При отработке месторождений полезных ископаемых восполнение выбывающих мощностей осуществляется за счет ярусной отработки запасов. Данный способ ведения горных работ принят на ряде медноколчеданных месторождений: Озерное, Юбилейное и Гайское. Анализ условий залегания данных месторождений позволит выявить схожие горно-геологические параметры и усовершенствовать технологию извлечения запасов руд.
Цель исследования – сравнительный анализ горно-геологических условий залегания медноколчеданных месторождений отрабатываемых в ярусном порядке для выявления основных факторов, влияющих на выбор.
Результаты исследования и их обсуждение
Рудные запасы Озерного месторождения (рис. 1) [1, 2] представлены рудными телами, залегающими под углом 80–85 ° на участке размером 400×360 м и на глубине от 132 до 510 м.
Рис. 1. Разрез медноколчеданного месторождения Озерное
Основные запасы месторождения сосредоточены в рудном теле 1, включающем 99,3 % балансовых и 93,0 % забалансовых руд. По форме рудное тело «неправильное» – с пологой неровной кровлей и крутыми западными и восточными контактами, падающими навстречу друг другу под углами 65–80 °. Размер его верхней части в плане 300×200 м, длина по падению 300 м.
Содержание полезного компонента с глубиной распространения рудного тела увеличивается. Динамика изменения содержания меди в руде с изменением глубины месторождения представлена на диаграмме (рис. 2, а).
Согласно данным геологической разведки, содержание меди в руде на гор. 310 м составляет более 1 % и достигает более 5 % на гор.130 м.
Для ста
а)
б)
Рис. 2. Погоризонтное распределение: а) запасов месторождения Озерное; б) содержания полезного компонента в руде
билизации качества добываемой руды и увеличения эффективности последующих переделов проектом предусмотрена ярусная отработка запасов месторождения. Ярусный порядок отработки месторождений характеризуется значительными экономическими затратами в начальный период освоения месторождения, однако позволяет первоначально извлечь более богатые участки рудного тела, что, в свою очередь, обеспечивает финансовый поток.
Запасы месторождения, как и содержание полезного компонента на месторождении Озерное, увеличиваются с глубиной (рис. 2, б).
Другим ярким примером применения ярусной технологии служит месторождение Юбилейное (Республика Башкортостан). Юбилейное месторождение представлено шестью залежами, образованными линзообразными рудными телами.
Основные запасы месторождения сосредоточены в шестой рудной залежи (84 % балансовых запасов) (таблица) [3].
Параметры и элементы залегания рудных тел и залежей для подземной разработки Юбилейного месторождения
|
№ руд. зал. |
№ р. т. |
Элементы залегания |
Размеры |
||||||
|
Глубина залегания, м |
Азимут простирания, рад. |
Угол падения, град. |
Склонение, град. |
Длина, м |
Мощность, м |
||||
|
По прост. |
По падению |
Макс. |
Ср. |
||||||
|
1 |
2 |
305–380 |
270 |
– |
– |
118 |
40 |
20,0 |
7,0 |
|
3 |
190–240 |
320 |
СВ 45 |
– |
40 |
60 |
8,0 |
3,5 |
|
|
4 |
310–360 |
320 |
СВ 0–25 |
– |
90 |
55–60 |
8,5 |
7,0 |
|
|
2 |
250–370 |
315–340 |
СВ 0–55 |
СВ 5–10 |
220 |
30–80 |
11,0 |
6,0 |
|
|
4 |
305–584 |
320 |
СВ 10–70 |
СЗ 20–30 |
425 |
150–390 |
101,4 |
27,0 |
|
|
5 |
360–497 |
280 |
СВ 50–62 |
СЗ 5–15 |
261 |
100–160 |
26,1 |
19,5 |
|
|
6 |
6 |
550–1265 |
320 |
СВ 30–55 |
– |
1108 |
до1020 |
202,0 |
54,1 |
|
7 |
544–749 |
300 |
СВ 30–55 |
– |
520 |
до 270 |
10,0 |
5,3 |
|
|
8 |
685–1036 |
300 |
СВ 20–70 |
– |
1010 |
до 540 |
34,0 |
8,5 |
|
|
9 |
721–1110 |
330 |
СВ 35–60 |
– |
760 |
270 |
24,0 |
7,8 |
|
|
12 |
1061–1161 |
340 |
СВ 40–50 |
СЗ 15 |
320 |
100 |
8,0 |
5,2 |
|
Шестая залежь включает в себя массивное рудное тело № 6 и сближенные с ним небольшие рудные тела № 7, 8, 9, 12. Первое сложено медными, медно-цинковыми и серноколчеданными рудами. Для рудного тела свойственна нарушенность первичного физико-механического состояния массива – интенсивная трещиноватость и мелкая раздробленность руд [3].
