Общие сведения

При разведке месторождений полезных ископаемых горными выработками, а также при строительстве и эксплуатации шахт, рудников, карьеров, разрезов, тоннелей технологические процессы связаны прежде всего с разрушением, погрузкой и транспортировкой горных пород, а также с обеспечением устойчивости подземных горных выработок и бортов карьеров.

Совокупность факторов, определяющих целесообразность, возможности и условия промышленного освоения геологических объектов разных уровней, можно разделить на общие народнохозяйственные, экономико-географические и горно-геологические.

Главнейшими из них в условиях разведки месторождений выступают горногеологические. Они обусловливают выбор схемы вскрытия и прослеживания месторождения, определяют вид механизации, безопасное ведение горных работ, технико-экономические показатели. В свою очередь, горно-геологические факторы можно разделить на четыре группы: пространственно-морфологические, объемно-качественные, гидрогеологические и инженерно-геологические (табл. 7).

На разных стадиях развития горного производства роль показателей указанных групп различна. На стадии проектирования горных работ, особенно при проектировании разработки месторождений, существенную роль играют факторы первых двух групп.

При проведении горно-разведочных выработок основное значение приобретают гидрогеологические и инженерно-геологические факторы. Они влияют на выбор способа бурения шпуров, породоразрушающего инструмента и буровых машин типа ВВ, конструкции вруба и заряда, параметров технологии, формы поперечного сечения выработок, ее размеров.

При проведении выработок буровзрывным способом необходимо учитывать анизотропию, крепость пород, трещиноватость, напластование, угол падения, так как разрушение породы при взрыве происходит по ослабленным плоскостям или по нормали к падению пород. Свойства пород влияют также на выбор способа погрузки и транспортировки пород. Погрузка кусковатых, сильноабразивных пород производится машинами ковшового типа непосредственно в вагонетки. Применение машин непрерывного действия и перегружателей ограничено тем, что эти механизмы при погрузке указанных пород имеют меньшую производительность по сравнению с машинами ковшового типа, быстро выходят из строя, ленты перегружателей быстро изнашиваются.

Таблица 7

 

Класс	Подкласс	Группа	Свойства	Показатель свойств	Краткая характеристика представителей группы
Горно-геологические	Пространственно-морфоло-гические	Морфология и условия залегания тел полезных ископаемых	Форма	Морфологические типы	Изометрические (гнезда, шток, штокверк) Столбо- и трубообразные, плитообразные (пласты, линзы, жилы)
	Мощность рудной залежи	Тонкие Маломощные Средней мощности Мощные Весьма мощные	0,7 ÷ 0,8 м 0,8 ÷ 3,0 м 3,0 ÷ 8,0 м 8,0 ÷ 30 м Более 30 м
Условия залегания рудных месторождений	Горизонтальные и весьма пологие Пологие Наклонные Кругопадающие	5 ÷ 10° От 5 ÷ 10 до 25÷30° От 25 ÷ 30 до 45° Более 45°
			Глубина залегания	Поверхностные Глубинные: средней глубины большой глубины весьма большой глубины высотные   высотно-глубинные	Наносы до 50 м   50÷250 м 250÷500 м Более 500 м Выше господствующего уровня поверхности Выше и ниже поверхности рельефа

 

Продолжение табл. 7

			Строение минерализованных зон	Связь с элементами геологического строения	Согласное залегание − залегают согласно с контактовыми поверхностями пород различного состава Несогласное залегание в неслоистых породах со сложным геологическим строением
Строение тел полезных ископаемых	Простое     Сложное	Однородное строение и отсутствие существенных включений пустых пород Включения редкие, большие, многочисленные, мелкие, чередующиеся с полезными ископаемыми
Тектонические нарушения	Постминерали-зационные	Пликативные (складчатые) Дизъюнктивные (разрывные)	Без разрыва сплошности горных пород (складки) С нарушением сплошности (сдвиги, надвиги, сбросы, взбросы)
	Гидрогеологические	Обводненность	Физико-географические Геолого-структурные	Рельеф, гидросеть, климат   Геологическое строение, тектоническая нарушенность, трещиноватость, закарстованность   Тип и условия залегания подземных вод	Водоразделы, склоны водоразделов, долины рек   Верховодка. грунтовые, пластовые, трещинные, карстовые, артезианские и др.

