Морфология и условия залегания тел полезных ископаемых

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

по дисциплине «Геологическое обеспечение горных работ»

на тему: «Морфология и условия залегания тел полезных ископаемых»

Морфология и условия залегания тел полезных ископаемых», элементы залегания рудных тел. Как эти свойства влияют на технико-экономические показатели горного предприятия?

Минеральные агрегаты, представляющие собой полезные ископаемые, залегают в земной коре в виде геологических тел различной формы. Форма, размеры и пространственная ориентировка тел полезных ископаемых среди вмещающих пород определяют их морфологию. Морфологические особенности месторождений полезных ископаемых зависят от условий их образования, а также от геологического строения тех участков земной коры, к которым они приурочены. Изучение морфологии и условий залегания тел полезных ископаемых имеет большое практическое значение, особенно для составления рациональных проектов разведки и эксплуатации месторождений.

Для месторождений твердых полезных ископаемых выделяют три основных морфологических типа тел: изометричные, плитообразные (плоские) и трубообразные.

Изометричные тела приблизительно равновелики в трех измерениях. К ним относятся штоки, гнезда и штокверки (рис. 1).

Штоком называется крупная (от 10 м) изометричная залежь сплошного или почти сплошного минерального сырья. Если размеры таких залежей не превышают 10 м, их называют гнездами. В качестве примера можно назвать штоки каменной соли, гнезда хромитов в ультраосновных породах. Основным элементом, определяющим форму и размеры изометричных тел, является их поперечное сечение.

Когда шток или гнездо сплющены в одном направлении, образуются линзы и чечевицы -- тела, переходные по форме от изометричных к плитообразным.

Штокверк представляет собой более или менее изометричный объем горной 'породы, пронизанный различно ориентированными прожилками и насыщенный вкрапленностью минерального вещества. Границы промышленной залежи в пределах штокверка устанавливаются по данным опробования. В качестве руды в данном случае рассматривается масса горной породы, пересеченная прожилками, если она удовлетворяет требованиям кондиций. Примерами штокверков могут служить тела некоторых месторождений меди, олова, молибдена и других полезных ископаемых.

Рис. 1. Формы изометричных тел полезных ископаемых:

а -- шток (план), б-- штокверк, в -- гнезда (разрез).

Плитообразные (плоские) тела характеризуются двумя большими и одним (мощность) значительно меньшим размером. Это самый распространенный в природе морфологический тип, к которому принадлежат пласты и жилы (рис. 2).

Пласт -- это плитообразное тело, обычно осадочного происхождения, отделенное от других пород более или менее параллельными плоскостями напластования (подошвой, или почвой, и кровлей пласта). Пласты могут быть простыми, когда они однородны по составу и не включают прослоев вмещающих пород, и сложными, состоящими из чередующихся прослоев полезного ископаемого и вмещающих пород.

Следует отметить, что в структурной геологии чаще используется более общий термин -- слой.

Пласты могут иметь раздувы и пережимы по мощности, простое или сложное выклинивание. Примерами могут являться пласты угольных, марганцевых, железорудных и других осадочных месторождений. Тела полезных ископаемых неосадочного происхождения, близкие по форме к пластам, принято называть пластообразными залежами.

Жилы представляют собой трещины в горных породах, выполненные минеральным веществом полезного ископаемого. Их также считают плитообразными телами, поскольку, протягиваясь по простиранию и на глубину на десятки и сотни метров, они характеризуются значительно меньшим третьим измерением-- мощностью, которая обычно изменяется от нескольких сантиметров до первых метров.

Залегание жил может быть наклонным, вертикальным, реже горизонтальным. В случае наклонного залегания породы, перекрывающие жилу, называют породами висячего бока, а подстилающие ее -- породами лежачего бока. Поверхность, по которой минеральное вещество соприкасается с вмещающей породой, называют зальбандом. При резком уменьшении мощности жилы говорят о ее выклинивании или пережиме, при увеличении мощности -- о раздуве.

Жилы так же, как и пласты, делят на простые и сложные. К простым относятся одиночные минерализованные трещины, к сложным -- системы переплетающихся трещин, зон дробления, рассланцевания (см. рис. 2,б, в).

По деталям морфологии среди жил различают четковидные, камерные, седловидные, лестничные, разлистования и др. (рис. 3).

Рис. 3. Формы жильных тел полезных ископаемых: о -- четковидная, б -- камерная,

Такие формы свойственны многим месторождениям слюдоносных и редкометалльных пегматитов. Лестничная жила состоит из системы поперечных трещин в пластах или дайках хрупких пород, залегающих среди более пластичных образований.

