Прогнозные ресурсы (Ресурстарды болжау)

3. Геолого-экономические критерии (Геолого-экономикалық критерилер)

4. Определение исходных данных (Бастапқы деректердің ұйғарымі)

5. Основные методы подсчета запасов (Қорларды есептеудің негізгі әдістері)

6. Применение ЭВМ при подсчёте запасов (Қорларды ЭЕМ есептеуге қолдану)

Ключевые слова:Предварительно оцененные, контур, кондиция, выработка, безрудные, некондиционные, требования, экстраполяция, интерпретация, технологическая, потенциальные запасы, балансовые, забалансовые запасы, ГКЗ, залежи, геологический блок, коэффициент рудоносности.

Подсчёт учёт запасов полезных ископаемых осуществляется по результатам геологоразведочных и горнодобывающих работ. Данные о запасах используются при составлении планов развития добывающих и потребляющих минеральное сырьё отраслей народного хозяйства. На их базе ведётся проектирование горнодобывающих и перерабатывающих предприятий, проходческих и очистных работ и эксплутационной разведки.

Прогнозные ресурсы (Р₁, Р₂, Р₃) полезного ископаемого оцениваются в пределах рудоперспективных территорий и отдельных месторождений на основе геологических предпосылок, выявленных в процессе геологических предпосылок, выявленных в процессе геологического и других видов картирования и при геофизических и геохимических исследованиях. Сведения о прогнозных ресурсах учитываются при планировании поисково-оценочных и разведочных работ.

Запасы и прогнозные ресурсы дифференцируются по видам полезного ископаемого, основным и сопутствующим компонентом. Они определяются без учёта потерь и разубоживания при добыче и переработке.

Запасы твёрдых полезных ископаемых подразделяются по степени их изученности по категории А, В, С₁ и С₂.

Запасы первых 3 категорий относятся к разведанным (промышленным), запасы С₂ – к оценённым. Прогнозные ресурсы твёрдых полезных ископаемых подразделяются по степени их обоснования на категории Р₁, Р₂ и Р₃. Наиболее детально изучают запасы категорий А и В. Контур запасов категории А определяется в соответствии с требованием кондиций по скважинам или горным выработкам. При этом необходимо: выявить размеры, форму и условия залегания тел полезных ископаемых; оконтурить внутри их безрудные и некондиционные участки (кондиций – технико-экономические требования к количеству и качеству минерального сырья, его горно-геологическим, гидрогеологическим и другими природными условиями, при соблюдении которых с учётом использования прогрессивных методов техники и технологии добычи и переработки можно подсчитать балансовые запасы полезного ископаемого), изучить характер и особенности изменчивости морфологии и внутреннего строения этих тел, технологические свойства полезных ископаемых, инженерно-гидрогеологические и другие условия с детальностью, необходимой для составления проекта разработки месторождения.

Запасы категории В должны близко подходить к указанным для категории А требованиям. Но в отличии от них при изучении формы, условий залегания и внутреннего строения тел полезного ископаемого устанавливается лишь их основные особенности и изменчивость. При выдержанных мощности тел и качестве полезного ископаемого, допускается включение в контур запасов категории В ограниченной зоны экстраполяции, обоснованной геологическими предпосылками, интерпретацией геофизических и геохимических данных.

К запасам категории С₁ предъявляются более низкие требования, чем к запасам категории В. Их отличие заключается в степени изученности внутренних неоднородностей и других природных условий. Технологические свойства запасов С₁ изучаются в степени, достаточной для обоснования их промышленной ценности; гидрогеологические, инженерно-геологические, горно-геологические и другие природные показатели оцениваются предварительно.

От рассмотренных запасов так называемых промышленных категорий А, В, и С₁ принципиально отличаются предварительно оценённые запасы категории С₂.

Их контур определяют на основании единичных рудопродуктивных скважин, горных выработок и обнажений с учётом геофизических и геохимических данных, с использованием метода экстраполяции. Качество и технологические свойства полезных ископаемых выделяют по результатам исследования лабораторных работ.

Гидро-, инженерно-, горно-геологические и другие условия оцениваются по отдельным точкам наблюдения и по аналогии с подобными участками и месторождения.

Прогнозные ресурсы – потенциальные запасы полезных ископаемых. Их количественная оценка основывается на рудоконтролирующих факторах, аналогия с известными в районе месторождения того же промышленного или генетического типа, и благоприятных геологических предпосылках, геофизических и геохимических данных. Оценка прогнозных ресурсов проводится до глубин, доступных для эксплуатации при современном и на ближайшую перспективу технико-экономическом уровне разработки месторождений.

Прогнозные ресурсы категории Р₁ оценивают вероятность прироста запасов при будущей разведке путём увеличения площади и глубины их распространения и за пределы внутреннего контура, обычно отождествлённого с контуром запасов при будущей разведке категории С₂ и за счёт тел полезных ископаемых, выявленных ранее при поисках и ожидаемых при разведке

Прогнозные ресурсы Р₂ оценивают потенциальные запасы вероятных для открытия месторождений в пределах рудоносной территории: рудном поле, узле и т.д.

Прогнозные ресурсы Р₃ в отличие от Р₂ оценивают потенциальные запасы предполагаемых месторождений на основе благоприятных геологических предпосылок, выявленных при средне и мелкомасштабном геологическом картировании, дешифрировании космических снимков, анализе результатов геофизических и геохимических исследований.

Запасы твёрдых полезных ископаемых и содержащихся в них ценных компонентов по их народнохозяйственному значению подразделяется на 2 группы: 1) балансовыеи2) забалансовые.

Такие названия связаны с формой учёта. По каждому виду полезного ископаемого составлен баланс запасов с их количественной и качественной оценкой. Запасы, составляющие его основу, стали называть балансовыми

Балансовые запасы экономически целесообразно использовать при условии применения прогрессивной техники и технологии добычи и переработки сырья, с соблюдением требований по охране недр и окружающей среды.

Забалансовые запасы в ближайшее время использовать экономически нецелесообразно или технически и технологически невозможно, но они могут быть со временем приведены в балансовые.

По степени изученности геологического строения месторождения полезного ископаемого подразделяются на 4 группы.

1. Группа месторождений характеризуется простым геологическим строением. Запасы заключены в простых по форме, строению. На таких месторождениях в процессе детальной разведки выявляют запасы категории А и В

2. Группа месторождения сложного геологического строения с изменением мощности и строением тел полезных ископаемых; невыдержанным качеством. Разведка запасов осуществляется по категориям В и С₁; по категории А нецелесообразно вследствие неоправданной высокой стоимости геологоразведочных работ.

3. Группа месторождения сложного геологического строения с резкой изменчивостью мощности и внутреннего строения тел полезных ископаемых и весьма неравноценным распределением ценных основных компонентов. Запасы подлежат разведке по категории С₁ и С₂. Детальная разведка запасов по категории А и В экономически нецелесообразно.

4. Группа месторождений металлов и неметаллического сырья весьма сложного геологического строения с резкой изменчивостью мощности и внутреннего строения. Запасы разделяют по категориям С₁ и С₂ на что требуется проведение большого объёма подземных горных выработок.

Подготовленными для промышленного освоения считаются месторождения, имеющие утверждение балансовые запасы разных категорий ГКЗ.

Оконтуривание запасов полезных ископаемых осуществляется преимущественно на разведочных стадиях, когда по результатам проходки горных выработок и геофизических исследований проводятся линии контуров месторождений, участков, рудных тел и отдельных блоков. При этом руководствуются геолого-статистическими и экономико-технологическими критериями

По геолого-статистическим критериям через опорные точки проводят линии контура. Использования экономических критериев позволяет оконтурить запасы с определёнными, заранее заданными качественными и технологическими параметрами. Но вопросы обоснования кондиций рассматриваются после ознакомления с методикой подсчёта запасов.

Оконтуривание запасов проводится по трём направлениям:

1. Мощности;2. Простирание, (длине созылым); 3.Падение (ширине) рудной залежи.

Сначала выделяются контуры запасов в поперечных разрезах, затем они указываются между собой в продольной плоскости. Для этого составляются погоризонтные планы и проекции на вертикальную плоскость. Оконтуривание на планах, поперечных и продольных разрезах должно вестись с учётом геолого-структурных литолого-фациальных особенностей месторождения, морфологии тел, изменения элементов их залегания, пострудных тектонических нарушений. Затем производится оконтуривание рудного тела на глубину по данным разведочных скважин.

Основными параметрами при подсчёте запасов твёрдых полезных ископаемых является площадь и мощность рудных тел, средняя плотность руды, содержание в ней компонентов и поправочные коэффициенты

Площади со сложными очертаниями замеряются планиметром или палеткой. Мощность рудных тел или залежей определяется по материалам опробования и геологической документации горных выработок и скважин

Средняя плотность (тығыздық) руды определяется в ненарушенном залегании, непосредственно на месте, путём выемки определённого объёма горной массы и последующего его взвешивания и по результатам испытаний лабораторных проб (в г/см³)

Содержание (мөлшер) полезных ископаемых является качественной характеристикой позволяющей определить их запасы или только промышленную ценность полезного ископаемого без подсчёта запасов ценных компонентов. Содержание полезного ископаемого может проводиться на химические элементы (золото, медь, никель и т.д.) в процентах и массовых единицах (г, кг) на 1т или 1 м³ руды. А среднее содержание определяется как среднеарифметическое или средневзвешенное последовательно по опробуемому сечению скважин, горизонту, блоку, участку.

Поправочные коэффициенты, отчитывающиеся при подсчёте, могут существенно изменить наши представление о количественной и качественной характеристики запасов. На разведочных стадиях обычно определяют линейный коэффициент рудоносности:

,

где li – длина частных рудных интервалов;

L-суммарная длина пересечений рудной зоны, включая рудные и безрудные прослои. Существует эмпирическая формула определения фактического коэффициента рудоносности:

Запасы месторождений твёрдых полезных ископаемых подсчитывают в основном методом геологических и эксплуатационных блоков или методом разреза.

Метод геологических блоков является универсальным. При этом методе выделяются блоки, различные по степени разведанности, мощности, содержанию полезных основных и попутных компонентов, природным типам и сортам руд. Запасы каждого блока подсчитываются по формулам:

V=Sm; Q=Vd; P=Q ,где

V- Объём тела полезного ископаемого;

S- Площадь тела на проекции; m-средняя горизонтальная или вертикальная мощность тела;

Q-Запасы полезного ископаемого

d- Средняя плотность полезного ископаемого

С-среднее содержание полезного компонента (%)

Эта часть тела может рассматриваться в качестве одного блока или разделяться на несколько блоков, отличных друг от друга вещественным составом руд, степенью разведанности и т.п.

Объём крайних блоков, каждый из которых опирается на один разрез, в зависимости от формы выклинивания тела определяется по формулам клина или пирамиды. При непараллельных разрезах вносятся соответствующие поправки к подсчёту объёмов. Среднее содержание полезных компонентов определяют вначале для каждого разреза. В блоке, ограничиваются двумя разрезами, оно вычисляется как среднеарифметическое или средневзвешенное на площади сечений.

При подсчёте запасов россыпных месторождений применяют линейный способ, являющийся разновидностью метода разрезов. В начале, определяют запасы полезных ископаемых и ценных компонентов в лентах шириной 1м по разведанным линиям, а затем на всю длину между ними.

ЭВМ при подсчёте запасов может выполнять двоякую функцию:

1. Либо на основе типовых алгоритмов и программ производить расчётные операции по методам подсчёта;

2. Либо на основе многофакторного корреляционного анализа исходной геологоразведочной информации произвести количественную и качественную оценку запасов.

При первом случае ЭВМ облегчает и ускоряет выполнение вычислительных операций; особенно при большом массиве цифровых данных на стадии эксплуатационной разведки.

Во втором случае автоматизированная обработка позволяет использовать весь банк исходной геологоразведочной информации, чем достигается более высокая достоверность подсчёта запасов. При этом применяют специальные способы подсчёта запасов, основанные на методах множественной корреляции.

При подсчёте запасов с использованием ЭВМ нужно обосновать применяемые алгоритмы и программы (датомайн, микромайн, сулпек), дать их описание, и привести данные, обеспечивающие возможность проверки промежуточных и окончательных результатов с помощью обычных методов подсчёта запасов.

Контрольные вопросы:

1. Что такое полезное ископаемое?

2. Что такое месторождение?

3. Почему подсчитывают запасы полезных ископаемых?

4. Геологические условия месторождения?

5. Прогнозные ресурсы, для чего их определяют?

6. Условия разработки месторождения?

7. Геологические предпосылки?

8. Что означают термины, балансовые и забалансовые?

9. Что такое прогрессивная технология?

10. Простое геологическое строение?

11. Что такое сложное геологическое строение?

12. Что такое залежи полезных ископаемых?

13. Контуры запасов месторождений?

14. Что такое мощность залежи?

15. Как определяется объём горной массы?

Литературы:

1. Якушева А. Ф. «Общая геология». М. Недра 1988.

2. Мельничук В. И. «Общая геология». М. Недра 1989.

3. Ершов В. В. «Основы геологии». М. Недра 1986.

4. Иванова М. Ф. «Общая геология». М. Недра 1974.

5. Панюков П. Н. «Основы геологии». М. М. Недра 1978.

Лекция № 20

Геолого-промышленная оценка и кондиция месторождения (Кен орындарын геологиялық-өндірістік тұрғада бағалау және олардың кондициялары)

План:

1. Геологические критерии оценки месторождения (Кен орнын бағалайтын геологиялық критерилер)

2. Экономические критерии оценки месторождения (Кен орнын бағалайтын экономикалық критерилер)

3. Технические критерии оценки месторождения (Кен орнын бағалайтын техникалық критерилер)

4. Основные параметры кондиций (Кондицияның негізгі параметрлері)

5. Технико-экономические обоснования параметров кондиций. (Кондицияның параметрінің технико-экономикалық қисындары)

Ключевые слова:Параметры кондиции, сырья, капитальные затраты, уровень рентабельности, приведенные затраты, эксплуатационные затраты, коэффициент рентабельности, минимализация затрат, товарный продукт, метод аналогия.

Оценка полезных ископаемых предусматривается на всех стадиях геологоразведочных работ. Как известно, на стадиях, предшествующих разведке, оценивают прогнозные минеральные ресурсы, а по результатам разведочных стадий подсчитывают запасы полезных ископаемых. Такая оценка называется геологической.

Разведанные запасы минерального сырья подлежат сравнительной экономической оценке, определяющей техническую возможность и целесообразность их добычи и переработки.

Таким образом, оценка становится комплексной геолого-экономической. При её проведении руководствуются принципами, позволяющими обеспечить максимальное удовлетворение потребностей народного хозяйства в минеральном сырье с минимальными общественно необходимыми затратами на его производство, и соблюдением законодательных положений об охране недр и природных ресурсов.

Геологические критерии представляют собой рудоконтролирующие факторы, используемые при оценке прогнозных ресурсов, так и при подсчёте запасов. Однако при оценке прогнозных ресурсов они являются определяющими, в то время как на разведочных стадиях важную роль в оценке запасов играют экономические и технологические критерии.

Критерием экономической оценки является мера отличия основных стоимостных показателей от их среднеотраслевых значений. Эти показатели отражают затраты живого и общественного труда на производство. Единицы продукции из сырья оцениваемого месторождения.

Лучшим на данный момент считают месторождения, позволяющие получить продукцию с минимальными затратами такого труда. К числу этих показателей относятся ожидаемая себестоимость продукции, удельные капитальные затраты на единицу годовой мощности предприятия по добычи руды или выпуску конечной продукции, уровень рентабельности к основным производственные фондам и приведённые затраты. Последние служат основным показателем при сравнительной экономической оценке месторождения и определяются по формуле: ,

где Р- общие годовые эксплуатационные затраты,

Ф – основные производственные фонды,

К – отраслевой нормативный коэффициент рентабельности.

А – годовая производственная мощность предприятия по выпуску продукции.

Другими показателями, учитывающимися при сравнительной оценке, служат: запасы руды и полезных компонентов, годовая производительная мощность предприятия по добыче и переработке руды и выпуску продукции, годовая прибыль и сроки окупаемости капитальных затрат. В этих показателях произведённые до исходного момента планирования затраты не принимают во внимание, а учитывают только предстоящие. Такая оценка месторождений проводится по принципу минимизации затрат. Она приводит к обоснованию использования худших месторождений участков, рудных тел и блоков. В этом случае приведённые затраты играют роль замыкающих, т.е. предельно допустимых.

Технологические критерии оценок определяют техническую возможность отработки разведанных запасов минерального сырья и его переработки наиболее эффективными способами. Технологическими показателями отработки месторождений являются параметры и пространственное положение рудных тел, их качественная характеристика, горнотехнические, инженерно-геологические и способ и системы разработки, предельная глубина карьера и коэффициент вскрыши, величины потерь и т.п. Показателями технологической оценки переработки минерального сырья служит степень извлечения основных и сопутствующих полезных компонентов, качественный состав концентратов и конечный продуктов, охрана окружающей среды и т.д.

Промышленная ценность месторождения обусловлена разнообразными факторами, которые объединяются в основные три группы: 1) экономические; 2) горно-геологические; 3) экономико-географические.

Экономические факторы определяют потребность народного хозяйства в определённом виде минерального сырья и пути её удовлетворения с учётом состояния и развития производительных сил региона, в котором находится оцениваемое месторождение. При этом рассматриваются: 1. Современный уровень производства данного вида минерального сырья; 2. возможности попутного получения из его комплексных месторождений или замены более экономичным и экологически чистым видом сырья.

Горно-геологические и технологические факторы обуславливают количество и качество минерального сырья, возможности его добычи и переработки с использованием прогрессивной технологии и техники. Анализ состояния баланса запасов с учётом экономических факторов позволяет выделить месторождение для первоочерёдной отработки или рекомендовать увеличение производственной мощности действующих предприятий за счёт реконструкций.

