Технико-экономическое обоснование применения физико-химической геотехнологии на месторождении Озерное

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Геологическая часть

1.1 Общие сведения о месторождении

Месторождения «Озерное» находится в Учалинском районе Республики Башкортостан с расстоянием в 16 км от районного центра (г. Учалы) на границе с Челябинской обл. РФ.

Ближайшими к месторождениям населенными пунктами являются поселок Межозерный (3,5 км к югу), деревня Урал (2,5 км к северу) и город Учалы (16 км к северу). Основное население района составляют русские, башкиры, татары.

Район месторождений имеет слабо расчлененный рельеф, по характеру относящийся к холмисто-увалистому и мелкосопочному. Имеющиеся возвышенности в виде отдельных гряд вытянуты в меридиональном направлении. Колебания абсолютных отметок находятся в пределах 503,0 (урез оз. Гнилое) - 646,6 метров (г. Утлык-Таш).

Большая часть площади района месторождений закрыта рыхлыми четвертичными образованиями. Обнажения коренных пород имеются лишь на вершинах возвышенностей и гор.

В экономическом отношении район характеризуется значительным развитием сельского хозяйства и горнодобывающей промышленности. Главным горным предприятием является Учалинский горно-обогатительный комбинат, продукцией которого являются медный, цинковый и пиритный концентраты.

Климат района - континентальный, с жарким летом, холодной зимой и кратковременными переходными периодами. Устойчивый снеговой покров образуется во второй половине ноября, сходит в начале апреля.

Гидросеть района развита слабо, представлена ручьями, частично пересыхающими в летнее время и принадлежащими бассейнам рек Урал и Тобол.

Озера и болота. В пределах района располагается ряд озер - Ургун, Бол. Учалы, Карагайлинское, Чебачье, Гнилое. Питание озер и болот, как и рек, происходит за счет атмосферных осадков. Заболоченные участки приурочены к плоским водораздельным пространствам.

Растительность района обусловлена приуроченностью территории к лесостепной полосе восточных предгорий Южного Урала с небольшими березовыми рощами.

Месторождение «Озерное» и промплощадка участка подземных горных работ располагаются на землях сельскохозяйственного назначения.

Сеть дорог. Путями сообщения служат шоссейная дорога с асфальтовым покрытием Учалы-Межозерный, проходящая в 700 м к западу от Озерного месторождения и широкая сеть проселочных дорог, пригодных для автотранспорта лишь в сухое время года. В непосредственной близости (200 м) от Озерного месторождения проходит железнодорожная ветка нормальной колеи Учалы-Межозерный.

Энерго- и водоснабжение. Район обладает развитой сетью линий электропередач. Снабжение электроэнергией осуществляется от Магнитогорской ТЭЦ, линия электропередачи которой (110 кВ) проходит в 2 км юго-восточнее Озерного месторождения.

Уголь и нефтепродукты привозные. Дрова и деловая древесина заготавливаются в районе.

Для обеспечения хозяйственно-питьевой водой населенных пунктов и промышленных предприятий имеются разведанные и обустроенные водозаборы. Для технических целей используются воды р. Урал, озер, а также шахтные и оборотные воды.

1.2 Стратиграфия

Район месторождения «Озерное» находится на восточном крыле Магнитогорского мегаcинклинория, сложенного вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами нижнего и среднего палеозоя и прорывающими их субвулканическими и интрузивными телами кислого и среднего составов.

Улутауская свита (Д₂gv ul) подразделяется на две толщи - нижнюю и верхнюю. Отложения свиты представлены породами последовательно дифференцированной формации - преимущественно лавовыми фациями андезитовых, андезит-дацитовых, плагиоклазовых, кварцпироксен-плагиоклазовых, дацитовых порфиритов с прослоями их туфов, туфобрекчий. Породы свиты прорываются субвулканическими телами липаритов, малыми интрузиями габбро-диоритовых и андезитовых порфиритов, сериями даек основного состава. Мощность свиты более 400 м.

1.3 Интрузивные образования

Рудовмещающая улутауская свита среднего девона на участке месторождения состоит из трех толщ. Нижняя толща сложена лавобрекчиями миндалекаменных базальтовых порфиритов. Средняя, непосредственно вмещающая рудные залежи, представлена телами кварцевых липаритовых порфиров, эруптивных и эксплозивных брекчий мощностью 400-600 м. Верхняя - пироксен-плагиоклазовыми порфиритами и их лавобрекчиями мощностью 100-150 м. Породы средней толщи прорваны дайками диабазовых порфиритов, плагиогранит-порфиров, гидротермально изменены и местами превращены в серицит-кварцевые, серицит-хлорит-кварцевые и хлорит-кварцевые породы с вкрапленностью сульфидов.

Кора выветривания имеет мощность 5-92 м, делювиальные рыхлые отложения - 2-35 м.

1.4 Тектоника

Рудная залежь месторождения локализована в эксплозивных брекчиях кремнекислого состава, развивающихся в виде трубообразного тела на контакте и под экраном субвулканических липаритовых порфиров (рис. 1.1).

Кремнекислая рудовмещающая толща представлена эффузивными и субвулканическими фациями, заполняющими дугообразный вулканический трог на южном склоне Утлыкташского поднятия. Положение рудовмещающего купола, сложенного западным и восточным субинтрузивами, контролируется пересечением не выходящих на поверхность тектонических нарушений СЗ и СВ простирания. Уходящая на большие глубины зона метасоматитов в лежачем боку рудного тела представляет собой рудоподводящую систему.

Месторождение сечется пострудными дайками диабазов, диабазовых порфиритов СЗ простирания, с падением к СВ под углами 85-90°, а также субширотной дайкой плагиогранита.

Руды возникли в результате гидротермально-метасоматического замещения вмещающих пород. Формирование руд происходило в несколько стадий. После своего образования руды подвергались метаморфическим преобразованиям.

