Гидрогеологические и инженерногеологические особенности разработки Яковлевского железорудного месторождения
Зайцев Д.А., Кирилов А.Н.
Яковлевское месторождение расположено в 30 км к северо-западу от г. Белгорода, у пос. Яковлево. Железорудные залежи месторождения прослежены буровыми скважинами на протяжении 42 км, практически вдоль шоссе Москва - Симферополь. Месторождение состоит из двух рудных полос - Яковлевской и Покровской и расчленяется на семь участков: Верхопенско-Ивнянский, Гремучинский, Центральный, Смородинский, Висловский, Непхаевский, Хохлово-Дальнеигуменский [1,2].
В орогидрографическом отношении месторождение расположено в области водораздела рек Псёл, Ворскла, Липовый Донец, рассеченного сетью оврагов и балок.
Железные руды месторождения представлены двумя типами:
богатыми железными рудами - рудами, пригодными для металлургического передела без предварительного обогащения;
железистыми кварцитами - остаточными (бедными) рудами, из которых производится высококачественное металлургическое сырье - магнетитовый концентрат.
Остаточные руды составляют основные запасы месторождения. По инженерно-геологическим признакам остаточные руды Яковлевского месторождения подразделяются на две основные группы - крепкие (плотные), с сопротивлением одноосному сжатию более 400 кг/см и руды малой крепости, с сопротивлением одноосному сжатию менее 400 кг/см .
На основании изучения структурно-текстурных особенностей и инженерно-геологических свойств была разработана более подробная классификация остаточных руд, по которым они подразделяются на:
крепкие;
средней крепости;
руды малой крепости, которые в свою очередь делятся на мягкие и легкоразрыхляемые.
Крепкие и средней крепости руды развиты главным образом в верхней части разреза, однако местами здесь встречаются и легкоразрыхляемые руды.
На долю крепких и средней крепости руд приходится 55 % от общей мощности, а остальные 45% представлены мягкими и легкоразрыхляемыми рудами.
К рудовмещающим породам на месторождении относятся железистые кварциты и сланцы.
Железистые кварциты слагают лежачий бок рудной залежи и являются крепкими рудами с сопротивлением сжатию порядка 2000-3000 кг/см , однако их трещиноватые и выветрелые разновидности обладают значительно меньшей прочностью.
Забиваем Сайты В ТОП КУВАЛДОЙ - Уникальные возможности от SeoHammer
Каждая ссылка анализируется по трем пакетам оценки: SEO, Трафик и SMM.
SeoHammer делает продвижение сайта прозрачным и простым занятием.
Ссылки, вечные ссылки, статьи, упоминания, пресс-релизы - используйте по максимуму потенциал SeoHammer для продвижения вашего сайта.
Что умеет делать SeoHammer
— Продвижение в один клик, интеллектуальный подбор запросов, покупка самых лучших ссылок с высокой степенью качества у лучших бирж ссылок.
— Регулярная проверка качества ссылок по более чем 100 показателям и ежедневный пересчет показателей качества проекта.
— Все известные форматы ссылок: арендные ссылки, вечные ссылки, публикации (упоминания, мнения, отзывы, статьи, пресс-релизы).
— SeoHammer покажет, где рост или падение, а также запросы, на которые нужно обратить внимание.
SeoHammer еще предоставляет технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз,
а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней.
Зарегистрироваться и Начать продвижение
Сланцы - филлитовые и углистые, метаморфизованные - залегают в висячем боку рудной залежи, образуя непосредственную кровлю для северовосточной ее части. Это довольно крепкие породы с временным сопротивлением сжатию 400-800 кг/см . Однако в верхней, выветрелой зоне сланцы обладают значительно меньшей прочностью и местами представляют собой глиноподобные, почти пластичные породы.
Из пород осадочной толщи наибольшее значение при разработке месторождения имеют их нижние горизонты, непосредственно залегающие в кровле железистых руд или вблизи от нее. В кровле богатых железных руд залегают сланцы висячего бока, переотложенные руды, а также бокситоподобные породы и известняки с прослоями глин каменноугольной системы. Мощность каменноугольных известняков равна 15-55 м. Известняки каменноугольной системы обладают большой прочностью: значение их временного сопротивления сжатию - 400-900 кг/см . Однако в пределах рудной полосы, известняки трещиноваты, закарстованы и переслаиваются с глинами, что значительно ослабевает их прочность.
Инженерно-геологические и гидрогеологические условия Яковлевского месторождения являются сложными, что обусловлено большой глубиной залегания полезного ископаемого, степенью устойчивости руд и вмещающих пород в горных выработках, состоянием осадочной толщи, перекрывающей руднокристаллический комплекс горных пород и имеющей мощность более 500 м. Значительная часть богатых железных руд месторождения (до 50%) представлена слабыми рыхлыми и глиноподобными разностями, которые в обводненном состоянии обладают низкими прочностными свойствами. Слабую устойчивость в зоне выветривания (30-50 м) имеют также сланцы лежачего и висячего боков месторождения.
Надрудная толща, включающая шесть водоносных горизонтов, большая часть из которых обладает высокими гидростатическими напорами, представлена комплексом осадочных отложений, состоящих как из крепких устойчивых горных пород, так и пород с проявлением плывунных свойств.
Физико-механические свойства горных пород осадочной толщи приведены в таблице 1 [3].
Таблица 1.
Показатели физико-механических свойств^ горных пород осадочной толщи
| Инженерно-
геологический
комплекс
|
Наименован ие пород
|
Плотнос ть, 103
кг/м3
|
Пористос ть, %
|
Естеств. влажнос ть, %
|
Водоотда ча, %
|
Число пластичнос ти, %
|
Сопро
т.
сжати
ю,
МПа
|
| Нижнекаменноуголь
ный
|
Известняк
|
2,51-3,06
|
0,35-18,70
|
-
|
-
|
-
|
4,36
59,41
|
| Бат-байосский
|
Глина
|
1,96-2,75
|
23,30
37,00
|
13,30
25,30
|
-
|
20-40
|
0,30
0,90
Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
Попробуйте сервис онлайн-записи VisitTime на основе вашего собственного Telegram-бота:
— Разгрузит мастера, специалиста или компанию;
— Позволит гибко управлять расписанием и загрузкой;
— Разошлет оповещения о новых услугах или акциях;
— Позволит принять оплату на карту/кошелек/счет;
— Позволит записываться на групповые и персональные посещения;
— Поможет получить от клиента отзывы о визите к вам;
— Включает в себя сервис чаевых.
Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
Зарегистрироваться в сервисе
|
| Келловейский
|
Песок
|
1,28
|
42,00
|
-
|
10-34
|
-
|
-
|
| Кимеридж-
оксфордский
|
Глина
|
2,06-2,14
|
30-40
|
16-24
|
-
|
21-41
|
0,10
2,00
|
| Волжский
|
Песчаник
|
1,98-2,49
|
-
|
-
|
-
|
-
|
37,70
53,00
|
| Апт-неокомский
|
Глина
|
2,06-2,28
|
28,00
37,50
|
16,70
19,40
|
-
|
5,80-18,10
|
1,0
|
| Сеноман-альбский
|
Мел
|
1,97
|
40,00
46,00
|
16,90
35,20
|
-
|
-
|
4,20
5,00
|
| Сантонский
|
Мергель
|
1,88
|
39,00
60,00
|
19,10
41,60
|
-
|
-
|
1,60
11,30
|
| Маастрихтский
|
Мел
|
1,82
|
42,00
52,00
|
30,00
40,00
|
-
|
11,40-14,90
|
0,50
1,90
|
| Палеоген-
неогеновый
|
Суглинок
|
1,90
|
47,10
|
-
|
-
|
10,90
|
-
|
| Палеоген-
неогеновый
|
Супесь
|
1,56
|
40,00
|
-
|
-
|
5,50
|
-
|
| Четвертичный
|
Суглинок
|
1,71
|
36,80
|
-
|
-
|
13,20
|
-
|
Обобщенные показатели физико-механических свойств горных пород и руд руднокристаллического комплекса приведены в таблице 2 [3].
Таблица 2.
| Наименование пород и руд
|
Плотность, 103, кг/м3
|
Пористость,
%
|
Угол
внутр.
трения,
град
|
Удельное
сцепление,
МПа
|
Сопрот.
сжатию,
МПа
|
Модуль упругости, 1010, Па
|
| Руда гидрогематит- мартитовая, крепкая
|
4,29-5,12
|
15,80-29,50
|
35-42
|
2,51-7,00
|
7,80
31,94
|
2,20-3,00
|
| Руда мартит-
железнослюдковая,
рыхлая
|
2,98-5,01
|
8,32-29,90
|
27-38
|
0,17-0,40
|
0,62-1,70
|
1,30
|
| Руда
железнослюдково-
мартитовая,
хлоритизированная
|
4,38-5,01
|
24,40-26,70
|
36-44
|
1,65-1,67
|
6,35-6,39
|
1,90-4,50
|
| Руда
железнослюдково-
мартитовая,
карбонатизированная
плотная
|
4,47-4,90
|
25,90-29,40
|
42-43
|
3,51-7,20
|
15,81
23,53
|
3,10-3,92
|
| Сланец хлорит- серицитовый
|
3,20-4,21
|
10,00-28,50
|
34-42
|
5,20-11,70
|
19,90
50,20
|
2,80-2,95
|
| Кварцит мартит- железнослюдковый
|
3,85-4,02
|
9,00-18,20
|
38-41
|
12,46
27,80
|
55,49
121,30
|
6,00-14,10
|
Отказ от комбинированной системы осушения, которая была запроектирована институтом ВИОГЕМ, определяет дальнейшие особенности ведения горных работ в условиях Яковлевского месторождения. В соответствии с новыми техническими решениями по защите рудника от подземных вод предполагается все дренажные мероприятия осуществлять и развивать только в руднокристаллическом водоносном комплексе, то есть фактически не затрагивая нижнекаменноугольный водоносный комплекс. Наличие высоконапорного (Н=400-450 м) нижнекаменноугольного водоносного комплекса в кровле рудного тела позволяет в данных условиях классифицировать отрабатываемое месторождение, как месторождение, работы на котором осуществляются под водным объектом. Соответственно в данных условиях возможно проявление и развитие опасных инженерногеологических процессов [3,4].
Безопасность ведения горных работ требует осушения нижнекаменноугольного водоносного комплекса, снятия высоких гидростатических напоров на кровлю руднокристаллической толщи, но по экономическим соображениям содержание системы водопонижающих скважин с поверхности земли потребует весьма значительных эксплуатационных затрат на откачку воды. В связи с этим, естественный предохранительный целик обеспечивает некий паритет в решении данного вопроса, позволяет достаточно надежно, при выполнении определенного комплекса мероприятий, обеспечить изоляцию вод карбона от зоны ведения горно-капитальных, подготовительных и очистных работ.
Ведение горных работ на Яковлевском руднике под неосушенным нижнекарбоновым водоносным комплексом следует рассматривать с позиций полного исключения прорывов подземных вод из вышерасположенного водоносного комплекса. Вместе с тем, в НИЦ НТУ «НОВОТЭК» подчеркивается, что экстремальный водоприток из предполагаемой зоны дробления может достигать 1000 м /ч, что не исключает развития плывунных свойств в руде на отдельных участках месторождения, не защищенных защитным целиком.
Комплекс вопросов, связанных с развитием возможных опасных инженерно-геологических процессов и явлений, представляется весьма неоднозначным и сложным. По некоторым негативным проявлениям изменений физико-механических и инженерно-геологических свойств горных пород, развитию явлений, связанных с техногенной нагрузкой на горный массив при ведении горно-капитальных, горно-подготовительных и добычных работ отсутствуют отечественные, зарубежные и мировые аналоги. При завершении строительства и дальнейшей отработке месторождения проявление любых возможных негативных процессов и явлений отрицательно скажется на безопасности работ, объемах добычи полезного ископаемого, экономической эффективности предприятия.
В связи с вышеизложенным, в обязательном порядке для Яковлевского месторождения необходимо проведение систематических, непрерывных, методически правильно поставленных качественных гидрогеомеханических наблюдений за состоянием горного массива и водопроявлениями, то есть создание и выполнение постоянно действующей системы мониторинга, охватывающего как подземные горные выработки, так и дневную поверхность рудника. Комплекс работ по наблюдениям должен охватывать весь период отработки месторождения по полной отработке полезного ископаемого, включая период ликвидации либо консервации шахты [3].
Список литературы
Геология, гидрогеология и железные руды бассейна КМА: том II / под ред. Д.Н. Утехина, В.Д. Полищук, А.Т. Бобрышева. - М.: изд-во Недра, 1972.
Горная промышленность Белгородской области. Учебное пособие. / В.Я. Анцибор, М.М. Яковчук. - Белгород: изд-во БелГУ, 2002.
Изучение характера деформаций пород под влиянием осушения. /Чуйко В.М. - Белгород: ВИОГЕМ, 1976.
Гидрогеологические иинженерно-геологическиеусловия железорудных месторождений КМА. / И.Н. Павлов, СП. Прохоров - М.: ГОСГЕОЛТЕХИЗДАТ, 1959.
|