Жила разлистования представляет собой систему жил и прожилков, возникающих вследствие выполнения минеральным веществом сложной сети тонких более или менее параллельных трещин, приуроченных к зоне рассланцевания. В камерных и четковидных жилах по их простиранию чередуются раздувы различной формы и пережимы. Седловидные жилы приурочены к замковым частям складчатых структур. Наиболее характерны тела жильной формы для месторождений цветных, редких и благородных металлов. месторождение ископаемый плитообразный горный

Основными геологическими элементами, определяющими размеры и условия залегания плитообразных тел, являются направление простирания и длина по простиранию, направление и угол падения, длина по нему, а также мощность.

Трубообразные (столбообразные) тела полезных .ископаемых вытянуты по одной оси. Поперечное сечение таких тел может быть изометричным, эллиптическим, линзообразным (рис. 4).

Рис. 4. Трубообразное тело:

а -- геологический план, б -- разрез кимберлитовой трубки (по А. П. Бобриевичу).

1 -- наносы; 2--4 -- кимберлит: 2 -- измененный желтый, 3 -- измененный зеленый, 4 -- малоизмененный; 5 -- карбонатные породы.

Морфология и условия залегания трубообразных тел определяются углом погружения (или ныряния), длиной по направлению погружения и площадью поперечного сечения. Угол погружения - это угол между осью трубообразного тела и горизонтальной плоскостью; он может изменяться от 0 до 900. Размеры поперечного сечения и длина оси достаточно изменчивы. На месторождениях полезных ископаемых трубообразные тела встречаются довольно редко. Наиболее типичные представители их -- алмазоносные кимберлитовые трубки взрыва.

Классификация форм тел полезных ископаемых

По возрастному соотношению с вмещающими породами различают две группы рудных тел (и месторождений) -- сингенетические и эпигенетические.

Сингенетическими являются тела, сформировавшиеся одновременно или почти одновременно с вмещающими породами. Типичными примерами их могут служить пласты и линзы осадочных месторождений.

Эпигенетическими называются тела, образованные позднее вмещающих пород. К этой группе всегда относятся различного рода жилы (табл. 1).

Все описанные рудные тела могут либо выходить на дневную поверхность, либо залегать на той или иной глубине. В последнем случае их называют «слепыми», или скрытыми. В зависимости от глубины, на которой размещаются тела полезных ископаемых, их делят наповерхностные (до 100м) и глубокозалегающие.

По характеру залегания среди тел полезных ископаемых различают горизонтальные(угол падения до 10°) и наклонные. При угле падения более 45° тела называют крутопадающими.

По отношению к первичному напластованию или контактам вмещающих пород тела полезных ископаемых бывают согласные и секущие. Сингенетические тела всегда имеют согласное залегание.

Выклинивание тел полезных ископаемых может быть простым, когда мощность уменьшается постепенно, тупым, если мощность уменьшается резко, и сложным, когда тело полезного ископаемого разделяется при выклинивании на многочисленные тонкие пропластки и прожилки.

Контакты тел полезных ископаемых бывают резкими (четкими) и постепенными, если сплошная масса полезного ископаемого переходит в породу через зону вначале богатой, а затем постепенно убывающей вкрапленности. По форме выделяют контакты ровные и извилистые.

Тела полезных ископаемых любой формы иногда нарушены постминерализационными тектоническими деформациями, усложняющими первоначальную структуру месторождения и нередко вызывающими серьезные трудности при ведении горных работ. Во-первых, они приводят к изменению форм тел, ухудшают условия разработки или делают ее невозможной. Во-вторых, по зонам тектонических нарушений движутся грунтовые воды. В-третьих, в таких зонах полезное ископаемое смято и раздроблено, качество его ухудшено, проходка и крепление выработок затруднены.

Постминерализационные тектонические нарушения (деформации) делятся на складчатые и разрывные. Складчатые нарушения наиболее характерны для осадочных месторождений металлического и неметаллического сырья и угля. Если им подвержены жесткие непластичные полезные ископаемые (железные руды, известняки), то изменения мощности тела не отмечается. При складчатых деформациях пластичных полезных ископаемых (гипс, уголь, соль, графит) обычно происходит уменьшение мощности пластов на крыльях и увеличение в замках складок.

Наиболее распространенными на месторождениях разрывными нарушениями являются сбросы, взбросы и сдвиги. Они характерны как для эндогенных, так и для экзогенных месторождений. Обычно встречаются комбинации различных нарушений. По взаимоотношению простираний залежи и сместителя сбросы и взбросы делят на продольные, поперечные и диагональные.

При изучении разрывных тектонических нарушений часто важно определить направление движения отдельных блоков, что помогает обнаружить смещенную часть тела полезного ископаемого. Для этой цели используют такие геологические и структурные признаки как загибы пластов (пласты пластичных пород несколько изогнуты по направлению движения), борозды на зеркалах скольжения (глубина борозд уменьшается в направлении движения), ориентировка «слоистости» в глинке трения и др.

Особенности, влияющие на технико-экономические показатели работы горного предприятия.

Горная промышленность наряду с общими для других отраслей промышленности чертами имеет специфические особенности, оказывающие влияние на технико-экономические показатели ее работы. К числу особенностей относятся следующие:

Характер предмета труда.

Размеры и качество запасов полезных ископаемых, условия их залегания, географическое положение разрабатываемых месторождений предопределены природой. Из этого следует, что горная промышленность в большей мере, чем другие отрасли промышленности, испытывает на себе влияние естественных, природных факторов.

В отличие от обрабатывающей горная промышленность не свободна в выборе размещения своих предприятий, они «привязаны» к месторождениям полезных ископаемых. Многие из них расположены в отдаленных районах страны со сложными климатическими условиями. Разработка таких месторождений требует крупных ассигнований не только на строительство горных предприятий, но и на создание инфраструктуры (строительство дорог, объектов водоснабжения, связи и т. д.). Отдаленность предприятий отражается и на себестоимости добычи полезных ископаемых, которая возрастает вследствие сравнительно более высокой оплаты труда, больших транспортных и других расходов.

Удовлетворение общественной потребности в полезных ископаемых при ограниченных запасах некоторых из них определяет необходимость осуществления добычи в сложных горно-геологических условиях, ухудшающих экономические показатели отрасли. Kроме того, месторождения с небольшими запасами полезных ископаемых отрабатываются горными предприятиями со сравнительной низкой производственной мощностью, что также снижаетэкономические показатели работы.

Для горной промышленности характерно постоянное ухудшение горно-геологических условий разработки месторождений полезных ископаемых. С течением времени увеличивается глубина горных работ. В результате возрастают затраты на проведение и поддержание горных выработок, на вентиляцию и водоотлив, транспортирование и т. д. В сложившихся районах добычи в эксплуатацию часто вовлекаются месторождения со сравнительно худшей качественной характеристикой полезного ископаемого (более высокая зольность угля, меньшее содержание металла в руде и др.) В этих условиях поддержание объемов и качества продукции на уровне, удовлетворяющем ее потребителей, требует возрастающих затрат на переработку полезных ископаемых.

Указанные выше отрицательные последствия ухудшения горно-геологических условий разработки месторождений носят отраслевой характер, т. е. снижают технико-экономические показатели отрасли в целом. Поэтому для горной промышленности исключительно важное значение имеют высокие темпы технического прогресса, с помощью которых можно достигнуть стабилизации и улучшения технико-экономических показателей ее работы.

Характер воспроизводственных процессов.

Горные предприятия постоянно нуждаются в воспроизводстве фронта очистных работ. По мере отработки запасов полезного ископаемого на действующем горизонте шахты, необходимо готовить и вводить в эксплуатацию новый горизонт. Это требует крупных капитальных вложений, основная часть которых идет не на прирост, а на поддержание добычи на достигнутом уровне.

С необходимостью подобных затрат обрабатывающая промышленность не сталкивается. Например, машиностроительный завод в перспективе может потребовать новых капитальных вложений при его расширении, реконструкции или модернизации производства. Однако он не нуждается в новых капитальных вложениях на воссоздание действующих цехов, поскольку в процессе эксплуатации они сохраняют свою натуральную форму. Другое дело шахта, где постоянно воспроизводятся горные выработки, с помощью которых осуществляется добыча полезных ископаемых.

Отличительной особенностью воспроизводственных процессов в горной промышленности является большой удельный вес затрат на проведение горных выработок. На эти цели при подземном способе разработки месторождений расходуются 45--55% выделяемых на строительство капитальных вложений1. При наличии общего лимита капитальных вложений в развитие отрасли на определенный период времени необходимость крупных затрат на создание сети горных выработок сужает финансовые возможности технического перевооружения производства.