Рудные залежи расположены в виде цепочки северо-западного простирания на протяжении 2,8 км. Глубина залегания руд от поверхности увеличивается с юга на север от 50 до 1270 м. В связи с большой глубиной залегания и значительной протяженностью оруденения в пределах Юбилейного месторождения с достаточной полнотой проявлены все основные особенности геологического разреза как самого месторождения, так и рудного поля в целом.
Запасы месторождения условно разделены на ярусы (рис. 3):
- верхний ярус 610–770 м (около 6 % запасов залежи);
- средний ярус 770–1010 м (34 % запасов залежи);
- нижний ярус 1010–1250 м (60 % запасов залежи).
Ярусная отработка позволит обеспечить заданную производственную мощность и сократить срок строительства рудника.
Рис. 3. Схема вскрытия месторождения Юбилейное
На первом этапе планируется развитие работ в нижнем ярусе месторождения. Выход на проектную мощность рудника в 2,5 млн т/год по горнотехническим возможностям при этом осуществляется на 6-й год от начала ведения очистных работ.
- затем (в 12-й год от начала отработки) производится подключение среднего яруса для планомерного поддержания проектной мощности рудника.
- на заключительном этапе для восполнения выбывающих мощностей в среднем и нижнем ярусах в отработку вводятся запасы верхнего яруса и рудных тел № 4 и 5.
Порядок отработки запасов в ярусах – нисходящий. Выемка запасов в этажах производится подэтажами высотой 40 м также в нисходящем порядке. На отдельных участках месторождения отработка запасов в этажах производится с подэтажа высотой 20 м и даже 10 м.
При этом распределение запасов руды месторождения по глубине (рис. 4, а) увеличивается, а запасы в последнем нижнем ярусе снижаются [4, 5].
а)
б)
Рис. 4. Погоризонтное распределение: а) запасов месторождения Юбилейное; б) содержания полезного компонента в руде
Рис. 5. Геологический разрез Гайского месторождения
а)
б)
Рис. 6. Погоризонтное распределение: а) запасов месторождения Гайское; б) содержания полезного компонента в руде
Опираясь на результаты геологических исследований, проведенных геологами в 1960-х гг., можно утверждать, что содержание полезного компонента (меди) в руде неравномерно распределено по залежам, при этом не наблюдается закономерностей увеличения ее с изменением глубины (рис 4, б). Содержание меди в руде в целом по месторождению составляет 1,42 %.
Гайское месторождение состоит из серии жилообразных рудных залежей. На месторождении преобладают рудные тела средней мощности (50–60 м), за исключением отдельных мощных рудных тел достигающих 150 м (рис. 5) [6].
Рудные тела месторождения являются крутопадающими с углом падения 60–75 ° на восток. С увеличением глубины месторождения возрастает наличие серноколчеданных руд, при этом содержание медных руд снижается (рис. 5).
Значительные запасы месторождения сосредоточены в рудных телах под номером № 14/5, 35, 31/36. Объем балансовых запасов увеличивается с глубиной распространения месторождения, достигая максимальных значений в этаже 1150–1230 м (рис. 6).
Заключение
Анализ горно-геологических условий залегания медноколчеданных месторождений Южного Урала [7] позволил выявить схожие закономерности данных месторождений. Согласно построенным графикам наблюдается увеличение запасов руды с увеличением глубины распространения месторождений, с незначительным снижением на нижнем горизонте (графики на рис. 2, 4, 6). Рудные тела месторождений в большинстве случаев являются крутопадающими. Содержание меди на месторождениях неоднородно (графики на рис. 2, 6), и не прослеживается закономерностей увеличения и снижения с изменением глубины.
Одним из эффективных способов освоения представленных типов месторождений (залегание основных запасов на большой глубине) является ярусная отработка. Ярусный порядок отработки месторождений позволяет первоначально извлечь более богатые участки рудного тела, позволяя компенсировать значительные капитальные затраты, связанные со строительством подземного рудника.