Горно-технологические характеристики рудных

Ресурсы недр Земли. Сдвижение горных пород

Георесурсы – это разнообразные аномалии в свойствах недр, их отдельных участков, горных массивов и горных пород, имеющие природное или искусственное происхождение и представляющие собой источники удовлетворения соответствующих потребностей общества.

Горные породы – это геологическое образование твердой деформируемой среды минерального состава. Совокупность горных пород определяется как горный массив.

Георесурсы являются предметом труда в освоении недр и делятся на шесть основных групп:

1) комплексные месторождения твердых, жидких и газообразных ПИ;

2) горные породы вскрыши, размещаемые при открытой разработке месторождений в породных отвалах, часть которых может быть использована для получения стройматериалов (щебня, гравия), и раздельно складируемые в отвалах ПИ, неудовлетворяющие современным требованиям по качеству;

3) отходы горно-обогатительного и металлургического производства;

4) глубинные источники пресных и минеральных вод;

5) глубинное тепло недр Земли;

6) природные и техногенные полости в земных недрах.

Горные породы, которые при современных технико-экономических условиях целесообразно извлекать из недр с целью дальнейшего их использования в природном виде или после соответствующей переработки, называются полезными ископаемыми(ПИ). ПИ бывают твердые (например, железная руда, каменный уголь), жидкие (нефть) и газообразные (природные газы).

Непосредственно в природном виде используются в промышленности каменный уголь, каменная соль, некоторые строительные материалы. ПИ, подвергающиеся после добычи из недр дальнейшей переработке (обогащению, металлургическому переделу) с целью извлечения из них металлов или минеральных веществ, называются рудой.

Руды подразделяются на: 1) руды черных металлов (содержащие железо, марганец); 2) руды цветных металлов (содержащие медь, свинец, цинк, алюминий и т. д.); 3) руды благородных металлов (содержащие золото, серебро, платину); 4) неметаллические руды (содержащие соль, фосфаты, асбест); 5) руды редких металлов (содержащие литий, ванадий, цезий); 6) руды радиоактивных элементов (уран, торий).

Металлические руды бывают простые и полиметаллические. Из простых руд добывают только один металл, а из полиметаллических – два и более.

Металл в руде встречается редко в чистом виде, большей частью он находится в виде химических соединений – рудных минералов. Например, железо содержится в виде гематита (Fe₂O₃), магнетита (Fe₃O₄) и др.; медь в виде халькопирита (CuFeS₂) и др.; свинец в виде галенита (PbS) и т. д.

Минералы – химически связанные твердые тела, достаточно однородные по составу и свойствам (кварц, алмаз, пирит, шпат и др.).

Месторождением ПИ называют естественное скопление ПИ в земной коре. В конце XX века появилось понятие техногенное месторождение – искусственное скопление ПИ в отвалах и хвостохранилищах горных предприятий.

Содержание ПК в руде определяется в процентах по весу (для металлических и неметаллических руд) или в граммах на 1 т или 1 м³ (для редких и благородных металлов).

Горные породы, не содержащие ПИ или содержащие их в недостаточном количестве для промышленной переработки, называют пустыми (вмещающими) породами.

Горная масса –совокупный объем раздробленныхПИ и пустых пород, перемещаемый из недр на поверхность в результате разработки месторождения.

Рудная масса– преимущественно раздробленная руда с примесью пустых пород, попавших в руду в процессе добычных работ.

Наглядно разница между этими двумя понятиями проиллюстрирована на рис. 1.4.

Классификация рудных тел по форме и элементам

Залегания

По своему происхождению все горные породы разделяются на магматические, осадочные и метаморфические.

Магматические горные породы образовались в результате излияния из глубин земли расплавленной магмы и застывания ее в трещинах или, реже, на поверхности земной коры.

Осадочные горные породы образовались в результате отложения продуктов разрушения магматических пород, остатков животных и растений в бассейнах различных водоемов (рек, озер, морей и т.п.).

Метаморфические горные породы образовались в результате изменения осадочных и магматических пород в недрах земли под воздействием давления, высокой температуры и химического превращения.

По месту залегания горные породы разделяют на коренные и наносы (рис. 1.1).

Коренные породы залегают на месте своего первичного образования.

Наносы – рыхлые осадочные породы, которые образуются в результате разрушения коренных.

Рис. 1.1. Разделение горных пород по месту залегания

По форме рудные тела принято разделять на:

1) пластовые – имеют осадочное происхождение и отличаются значительной площадью и небольшой выдержанной мощностью (рис. 1.2а);

2) пластообразные – отличаются от пластов менее выдержанной формой при сравнительно плавном изменении мощности и угла падения (рис. 1.2б);

3) линзообразные – в сечении напоминают форму линзы (рис. 1.2в);

4) жильные – могут быть простыми и сложными (с невыдержанными элементами залегания и нечеткими контактами с вмещающими породами) или состоящими из ряда жил и множества прожилков (рис.1.2г);

5) штокверковые – крупные тела неправильной формы, состоящие из густой сети различно ориентированных рудных прожилков и линз (рис. 1.2д);

6) штокообразные представляют собой тела неправильной формы больших размеров (рис. 1.2е);

7) гнездообразные состоят из мелких рудных тел неправильной формы (рис. 1.2ж).

