Дипломная работа: Проект отработки запасов нижних горизонтов основной рудной залежи Орловского месторождения
В пределах Орловского месторождения разведаны рудные залежи "Основная", "Новая", "Громовская" и ряд обособленных линз (линзы №№ 45, 46 и другие).
Основная залежь состоит из четырех сопряженных через тектонические нарушения рудных тел, залегающих на глубине от 70 до 700 м. Залежь имеет северо-восточное простирание.
Первое рудное тело расположено в прикупольной части антиклинальной складки на глубине 70-175 м и выходит непосредственно под рыхлые отложения. Максимальная мощность его (44 м) отмечается в южной части, в направлении к северному флангу рудное тело выклинивается. Длина его по простиранию – 300 м, по падению ( в среднем) – 145 м (максимальная до 180 м). Средняя мощность – 19 м, угол падения – 30-650 на запад.
Второе рудное тело делится на две части: пологую и крутую. Крутопадающая часть, соприкасающаяся с Первым рудным телом, приурочена к флексурному изгибу, имеет длину по простиранию около 300 м, по падению – 180-200 м, мощность ее изменяется от 1 до 15 м и составляет в среднем 8 м. Основная часть запасов (95 %) находится в нижней пологой части, залегающей на глубинах 350-700 м от поверхности. Второе рудное тело падает на запад под углом 20-450 . Длина его по простиранию составляет 660 м, по падению – около 400 м, средняя мощность пологой части 35 м.
Третье рудное тело локализуется на продолжении Второго рудного тела на юго-запад. По простиранию оно разведано на 250 м при ширине 200 м. Угол падения его составляет 20-450 , средняя мощность – 16,2 м. В генеральном подсчете запасов [1] Третье рудное тело объединено с Четвертым. В висячем и лежачем боках рудных тел Основной залежи разведано свыше двух десятков мелких линз. Линзы располагаются как среди эффузивов надрудной толщи, так и среди кремнистых алевролитов лежачего бока рудной зоны. Промышленный тип месторождения – колчеданно-полиметаллический. Основными полезными компонентами руд месторождения являются медь, цинк, свинец. Подчиненное значение имеют золото, серебро, кадмий, селен, сера пиритная, барит.
По структурно-текстурным особенностям в сульфидных рудах четко выделяются сплошные и вкрапленные разновидности, которые в свою очередь по минералогическому составу подразделяются на медно-колчеданные, медно-цинковые и полиметаллические. В названных типах руд отмечены разности, ха- рактеризующиеся преобладанием какого-либо основного минерала. Так, среди медно-колчеданных руд наблюдаются серно-колчеданные, а среди сплошных полиметаллических – барит-полиметаллические.В таблице 2.2 приведена классификация основных природных типов руд, предложенная ВНИИцветметом [15], в основу которой положено содержание основных полезных компонентов.
Таблица 2.2 - Классификация природных типов руд
| Типы руд | Содержание основных металлов, % | ||
| Cu | Pb | Zn | |
| Барит-полиметаллические | более 0,5 | более 0,6 | более 1,0 |
| Медно-цинковые | более 1,0 | менее 0,6 | более 1,0 |
Сплошные и вкрапленные медно-колчеданные | более 1,0 | менее 0,2 | менее 1,0 |
В первичных сульфидных рудах основными рудными минералами являются халькопирит, сфалерит, галенит, пирит; второстепенными – магнетит и барит. Нерудные минералы представлены кварцем, хлоритом, серицитом, карбонатом и реже флюоритом.
В зоне окисления основными рудными минералами являются ковеллин, халькозин, борнит, англезит, церуссит, плюмбоярозит. Кроме них присутствуют гидрогетит, гетит и ярозит. Нерудные минералы представлены опалом, реже халцедоном, кварцем, галлуазитом.
В рудной зоне Орловского месторождения выделенные природные типы сульфидных руд распространены повсеместно. В их распределении наблюдается четкая закономерность, которую можно использовать при планировании горных работ и эксплуатации месторождения. Барит-полиметаллические руды сосредоточены на контакте с породами висячего бока в верхней части рудной зоны, они подстилаются медно-цинковыми, которые в свою очередь сменяются в направлении к контакту с породами лежачего бока сплошными, а затем вкрапленными медно-колчеданными рудами. Эта четкая зональность по мощности рудной залежи хорошо прослежена в центральной и северной части месторождения. На южном фланге она усложняется перемежаемостью барит-полиметаллических и медно-цинковых, медно-колчеданных и медно-цинковых руд. Сплошные медно-колчеданные руды могут иногда залегать внутри контура вкрапленных, но всегда в висячем боку зоны распространения медно-колчеданных руд. Выше барит-полиметаллических руд на отдельных участках отмечаются небольшие линзы вкрапленных медно-цинковых и медно-колчеданных руд. Указанные нарушения зональности носят локальный характер, определяющим же является упорядоченное, зональное залегание природных типов руд.
