Гравитационное поле Земли — поле силы тяжести, обусловленное тяготением Земли и центробежной силой, вызванной её суточным вращением. Характеризуется пространственным распределением силы тяжести и гравитационного потенциала. Гравитационное поле Земли характеризуется двумя параметрами: напряженностью и потенциалом. При анализе силы притяжения Земли центробежной силой можно пренебречь.

Аномалии поля силы тяжести:

Верхняя оболочка - земная кора - представлена различными по плотности геологическими образованиями, за счет чего по поверхности Земли наблюдаются гравитационные аномалии.

Аномалией ускорения свободного падения называется отклонение измеренного значения ускорения от вычисленного нормального значения. Однако, прежде чем сопоставить измеренное значение с нормальным, необходимо ввести поправку за высоту пункта наблюдения над уровнем моря (поскольку нормальное значение вычисляется для уровня моря), за гравитационное действие слоя пород, лежащего между уровнем моря и уровнем пункта наблюдения (промежуточный слой), и за влияние неровностей земной поверхности вблизи пункта измерения.

Поправку за высоту пункта наблюдения называют поправкой Фая (поправка в свободном воздухе) и вычисляют по формуле: Δ₁g=0,30861·10^-5Н , где Н - высота пункта наблюдения над уровнем моря в метрах. Поправку Фая вносят с положительным знаком, так как с каждым метром высоты над поверхностью сфероида ускорение свободного падения уменьшается на 0,3·10^-5м/с². Аномалия, вычисленная с учетом поправки Фая, называетсяаномалией Фая: Δg=g_изм+Δ₁g-γ₀ Кроме того, в измеренные значения g вносят поправку за промежуточный слой Δ₂g. Так как пространство между пунктом наблюдения и пунктом сфероида (промежуточный слой) заполнено породами, слагающими самую верхнюю часть земной коры, которые создают особую силу притяжения, то в измеренные значения силы тяжести необходимо вводитьпоправку за промежуточный слой с отрицательным знаком: Δ₂g=-0,0419·10^-5σН где σ - плотность, Н - мощность промежуточного слоя.

Алгебраическая сумма поправки Фая и поправки за промежуточный слой называется поправкой Буге. Аномалия, вычисленная с учетом поправки Буге, называетсяаномалией Буге: Δg=g_изм+Δg₁+Δg₂

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 1039; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!