а) б)

в) г)

д) е)

ж)

Рис. 1.2. Формы залегания месторождений полезных ископаемых

Рудные тела также нередко нарушаются сбросами, сдвигами, бывают изогнуты, перемяты, раздроблены, в результате чего разработка их усложняется.

Элементами залегания рудных тел являются (рис. 1.3): мощность m_н (по нормали) и m_г (горизонтальная), угол падения a, начальная h и конечная H глубина залегания (распространения), длина по простиранию L.

Рис. 1.3. Элементы залегания месторождения полезного ископаемого

По углу падения месторождения делят на горизонтальные и пологозалегающие с углом падения от 0 до 30⁰, наклонные с углом падения от 25 до 45⁰ и крутопадающие с углом падения более 45⁰.

По мощности рудные месторождения разделяют на пять групп:

1) весьма тонкие – месторождения, при разработке которых очистная выемка сопровождается подрывкой вмещающих пород. Правилами безопасности допускается минимальная ширина очистного пространства 0,6 м, а высота (при пологом залегании рудных тел) 0,8 м. Эти размеры и определяют верхнюю границу мощности рудных тел этой группы;

2) тонкие – месторождения мощностью от 0,6 до 2 м, при разработке которых очистную выемку можно вести без подрывки вмещающих пород, но проведение горизонтальных подготовительных выработок, как правило, требует подрывки;

3) средней мощности – месторождения мощностью от 2 до 5 м. Разработка месторождений средней мощности может производиться без подрывки вмещающих пород как при очистной выемке, так и при проведении подготовительных выработок;

4) мощные – месторождения мощностью от 5 до 20 м, очистная выемка в которых при крутом падении может производиться по простиранию на всю мощность;

5) весьма мощные – месторождения мощностью больше 20 – 25 м. Очистную выемку в этих месторождениях ведут обычно вкрест простирания.

Эти классификации вызваны существенным различием условий разработки и применением при разных углах падения и мощности различных способов очистной выемки.

Горно-технологические характеристики рудных

Массивов

Горно-технологические характеристики комплексно учитывают влияние совокупности многих физико-механических свойств и особенностей поведения горных пород при различных воздействиях. К ним относят: 1) характеристики пород в массиве – крепость, абразивность, устойчивость и трещиноватость; 2) характеристики разрушенных пород – кусковатость, сыпучесть и слеживаемость.

Крепость характеризует сопротивляемость пород противостоять внешним силовым воздействиям (при бурении, взрывании, различных проявлениях горного давления).

Для количественной оценки крепости пород используется коэффициент f, предложенный проф. М.М. Протодьяконовым еще в начале ХХ века: f » s_сж / 10, где s_сж – предел прочности породы на сжатие, МПа.

Выделяют четыре категории пород по крепости: 1) мягкие (f< 4); 2) средней крепости (f = 4 ¸ 8); 3) крепкие (f = 8 ¸ 14) и 4) весьма крепкие (f ³ 14).

Абразивность – это способность пород изнашивать контактирующие с ней узлы или детали горных машин. Обычно чем выше коэффициент крепости пород, тем выше степень ее абразивности.

Устойчивость – это способность пород не разрушаться и сохранять равновесие при создании обнажений.

По устойчивости горные массивы классифицируют следующим образом: 1) весьма неустойчивые (совершенно не допускающие незакрепленных обнажений ни кровли, ни боков выработки); 2) неустойчивые (допускающие небольшие (до 4 – 10 м²) обнажения боков при недопущении обнажения кровли; 3) малоустойчивые (обрушающиеся при пролете обнажения 3 м); 4) средней устойчивости (допускающие длительные обнажения при пролете 3 м и непродолжительные обнажения при пролете до 6 – 8 м); 5) устойчивые (допускающие обнажения до 10 – 15 м); 6) весьма устойчивые (допускающие длительные обнажения пролетом более 10 – 15 м).

Трещиноватость – совокупность трещин различных размеров и происхождения, которые структурно разделяют массив пород на отдельности или блоки. Трещины бывают пустые и заполненные водой, несвязанным или сцементированным материалом.

Трещиноватость обычно оценивают по показателю удельной трещиноватости N – числу трещин на 1 погонный метр массива. Трещиноватость пород существенно снижает их крепость и устойчивость.

Кусковатость – характеризует качество дробления руды при ее отбойке. Кусковатость характеризуется гранулометрическим составом, т. е. процентным содержанием кусков различных размеров в рудной массе.

На практике кусковатость отбитой руды оцениваютвыходом негабарита – процентным содержанием в общей массе кусков руды, превышающих кондиционные размеры.

Кондиционный (габаритный) размер куска руды – это максимально допустимый размер куска, на который рассчитаны рудоперепускные выработки, погрузочные и транспортные средства.

Сыпучесть горной массы определяется степенью уплотнения раздробленного материала, содержанием в нем мелких и глинистых частиц, прочностью отдельных кусков, содержанием влаги.

Слеживаемость руды представляет собой способность ее с течением времени к уплотнению и превращению в сплошную, трудно разрыхляемую, несыпучую массу. Склонностью к слеживанию обладают руды, в которых присутствует глинистый материал, другие тонкие липкие фракции и влага.

Поиск по сайту: