Подземная разработка россыпных месторождений

Конспект  лекций

по  дисциплине «Подземная разработка россыпных  месторождений»

1. Общие сведения  о россыпных месторождениях.

 

     Россыпями называют вторичные месторождения, образованные рыхлыми или сцементированными  отложениями обломочных пород, содержащие зерна, частицы или агрегаты минералов полезного ископаемого.

     Россыпи образуются в результате физико-химического  разрушения горных пород под влиянием различных экзогенных процессов, переноса разрушенного материала на большее  или меньшее расстояние тем или  иным способом (силами гравитации, водным потоком, оползнями снега или льда, силой ветра) и переотложения.

     Коренные  породы в результате выветривания разрушаются, раскалываются на отдельные обломки, которые под влиянием гравитации и поверхностных вод перемещаются по склонам гор и речных долин и сортируются по массе. Чаще россыпи образуются за счет эрозии коренных пород, содержащих полезные ископаемые в непромышленных концентрациях на больших площадях распространения и денударованных на значительную глубину.

     Россыпи залегают в поймах ручьёв и рек, на склонах и возвышенностях водоразделов, в озёрах и морях.

     Продукцией  россыпей являются самородные металлы, ценные кристаллы или минералы: золото и платина, алмазы оптический кварц  и янтарь, титановые, вольфрамо-оловянные, тантало-ниобиевые, редкометалыше, редкоземельные минералы. Из россыпей добывают более 70 % золота и алмазов, 35% олова, 60 % редких и редкоземельных минералов.

1.1 Строение россыпи и элементы её залегания

 

     Продуктивные  породы россыпи, содержащие зерна полезного ископаемого, называют песками. Слой песков с промышленным содержанием называют пластом. Пески представлены речной песчано-галечной или песчано-илистой смесью, с включением валунов.

     Пески залегают на изверженных или скальных породах, служащих основанием россыпи, которое называют плотиком (реже постелью, почвой, бедроком). Плотик может быть представлен гранитом, дунитом, глинистыми и песчано-глинистыми сланцами и другими скальными, плотными породами. В зависимости от прочностных свойств горных пород, поверхностность плотика может быть от относительно ровной до ребристой, щеткообразной. Породы плотика в верхней части разрушаются, изменяясь по глубине от дресвы до относительного монолита.

     Неровная  трещиноватая поверхность плотика  задерживает тяжелые металлы и минералы, иногда проникающие по трещинам на некоторую глубину.

     Породы, не содержащие полезного ископаемого, покрывающие пески, носят название торфов. Торфа сложены из тонкозернистых пород: песчано-глинистых, глин и мелкозернистых речников.

     Четко выраженная граница между пластом и торфами отсутствует.

     На  россыпях простого строения в толще  наносов залегает только один пласт  песков. При сложном строении на разных глубинах залегают несколько  пластов песков, при этом разделяющие  их породы являются для вышележащего пласта ложной почвой (ложным плотиком), а для расположенного ниже ложными торфами.

     Таким образом, в вертикальном строении россыпи (сверху вниз)

различают:

     торфа - верхняя часть наносов, покрывающая пласт, не содержащая полезных компонентов или содержащая в нерентабельных количествах;

     пески (пласт) - рыхлые отложения, обогащенные ценными компонентами, включающие нижнюю часть наносов и верхнюю часть плотика, состоящие из гали, песка, гравия и валунов, сцементированных в той или иной степени глиной;

     плотик  - почва или скальное основание россыпи.

     Наиболее  обогащенную зону россыпи называют струей, самую низкую отметку россыпи - тальвегом.

     На  россыпном месторождении различают: падение, простирание, глубину и  мощность. Падение россыпи соответствует  направлению движения водного потока, образовавшего ее. Протяженность россыпи по падению является ее длиной. Простирание россыпи перпендикулярно направлению движения водного потока и определяет ее ширину. Глубина россыпи - расстояние от поверхности до плотика. Мощность - это толщина слоя продуктивного пласта, т.е.песков.

     Ширина  россыпей изменяется в широких пределах от нескольких метров до 1-2 км. По ширине россыпей подразделяют следующим образом. Согласно классификации А.И. Скуратова  россыпи делят на 4 класса: 

Класс россыпи	Ширина россыпи, м
Узкие	10-30 м.
Средние	30-50 м.
Широкие	50-100 м.
Очень широкие	более 100м.

 
 

По классификации  С.М. Шорохова: 

Класс россыпи	Ширина россыпи, м
Очень узкие	менее 20 м.
Узкие	20-50 м.
Средние	50-100 м.
Широкие	150-500 м.
Очень широкие	более 500 м.

 

Также обстоит  дело и с делением россыпей по глубине.

По классификации  А.И. Скуратова по глубине различают  россыпи: 

1. Верховые (при отсутствии торфов);
2. Мелко залегающие (с мощностью торфов до 15 м.);
3. Неглубокие (с мощностью торфов 15-30 м.);
4. Средней глубины (с мощностью торфов 30-60 м.);
5. Глубоко залегающие (с мощностью торфов 60-120 м.);
6. Очень глубокие (с мощностью торфов более 120 м.).

 

По классификации  С.М, Шорохова: 

1. Мелкие (при  глубине плотика 3 м.);
2. Очень неглубокие (3-6 м.);
3. Неглубокие (6-12 м.);
4. Средней глубины (12-20 м.);
5. Глубокие (20-50 м.);
6. Очень глубокие (более 50 м.).

 

   Поскольку специальная классификация россыпей по мощности отсутствует, удобнее использовать классификацию, предложенную для рудных месторождений, в соответствии с которой россыпи делят на классы: 

тонкие	мощностью менее 0,8 м,
маломощные	мощностью 0,8-3 м;
средней мощности	мощностью 3-20 м;
мощные	более 20 м.

 

     Параметры элементов залегания оказывают  влияние на величину шахтного поля, выбор способов вскрытия и подготовки, применение средств механизации технологических процессов добычи и выбор системы разработки. Отработку пластов мощностью более 3 м полагается производить слоями сверху вниз.

     По  форме залежей различают плащеобразные, пластовые, линзовидные, лентообразные, шнурковые и гнездовые разновидности россыпей.

     Качество  россыпи характеризуется содержанием на пласт и на массу. Количество химически чистого металла или компонента в граммах или каратах (1 г = 5 каратам) в 1 м³ песков называют содержанием на пласт. Среднее содержание полезного компонента на 1 м³ всей толщи наносных отложений, включая пласт и торфа, называют содержанием на массу. Эти понятия дают возможность устанавливать рентабельность и способ добычи.

1.2. Геологическая характеристика россыпей.

 

     По  характеру образования выделяют пять основных типов россыпей: элювиальные, делювиальные, аллювиальные, береговые  и ледниковые. 

1.  Элювиальные ~ россыпи, образованные на месте разрушения коренных пород и перекрывающие их. Материал россыпей - несортированный, угловатый, состоящий из крупных обломков, сцементированный глиной. 

2.  Делювиальные - россыпи, образовавшиеся в результате некоторого смещения по склону материала разрушения коренных месторождений. Между элювиальными и делювиальными россыпями нет резких границ.

В основном делювиальные россыпи являются непосредственным продолжением элювиальных, и их называют элювиально-делювиальными. 

3. Аллювиальные - россыпи, образовавшиеся в результате переноса разрушенного материала коренных пород водным потоком на более - менее значительные расстояния от коренного месторождения. Для них характерно разнообразие петрографического состава, окатанность отдельных зерен и относительная рассортировка по крупности. В зависимости от фазы развития речных долин эти россыпи разделяются на долинные, русловые и погребенные. Аллювиальные россыпные месторождения имеют наибольшее промышленное значение. 

4. Береговые - россыпи, расположенные по берегам морей и океанов, образовавшиеся в результате прибоя, прибрежных течений и отложений в устьях рек. 

5.  Ледниковые - россыпи, образованные в горных месторождениях перемещением обломочного материала (спускающимися) ледниками. 

     В настоящее время широкое распространение  получили техногенные россыпи, связанные  с недостатками технологии, подлежащие повторной

разработке  открытым способом.

По возрасту россыпи делят на: 

1. Современные - россыпи позднейшего образования, расположенные в тальвеге современной долины или на увале. Характеризуются малой глубиной. Образованы как за счет коренных месторождений, так и за счет размыва более древних террасовых. 

2. Ледниковые - россыпи, образовавшиеся в ледниковый период; заключены в мощных толщах ледниковых отложений в виде линз и пропластков, залегающих на ложном плотике. 

3. Доледниковые ~ россыпи, образовавшиеся в доледниковый период и обычно покрытые мощными ледниковыми отложениями. Их расположение не совпадает с тальвегами современных долин. Это главная группа богатейших россыпей с большими запасами, высоким содержанием и выдержанным распределением полезного компонента. 

     В настоящее время по возрасту россыпи  чаще подразделяют на следующие 3 класса: 

1. Четвертичные россыпи, расположенные в современных долинах, морских и прибрежных зонах. Они залегают практически горизонтально и сложены рыхлыми обломочными отложениями.

2. Мезозойские и третичные (древние) россыпи, расположенные на участках древней гидросети. Залегают, как правило, горизонтально.

3. Допалеозойские и палеозойские (ископаемые) россыпи, встречаются плоских водоразделах и в долинах под толщей четвертичных отложений. Они представлены конгломератами, гравелитами, реже песчаниками. Залегают согласно залеганию вмещающих пород. 

     По  расположению на земной поверхности  относительно горизонта водного  потока различают: русловые, долинные, погребенные, террасовые, увалъные, верховые, береговые и донные морские. 

     Русловые  россыпи - россыпи, образуемые водным потоком в современной долине, т.е. приуроченные к руслам современных рек: в ее тальвеге, на внутрирусловых или береговых отмелях. Они залегают на дне реки, непосредственно на плотике или отложениях долинной россыпи. Торфов не имеют. Пласт песков не выдержан, встречаются струи и гнезда. На верхней части отмели в руслах залегают косовые россыпи. Косовые россыпи  - скопления наиболее мелких частиц ценного материала, переносимого во взвешанном состоянии. Мелкие частицы минералов располагаются исключительно в верхнем слое толщи песчано-галечных наносов, вдоль выпуклых намытых берегов рек, на островах, косах и отмелях. Наиболее обогащена минералом головная часть