Хлоритизация с востока сильная - 20-65 м, средняя - 30-80 м; с запада сильная - 2-15 м; серицитизация с запада сильная - 5-15 м, средняя - 15-30 м, слабая - 30-150 м; на глубину распространяется более 750 м. Эпидотизация и гематитизация в висячем боку слабая- 10-30 м.

1.5 Морфология и условия залегания рудных тел

В рудной зоне на участке размером 400360 м среди эксплозивных брекчий, внедрившихся вдоль контактов субвулканических липаритов, на глубине от 132 до 510 м локализовано 10 слепых рудных тел, из них 4 с балансовыми запасами. Главным является рудное тело 1 (рис. 1.2), заключающее 99,3% балансовых и 93,0% забалансовых запасов руд.

Форма тела - грибовидный шток с пологой неровной кровлей и крутыми 3 и В контактами, падающими навстречу друг другу под углами 65-80°. Размер его верхней части в плане 300200 м, длина по падению 300 м. С глубины 400 м расщепляется на апофизы длиной до 40 м и мощностью 5-8 м.

Рудное тело сечется двумя пострудными дайками габбро-диабазов мощностью 7-30 м СЗ простирания, с падением к СВ под углами 85-90°. На СЗ фланге месторождения наблюдается горизонтальное смещение рудного тела на 50 м вдоль контакта габбро-диабазовой дайки. В рудном теле, вдоль контактов даек, развиваются зоны средней трещиноватости мощностью 0,5-5 м. Субмеридиональная зона интенсивной трещиноватости, вплоть до проявления сыпучих руд, установлена на горизонтах 223-230, 260-273 м западного фланга месторождения. Рудное тело имеет резкие контакты с вмещающими породами, по падению выклинивается постепенно, с пальцеванием.

Рудное тело № 2 залегает в 5-30 м выше кровли рудного тела № 1 и имеет сложную линзообразную форму. Длина его по простиранию 215 м, по падению 150 м, мощность 3,6 - 40,0 м.

Рудные тела пересекаются дайками габбро-диабазов мощностью от 7 до 30 м. Остальные рудные тела выделены по единичным сечениям, имеют незначительные размеры и представлены крутопадающими и пологими линзами. Протяженность от 50 до 215 м, мощность от 4 до 40 м, глубина залегания от 110 до 424 м.

Руды месторождения не затронуты процессами гипергенеза и представлены сплошными медистыми, цинковистыми, серноколчеданными и медисто-цинковистыми рудами, а также вкрапленными медистыми и цинковистыми рудами. 64% балансовых запасов представлено сплошными рудами и 36% - вкрапленными. Верхние горизонты рудных тел № 1 и 2 сложены преимущественно цинковистыми рудами с прослоями серного колчедана, средние горизонты - серноколчеданными с прослоями бедных медистых руд, нижние горизонты представлены медистыми рудами с линзами серноколчеданных и цинковистых руд. Запасы руд верхней и средней частей месторождения относятся к забалансовым, нижней к балансовым.

Из рудных минералов преобладают: пирит, пирротин, халькопирит, сфалерит, а из нерудных - кальцит, сидерит, кварц, хлорит, серицит. Постоянно присутствуют арсенопирит и блеклая руда.

Содержания меди и цинка в балансовых запасах медных руд изменяются от десятых и сотых долей, соответственно, до 27,4 и 1,2%, при средних значениях 2,82 и 0,13%, а содержание серы колеблется от 2,28 до 51,30% и в среднем составляет 34,8%. В рудах присутствуют: золото, серебро, селен, теллур, кадмий, индий, таллий, галлий, германий, свинец, кобальт, висмут, никель. Средние содержания вредных примесей составляют: сурьма - 0,015%, фтор - 0,05%, мышьяк - 0,33% в балансовых запасах медистых и серноколчеданных руд и 0,88% в забалансовых запасах.

Для руд месторождения характерны текстуры: массивная, вкрапленная, пятнистая, микропористая, полосчатая, колломорфная, петельчатая, брекчиевая, брекчиевидная, сетчатая; структуры - отложения, замещения, распада твердых растворов и катакластические. По крупности зерен выделяются структуры мелкозернистые, среднезернистые и крупнозернистые. Руды характеризуются тонким взаимопрорастанием сульфидов.

Пирит в виде мелкозернистых и колломорфных масс, гнезд, прожилков слагает сплошные (85-97%) и вкрапленные (15-65%) руды, размер зерен от долей до 3,0 -3,5 мм. Пирротин в количестве 1-2 до 80-96% в медных и серноколчеданных рудах образует агрегаты и прожилки с зернами 0,05-1,0 мм. Халькопирит (3-10%) образует тесные взаимопрорастания с пиритом, пирротином, размер зерен до 0,35 мм, редко до 2-5 мм.

1.6 Качество полезного ископаемого

Месторождение «Озерное» представлено первичными колчеданными рудами, сложенными пиритом, пирротином, халькопиритом, сфалеритом и арсенопиритом. Полезные компоненты - медь, сера, золото, серебро, селен, теллур, индий.

Медистые сплошные колчеданные руды пользуются на месторождении наибольшим развитием. Мощность их по отдельным скважинам достигает 130 м. Содержание меди в них колеблется от 0,7 до 27,38%. Выделяются следующие минеральные виды медистого колчедана: халькопирит - пиритовый, арсенопирит - халькопирит - пиритовый, халькопирит - пирит - пирротиновый, арсенопирит -халькопирит - пирит - пирротиновый.

Содержание меди в этих рудах колеблется в следующих пределах: пирита от долей процента до 95-97%, пирротина от 0 до 95-97%, арсенопирита от 0 до 5-10%, халькопирита от долей процента до 70%. Чаще всего содержания халькопирита составляет 2-3%, нерудных минералов 5-10%.

Медноколчеданные руды переходят в пустые породы через зону медистых вкрапленных руд. Мощность их по скважинам до 60 м. Содержание меди в них составляет 0,7-22,12%.

По составу и минеральным видам медистый вкрапленник аналогичен медистому колчедану. Разница заключается лишь в иных количественных отношениях и преобладании нерудных минералов. Содержание последних достигает иногда 90-95%, а обычно составляет 70-75%.