Продолжение табл. 7

			Гидрогеологические и горно-технические	Мощность и количество водоносных горизонтов Связь между водоносными горизонтами и поверхностными водами Гидродинамические показатели	Напор, водонепроницаемость, водоотдача, запасы, влагоемкость
	Инженерно-геологические	Физико-географические   Физические   Физико-механические	Климат, поверхностная гидросеть, рельеф Связь жидкой, твердой и газовой фазы в горной породе   Механические   Термические Электромагнитные Радиозащитные	Раздельно-зернистые (сыпучие) Связные Твердые Сопротивляемость разрушению и деформациям Поведение в температурном поле Электрические, магнитные	Пески   Глинистые Скальные, полускальные
Физико-химические	Растворимость     Окисление, коррозия	Прямая     Диффузная	Соприкосновение воды в порах и трещинах с растворимыми минералами Самопроизвольный процесс движения ионов в поровом растворе
Абсорбция	Механическая Физико-химическая Химическая Биологическая	Поглощение ионов молекул, коллоидных и глинистых частиц из растворов или газовых смесей

Окончание табл. 7

		Электролитические   Геолого-структурные	Липкость   Набухаемость     Водопрочность   Массивы горных пород	Влажность начального и максимального прилипания     Гидрофильность тонко-дисперсионных частиц и удельная поверхность Размягчаемость   Литологический состав Внутреннее строение     Трещиноватость (тектоническая, нетектоническая) Структурно-обособленные комплексы горных пород	Взаимодействие между молекулами связанной воды и частицами породы, с одной стороны, и между молекулами воды и поверхностью предмета – с другой Дисперсионность породы, текстура, структура, состав глинистых частиц Связные (глинистые породы)     Условия залегания и взаимоотношения различных геологических образований горизонтальными, моноклинальными, с разрывными нарушениями, складчатые, магматические интрузии     Одно-, двух-, трех- и многоярусные

 

 

Свойства горных пород влияют на выбор режима и технико-экономические показатели работы проходческих бригад. По виду породообразующего материа-ла и характеру связей между минеральными зернами горные породы подразделяют на твердые (скальные, полускальные), связные и сыпучие. К скальным относятся изверженные, метаморфические и осадочные породы, имеющие предел прочности на сжатие от 5∙10⁷ до 3∙10⁸ Па (граниты, андезиты, базальты, песчаники и т.п.). Они характеризуются наличием значительных молекулярных сил сцепления и трения между частицами, имеют обычно высокую твердость и относительно трудно разрушаются. К полускальным относятся часть изверженных и метаморфических пород, а также большая часть осадочных со слабым сцеплением между частицами, имеющих предел прочности пород на сжатие от 2·10⁷ до 5·10⁷ Па (сланцы, мергели, крепкий каменный уголь и т.п.).

В скальных и некоторых полускальных породах разведочные выработки нередко проводят без крепления или с частичным креплением при пересечении участков сильнотрещиноватых и раздробленных пород.

Связные породы (типа глин) характеризуются значительными силами сцепления между частицами, однако их свойства сильно изменяются в зависимости от влажности. От скальных пород они отличаются высокой пластичностью, небольшой абразивностью и малой прочностью. Стенки канав, шурфов небольшой глубины в этих породах (если они не насыщены водой) обычно устойчивы, и крепление их не производится.

Связные породы в увлажненном состоянии ведут себя, как типичные пластические тела, легко изменяя свою форму при деформации без разрыва связей между частицами, однако в сухом состоянии может иметь место и хрупкое разрушение.

Для сыпучих пород (раздельнозернистые) характерно отсутствие связей между зернами и обломками или же связи эти ничтожно малы. Механические свойства определяются трением на поверхностях соприкосновения частиц.