Природные типы руд обычно не образуют изолированных рудных тел и залегают совместно в единой рудной зоне. Мелкие линзовидные рудные тела выявлены на флангах рудной зоны в висячем и, в основном, в лежачем боку. Длина таких линз по простиранию от 20-25 до 100-150 м при мощности от 2-3 до 10-12 м. По падению они прослежены на расстояние от 50-60 до 150-200 м. В контуре единой рудной залежи природные типы руд обособляются в виде линзовидных тел или плит протяженностью по простиранию от 30-40 до 500-560 м, по падению – от 100-120 до 550-600 м при мощности от 5-10 до 40-50 м. Среди сплошных руд наиболее крупные массивы слагают барит-полиметаллические руды, самые мелкие – медно-колчеданные. Вкрапленные медно-колчеданные руды залегают у лежачего бока рудной залежи почти непрерывной плитой мощностью до 50 м. Здесь же сосредоточены и наиболее многочисленные линзовидные тела.
2.2. Горно-технические условия месторождения
2.2.1 Физико-технические свойства руд и вмещающих пород
Анализ показывает, что свойства одних и тех же разновидностей руд и пород с глубиной значительно изменяются. В таблице 2.3 приведены пределы изменения и прочности пород на одноосное сжатие.
Таблица 2.3 - Изменение прочности руд и пород Орловского месторождения с глубиной
| Породы и руды | Глубина отбора проб, м | |||||
| 200¸300 | 300¸700 | |||||
| Прочность на одноосное сжатие МПа | ||||||
| от | до | среднее | от | до | среднее | |
| Лавобрекчии альбит-порфиров | 26 | 145 | 56,8 | 61 | 134 | 108,6 |
| Лавы альбит-порфиров | 32 | 170 | 76,4 | 127 | 127 | 127 |
| Кварцевые альбит-порфиры | 50 | 189 | 129,4 | 100 | 236 | 153,6 |
| Плагиоклазовые порфиры | 56 | 104 | 74 | 65 | 89 | 77 |
| Алевролиты глинисто-кремнистые | 24 | 227 | 80,4 | 110 | 145 | 129 |
| Алевролиты кремнистые | 13 | 228 | 71 | 77 | 152 | 120,2 |
| Туфоалевропесчаники | 29 | 183 | 100,7 | 70 | 70 | 70 |
| Хлоритовые породы | 8 | 80 | 38,6 | 35 | 92 | 64,6 |
| Сплошная барит-полиметаллическая руда | 25 | 142 | 63,3 | 127 | 135 | 130,6 |
| Вкрапленная медно-колчеданная руда в хлоритолитах | 39 | 73 | 54,65 | 142 | 185 | 165,9 |
| Сплошная медно-колчеданная руда | 32 | 32 | 32 | 199 | 243 | 221 |
| Сплошная медно-цинковая руда | 13 | 23 | 14,7 | 262 | 262 | 262 |
В таблице 2.4 приведены усредненные плотностные, прочностные и упругие свойства основных разновидностей руд и пород месторождения в околорудной и рудной зонах.
Таблица 2.4 - Усредненные физико-механические свойства руд и пород
| Породы и руды | Предел прочности на сжатие sсж , МПа | Предел прочности на растяжение sр , МПа | Динамический модуль упругости Е´10-4 , МПа | Коэффициент Пуассона m | Объемный вес g, МН/м3 |
| Альбит-порфиры | 96 | 15 | 7,6 | 0,22 | 0,0271 |
| Алевролиты глинисто-кремнистые | 73 | 7 | 7,2 | 0,18 | 0,0275 |
| Алевролиты кремнистые | 127 | 14 | 8,5 | 0,23 | 0,0287 |
| Туфоалевропесчаники | 106 | 8 | 8,5 | 0,25 | 0,028 |
| Туфоалевролиты | 63 | 4 | 5,8 | 0,15 | 0,0292 |
| Сплошная барит-полиметаллическая руда | 113 | 11 | 12,9 | 0,21 | 0,0464 |
| Вкрапленная медно-колчеданная руда в метасоматитах | 60 | 7 | 9,9 | 0,26 | 0,0316 |
| Вкрапленная медно-колчеданная руда в хлоритолитах | 54 | 3 | 9,8 | 0,15 | 0,0393 |
| Вкрапленная медно-колчеданная руда в кремнистых алевролитах | 113 | 10 | 8,4 | 0,22 | 0,029 |
| Медно-колчеданная руда | 123 | 18 | 12,5 | 0,23 | 0,0435 |
| Сплошная полиметаллическая руда | 149 | 8 | 14,0 | 0,25 | 0,0450 |
| Сплошная медно-цинковая руда | 128 | 11 | 14,8 | 0,24 | 0,0468 |
Из всего разнообразия горно-технологических свойств руд и пород в лабораторных условиях оценивалась только их часть: коэффициенты крепости и хрупкости, абразивность и контактная прочность.