Экономико-географические факторы влияют на административное и географическое положение месторождения, его границы и площадь, климатические и мерзлотные условия, особенности орогидрографии, сейсмичности района, транспортные связи, наличие населённых пунктов и сырья для производства строительных материалов, обеспеченность рабочей силой, состояние энергетической базы, источники хозяйственно-питьевого т технического водоснабжения. Эти факторы определяют величину поясных коэффициентов к заработной плате, удорожающих коэффициентов на капитальное жилищное строительство, прокладку транспортных магистралей и т.п. Оценка месторождений может проводиться на различных технологических уровнях. Это зависит от видов полезного ископаемого, способов его добычи и переработки. Для одних оценка возможна на уровне добычи руды, для других осуществляется оценка затрат на получение продуктов обогащения или конечных товарных продуктов, пригодных для использования в народном хозяйстве.

Стоимостные показатели при предпроектной оценке определяют либо по методу аналогии, либо методом прямых расчётов по укреплённым показателям затрат, либо по совокупности этих методов. В первом случае среди эксплуатируемых или находящихся в стадии проектирования объектов выбираются аналогичные оцениваемому месторождению по виду полезного ископаемого, размером, морфологии и условиям залегания рудных тел, качеству руд. Стоимостные показатели выбранного проекта–аналога в целом по промышленному комплексу или по его части переносится на оцениваемый объект, с введением необходимых поправок на географо-экономические условия. Второй метод более точен, чем метод аналогии. Однако выполнение его в полном объёме сопряжено с большими затратами труда. Поэтому эффективно проведение оценки по обоим способам: для одной части промышленного комплекса подбирается проект–аналог, стоимостные показатели другой части определяются прямым расчётом.

Кондиции – это технико-экономические требования к количеству и качеству минерального сырья, его горно-геологическим, гидрогеологическим и другим природным условиям, при соблюдении которых с учётом использования прогрессивных методов техники и технологии добычи и переработки можно подсчитать балансовые запасы полезных ископаемых. Для подсчёта забалансовых запасов также устанавливают кондиции, но с более низкими требованиями.

Кондиции на минеральное сырьё устанавливаются для подсчёта запасов полезных ископаемых и определения их промышленной ценности. Они могут быть оценочными (сарапшылық) или промышленными. Оценочные кондиции разрабатывают по результатам оценки месторождений, постоянные - по результатам разведки, для эксплуатируемых месторождений - по результатам эксплуатационной разведки.

Синтезирующим экономическим параметром из этой группы служит минимальное промышленное содержание полезного компонента С_м. Запасы с таким содержанием имеют извлекательную промышленную ценность Ц _пр., зависящую от оптовой цены за единицу полезного компонента в товарной продукции – Ц, единого (сквозного) коэффициента его извлечения при добыче, обогащении и металлургическом переделе Ки и коэффициента разубоживания К _р. Таким образом,:

Величина промышленной ценности, заключённая в 1 т руды, должна обеспечить полное возмещение эксплуатационных расходов Р на её добычу Р_д и переработку Р_п при нулевой рентабельности, а также погашение затрат на геологоразведочные работы, т.е. Ц _пр ≥ Р. Заменив в формуле Ц _пр на Р и выполнив преобразования _, получим:

Для полиметаллических руд рассчитывают См условного полезного компонента, используя соответствующие переводные коэффициенты. Минимальное промышленное содержание служит не только для выделения балансовых запасов. Его величину используют и для их оконтуривания по простиранию (длине) и на глубину (по ширине). При высокой дискретности оруденения или нахождении месторождения в трудных географо-экономических условиях для оконтуривания запасов используют величину минимального содержания полезного компонента по пересечению рудного тела выработкой.

Технико-экономические обоснования (ТЭО) кондиций составляют с учётом особенностей экономико-географического положения месторождения, горнотехнических гидрогеологических и других природных условий месторождения, качественной и количественной характеристики разведанных запасов полезных ископаемых, содержащихся в них полезных компонентов и других.

При этом, согласно инструкции, необходимо обосновать:

1) оптимальную производственную мощность будущего предприятия, его структуру и технологический режим работы;

2) Наиболее рациональный способ вскрытия и разработки месторождения (участка).

3) Принятую прогрессивную оптимальную технологию добычи полезного ископаемого и комплексную переработку данного вида минерального сырья – технологическую возможность и экономическую целесообразность промышленного извлечения полезных попутных ископаемых и компонентов, а также отходов рудосортировки и обогащения.

4) Оптимальные размеры потерь разубоживания, показателей качества добываемого сырья и продуктов обогащения;

5) Принятую систему осушения месторождения, возможности использования водослива;

6) Мероприятие по охране недр, предотвращению загрязнения окружающей среды и рекультивация земель.

При подвариантных расчётах и обосновании кондиций технико-экономические показатели определяются по каждому из вариантов за год и за весь период эксплуатации. Принимается вариант, обеспечивающий максимальное использование разведанных запасов при принятом уровне рентабельности.

В основу ТЭО кондиций принимают балансовые запасы руды Q и полезного компонента М, последовательно переходящие в процессе технологического проектирования и отработки в промышленные и эксплуатационные. Промышленными являются такие запасы, которые попадают в контуры отработки. Эксплуатационные запасы руды – Qэ и полезного компонента Мэ, кроме того, определяются полнотой извлечения полезного компонента Кн и коэффициентом разубоживания Кр.

Определение потерь и разубоживания может быть расчётным, конструктивным и статистическим. Преимуществом пользуется расчётный метод, осуществляемый по вариантам отработки с учётом геологического строения, горнотехнических условий, технологии и экономики отработки. Эксплуатационные запасы и содержание в них полезного компонента С_э определяются по формулам:

; ;

Трансформация геологических запасов в эксплуатационные происходит скачкообразно по технологическим стадиям по мере проведения горнопроходческих и добычных работ.