Воспроизводство производственных мощностей в горной промышленности связано с большими затратами времени. Нормативная продолжительность строительства шахты может составлять 5 лет и более. Основное влияние на сроки строительства горного предприятия оказывает время, необходимое для вскрытия месторождения и создания сети горных выработок.

Горные предприятия имеют ограниченный срок службы, который зависит от размеров запасов полезного ископаемого шахтного (карьерного) поля. Этот срок колеблется от 20 до 60 лет и более. Например, из состава угольной промышленности ежегодно выбывает несколько шахт, отработавших свои запасы. Такое положение является специфическим для горной промышленности и увеличивает затраты на простое воспроизводство.

Характер воспроизводственных процессов в горной промышленности предопределяет ее высокую капиталоемкость.

Технологические особенности

Добыча полезных ископаемых осуществляется подземным и открытым способами, отличающимися как используемой техникой, так и технологией производства.

Способ разработки месторождения и принятая технология работ оказывают значительное влияние на технико-экономические показатели горных предприятий. При открытом способе разработки основные технико-экономические показатели в несколько раз выше, чем при подземном. Поэтому улучшение структуры добычи за счет повышения удельного веса открытого способа разработки месторождений является важнейшим направлением роста эффективности горного производства.

Большое разнообразие горно-геологических условий, характерное для горной промышленности, обусловливает необходимость использования различных систем разработки, технологии, способов и видов механизации работ при одинаковом способе отработки месторождений. Различные горно-геологические условия осложняют задачу обеспечения горной промышленности техникой. Практика применения горной техники, предназначенной для определенной отрасли, в других отраслях не всегда дает положительные результаты. Это видно на примере горных машин, созданных для угольных шахт и применяемых на сланцевых шахтах, предприятиях по добыче калийных солей и др.

Условия эксплуатации горной техники более тяжелые, чем в других отраслях народного хозяйства. Особенно это касается подземных горных работ. Горно-шахтное и горнотранспортное оборудование подвержено сильному физическому износу, имеет относительно короткие нормативные сроки службы. Срок службы горной техники, используемой в очистных забоях, как правило, не превышает 5 лет. Поэтому горная промышленность в большей мере, чем другие отрасли, нуждается в ресурсах новой техники, позволяющих своевременно обновлять парк машин.

Необходимость обеспечения высокой надежности техники, безопасности ее работы, а также высоких темпов ее обновления отражается на экономических показателях горных предприятий. Это проявляется через высокие цены на горную технику, большую стоимость ремонтного обслуживания, увеличение амортизационных затрат и др.

Организация производства и условии труда

К специфическим особенностям горного производства, с учетом которых строится организация работ по добыче полезных ископаемых, относятся подвижность рабочих мест, тесная взаимосвязанность производственных и рабочих процессов, повышенная опасность работ, связанная с проведением буровзрывных работ, проявлениями горного давления и т. д. Наличие этих особенностей усложняет организацию работ на горных предприятиях и одновременно усиливает ее влияние на эффективность производства.

Условия работы на горных предприятиях отличаются меньшей комфортностью, чем в других отраслях промышленности. Несмотря на большие достижения в области механизации производственных процессов, на некоторых работах пока еще применяется тяжелый физический труд. Часть горных предприятий удалена от крупных культурных центров страны. Все это ставит особенно остро проблему обеспечения горных предприятий рабочими кадрами, делает необходимым разработку эффективных мер по привлечению и закреплению их в горной промышленности. Структура потребляемых ресурсов и затрат производства

Среди ресурсов, потребляемых горной промышленностью, превалируют трудовые ресурсы и денежные ресурсы в виде капитальных вложений. Доля материальных ресурсов сравнительно невелика, поскольку в отличие от обрабатывающих отраслей горная промышленность не нуждается в сырье. Она сама является источником получения сырья для других отраслей промышленности.

Горная промышленность относится к трудоемким и капиталоемким отраслям промышленности. Это находит отражение в структуре себестоимости продукции, где преобладают затраты на заработную плату и амортизационные отчисления.

Потребляемые ресурсы и затраты на единицу продукции в горной промышленности подвержены большим колебаниям. Разница в себестоимости добычи 1т. полезного ископаемого в отдельных бассейнах и даже на предприятиях одного и того же бассейна может составлять 10 и более раз. Это объясняется существенным влиянием природных факторов, способа разработки месторождения, района добычи и др.

Размещено на Allbest.ru