Количество пирита колеблется от долей процента до 70-75%, чаще составляет 15-20%, содержание пирротина достигает 80-85%, арсенопирита 4-7%, халькопирита 85-90%. Обычно содержание халькопирита составляет 5-10%.

Обогатимость руд изучалась по четырем лабораторным пробам (весом от 82,5 до 320 кг) Башкирским геологическим управлением и по одной пробе (вес 4565 кг) в полупромышленных условиях Уралмеханобром. Содержание в полупромышленной пробе меди 1,49, цинка 0,51, серы 37,2%. При ее обогащении получены медные концентраты с содержанием меди 20-20,8% при извлечении 88,5% и пиритные концентраты с содержанием серы 45,66 и 46,2% при извлечении 87,9 и 90%.

Для обогащении руд рекомендована схема прямой селективной флотации, предусматривающая: двухстадийное измельчение 90-95% руды до крупности - 0,074 мм, основную медную флотацию, доизмельчение 91% грубого концентрата до класса - 0,043 мм и последующую флотацию с получением медного концентрата и из хвостов основной медной флотации - сульфидного (пирит + пирротин) концентрата.

При обогащении в медном концентрате накапливается индий (извлечение 42,5%), в сульфидном концентрате - цинк (75,4%), селен (84,7%), теллур (82,5%), кадмий (84,0%), мышьяк (73,0%), сурьма (78,2%), золото (72,3%), серебро (77,3%).

Верхнюю часть месторождения слагают непромышленные по содержанию меди руды. Здесь находятся все запасы собственно-цинковых руд, 95,7% запасов серного колчедана и 12,8% запасов непромышленных медных руд. Содержание меди в забалансовых рудах следующее (в%): МК - 0,7-5,0 (среднее - 1,0); МЦК - 0,71-7,64 (1,19); ЦК - 0-0,69 (0,30); ЦВ - 0-0,62 (0,23); СК - 0-,69 (0,42). Содержание цинка в забалансовых рудах следующее (в%): МК - 0-0,99 (среднее - 0,24); МЦК - 1,07-4,21 (1,86); ЦК - 1,0-10,33 (2,40); ЦВ - 1,0-5,66 (1,58); СК - 0-,99 (0,27). Здесь наблюдается чередование мощных (30-50 м) слоев серного колчедана и цинковых руд, среди которых медистые и медно-цинковые руды образуют небольшие прослои и линзы (2-10 м).

В результате испытаний указанных медных и медно-цинковых руд по схеме прямой селективной флотации получены: медный концентрат с содержанием меди 11% при извлечении меди 31,8%, сульфидный концентрат с содержанием серы 43,8%, меди 0,28%, селена 0,038% при извлечении серы 89%, меди 35,8%. Эти технологические показатели свидетельствуют о нецелесообразности обогащения данной руды для извлечении меди. В связи с этим, а также ввиду малых размеров и разобщенности всех этих тел они не имеют промышленного значения.

1.7 Гидрогеологические условия

Гидрогеологические условия простые и благоприятные для разработки рудного тела.

На месторождении распространены подземные воды двух типов:

грунтово-поровые воды толщи рыхлых отложений;

трещинные и трещинно-жильные воды коренных пород.

Воды рыхлых отложений приурочены к делювиальным глинам и глиноподобной коре выветривания мощностью 5-60 м. Уровень воды в среднем на глубине 10-12 м. Направление подземного потока юго-западное, т.е. в сторону оз. Гнилого. Водообильность отложений невысокая: дебиты скважин не превышают 0,005-0,2 л/сек при понижении уровня 2,55-11,80 м; коэффициент фильтрации - 0,0028-0,0043 м/сут.

Озеро Гнилое располагается в 1,5 км юго-западнее месторождения, в то время как радиус влияния для месторождения определен равным 0,9 км.

По данным исследований отмечается взаимосвязь грунтово-поровых вод с трещинными водами.

Основное питание грунтовые воды получают за счет атмосферных осадков и частично напорных трещинных вод коренных пород.

По химическому составу вода рыхлых отложений гидрокарбонатная натриево-кальциевая, минерализация 0,8 г/л, рН - 7,2-8,0.

На обводненность проектируемого рудника грунтово-поровые воды влияние практически не оказывают.

Трещинные воды коренных пород образуют единый напорный водоносный комплекс, статический уровень устанавливается на глубине 7,5-22 м, в среднем - 15 м. Трещинные и трещинно-жильные воды циркулируют в надрудном и рудном горизонте и гидравлически взаимосвязаны. Наиболее водообильны андезитовые порфириты, дебит скважин 1,4 л/сек при понижении уровня до 9 м, мощность водоносной части этих пород 70-80 м, средний коэффициент фильтрации - 0,04 м/сут. Дебит скважин в кварцевых липаритах, обводненных до глубин 120-150 м, реже 170 м, составлял 0,517 л/сек при понижении 15,7 м, коэффициент фильтрации 0,043 м/сутки. Более водообильны дайки и рудная залежь. Их дебит составил 1,3 л/сек, при понижении 14,3 м, коэффициент фильтрации - 0,08-0,1 м/сутки.

С глубиной водопроницаемость пород снижается и на глубине более 400 м они становятся практически непроницаемыми, а подземные воды в них циркулируют только по зонам тектонической трещиноватости.

Режим подземных вод тесно связан с годовым циклом питания, амплитуда колебания уровня в течение года составляет 0,3-10 м.

По химическому составу подземные воды трещиннового водоносного горизонта как в пределах, так и за пределами рудного поля сравнительно однотипные. Из анионов в воде преобладает гидрокарбонат-ион. Содержание анионов составляет (в мг/л): гидрокарбоната 183-464; сульфата 8-144; хлора 1,5-135; катионов: кальция - 22-94; магния - 15-73; натрия и калия - 18-84. Общей минерализация 0,1-0,72 г/л, рН=7,2-8,2.

Содержание микрокомпонентов (мг/л): меди (Cu⁺⁺) - 0,002-0,4; цинка (Zn⁺⁺) - 0,02 - 0,5 , кобальта (Co⁺⁺) - 0,007-0,1 остальные (Fe⁺⁺, Fe⁺⁺⁺, As⁺⁺, Ni⁺⁺ и др.) обнаружены в незначительных количествах.

Как показывает опыт разработки медноколчеданных месторождений Узельгинского рудного района, подземные воды, находящиеся в контакте с рудами и кислородом воздуха, постепенно становятся кислыми (рН=2,5-5), сульфатными (до 3,5 г/л), увеличивается минерализация (до 6,5 г/л) и содержание микроэлементов.

Ожидаемые водопритоки в подземные горные выработки составят:

на глубину 240 м (гор. 310 м) - 160 м³/час;

на конец отработки до глубины 425 м (гор. 125м) - до 300 м³/час.

Эти значения водопритоков подтверждаются фактическими данными водоотлива при отработке рядом расположенных и отработанных месторождений Узельгинского рудного района, где притоки в горные выработки глубоких горизонтов (400-500 м) не превышали 300-350 м³/час

На последующей стадии проектирования для достоверной количественной оценки водопритоков в подземный рудник необходимо проведение дополнительных работ для уточнения гидрогеологических условий отработки глубоких горизонтов месторождения.

1.8 Инженерно-геологические условия месторождения

Штокообразная залежь Озерного месторождения не выходит на дневную поверхность, верхний контакт расположен на глубинах 132-144 м. Балансовые запасы месторождения сосредоточены в «ножке» с глубины 230 до 410 м, а медные руды слагают внешнюю оболочку «ножки» и нижнюю корневую часть залежи. Вмещающие породы рассланцованы вблизи контакта (первые метры), трещиноваты до глубины 100-120 м, ниже монолитные и крепкие, но в них имеются зоны рассланцевания, которые совместно с приконтактовыми зонами, до глубины более 550 м, имеют пониженную устойчивость. Руда на контактах с дайками, а также на участках сыпучих руд в интервале глубин 220-275 м имеет пониженную плотность и устойчивость.

Толща делювиальных глин и коры выветривания по механическому составу и влажности неоднородна: до глубины 10-15 м - глинистый грунт, до 40 м - тяжелый и средний суглинок, до 50-60 м - легкий суглинок и супесь. Все грунты влагоемкие, их пористость колеблется от 24 до 34%. Число пластичности глин 27-34, коры выветривания - до 9. Результаты исследований показали, что несущая способность грунтов вполне достаточна для использования их в качестве оснований для сооружений.

Усредненные физико-механические свойства руд и вмещающих пород по данным отчета «Результаты разведочных работ за 60-71 гг…» (т. 4) по 136 образцам приведены в табл. 1.1.

Объемный вес рыхлой толщи 1,7-2,13, скальных пород - 2,6-2,8. Объемный вес руд массивных: медистого колчедана богатого - 4,25 т/м³, медистого бедного и медисто-цинковистого колчеданов - 4,4 т/м³, серного и цинковистого колчеданов - 4,3 т/м³, вкрапленных руд - 3,4 т/м³. Удельный вес пород 2,8, руды - 4,29 - 4,84 т/м³. Открытая пористость составляет 0,08-0,53%. На контактах пород с рудами коэффициент пористости увеличивается до 17,21, водопоглощение - до 1,23 - 3,01 - 1,65%. Водопоглощение пород 0,04 - 0,88%. Влажность пород и руд 0,65 - 0,75%. Предел прочности скальных пород в воздушно-сухом состоянии 1050-3500 кг/см² (103-343 МПа). Рудовмещающие породы неравномерно трещиноватые и характеризуются с коэффициентом крепости 10-15. Руды в основном сплошные, участками трещиноватые с коэффициентом крепости 8-10.

Таблица 1.1 - Усредненные физико-механические свойства руд и вмещающих пород

Название породы	Объемная масса, г/см3	Пористость, %	Водопоглощение, %	Влажность, %	Предел при сжатии в воздушно-сухом состоянии, МПа
					Сред.	Мин.
Лавобрекчия андезитовых порфиритов	2,73	1,17	0,34	-	165	157
Кварцевый липаритовый порфир	2,70	1,31	0,32	0,65	227	202
Липаритовый порфир	2,67	0,46	0,13	0,15	329	213
Серицит-кварцевая порода	2,83	1,20	0,57	0,41	150	145
Хлорит-кварцевая порода	2,75	0,89	0,52	0,36	144	125
Хлорит-серицит-кварцевая порода	2,65	3,02	1,17	-	179	130
Эксплозивная брекчия	2,82	0,62	0,23	0,5	236	229
Эруптивная брекчия	2,55	6,51	4,34	0,48	128	-
Тектонобрекчия липаритовых порфиров	3,22	0,20	0,06	0,1	160	-
Плагиогранит (дайка)	2,76	0,44	0,1	-	156	152
Габбро-диабаз (дайка)	2,76	0,35	-	0,10	216	167
Руда	4,18	1,62	0,25	0,31	-	-

Месторождение разведано только бурением колонковых скважин и поэтому исследований о взрываемости пород и руд не производилось. Не изучена способность руд на самовозгарание, силикозоопасность и слеживаемость вмещающих пород и руд. Однако по аналогии руд Озерного месторождения с рудами Узельгинского месторождения их можно классифицировать как пожароопасные и отнести к II типу. Введение горных работ является силикозоопасным.

Медноколчеданные руды, содержание пиритной серы в которой более 40%, являются взрывоопасными. При ведении взрывных работ без профилактических мероприятий по рудам с содержанием свыше 35% пиритной серы имеется опасность возникновения взрывов сульфидной пыли с выделением большого количества сернистого газа.

1.9 Запасы месторождения

В основу настоящего обоснования инвестиций положены запасы Озерного месторождения, утвержденные ГКЗ СССР протоколом № 6484 от 03.03.72г. по состоянию на 01.10.71г. в следующем количестве: (табл. 1.2).

Актом передачи Озерного месторождения от 26.12.1972 года Министерство геологии РСФСР передало Министерству цветной металлургии СССР для промышленного освоения Озерное месторождение меди.

Запасы подсчитаны в соответствии с постоянными разведочными кондициями. Кондиции составлены нормативно-исследовательской партией Уральского геологического управления. Утверждены ГКЗ СССР 29 мая 1970 года (Протокол № 481-к). Их параметры следующие:

Для подсчета балансовых запасов:

минимальное промышленное содержание условной меди в блоке 2,6%, коэффициент перевода серы в условную медь - 0,03;

бортовое содержание меди 0,7%. По этому содержанию проводится внешний контур балансовых запасов медных руд;

минимальная мощность сортовых слоев в контуре балансовых запасов - 1,0 м;

бортовое содержание для сортов руд в процентах:

богатый медистый колчедан - меди 2,0 и более, серы 35,0 и более;

богатый медистый вкрапленник - меди 2,0 и более, серы менее 35,0;

рядовой медистый колчедан - меди 0,7 и более, серы 35,0 и более;

серный колчедан - меди менее 0,7, серы 35,0 и более;

минимальная мощность рудного тела, включаемая в контур балансовых запасов - 2 м; при меньшей мощности пользоваться метропроцентом;

максимальная мощность пустых пород в зоне выклинивания рудного тела, включаемых в контуре балансовых запасов - 2 м.

Для подсчета забалансовых запасов в верхней части месторождения:

минимальная мощность сортовых слоев в контуре забалансовых запасов -2 м;

бортовое содержание для сортов руд в процентах:

медистый колчедан - меди 0,7 и более, цинка менее 1,0, серы 35 и более;

медисто-цинковистый колчедан - меди 0,7 и более, цинка 1,0 и более, серы 35 и более;

цинковистый колчедан - меди менее 0,7, цинка 1,0 и более, серы 35 и более;

цинковистый вкрапленник - меди менее 0,7, цинка 1,0 и более, серы менее 35;

серный колчедан - меди менее 0,7, цинка менее 1,0, серы 35 и более.

Кондициями предусматривалось подсчитать запасы золота, серебра, селена, теллура, кадмия, индия, галлия, германия, таллия, охарактеризовать руды по содержанию мышьяка, сурьмы, висмута, ртути и фтора.

Согласно «Классификация запасов месторождений и прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых» (М. 1997 г.) Озерное месторождение относится к 3-й группе по сложности геологического строения.

Предусматривается разработка рудного тела 1, в котором заключено 99.3% всех балансовых запасов месторождения. Распределение балансовых запасов, проектируемых к разработке, по типам руд и эксплуатационным этажам показано в таблице 1.3.

Таблица 1.2 - Запасы месторождения «Озерное»

Наименование показателей	Ед. изм.	Медные	Медно-цинковые	Всего
		категория запасов	категория запасов	категория запасов
		В+С1	С2	В+С1	С2	В+С1	С2
Балансовые запасы:
руда	тыс.т	25 962,4	4 108,3	16 830,9	3 931,5	42 793,3	8 039,8
медь	тыс.т	255,5	28,8	111,2	22,9	366,7	51,7
цинк	тыс.т	-	-	295,7	83,3	295,7	83,3
сера	тыс.т	10 836,5	1 689,6	7 440,6	1 646,2	18 277,1	3 335,8
золото	кг	19 544,4	4 033,3	26 301,0	7 801,2	45 845,4	11 834,5
серебро	т	343,7	59,7	426,7	127,8	770,4	187,5
кадмий	т	681,8	112,3	1294	348,5	1975,8	460,8
Содержание компонентов:
медь	%	0,98	0,70	0,66	0,58	0,86	0,64
цинк	%	0,46	0,50	1,76	2,12	1,76	2,12
сера	%	41,7	41,1	44,2	41,9	42,7	41,5
золото	г/т	0,8	1,0	1,6	2,0	1,1	1,5
серебро	г/т	13,2	14,5	25,4	32,5	18,0	23,3
кадмий	%	0,0026	0,0027	0,0076	0,0089	0,0046	0,0057
Забалансовые запасы:
руда	тыс.т	7,8	508,3	90,1	148,5	97,9	656,8
медь	тыс.т	-	3,9	0,6	1,5	0,6	5,4
цинк	тыс.т	-	-	1,2	1,9	1,2	1,9
сера	тыс.т	3,2	211,5	37,7	57,1	40,9	268,6
золото	кг	4,6	273,3	154,6	113	159,2	386,3
серебро	т	-	4,8	2,4	2,6	2,4	7,4
кадмий	т	0,2	10,6	6,8	8,1	7	18,7
Содержание компонентов
медь	%	0,6	0,77	0,67	1,01	0,61	0,82
цинк	%	-	-	1,33	1,28	1,33	1,28
сера	%	41	41,6	41,8	38,5	41,8	40,9
золото	г/т	0,6	0,5	1,7	0,8	1,6	0,6
серебро	г/т	-	9,4	26,6	17,5	24,5	11,2
кадмий	%	0,0026	0,0021	0,0075	0,0055	0,0072	0,0028

Вывод:

Вмещающие породы представлены плотными и устойчивыми образованьями липаритового состава крепостью 10-15 по шкале проф. Протодьяконова. Породы лежачего бока, представленные кварц-серицитовыми, примыкающие к рудному телу, менее плотные, слабоустойчивые. В целом распределение трещин в горном массиве хаотичное. В связи с этим следует применять анкерное и набрызг-бетонное крепление капитальных выработок, нарезные выработки крепить по необходимости.

В целом горнотехнические условия для подземной разработки месторождения благоприятны.

2. Горная часть

2.1 Горнотехническая характеристика месторождения

Штокообразная залежь Озерного месторождения не выходит на дневную поверхность, верхний контакт расположен на глубинах 132-144 м. Балансовые запасы месторождения сосредоточены в «ножке» с глубины 230 до 410 м, а медные руды слагают внешнюю оболочку «ножки» и нижнюю корневую часть залежи. Вмещающие породы рассланцованы вблизи контакта (первые метры), трещиноваты до глубины 100-120 м, ниже монолитные и крепкие, но в них имеются зоны рассланцевания, которые совместно с приконтактовыми зонами, до глубины более 550 м, имеют пониженную устойчивость. Руда на контактах с дайками, а также на участках сыпучих руд в интервале глубин 220-275 м имеет пониженную плотность и устойчивость.

Толща делювиальных глин и коры выветривания по механическому составу и влажности неоднородна: до глубины 10-15 м - глинистый грунт, до 40 м - тяжелый и средний суглинок, до 50-60 м - легкий суглинок и супесь. Все грунты влагоемкие, их пористость колеблется от 24 до 34%. Число пластичности глин 27-34, коры выветривания - до 9. Результаты исследований показали, что несущая способность грунтов вполне достаточна для использования их в качестве оснований для сооружений.

Усредненные физико-механические свойства руд и вмещающих пород по данным отчета «Результаты разведочных работ за 60-71 гг…» (т. 4) по 136 образцам приведены в табл. 2.1.

Объемный вес рыхлой толщи 1,7-2,13, скальных пород - 2,6-2,8. Объемный вес руд массивных: медистого колчедана богатого - 4,25 т/м³, медистого бедного и медисто-цинковистого колчеданов - 4,4 т/м³, серного и цинковистого колчеданов - 4,3 т/м³, вкрапленных руд - 3,4 т/м³. Удельный вес пород 2,8, руды - 4,29 - 4,84 т/м³. Открытая пористость составляет 0,08-0,53%. На контактах пород с рудами коэффициент пористости увеличивается до 17,21, водопоглощение - до 1,23 - 3,01 - 1,65%. Водопоглощение пород 0,04 - 0,88%. Влажность пород и руд 0,65 - 0,75%. Предел прочности скальных пород в воздушно-сухом состоянии 1050-3500 кг/см² (103-343 МПа). Рудовмещающие породы неравномерно трещиноватые и характеризуются с коэффициентом крепости 10-15. Руды в основном сплошные, участками трещиноватые с коэффициентом крепости 8-10.

Таблица 2.1 - Усредненные физико-механические свойства руд и вмещающих пород

Название породы	Объемная масса, г/см3	Пористость, %	Водопоглощение, %	Влажность, %	Предел при сжатии в воздушно-сухом состоянии, МПа
					Сред.	Мин.
Лавобрекчия андезитовых порфиритов	2,73	1,17	0,34	-	165	157
Кварцевый липаритовый порфир	2,70	1,31	0,32	0,65	227	202
Липаритовый порфир	2,67	0,46	0,13	0,15	329	213
Серицит-кварцевая порода	2,83	1,20	0,57	0,41	150	145
Хлорит-кварцевая порода	2,75	0,89	0,52	0,36	144	125
Хлорит-серицит-кварцевая порода	2,65	3,02	1,17	-	179	130
Эксплозивная брекчия	2,82	0,62	0,23	0,5	236	229
Эруптивная брекчия	2,55	6,51	4,34	0,48	128	-
Тектонобрекчия липаритовых порфиров	3,22	0,20	0,06	0,1	160	-
Плагиогранит (дайка)	2,76	0,44	0,1	-	156	152
Габбро-диабаз (дайка)	2,76	0,35	-	0,10	216	167
Руда	4,18	1,62	0,25	0,31	-	-

Месторождение разведано только бурением колонковых скважин и поэтому исследований о взрываемости пород и руд не производилось. Не изучена способность руд на самовозгарание, силикозоопасность и слеживаемость вмещающих пород и руд. Однако по аналогии руд Озерного месторождения с рудами Узельгинского месторождения их можно классифицировать как пожароопасные и отнести к II типу. Введение горных работ является силикозоопасным.

Медноколчеданные руды, содержание пиритной серы в которой более 40%, являются взрывоопасными. При ведении взрывных работ без профилактических мероприятий по рудам с содержанием свыше 35% пиритной серы имеется опасность возникновения взрывов сульфидной пыли с выделением большого количества сернистого газа. В целом горнотехнические условия для подземной разработки месторождения благоприятны.

2.2 Выбор системы разработки

В настоящем проекте принятом для разработки месторождения «Озерное» параметры подготовки и отработки запасов обосновывались и выбирались на основе имеющегося опыта отработки месторождений, находящихся в аналогичных горно-геологических и горнотехнических условиях Учалинского ГОКа.

Для Озерного месторождения характерно высокое содержание в руде серы, что из-за возможности эндогенных пожаров затрудняет отработку запасов системами с обрушением и магазинированием, а необходимость сохранения поверхности с пахотными землями полностью их исключают. Поэтому для отработки запасов предусматривается применение систем с закладкой выработанного пространства. Системы с закладкой призваны обеспечить безопасную эксплуатацию месторождения с наибольшей полнотой извлечения запасов.

По аналогии с другими предприятиями УГОК для Озерного рудника рассматривается применение сплошной камерной системы разработки с твердеющей закладкой.

2.3 Мощность и срок существования рудника

Производственная мощность рудника и срок его существования определяется исходя из запасов месторождения.

Общее количество запасов подлежащих отработки Q=6,09 млн. т.

Годовая производственная мощность рудника по горным возможностям для месторождений с углом падения 30-90 определена по рекомендуемой нормами технологического проектирования формуле:

тыс. т. /год

н - среднее годовое понижение уровня выемки, н=21

S - средняя величина рудной площади этажа, S = 7,5 тыс. м²

К₁ - поправочный коэффициент на величину годового понижения от угла падения, К₁=1,2

К₂ - поправочный коэффициент к величине годового понижения от мощности рудного тела, К₂=0,6

К₃ - поправочный коэффициент к величине годового понижения зависимости от применяемых систем разработки, К₃=0,85

К₄ - поправочный коэффициент к величине годового понижения в зависимости от числа этажей, находящихся в одновременной работе, К₄=1

г - плотность руды, г =4,15 т/м³

К_п - коэффициент, учитывающий потери руды, доли ед., К_п=0,05

К_р - коэффициент, учитывающий разубоживание рудной массы, доли ед., К_р= 0,05

Исходя из этого расчётный срок существования рудника в зависимости от обеспеченности запасами :

 лет

2.4 Режим работы рудника

Режим работы рудника:

- число рабочих дней в году - 300;

- число рабочих смен на основных технологических процессах в сутки - 3;

- продолжительность смены:

- на подземных работах - 7 часов,

- на поверхности - 8 часов;

Транспорт (объемы транспортирования):

- руда по руднику, всего - 400 тыс.т./год,

- порода (в год), всего - 6,4 тыс.

Характеристика транспортируемой горной массы:

- плотность в массиве: руда - 4,2 т/м³

- порода - 2,8 т/м³

- коэффициент разрыхления: по руде и по породе - 1,55 т/м³

- дополнительная влажность - 4-7%

Люди. Общая списочная численность подземного горно-технологического комплекса (без поверхностных вспомогательных служб), согласно производственной структуры по руднику составит - 222 чел, в т.ч.:

- подземных рабочих - 201 чел;

- ИТР всего - 21 человек,

Максимальное количество подземных трудящихся составит:

- в сутки - 70чел.,

- в смену - 44 чел.

Вентиляция. Расчетная производительность вентилятора ГВУ, всего - 113 м³/с

Расчетная депрессия всего по руднику 540 мм вод.ст.

Водоотлив. Ожидаемая величина нормального (среднегодового) притока в горные выработки будет составлять 300 м³/час.

2.5 Вскрытие месторождения

2.5.1 Расположение основных вскрывающих выработок

Вариант представляет собой классическую схему вскрытия крутопадающих залежей двумя вертикальными стволами и горизонтами. Стволы располагаются на одной промплощадке в непосредственной близости (75-150 м) друг от друга за расчетной зоной влияния горных работ. Сравнительный анализ клетевого и скипового подъемов для условий Озерного месторождения показал преимущества первого варианта. Поэтому в настоящем проекте принята клетевая оснастка стволов.

Местоположение вскрывающих выработок определяется оптимизацией проектных решений по руднику в целом, включая: способ и схему вскрытия шахтного поля; порядок отработки поля; способа и схемы проветривания; схемы и средств основного и вспомогательного транспорта; схем и средств кондиционирования, водоотлива, закладочных работ, а также учитываются возможности земельного участка под строительство, наличия требуемых размеров санитарно-защитной зоны, защиты от влияния горных работ.

2.5.2 Шаг вскрытия и высота этажа

Вскрытие месторождения ведется на всю глубину. Разрабатываемая мощность месторождения 180 метров. Исходя из горно-геологических и горнотехнических условий и из опыта разработки месторождений УГОК, высота этажа принимается 60 м.

Горизонт +310 м является вентиляционно-закладочным и оборудован под прием закладочной смеси, подаваемой с поверхности, разводки ее в пределах горизонта для заполнения выработанного пространства на нижних уровнях. На горизонте расположен склад ВМ емкостью до 10 тонн. В районе околоствольного двора вентиляционного ствола на горизонте оборудована камера сборки самоходного оборудования, спускаемого по грузовому отделению ствола.

Горизонт +250 м и горизонт +190м являются промежуточными буро-транспортными горизонтами. На горизонте +250м оборудован гараж самоходного оборудования с ремонтной зоной, автозаправочный пункт со скважиной приема дизтоплива.

На всех горизонтах оборудуются камеры противопожарных материалов (ППМ).

Горизонт +125 м является концентрационным и оборудован рельсовой откаткой с использованием контактных электровозов типа КР-10. Горная масса с вышележащих горизонтов перепускается на гор.125 м по системе восстающих, оборудованных люковыми устройствами типа ЛВО для загрузки вагонеток. Для обеспечения независимой работы электровозов на горизонте предусмотрены две разминовки. На горизонте расположен комплекс главного водоотлива, электровозо-вагонное депо, склад ППМ и камерные выработки различного назначения.

2.5.3 Стволы шахт, их оборудование и функции

Клетевой ствол диаметром в свету 7,0 м (38,46 м2) пройден на глубину 434,2м и предназначен для выдачи руды, подачи в шахту свежего воздуха, спуска-подъема людей и материалов. По стволу также проложены кабели различного назначения, трубы сжатого воздуха, пожарно-оросительной системы, водоотлива. В стволе оборудовано лестничное отделение. Ствол имеет раскрытие на отметках +370м (для возможной доразведки забалансовых запасов), отметках основных горизонтов +310; +250; +190 и +125м. Ствол оснащен 2-х клетевым подъемом под вагонетку ВБ-2,5.

Вентиляционный ствол диаметром в свету 7,0 м (38,46 м²) пройден до глубины 433,5 м от поверхности и предназначен для выдачи отработанного воздуха, спуска крупногабаритного оборудования, выдачи породы и запасного выхода в аварийных ситуациях. Ствол имеет раскрытия на отметках всех основных горизонтов. Для выдачи отработанного воздуха ствол оборудован вентиляторной установкой главного проветривания. Ствол оснащен одноконцевым клетевым подъемом под вагонетку ВБ-1,6 для выдачи породы, а также грузовой лебедкой грузоподъемностью 40 т для спуска-подъема крупногабаритного оборудования.

Более подробное описание стволов, надшахтных сооружений, технологии подъема горной массы и спуска материалов приводится в горно-механической части настоящего диплома.

2.5.4 Околоствольные дворы

Околоствольные дворы всех горизонтов оборудованы рельсовыми путями и пунктами перегрузки, что позволяет спускать на горизонты в вагонетках грузы и материалы, а выдавать породу из проходческих забоев. Для обеспечения требуемых вентиляционных режимов горизонтов на соединительных штреках каждого горизонта устанавливаются шлюзовые устройства.

