title-icon Статьи о ремонте
title-icon
» » Инженерно-геологические особенности рудных месторождений

Инженерно-геологические особенности рудных месторождений

Рудные месторождения в отличие от угольных более разнообразны по условиям и формам залегания. В одних случаях они представляют собой более или менее выдержанные пластообразные или линзовидные залежи, распространенные на значительные пространства (рис. 49), а в других образуют глубоко уходящие (рис. 50), обычно линейно вытянутые тела в виде жил и даек или же оруденения менее выдержанных очертаний и размеров и представляющие собой минерализацию зоны контактов или разрывных тектонических нарушений (рис. 51). Известны рудные тела, не выходящие на поверхность рудоносной толщи и представляющие собой «слепые залежи». Особо сложны формы залегания рудных тел на контактах с магматическими породами (месторождения контактово-метаморфические) и месторождений коры выветривания древних метаморфических свит (остаточные руды). В последних вмещающая толща отличается весьма сложной структурой (интенсивная дислоцированность, развитие магматических тел). Рудные тела в них перемежаются с породами различной прочности и выветрелости. Сами руды также представляют собой сложное чередование отдельных их сортов и типов.

Основные типы и подтипы, группы и подгруппы рудных месторождений различаются по тектоническим признакам (табл. 33). Более дробные подразделения представляется необходимым выделять по инженерно-геологическим особенностям рудовмещающей толщи (классы), глубине их залегания (подклассы) и генетическим признакам (семейства).
В результате все рудные месторождения подразделяются на два основных типа: платформенные и горно-складчатые. Примером месторождений платформенного типа с докембрийским кристаллическим основанием и основным ярусом в нижнем структурном этаже являются месторождения богатых железных руд и железистых кварцитов Курской магнитной аномалии (KMA). В структурном отношении они приурочены к Воронежской антеклизе Русской платформы, являющейся сосредоточием самого крупного в мире железорудного бассейна. Богатые руды бассейна представляют собой верхнюю зону коры выветривания железистых кварцитов (остаточные железные руды) или же продукты переотложения железистых образований коры выветривания (осадочные руды). Они залегают на «головах» крутопадающих пластов материнских пород — железистых кварцитов, заполняя неровности в их поверхности. Залежи руды представляют собой отдельные линейно вытянутые и глубоко вклинивающиеся в толщу кварцитов тела (линейный тип коры выветривания) или тела, занимающие значительную площадь и уходящие на сравнительно небольшую глубину (площадной тип коры выветривания). Минеральный состав, тип цементации и состав цементирующего вещества руд изменяются от прослоя к прослою, В силу этого среди руд различаются разновидности от глиноподобных или сыпучих до скальных (твердых) с временным сопротивлением на сжатие 200*10в5 Н/м2 и выше. В лежачем боку рудных залежей находятся филлитовые сланцы и кварциты, в висячем боку — филлитовые сланцы. Вся рудоносная толща смята в сложные изоклинальные складки, разорвана дизъюнктивами и обводнена. Обводнена и вышележащая толща «вскрышных» пород.