Крепость пород по М.М. Протодьяконову (таблица 2.5) оценивалась по прочности образцов на одноосное сжатие. Коэффициент хрупкости рассчитывался по отношению пределов прочности породы при сжатии и растяжении. Абразивность определялась методом истирания стального стержня.
Таблица 2.5 - Крепость пород и руд Орловского месторождения
| Породы и руды | Коэффициент крепости по М.М. Протодьяконову |
| Породы висячего бока | |
| Кварцевые альбит-порфиры | 10-14 |
| Лавобрекчии кварцевых альбит-порфиров | 7-11 |
Лавобрекчии кварцевых альбит-порфиров (гидротермально измененные) | 4-5 |
| Кремнистые алевролиты | 7-8 |
| Алевролиты, туфогенные алевропесчаники | 5-6 |
| Туфы разного состава | 9-10 |
| Рудная зона | |
Сплошные медно-колчеданные, медно-цинковые и баритсодержащие руды | 8-12 |
| Вкрапленные руды | 5-9 |
| Вкрапленные окремненные руды | 10-11 |
| Хлоритовые породы (хлоритолиты) | 1-3 |
| Породы лежачего бока | |
| Каолиновые породы | 1-2 |
| Хлоритовые породы (хлоритолиты) | 2-4 |
| Алевролиты глинистые | 4-6 |
| Микрокварциты | 8-10 |
| Туфопесчаники | 4-6 |
| Жильные породы | |
| Диабазовые порфириты | 5-6 |
| Плагиоклазовые гранит-порфиры | 9 |
Коэффициент хрупкости для руд и пород Орловского месторождения изменяется в широких пределах от 4 до 12. К наиболее хрупким отнесены сплошные разновидности руд и вкрапленные медно-колчеданные руды по кварцитам, а также кремнистые алевролиты.
Контактная прочность изменяется от 7 до 200 кГ/мм2 . Наибольшей контактной прочностью обладают кварц-альбитовые порфиры и туфы кислого состава. Наименьшей – кварц-карбонат-хлоритовая порода и халькопирит-пиритовые руды.
По абразивности, в соответствии со шкалой Барона Л.И., большинство руд и пород месторождения отнесены к IV классу (19¸30 мг) – среднеабразивные.
2.2.2 Устойчивость руд и вмещающих пород
Устойчивость обнажений руд и пород зависит от их прочности, трещиноватости, тектонической нарушенности, степени хлоритизации и серицитизации, а также от времени существования обнажений и глубины разработки. В основу районирования по устойчивости положена классификация ВНИМИ, согласно которой все руды и породы подразделяются на четыре категории устойчивости (таблица 2.6).
Таблица 2.6- Устойчивость руд и пород Орловского месторождения
| Категория | Наименование руд и пород | Характерные квалификационные признаки | Коэффициент крепости, f |
| Устойчи-вые | Сплошные барит-полиметаллические руды, кварцевые альбитпорфиры, плагиогранитпорфиры | Монолитные, оруденелые, окварцованные породы, отсутствие открытых трещин, расстояние между трещинами не менее 200 мм | 13 - 18 |
| Среднеустойчивые | Сплошные медно-цинковые руды, сплошные медно-колчеданные руды, алевролиты, кремнистые измененные туфы | Массивные, сланцеватые руды и породы с несколькими системами трещин, расстояние между трещинами 100 мм. | 10- 17 |
| Слабоустойчивые | Вкрапленные руды в алевролитах, туфопесчаники, алевропесчаники, алевролиты кремнисто-глинистые | Нарушенные руды и породы, имеющие до трех систем трещин, расстояние между ними менее 100 мм. | 6 - 17 |
| Неустойчивые | Вкрапленные руды в хлоритолитах, туфогенно-осадочные породы, хлоритовые и серицитовые породы | Тектонически ослабленные породы, имеющие не менее 3-х систем трещин с расстоянием менее 25 мм | 3 - 5 |
Установлено, что на 7¸11 горизонтах преобладают три категории устойчивости руд и пород: устойчивые, средней устойчивости, неустойчивые. В незначительном объеме встречаются весьма устойчивые и весьма неустойчивые породы и руды.
2.2.3 Оценка степени удароопасности месторождения
Орловское месторождение по заключению ВНИМИ с глубины 600 м отнесено к склонным к горным ударам.
Сплошные барит-полиметаллические руды, медно-цинковые, сплошные и вкрапленные по кварцитам медно-колчеданные руды отнесены к склонным к динамическим проявлениям горного давления. Вмещающие породы по упругим свойствам и характеру разрушения отнесены, за редким исключением, к не склонным к горным ударам.
В процессе отработки запасов девятого и десятого горизонтов (глубина 500¸550 м) были отмечены случаи динамических проявлений горного давления в виде интенсивного заколообразования, "шелушения" и стреляния пород, количество которых возрастало по мере увеличения глубины разработки. Эти явления имеют место, когда: