Пространственно-морфологические факторы

Пространственно-морфологические факторы освоения месторождений включают форму и размеры рудных тел, условия залегания, строение и тектоническую нарушенность.

Чем проще форма тел полезного ископаемого, тем меньше затраты на разведку и разработку и тем больше прибыль. Самыми простыми по форме являются пласты и платообразные тела, самыми сложными – гнездообразные рассредоточенные залежи.

Из размеров рудных тел особую важность имеет мощность рудных тел и в первую очередь ее изменчивость. Для целей эксплуатации различают рабочую (кондиционную) и нерабочую (некондиционную) мощность. В пределах рабочего контура могут быть участки с нерабочей мощностью. В этих случаях залежь считается прерывистой. В практике пользуются понятиями выдержанности и рудонасыщенности залежи, которые являются обратными прерывистости. По выдержанности мощности различают 4 типа залежей:

1)выдержанные – участков с нерабочей мощностью нет;

2)относительно выдержанные – суммарная площадь блоков с нерабочей мощностью составляет не более 25% всей площади рабочего контура;

3)невыдержанные – прерывистые, блоки с нерабочей мощностью занимают в сумме до 50% рабочего контура;

4)крайне невыдержанные – блоки с нерабочей мощностью преобладают, их суммарная мощность больше 50% рабочего контура.

Обязательно изучается также изменчивость мощности – колебания ее величины в пределах рабочего контура. Нередко отмечаются раздувы и пережимы рудных тел, которые снижают эффективность добычи. Особенно важно оконтурить блоки, где вследствие изменения мощности необходимо изменять технологию разработки месторождения.

Крайне важным является характер выклинивания рудных тел, которое может быть простым, тупым и сложным. При простом выклинивании мощность тел уменьшается до нуля постепенно, при тупом – резко обрывается. При сложном выклинивании тела расщепляются на множество тонких прожилков или пропластков, каждый из которых выклинивается самостоятельно.

Из условий залегания рудных тел очень большую роль играет угол падения и его изменчивость. По этому признаку различают залегание: 1)крайне изменчивое (угол падения меняется в пределах горной выработки); 2)изменчивое (угол меняется в пределах выемочного участка); 3)устойчивое (в пределах шахтного поля угол не меняется).

Одним из ведущих факторов ценности месторождений является глубина залегания рудных тел. По этому признаку выделяют залежи следующих типов:

1)поверхностные - непосредственно выходящие на поверхность или расположенные под наносами небольшой (до 50 м) мощности;

2)глубинные – перекрытые толщей пород мощностью более 50 м; в пределах этого типа различают залежи средней (50-250 м), большой (250-500 м) и весьма большой (более 500 м) глубины;

3)высотные – размещающиеся выше преобладающего уровня поверхности;

4)высотно-глубинные – расположенные выше и ниже поверхности рельефа.

Большинство рудных месторождений залегает на значительных глубинах, что обусловливает широкое распространение подземного способа разработки. Наибольшая глубина очистных работ в нашей стране составляет более 1 км (рудники Октябрьский и Таймырский Норильского ГМК) и постоянно возрастает. За рубежом горные работы ведутся на больших глубинах: в Индии (Чемпион Риф, Колар) – 3.5 км, ЮАР (Ист Рэнд, Витватерсранд) – до 6 км.

Большая глубина осложняет ведение горных работ из-за резкого возрастания горного давления, увеличения температуры и т.д. и соответственно снижает прибыли.

Говоря об условиях залегания рудных тел, необходимо учитывать их взаимоотношения с вмещающими породами и структурами. По характеру этих взаимоотношений выделяются следующие типы рудных тел:

1)согласные с залеганием вмещающих пород – осадочные, стратиформные, инфильтрационные;

2)залегающие согласно с контактовыми поверхностями разных пород – скарны, остаточные коры выветривания;

3)несогласные с залеганием вмещающих пород, но контролируемые выдержанными структурами – минерализованные дайки, жилы;

4)несогласные с залеганием вмещающих пород и не контролируемые установленными структурами.

Внутреннее строение рудных тел бывает, как правило, неоднородным, что связано с непостоянством физико-химических условий в процессе рудоотложения. По сложности внутреннего строения залежи можно разделить на простые и сложные.

Простые залежи характеризуются однородным строением, то есть отсутствием существенных включений пустых пород. Сложные залежи содержат включения пустых пород и некондиционных руд. Включения могут быть редкие большие, многочисленные мелкие и др.

К особому типу относятся так называемые «рассредоточенные» залежи сложного строения, в пределах которых руда и пустая порода распределяются незакономерно и не имеют четких границ. Такие залежи представляют наибольшую сложность и при разведке, и при эксплуатации.

Фактором, отрицательно влияющим на промышленную ценность месторождений, является тектоническая нарушенность.

Складчатые нарушения приводят к изменению формы рудных тел, к их смятию. При складчатых деформациях пластичных полезных ископаемых (глина, гипс, минеральные соли) обычно происходит также уменьшение мощности пластов на крыльях и увеличение мощности в ядерных частях складок.

При изучении разрывных нарушений необходимо определить их возраст относительно оруденения и выделить среди них пострудные. Основными признаками отличия пострудных нарушений от дорудных и внутрирудных являются состав и структурно-текстурные особенности полезного ископаемого по обе стороны разлома.

Для пострудных нарушений определяют направление и амплитуду смещения. Направлениедвижения устанавливают по ряду признаков: 1)загибам пласта, 2)перемещению обломков руды в направлении смещения, 3)бороздам и зеркалам скольжения, составу обломков вмещающих пород в нарушенной зоне и др. Определение амплитуды смещения по разлому – наиболее сложная часть задачи; решение ее обычно осуществляется совместно маркшейдерами и геологами.

Поиски смещенных частей залежей вызывают необходимость проходки дополнительных объемов буровых скважин и подземных выработок. Тектонические нарушения часто сопровождаются дроблением и милонитизацией (перетиранием) горных пород и руд, что ухудшает качество полезного ископаемого. В зонах нарушенных пород наблюдается пониженная устойчивость в горных выработках, повышенная обводненность и сосредоточенная фильтрация воды. При очистной выемке требуется применение систем разработки, позволяющих оставлять невынутыми блоки пород в зонах нарушений. Таким образом, тектоническая нарушенность месторождений вызывает дополнительные потери и разубоживание полезного ископаемого и приводит к удорожанию разработки.