Основные различия в условиях эксплуатации железорудных месторождений KMA тесно связаны с их положением в той или иной части основной структуры бассейна — Воронежской антеклизы. По данному признаку в бассейне KMA выделяются три района: северный, занимающий северо-восточный склон этой антеклизы к Подмосковной синеклизе, центральный, совпадающий со сводовой частью антеклизы, и южной, находящийся в пределах юго-западного борта этой структуры. Особенности железорудных месторождений этих районов охарактеризованы в табл. 34.
Рудные месторождения горно-складчатого типа чаще всего залегают в толщах твердых, трещиноватых и всегда в той или иной мере выветрелых пород. В том случае, когда рудовмещающей является толща метаморфических и особенно рассланцованных вулканогенно-осадочных пород, степень их выветрелости оказывается очень высокой. Это обстоятельство является основной причиной слабой устойчивости их обнажений и, в частности, крупных нарушений бортов карьеров. Нарушения их чаще всего происходят по контактам с сильно выветрелыми рассланцованными породами. Таковы, например, деформации бортов карьеров на месторождениях Благодатном, горы Магнитной и др. В первом из них деформации происходят чаще всего по контакту с графитизированными сланцами. В Магнитогорском карьере поверхность скольжения крупного оползня 1945 г. проходила в основном в пределах сильно выветрелых (до полной каолинизации) ороговизированных туффитов — атачита.
Обстоятельствами, значительно осложняющими условия эксплуатации многих рудных месторождений горно-складчатого типа, часто являются: 1) неправильная форма и весьма сложная конфигурация рудных тел и нередко пестрая перемежаемость руд различных типов и сортов; 2) многочисленные тектонические нарушения, наиболее крупные из которых расчленяют рудоносную толщу на отдельные блоки различной величины и с непостоянной амплитудой относительных смещений; 3) значительная пестрота пород и руд в отношении их прочностных, деформационных и водно-физических свойств; 4) неравномерная трещиноватость и выветрелость рудовмещающей толщи. Значительно усложняется эксплуатация некоторых рудных месторождений малодоступным высокогорным рельефом района.


Как уже отмечалось, рудные месторождения различных классов отличаются друг от друга главным образом по инженерногеологическим особенностям рудовмещающей толщи. В этом отношении весьма интересны рудные месторождения вулканогенноосадочных метаморфизованных толщ. К данному классу относятся, в частности, многие сульфидные месторождения цветных металлов. Эффузивные породы в них обычно превращены в кварц-серицитовые, хлоритовые, хлорит-тальковые и другие сланцы, которые весьма неустойчивы в обнажениях, часто набухают даже при незначительном обводнении месторождения, а продукты выветривания их переходят в текучее состояние. В зонах обрушения последние переходят в пульпообразную массу, способную к весьма опасным прорывам в горные выработки. Месторождения данного класса, находящиеся в условиях межгорных впадин и перекрытые часто мощной толщей рыхлообломочных сильно обводненных пород, опасны также в отношении прорывов подземных вод. Таковы, например, некоторые сульфидные месторождения Рудного Алтая.
Под влиянием процессов окисления сульфидные руды способны самовозгораться и вызывать подземные пожары. Это сильно осложняет и без того тяжелые условия ведения горных работ и требует особого режима и осуществления профилактических мер.
Месторождения, заключенные в твердых осадочных толщах, — известняках, песчаниках и граувакковых породах, — отличаются, как правило, более спокойными условиями. Основные затруднения возникают при их вскрытии и эксплуатации вследствие повышенной обводненности. Борьба с подземными водами перерастает в крупную и сложную инженерную задачу в месторождениях, заключенных в толщи закарстованных известняков, залегающих на отметках ниже уреза воды близ находящихся водоемов или водотоков. Таково, например, Североуральское бокситовое месторождение, заключенное в толще закарстованных известняков девона. Рудовмещающие известняки здесь занимают тектоническую депрессию в известной на Урале полосе зеленокаменных горных пород. Известняки собраны в моноклинальные складка и разорваны дизъюнктивами. Оруденение в виде пластообразных залежей заключено в нижней части известняков, суммарная мощность которых достигает 800—1000 м. Вся эта толща разбита мелкой трещиноватостью. Региональной выдержанностью отличаются трещины напластования и две системы секущих крутопадающих трещин. Карстовые полости развиты главным образом по системам крутопадающих секущих трещин, особенно в местах их пересечения с трещинами других систем. Наибольшая концентрация карстовых полостей наблюдается по зонам тектонических нарушений, а также в приконтактовой части известняков с рудной залежью.
Весьма интересны данные по степени закарстованности известняков. Установлено, что величина открытой закарстованности по всему объему пород в среднем составляет около 2,8%. Ho вблизи поверхности она возрастает до 3,6%. С глубиной открытая закарстованность снижается и на глубинах 100—150 м достигает 1,1-1,7%.
Вследствие интенсивной трещиноватости и закарстованности известняков месторождение оказалось сильно обводненным. Однако из-за того, что известняковый массив в целом заключен в толщу вулканогенно-осадочных слабоводопроницаемых зеленокаменных пород, региональный подток воды в данную толщу ограничен. Следовательно, ограничены и динамические ресурсы вод известняковой толщи. Это обстоятельство при изоляции месторождения от речных вод создает благоприятные условия для осушения месторождения и шахтного строительства. Мощный водоотлив с суммарным расходом в 1954 г. до 10 000 м3/ч обеспечил снижение уровней подземных вод до 70—107 м.
Несмотря на это, на рудниках имели место многочисленные прорывы подземных вод с дебитами до 100—1700 м3/ч и один случай с катастрофическим притоком до 4300 м3/ч. Причиной послужила крайне неравномерная трещиноватость известняков, в связи с чем поверхность динамических уровней трещинно-карстовых вод была сформирована неравномерно. В данных условиях было необходимо рассредоточить водопопизительные узлы по отдельным шахтным полям, применить опережающее бурение из забоя, соорудить сеть подземных водопонизительных скважин и осуществить другие мероприятия, обеспечивающие предупреждение прорывов подземных вод. Интенсивное водопонижение и прорывы подземных вод вызвали размыв и переотложение глинистого материала, заполняющего карстовые пустоты и трещины, и механическую суффозию поверхностных глинистых накоплений, что привело к образованию суффозионных воронок, особенно крупных на участках поглощения поверхностных вод.
Ряд рудных месторождений заключен в интрузивных массивах, сложенных из разнородных магматических пород. Эти месторождения составляют самостоятельный инженерно-геологический класс. К ним относятся многие жильные, пегматитовые и собственно магматогенные (ликвационные, сегрегационные) и некоторые другие месторождения.
Интрузивные массивы обычно отличаются довольно сложным внутренним сгроением, обусловленным развитием разновозрастных и разнородных интрузивных тел, наличием тектонических нарушений различного порядка (от крупных зон тектонических разломов до мелких смещений) и постоянной трещиноватостью пород и массива в целом. Решение основных вопросов инженерной геологии таких массивов тесно связано с изучением перечисленных элементов их внутренней структуры, выветрелости пород и раскрытости трещин, а также с исследованиями сил сопротивлений сдвигу и отрыву по поверхностям раздела массива различного рода. В тесной зависимости от перечисленных характеристик находятся такие горнотехнические факторы, как отделимость пород и руд от массива и, следовательно, расходы BB на извлечение 1 т руды и 1 м3 породы; водопроницаемость и обводненность месторождения; устойчивость обнажений горных выработок и др. Обычно месторождения данного класса слабо обводнены и практически безводны. Повышенной обводненностью отличаются лишь зоны тектонических нарушений (особенно в массивах кислых и средних по химическому составу магматических пород) и зальбандовые части многих жильных образований. В тех же местах наблюдается локализация наиболее крупных деформаций обнажений горных выработок.
Наиболее сложны условия вскрытия и разработки тех месторождений данного класса, в которых рудовмещающая толща перекрыта слабоустойчивыми и обводненными породами. Таковы, в частности, месторождения межгорных впадин, выполненных поверх рудовмещающей толщи рыхлыми песчано-гравелистыми и глинистыми породами.
Инженерно-геологические условия рудных месторождений последних двух классов близки к условиям соответствующих им классов угольных месторождений. Однако имеется и существенная разница, заключающаяся в большом разнообразии форм залегания рудных тел и распределения их в рудной толще, обусловленных различным способом образования месторождений. Так, в четвертом классе рудных месторождений можно различить до девяти генетических семейств, хотя пятый класс объединяет только три основных семейства: осадочные, россыпные и остаточные месторождения.

title-icon Подобные новости