Объемы горно-капитальных работ по вариантам строительства приведены в табл. 2.5.1. К горно-капитальным работам отнесены главные вскрывающие выработки, выработки основных горизонтов, восстающие и рудоспуски, камерные выработки горизонтов, а также технологические скважины с поверхности. Объем ГКР 155 тыс.м³. Непосредственно на стволы приходится 40,2 тыс.м³, или 26% от общего объема.

К горно-подготовительным выработкам отнесены оконтуривающие штреки, пройденные преимущественно по породе. Площадь горизонтов различна и уменьшается с глубиной. Для средней рудной площади равной 7,5 тыс.м² протяженность подготовительных выработок составляет около 630 м, что и принято для последующих расчетов.

Таблица 2.5.1 - Таблица объемов горно-капитальных работ.

Выработки	Длина, м	Сечение, мІ	Объем, мі
Главные вскрывающие			40 269
Ствол клетевой (КС)	433	46.5	20 135
Ствол вентиляционый (ВС/ВПС)	433	46.5	20 135
Итого стволы	866		40 269
Горизонт 310м			22 805
Околоствольные дворы			2 004
Квершлаги и штреки	1 215	15.2	18 468
Склад ВМ			1 634
Автозаправочный пункт			568
Камера ППМ			74
Пункт загрузки автосамосвалов
Прочие горизонтальные и камерные			57
Горизонт 250м			21 585
Околоствольные дворы			1 341
Квершлаги и штреки	948	15.2	14 410
Камера ремонта СО			5 617
Насосная станция
Водосборники
Электроподстанция
Камера ППМ			74
Пункт загрузки автосамосвалов
Прочие горизонтальные и камерные			143
Горизонт 190м			14 146
Околоствольные дворы			1 341
Квершлаги и штреки	837	15.2	12 722
Камера ППМ			74
Пункт загрузки автосамосвалов			0
Прочие горизонтальные и камерные			9
Горизонт 125/130м			18 271
Околоствольные дворы			3 947
Квершлаги и штреки	1 010	7.9	7 979
Разминовки	94	17	1 598
Электровозное депо			1 151
Насосная станция			852
Водосборники			1 200
Электроподстанция			834
Камера ППМ			655
Пункт загрузки автосамосвалов			0
Прочие горизонтальные и камерные			55
Соединительный автоуклон	1 647	15.2	25 034
Вентиляционно-ходовой восстающий	185	5	875
Рудоспуски	794	5	3 970
Люковые и загрузочные камеры			1 946
Итого			148 901
Неучтенные - 5% объема			7 445
ВСЕГО			156 346

2.6 Проведение подготовительно-нарезных горных выработок

Подготовительно-нарезные работы включают проходку комплекса выработок, необходимых для ведения очистных работ в соответствии с принятым вариантом системы разработки. Подготовка месторождения осуществляется по штрековой, полевой схеме. Полевая подготовка обеспечивает меньшие затраты и значительно большие скорости подготовки этажей к эксплуатации, чем рудная. К тому же, при полевой подготовке в период выемки снижаются затраты на транспортировку, поддержание выработок, вентиляцию и др. Достигается более высокая интенсивность работы блоков и транспорта благодаря тому, что применяют прямые и устойчивые выработки.

Подготовительно-нарезные работы для ведения очистных работ камерной системой разработки заключаются в проведении:

-транспортных выработок;

-буро-доставочных выработок ;

-вентиляционно-закладочных выработок;

-отрезных щелей.

Поперечное сечение выработок определяется исходя из их назначения и применяемого в них оборудования. Крепление подготовительных и нарезных выработок производится по паспортам, разработанным применительно к конкретным горнотехническим условиям. Тип и способ крепления устанавливается в зависимости от устойчивости рудного и породного массива, назначения и срока службы выработок.

3. Система разработки

3.1 Параметры системы разработки

Подэтажи отрабатываются в нисходящем порядке. Отставание отработки камер в секции нижнего подэтажа по отношению к отработке камер верхнего подэтажа не менее ширины камеры.

Отработка секций осуществляется сплошным способом. Для возможности независимой отработки секций, между секциями оставляются межсекционные целики. В целике располагается комплекс выработок необходимых для ведения очистных работ в секции. Основные выработки - орты могут располагаться по середине целика или смещаются к одной из смежных панелей.

К отработке секционных (ортовых) целиков приступают после отработки смежных секций и после того, когда отпадает необходимость поддержания и сохранения выработок, расположенных в целиках и предназначенных для вентиляции, запасных выходов, доставки материалов и горной массы, подачи закладочной смеси в отработанные камеры секции. Отработка целиков осуществляется так же как и отработка основных запасов.

Секции разбиваются на камеры. Количество камер в секции 4-8.

Камеры располагаются вкрест простирания рудного тела. Для придания кровли камер сводчатую форму, оси камер нижнего подэтажа смещают на половину ширины верхних камер.

Параметры камер:

длина 18-60 м,

ширина - 12-15м

высота - 40-60 м.

Система разработки включает в себя следующие конструктивные элементы:

- заезды в камеру (погрузочные орты, штреки);

- буровой орт (штрек) по почве камеры;

- вентиляционно-закладочный орт (штрек) по кровле камеры;

- отрезной восстающий.

Запасы камер разбуриваются с буровых штреков (ортов), оконтуривание первичных камер ведётся как можно ровнее, чтобы при выемке вторичных камер минимально было засорение закладкой, так как попадание в рудную массу закладки заметно снижает извлечение металла в концентрат при обогащении. Во вторичных камерах, для избежания подрыва закладки, скважины недобуривают до контура камер на 1,0 - 1,5 м. Расположение скважин веерное либо веерное -параллельное. В случае необходимости, бурение может производиться с вентиляционного орта в кровле камеры (нисходящими скважинами ).

В зависимости от сформировавшегося при отбойке навала руды ее отгрузку ведут со стороны оконтуривающего штрека. На о...