Элементы залегания месторождений.
Санкт-Петербург
Конспект лекций
Технология подземной разработки пластовых (ТПП) и рудных (ТПР) месторождений
ОСНОВЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОТКРЫТЫМ СПОСОБОМ.
А.А.Антонов
для студентов специальности
| ОГЛАВЛЕНИЕ | |
| 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ | |
| 1.1. Основные понятия о полезном ископаемом, руде и породе | |
| 1.2. Формы и элементы залегания месторождений | |
| 1.3. Запасы месторождения | |
| 1.4. Типы месторождений для открытых работ | |
| 1.5. Классификации месторождений для открытой разработки | |
| 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИИ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ И ГРАНИЦАХ КАРЬЕРА. | |
| 2.1 Способы разработки месторождений | |
| 2.2. Основные понятия и терминология открытой разработки | |
| 2.3 Основные элементы уступа | |
| 2.4. Коэффициент вскрыши | |
| 2.5. Преимущества и недостатки открытого способа разработки | |
| 3. ЭТАПЫ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ | |
| 3.1. Основные производственные процессы открытых работ | |
| 3.2. Способы подготовки горных пород к выемке | |
| 3.2.1. Предохранение от промерзания и оттаивание пород | |
| 3.2.2. Механическое рыхление | |
| 3.2.3. Рыхление пород взрывами | |
| 3.2.3.1. Методы взрывных работ | |
| 3.2.3.2. Основные параметры взрывных скважин | |
| 3.2.3.3. Способы бурения скважин | |
| 3.2.3.4. Станки для бурения скважин | |
| 3.2.3.5. Станки для бурения скважин | |
| 3.2.3.6. Буровой инструмент | |
| 3.2.4. Взрывание скважинных зарядов | |
| 3.2.5. Взрывчатые вещества и конструкции их зарядов | |
| 3.2.6. Способы инициирования зарядов ВВ | |
| 4. ВЫЕМОЧНО - ПОГРУЗОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ В КАРЬЕРАХ | |
| 4.1. Разработка горных пород одноковшовыми экскаваторами | |
| 4.1.1. Механическая лопата | |
| 4.1.2. Драглайн | |
| 4.3. Технология выемки пород и параметры забоев мехлопат | |
| 4.2. Технология выемки пород и параметры забоев драглайнов | |
| 4.4. Гидравлические экскаваторы | |
| 4.5. Одноковшовые погрузчики | |
| 4.6.Многоковшовые экскаваторы | |
| 4.6.1. Цепные многоковшовые экскаваторы | |
| 4.6.2. Роторные экскаваторы | |
| 4.7. Выемка пород скреперами | |
| 4.8. Выемка пород бульдозерами | |
| 5. КАРЬЕРНЫЙ ТРАНСПОРТ | |
| 5.1. Железно дорожный транспорт | |
| 5.2. Автомобильный транспорт | |
| 5.3. Конвейерный транспорт. | |
| 5.4. Комбинированный транспорт | |
| 6. ВСКРЫТИЕ КАРЬЕРНЫХ ПОЛЕЙ | |
| 6.1. Общие сведения о вскрытии карьерных полей | |
| 6.2. Классификация способов вскрытия | |
| 6.3. Проведение траншей | |
| 7. СИСТЕМЫ ОТКРЫТОЙ РАЗРАБОТКИ МЕТОРОЖДЕНИЙ | |
| 7.1. Классификации систем открытой разработки | |
| 7.2. Характеристики основных систем открытой разработки | |
| 8. ОТВАЛООБРАЗОВАНИЕ И СКЛАДИРОВАНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД | |
| 8.1 Классификация отвалов | |
| 8.2. Строительство отвалов | |
| 8.3. Плужные отвалы. | |
| 8.4. Экскаваторные отвалы | |
| 8.5. Бульдозерные отвалы | |
| 8.4. Отвальное оборудование непрерывного действия | |
| 9. РЕКУЛЬТИВАЦИЯ ЗЕМЕЛЬ, НАРУШЕННЫХ ОТКРЫТЫМИ ГОРНЫМИ РАБОТАМИ | |
| 10. ПРОЦЕССЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ | |
| 10.1. Осушение карьерных полей и карьеров | |
| 10.2. Проветривание карьеров | |
| 10.3. Борьба с пылью | |
| 11. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КАРЬЕРОВ | |
| 11.1. Производственная мощность карьера | |
| 11.2. Объем карьера | |
| 11.3. Конечная глубина карьера |
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ
(Понятия: - горные породы, горный массив, полезное ископаемое, пустая порода, месторождение, формы залегания геологических тел, горный массив, природные поля в недрах, горная масса. Запасы месторождения. Понятие о потерях и разубоживании п.и. при добыче.. Типы месторождений для открытых работ. Клссификации местрождений по мощности и углу падения).
1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О ПОЛЕЗНОМ ИСКОПАЕМОМ, РУДЕ И ПОРОДЕ
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) и газообразные (природные газы).
Пустая порода — горные породы, окружающие полезное ископаемое (вмещающие) или включенные в него, не являющиеся объектом извлечения полезных компонентов.
Горные породы в которых залегает месторождение называют вмещающими породами.