Минимальное эксплуатационное содержание Ci бл. для различных стадий целесообразно рассчитывать с учётом только предстоящих затрат. Его можно вычислить по формуле исключив из общей суммы затрат Р производственные эксплуатационные затраты в пересчёте на 1т руды по следующим стадиям: вскрытие запасов, подготовка, нарезка, отбойка, нагрузка и транспортировка. При →О C_iбл →С_м, а при =Р_д*Р=Р_п. Следовательно, для попутной руды, получаемой при проходке разведочных выработок, минимальное эксплуатационное содержание определится как

Контрольные вопросы:

1. Расскажите о геологических критериях месторождений?

2. Инженерно-геологические и гидрогеологические критерии месторождения?

Литературы:

1. Якушева А. Ф. «Общая геология». М. Недра 1988.

2. Мельничук В. И. «Общая геология». М. Недра 1989.

3. Ершов В. В. «Основы геологии». М. Недра 1986.

4. Иванова М. Ф. «Общая геология». М. Недра 1974.

5. Панюков П. Н. «Основы геологии». М. М. Недра 1978.

Лекция № 21

Промышленные типы месторождений цветных металлов (Түсті металл кен орындарының өндірістік типтері)

План:

1. Группировка месторождений по запасам (Кен орындарын қорларына қарай топтандыру)

2. Экономическая ценность минерального сырья (Минералдық шикізаттың экономикалық бәсі)

3. Месторождения меди (Мыстың кен орындары)

4. Месторождения свинца (Қорғасынның кен орындары)

Ключевые слова:уникальные, крупные, средние, богатые, бедные, медные концентраты, рафинирование, ликвационные, кристаллизационные, магматические, карбонатные, скарновые, плутоногенные, вулканогенные, гидротермальные, стратиформные, изоморфные.

По запасам полезных ископаемых (п/и) месторождения подразделяются: уникальные, крупные, средние и мелкие (табл. 1)

Уникальные месторождения (многих п/и) легирующих и цветных металлов по составу полезных компонентов относятся к комплексным. Они часто представлены штокверковыми или пластовыми рудными залежами. Вместе с крупными месторождениями они формируют сырьевую базу цветной металлургии, химической отрасли.

По содержанию полезных основных компонентов месторождения подразделяют на богатые, средние и бедные (табл.2)

Группировка месторождений по запасам (табл. 1)

Богатые месторождения характеризуются высокими содержаниями полезных компонентов. К ним относятся большая часть уникальных и мелких месторождений. Мелкие месторождения с богатыми рудами отличаются высокой дисперсией содержаний полезных компонентов. Рядовые и бедные руды типичны для крупных и средних месторождений. Тенденция к снижению концентрации полезного компонента в рудах, главным образом, свойственна крупным месторождениям. Для них значения минимального промышленного и бортового содержаний полезных компонентов сближаются. Они характеризуются низкими значениями дисперсий содержаний полезных компонентов (п/к).

Группировка месторождений по содержанию полезных компонентов (табл.2)

Экономическая ценность месторождения зависит от вида минерального сырья, её запасов, качественной характеристики, технологии добычи и переработки. При этом учитываются необходимые затраты на добычу и переработку при нормативном уровне рентабельности. Для каждого вида продукции, получаемой за счёт эксплуатации месторождений на определённом временном интервале, действуют оптовые цены, представляющие собой сумму полной среднеотраслевой себестоимости и нормативной прибыли (ВНП). Прибыль определяется в размере 9-15% от среднегодовой величины производственных фондов.

По запасам добычи, производству и использованию в различных отраслях народного хозяйства в группе цветных металлов медь (Cu) одно из ведущих мест месторождения меди при своём генетическом разнообразий широко распространены и характеризуются комплексным составом руд. Это объясняется тем, что он, как типичный халькофил, обладает большим родством с серой, образуя сульфидные и сульфатные соединения, и может выходить в состав карбонатных, силикатных и оксидных образований или находится в самородном состоянии.

Наибольшую промышленную значимость имеют сульфидные минералы: халькопирит, борнит, халькозин и кубанит. Общая доля этих минералов в запасах меди составляет около 90%.

В медных рудах часто присутствуют минералы железа, молибдена, вольфрама, свинца, цинка, кобальта и мышьяка. В значительных количествах содержится золото и серебро, иногда ванадий и апатит.

В виде изоморфных примесей в рудных минералах в промышленных концентрациях могут присутствовать различные халькофильные редкие металлы. Медь часто является сопутствующим полезным компонентом в комплексных рудах никеля, кобальта, свинца, цинка, олова, вольфрама, висмута и золота.

По содержанию оксидов меди, руды подразделяют на сульфидные, оксидные и смешанные.

В сульфидных рудах концентрации меди в оксидной форме не превышает 10%, реже – 30%; в оксидных рудах – 50-70%.

На технологию переработки руд важное влияние оказывает их фазовый состав. Сульфидные руды обогащают флотационными способами, оксидные и смешанные перерабатывают путём сульфидизации оксидов меди с последующей их флотацией, а также гидрометаллическим способом.

Медные концентраты и богатые руды содержанием меди более 3-5 % подвергают пирометаллургической переработки, в результате которой получается черновая медь. Электролитическим рафинированием её доводят до высокой чистоты. Отходящие газы металлургического процесса целесообразно использовать для производства серной кислоты или элементной серы. Из пыли извлекают висмут, кадмий, германий, и другие металлы, из электролитных шламов – редкие и благородные металлы. Более 80% мировых запасов и производства приходится на Чили, США, Канада, Перу, Замбию, Заир и Филлипины. Содержание меди в руде изменяется от 0,3 до 12%.

Потребление меди распределяется следующим образом (%):

1) электротехническая промышленность более 50%,

2) машиностроение – 28%;

3) строительство – 15%;

4) потребительские товары – 7%.

Промышленные месторождения меди относятся к следующим генетическом типам: ликвационному и кристаллизационному, магматическим, карбанатитному, скарновому, плутоногенному и вулканогенному гидротермальным и стратиформному.

За рубежом запасы медно-порфировых руд оцениваются в 62,6%, медистых песчаников и сланцев – в 21,5%. К медно-порфировому типу относятся как самые крупные, так и самые бедные месторождения.

Медно-порфировые месторождения связаны с порфировыми разностями магматических пород, слагающими разновозрастные вулканно-плутонические сооружения.

В рудных эндогенных и стратиформных месторождений минералы свинца и цинка - галенит и сфалерит являются главнейшими источниками добычи свинцово-цинковых руд, иногда традиционно называемых полиметаллическими. В экзогенных условиях эти минералы окисляются. При этом образуются церуссит, англезит, смитсонит, каламин и другие минералы с различной миграционной способностью.

В сфалерите из сульфидных руд в виде изоморфной примеси присутствуют кадмий, серебро и золото. В оксидных рудах кадмий встречается в гриноксиде, а серебро – в самородном виде.

Свинцово-цинковые руды обогащаются преимущественно флотационным, реже гравитационным способом в тяжёлых суспензиях. Флотация может быть прямой селективной и коллективной с последующим разделением концентратов. При флотации оксидных полиметаллических руд производят предварительную сульфидизацию оксидных минералов.

Свинцовых и часть цинковых концентратов перерабатывают пирометаллургическим, а большую часть цинковых гидрометаллургическими способами. Кадмий получают из медно-цинковых кеков, а последние – при выщелачивании обожженных цинковых концентратов. Серебро и золото извлекают при металлургической переработке свинцовых концентратов.

В свинцовых концентратах различных марок свинца должно быть не менее 30-70%, цинка не более 2,5-12% и меди 1,5-4%; в цинковых концентратах – цинка не менее 40-53%, железа не более 7-16%.

Основной сферой потребления свинца и цинка служит автомобильная промышленность. В США 55% общего использования свинца приходится на аккумуляторные батареи и 18% - на добавки к бензину, 37% цинка используется для изготовления цинковых отливок под давлением и 36% - для оцинковывания стальных изделий.

Минимальное промышленное содержание в рудах суммы обоих металлов для месторождений, отрабатываемых карьерами, снижается до 0,5-0,18%, а для месторождений с подземной добычей составляет 1,-2%.

Промышленные типы месторождений свинца и цинка относятся в основном к постмагматическим, стратиформным и метаморфизованным образованиям.

Стратиформные месторождения свинца и цинка имеют важное значение в балансе запасов и добыче свинца. Первоначально они формировались как сингенетические.

Контрольные вопросы:

1. Для чего производится группировка месторождений?

2. Качественная характеристика месторождения полезного ископаемого?

3. Какие минералы содержатся в рудах месторождения Акжал?

4.Месторождения Акжал какому генетическому типу относится?

5. По генезису как подразделяются магматические породы?

Литературы:

1. Якушева А. Ф. «Общая геология». М. Недра 1988.

2. Мельничук В. И. «Общая геология». М. Недра 1989.

3. Ершов В. В. «Основы геологии». М. Недра 1986.

4. Иванова М. Ф. «Общая геология». М. Недра 1974.

5. Панюков П. Н. «Основы геологии». М. М. Недра 1978.

Лекция № 22

Гидрогеологические условия месторождения полезных ископаемых (Пайдалы казбалар кен орындарының жағлайлары).

План:

1. Естественные факторы обводнения месторождения (Кен орныныңсулануының табиғи факторлары)

а) атмосферные осадки (атмосфералық жауын-шашындар)

б) рельеф местности (макет рельефа) (ауданның(бедердің макеті) бедері)

в) фильтрация воды из поверхностных водотоков и водоёмов (ағын судан және суайдындардан судың фильтрленуі)

г) Состав покровных пород, степень обнажённости коренных пород и тектоника (Жабынды таужынысның құрамы, тұрғылықты таужынысның және тектоника жалаңаштық дәрежесі)

д) литологический состав пород, вскрываемых горными выработками и тектоника района (тұқымның литологиялық құрамы таудың өндірімдерінің және ауданның тектоникасының вскрываемых).

2. Особенности техногенного режима подземных вод на шахтных и карьерных полях (Шахталық және карьер егістігіндегі жерасты судының техногенді режимінің өзгешеліктері).

Ключевые слова:Естественные факторы, рельеф, степень обнаженность горных пород, обводнения, техногенный режим, горная выработка, избыточное увлажнение, гипсометрическое положение, водоотводящий канал, туннель, поглашение, шахта, карьер.

Обычно условия обводнения месторождений полезных ископаемых зависит от общих естественноисторических факторов, а также от искусственных мероприятий (рис.1). В процессе эксплуатации месторождения вода поступает в горные выработки из водонасыщенных пластов или трещин и более крупных пустот, вскрываемых подземными или открытыми выработками. Количество воды, поступающеё в горные выработки, обуславливается рядом естественных и искусственных факторов, влияющих на обводнение неодинаково.

Конкретные данные о характере и степени обводнённости месторождений получают в результате наблюдений над притоками воды в горные выработки и над различными проявлениями водоносности при разработке месторождений. Очень важное значение имеют физико-геологические явления, возникающие в процессе притока воды в горные выработки и осложняющие прорывы плывунов, оползание откосов карьеров, пучение почвы или кровли выработок и т.д.

Естественные основные факторы, которые должны изучаться в процессе разведки месторождения следующие:

1.Одной из основных, а иногда и единственной причиной обводнения горных выработок является инфильтрация атмосферных осадков и меньше в районах засушливых, с недостаточным увлажнением. Это обстоятельство особенно резко появляется в неглубоких горных выработках, расположенных на пониженных участках местности (котловане, речных долин, балок и т.д.), где в дождевые периоды и во время весеннего снеготаяния (паводков) приток воды в горны выработки увеличивается на 40-50, а иногда и на 200-300% по сравнению со средневековьем. В тоже время при наличии в кровле выдержанных водоупорных слоёв водопроток в горные выработки в весенние время увеличивается только на 10-15% по сравнению со снеговым.

В выработках глубиной 100-200 м увеличение поступления воды отмечается через несколько дней после начала интенсивных дождей или снеготаяния. На некоторых месторождениях обильные дожди вызывают усиление обводнённости выработок даже через несколько часов. В выработках свыше 250-300 м. увеличение притока на некоторых месторождениях наступает через 2 и более месяца. Так в более глубоких шахтах сезонные колебания притока проявляются слабо: например, наблюдения показало, что на одной из шахт Донбасса на горизонте (глубина) 560 м. средний водопроток составлял 180 м³/час, а максимальный весенний не превышал 220 м³/час. На шахте глубиной до 100 м., расположенной в долине горной реки, притоки воды нарастают после длительных атмосферных осадков.

Величина проникновения осадков в толще горных пород в значительной мере зависит от местных условий. Так в районах развития карстовых пустот толща горных пород зависит от того, в какой климатической области располагается месторождение; в южных областях, с недостаточным увлажнением, чаще распространены слабо обводнённые месторождения, в северных, с избыточным увлажнением, - сильное обводнение. В качестве примера, характеризующего водообильность шахт в зависимости от качества атмосферных осадков, можно привести Карагандинский и Донецкий каменноугольный бассейны, где литологический состав продуктивных свит (слои) карбонат (С) приблизительно сходен.

Подземные воды в обоих бассейнах циркулируют по трещинам песчаников, сланцев и известняков, обладают относительно высокой водопроводящей способностью. Однако, в Карагандинском бассейне, характеризующимся меньшим количеством осадков и высокой испаряемостью, водообильность шахт примерно в два-три раза ниже, чем в Донецком (в Донбассе в среднем выпадает около 400 мм, причём в Карагаганде максимальное количество осадков выпадает в июне-июле, когда большая часть их расходуется на испарение).

2.Форма рельефа дневной поверхности очень существенно влияют на степень обводнения месторождений, отражаясь на условиях циркуляции и глубине залегания водоносных горизонтов. Так, число вскрытых водоносных горизонтов и естественный дренаж зависят от глубины вреза местной гидрографической сети. Месторождения, расположенные выше местного базиса эрозии, обычно являются слабо обводнёнными или даже безводными: в однородных геологических условиях месторождения или на отдельные участки, залегающие под долинами рек, балок и других понижений, могут оказаться более сильно обводнёнными. Значительное увеличение притока воды в горные выработки в периоды паводков и интенсивного выпадения затяжных дождей часто наблюдаются в шахтных полях, сильно изрезанных овражно-балочной системой.

В месторождениях расположенных в горной пересечённой местности, различные рудные, шахтные поля при одном и том же геологическом строении характеризуется резко отличной степенью обводнения в зависимости от их гипсометрического положения. Например, в месторождениях Каратау (Казахстан), где в течении года выпадает всего 180-250 мм осадков, при огромной испаряемости, в следствие сильной расчленённости горного рельефа и развития в долинах трещиноватых закарстованных известняков и доломитов, интенсивно поглощающих осадки, выработками вскрыты мощные водоносные горизонты с высокодебитными пресными источниками.

3. Источником обводнения выработок является вода поверхностных водоёмов и водотоков, расположенных вблизи горных выработок. Такое соседство приводит иногда к катастрофическим водопротокам в карьер приносящим огромные убытки и сопровождающимся даже гибелью людей.

4. К слабоводопроницаемым покровным отложениям относятся главным образом суглинки четвертичного возраста. Если отложения доказанного типа широко развиты в районе месторождения, имеют выдержанную мощность (не менее 5 м.) и надёжно перекрывают с поверхности залегающие ниже водопроницаемых толщи пород, то инфильтрация атмосферных и поверхностных вод через них происходить почти не будет. Покровные суглинки становятся более водопроницаемыми лишь в том случае, когда они имеют сравнительно рыхлое сложение или содержат значительный процент песчаных частиц.

При больших по мощности подработках и многолетнем существованием горных выработок покровные водоупорные отложения изменяют свою структуру и начинают пропускать воду. Кроме того, в связи с обрушением выработанных участков местами возникают открытые трещины, через которые поверхностная вода может проникать в подстилающие водопроницаемые породы свободно в больших количествах. Но иногда даже после обрушения пород в кровле выработок и связанного с этим частичного разрыхления покровных суглинков последние продолжают оставаться хорошим водоупором. По степени обнажённости коренных пород месторождения подразделяются на открытые и закрытые. Открытыми, или обнажёнными, называется такие месторождения, в которых коренные породы, залегающие в кровле, или полезное ископаемое выходят на поверхность и составляют значительную величину от разведанной площади. Степень обнажённости месторождений может быть самой разнообразной и колеблется от долей до нескольких десятков процентов по отношению ко всей площади месторождения.

Открытыми часто являются месторождения полиметаллов. Через открытые участки площади месторождения, если они представлены водопроницаемыми породами, может происходить поглощение поверхностных вод, которые в дальнейшем достигают горных выработок.

Величина поглощения воды при таком виде питания будет полностью обуславливаться фильтрационными свойствами пород кровли и местными физико-географическими условиями. При наличии водоносных горизонтов, имеющих непосредственную связь с поверхностью, сезонные колебания водопритоков проявляются довольно резко: при этом наибольшие водопритоки приходятся на весеннее время (весенний паводок) и наименьшее – на зимнее.

5. Поступление подземной воды на горные выработки зависит от литологического состава обнажённых выработками пород. Наибольшее количество воды в единицу времени, как известно, пропускают крупнее карстовые каналы, затем трещины и поры. Следовательно, наибольшее количество воды способны пропустить выщелачивающиеся и растворяющиеся породы. К первым относятся известняки, мел, мергели, доломиты, гипс и ангидрит, ко вторым – поваренная соль и калийные соли.

Разработка полезных ископаемых, залегающих в толще закарстованных пород – очень сложная задача, а местами и вовсе невозможным. Наибольший вред вода приносит при разработке соляных месторождений. Здесь даже незначительные притоки воды могут привести к гибели рудника и поэтому должны внимательно изучить гидрогеологические условия таких месторождений.

Обводнение горных выработок тесно связано с выдержанностью литологического состава пород. Так, при смене глинистых фаций песчаными выработками, бывшие ранее сухими или слабо обводнёнными могут оказаться более обводнёнными причём иногда в выработке вместе с водой могут выноситься мелкие песчаные и глинистые фации. Например, Ленгерское буроугольное месторождение, отличающиеся исключительной фациальной невыдержанностью, характеризуется повышенными притоками воды и прорывами плывунов при встрече слабо сцементированных песчаников, особенно в зоне тектонических нарушений. На одном из рудных месторождений Урала наибольшие водопритоки приходятся на выработки, имеющую глубину 70-80 м; с увеличением глубины водопротока заметно уменьшаются. Уменьшение водопротока в выработки с глубиной обусловлено изменением трещиноватости водоносных пород; с увеличением глубины уменьшается степень трещиноватости пород, поэтому снижается и величина водопротока.

На некоторых жилах месторождений в горные выработки могут поступать восходящие термальные воды, обладающие высокой температурой, то является серьёзным препятствием при разработке полезных ископаемых на глубину. Поступление больших молей воды в горные выработки связано с особенностями тектоники района. Внезапные прорывы больших количеств воды могут быть обусловлены выходом воды их тектонических зон (трещин) в скальных породах. Зоны тектонических нарушений служат проводниками и коллекторами подземных вод.

По тектоническим зонам более интенсивно осуществляется гидравлическая связь различных водоносных горизонтов. На некоторых месторождениях эта связь распространяется вплоть до поверхностных вод. Тектонические трещины, пересекающие несколько водоносных горизонтов, даже при отсутствии связи с поверхностными водами могут в течение длительного времени давать большое количество воды. Тектонические нарушения нередко бывают причиной внезапных прорывов больших масс воды.

6. При строительстве и эксплуатации шахт и карьеров формируется техногенный режим подземных вод, который определяется, прежде всего, тем, что основными контурами разгрузки водоносных горизонтов являются горные выработки и дренажные сооружения. При этом резко изменяется направление естественного потока подземных вод, увеличиваются градиенты подземных потоков, возрастают сезонные колебания уровней. Наряду с появлением новых техногенных контуров дренажа заметно изменяются условия питания водоносных горизонтов.

Усиленное дренирование подземных вод вызывает развитие процессов протекания из смежных с ними водосточных пластов.

Техногенный режим подземных вод отличает изменчивость водопротоков в горные выработки и уровней водоносных горизонтов во времени. Как правило, водопротоки будут снижаться со временем вследствие постепенного истощения ответственных запасов подземных вод, систематического снижения уровней дренирующих пластов.

Наличие воды в подошве и уступах карьера – причина размокания и набухания глинистых разностей горных пород и полезного ископаемого, что ограничивает проходимость и производительность горно-транспортных средств.

В бортах карьеров, вскрывают их рыхлые песчано-глинистые породы, подземные воды вызывают оплывание водонасыщенных песков, формирование на подошве карьера языков оплывания, которые затрудняют работу или полностью исключают возможность эксплуатации горно-транспортного оборудования.

Подземные воды, высачивающиеся в бортах карьеров, могут увлажнять полезное ископаемое, снижая его качественные характеристики и затрудняя его транспортировки в зимний период.

При обосновании рациональной степени дренирования вскрываемых карьером рыхлых песчано-глинистых отложений, следует исходить из величины допустимого притока воды к откосу.

Подземные воды оказывают существенное влияние на напряжённое состояние обводнённого прибортового массива горных пород; в результате ухудшается условие устойчивости бортов карьеров или отдельных уступов. Обводнённый массив горных пород характеризуется в каждой точке по вертикали полными, эффективными и нейтральными напряжениями.

Нормальную составляющую сил нейтрального давления, действующую в пределах каждого блока, определяют по формуле:

,

где - плотность воды

1- Линия откоса, 2- поверхность скольжения, 3- депрессионная кривая, P_i - вес элементарного блока; T_i – тангенциальная составляющая веса, N_i - нормальная составляющая веса, 0-0 – плоскость сравнения, H_i - напор на потенциальной поверхности скольжения в пределах элементарного блока – I, а_i – угол наклона потенциальной поверхности скольжения в пределах блока шириной а_i.

Месторождения, в разрезе которых преобладают рыхлые песчаные водонасыщенные породы, являются трудными для эксплуатации. При вскрытии таких пород в выработке вместе и водой наступает и водосодержащая порода. Этот процесс, если его не приостановить, приводит к обвалам, оплыванием и другим нарушениям пород кровли и подошвы горных выработок.

Нередко причиной прорыва плывунов являются тектонические нарушения. В некоторых случаях деформации наблюдаются и в почве выработок. Здесь они обычно возникают под влиянием давления нижележащих напорных вод на слой водоупорных глин небольшой мощности. В открытых котлованах (карьерах) напорные воды могут прорывать водопроницаемые пласты и либо изливаться из трещин разрыва.

Рудники, карьеры, разрабатывающие горизонты полезных ископаемых, лежащие выше коренных бортов ближайших долин, обычно обводняются слабо. Совершенно иная картина наблюдается в том случае, если зоны трещин выветривания располагается ниже местного базиса эрозии и имеет связь с долинами рек или выполняющими их аллювиальными обводнёнными отложениями. Через такие трещины из бортов долин в выработки могут поступать больше массы воды.

При вскрытии тектонических трещин или зоны тектонических трещин, буровыми скважинами наблюдаются следующие явления. В скважинах, заложенных на более высоких отметках, происходит быстрая и резкая потеря промывочной жидкости (глинистого раствора), скважины, пройденные на пониженных участках, дают самоизливающуюся воду.

Питанием трещинных вод происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков, поступающих с поверхности через систему трещин в зонах выветривания и обрушения, связанных на некоторой глубине с тектоническими трещинами. В пределах речных долин и межгорных котловин поступление воды в тектонические трещины возможно и из аллювиальных и других отложений.

Общее количество воды, которое будет поступать в горные выработки, определяется в процессе разведке месторождения в целях выявления в степени его обводнённости и установления в целях выявления степени его обводнённости и установления необходимой производительности насосных установок. Определение количества воды, которое может поступать в горные выработки, является одной из самых сложных задач рудничной гидрогеологии. Все проводимые на месторождениях гидрогеологические изыскания, нередко сопровождаемые значительным