Породы залегающие выше залежи (пласта) п.и. называют покрывающими породами, залегающие ниже залежи – подстилающими породами. Покрывающие породы делят на коренные – образовавшиеся в местах их теперешнего залегания, и наносы – принесенные на место их теперешнего залегания с других участков земной поверхности.
В зависимости от сферы использования полезные ископаемые делятся на группы : - рудные, горючие, химическое сырьё, строительные материалы, огнеупорное сырьё и др.
Руды после их добычи, как правило, перерабатывают, а горючие - используют в их природном состоянии или после некоторого улучшения их свойств путем отделения пустых пород - обогащения.
Руды разделяют на металлические, в которых полезные компоненты представлены металлами, и неметаллические, в которых полезные компоненты представлены различными минералами, не содержащими металлов (апатит, слюда, графит и др.).
Металлические руды делятся на руды черных, цветных, редких и радиоактивных металлов. По числу полезных компонентов, содержащихся в руде руды делят на простые (монометаллические) и сложные (полиметаллические).
По характеру агрегатного нахождения полезного компонента в массиве руды подразделяют на сплошные и вкрапленные. Сплошные руды имеют четко выраженные границы с вмещающими породами. Вкрапленные руды это руды у которых полезный компонент входит в состав вмещающих пород в виде вкраплений, прожилков, точек, гранул, кристаллов. Вкрапленные руды не имеют четких границ распространения и контуры их выемки устанавливают по данным геолого-промышленного опробывания месторождения. При этом, границы выемки вкрапленных руд устанавливают по минимальному промышленному содержанию п.к. во вмещающих породах.
Минимальным промышленным содержанием (промминимум) называют – среднее минимальное содержание п.к. при котором ценность п.к. в некотором объеме руды равна затратам на её добычу и переработку. Промышленный минимум зависит от ценности полезного ископаемого и изменятся от долей грамма на тонну добытой горной массы для благородных и драгоценных материалов (0.00001 г/т - алмазы, 0.75 – 4.0 г/т – золото) до десятков процентов у руд железа, хрома, марганца, для серы, апатита, калийных солей и пр.
Горная масса — смесь полезного ископаемого с породой, получаемая в результате разработки месторождения, как в смешанном виде, так и раздельно.
Рудная масса—смесь руды с породой, которая попадает в руду в процессе выемки.
Ископаемый уголь – осадочная горная порода представленная смесью продуктов глубокого физико-химического изменения исходного углеобразующего фитогенеза Земли и негорючих компонентов, извлекаемая из недр для энергетических или технологических нужд. При содержании в угле негорючих компонентов более 55-60% уголь относят к углистым породам.
Ценность ископаемых углей при энергетическом потреблении оценивается по теплотворной способности при его сжигании, а при технологческом потреблении – способностью образовывать угольный кокс, т.е. спекаться с одновременным повышением теплотворной способности.
1.2. ФОРМЫ И ЭЛЕМЕНТЫ ЗАЛЕГАНИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.
По морфологическому признаку месторождения разделяют на пластовые, пластообразные, столбообразные, линзообразные, жильные, штокообразные и гнездообразные, (рис.1.1)
Основной формой залегания осадочных месторождений (уголь, горючие сланцы, калийные и каменные соли, марганец и т.п.) является пласт.
Пласт – форма залегания геологического тела в виде плиты одного литологического состава ограниченной приблизительно параллельными поверхностями и имеющей значительное распространение по площади. Слои пород, находящиеся непосредственно над пластом называются кровлей пласта, а подстилающие пласт – почвой пласта.
Пластовые месторождения имеют стабильную мощность и четкие контакты с вмещающими породами. Они обычно осадочного происхождения.
Пластообразные месторождения характеризуются нестабильной формой, мощностью и 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.
Месторождения полезных ископаемых характеризуются обычно мощностью, углом падения, длиной по простиранию, глубиной и площадью распространения.
Пространственное положение геологических тел в земной коре (Рис.1.2) характеризуются понятиями: глубина залегания, простирание, азимут простирания, падение, азимут падения, угол падения, геологическая мощность.
Глубина залегания.– расстояние от поверхности земли до почвы пласта (рудного тела) измеренное в метрах. Глубину залегания обычно обозначают буквой - Н. При неизвестной конечной глубине залегания обычно указывают глубину до которой месторождение разведано.
Для эксплуатируемых негоризонтальных месторождений чаще указывают глубину ведения горных работ (глубину разработки).
Линия простирания – линия пересечения залежи горизонтальной плоскостью (линия АБ, рис. 1.2).
Линия падения – линия образованная пересечением залежи вертикальной плоскостью, перпендикулярной линии простирания (линия ВГ, рис. 1.2).
Угол падения пласта - угол между линией падения залежи и её проекцией на горизонтальную плоскость (градусы). Угол падения обозначают буквой α. Угол падения рудных залежей может изменяться от 0 до 900, в частных случаях, например, у жильных месторождений могут наблюдаться обратные углы падения т.е. почва залежи может стать её кровлей, а кровля почвой.
Мощность пласта или рудного тела – расстояние от почвы до кровли пласта (залежи), измеренное по нормали к подстилающим породам (м.). У негоризонтальных залежей различают, нормальную, горизонтальную и вертикальную мощность. В этом случае обязательно указывают направление измерения мощности – горизонтальная мощность, вертикальная мощность.
mг = m/sinα ; mв = mг *tgα , м.