Подземная разработка россыпных месторождений

косы. Русловые россыпи находятся в постоянном движении и перемещаются по руслу, особенно в половодье.

     Долинные  - сформированные россыпи, перекрытые наносами; расположены в современных долинах рек и ручьев, образованы размывом ключевых и террасовых вышерасположенных россыпей. Материал характеризуется хорошей окатанностью и отсортированностыо, небольшим количеством валунов. Пласт песков приурочен к нижней части отложений и четко выделен. Из долинных россыпей добывается большая часть полезных ископаемых. Русловые и долинные россыпи относятся к аллювиальным.

     Погребенные (глубокие) россыпи - долинные россыпи древнего образования, перекрытые новыми отложениями. Торфа погребенных россыпей зачастую служат плотиком русловой или более поздней долинной россыпи.

     Долинные  и погребенные россыпи некоторыми авторами объединены в один класс  пойменных россыпей, приуроченных к нижней части поймы реки. В ряде случаев такие россыпи представлены двумя пластами, один из которых залегает на промежуточных глинистых отложениях.

     Увапьные  россыпи - остатки старых долинных россыпей, отложившиеся на пологом склоне, плотик которых плавно сопрягается с плотиком современной долинной россыпи. Такие россыпи занимают промежуточное положение между террасовой и русловой (долинной) или между двумя террасовыми. Генетически 4-й и 5-й типы россыпей эллювиально-делювиальные.

     Террасовые  россыпи являются остатками аллювиальных и делювиальных, и также долинных, сохранившимися выше уровня современного водного потока при их размыве. В результате неоднократных циклов перемещения и углублении русла водного потока в долинах может наблюдаться несколько террасовых россыпей.

     Верховые  (нагорные) россыпи залегают на возвышенностях на границе с коренным месторождением. Генетически они элювиального типа: залегают на небольшой глубине, непосредственно под слоем дерна.

     Дельтовые россыпи приурочены к дельтам рек и лагунам. Они образуются в результате выноса водным потоком и последующего отложения в дельте обломочного материала. Мощность таких отложений может быть значительной.

     Морские и озерные россыпи могут быть береговыми и глубинными (донными). Береговые образуются о полосе морского прибоя. Они мелкозернисты. Торфа отсутствуют. Мощность пласта песков от нескольких сантиметров до 1,5 м. Ширина от 10 до 100 м. Вследствие подъема суши на некоторое расстояние от современного берега на более высоком уровне могут находиться старые террасовые береговые россыпи, имеющие мощные песчаные торфа. Глубинные донные россыпи образуются на некотором расстоянии от морского берега под влиянием морских течений.

     Объектами подземной разработки могут служить  долинные, погребенные, террасовые и увальные россыпи (рис. 1.1).

     

 

     Рис. 1.1. Строение и типы россыпей:

     1 – русловая россыпь; 2 – торфа; 3 – пласт (пески) террасовой  россыпи;

     4 – пласт увальной россыпи; 5 –  долинная россыпь;

     6 – глубокая (погребенная) россыпь. 

     Ниже  приведены некоторые сведения о  генезисе россыпных месторождений.

     В коренных месторождениях полезные минералы находятся в сростках с породообразующими. Их высвобождение происходит в процессе физического и химического выветривания, обусловленного резкими перепадами температур и воздействием воды. В процессе химического выветривания устойчивые тяжелые минералы освобождаются от связей с жильной массой, а неустойчивые переходят во вторичные образования, обладающие низкой плотностью, мелкой зернистостью и легко перемещаются (удаляются) водными поверхностными потоками.

     Таким образом, в процессе развития коры выветривания происходит преобразование коренных пород в рыхлые отложения с повышенной концентрацией более тяжелых устойчивых минералов, расположенных на месте коренных, генетических образований, т.е. не перемещенных россыпей, называемых элювиальными. Они характеризуются наличием крупнообломочного не окатанного материала, содержание ценных компонентов в котором мало отличается от его концентрации в коренном источнике.

     Элювиальные россыпи могут быть открытыми  и перекрытыми наносными породами органического происхождения.

     Эти россыпи являются основным источником для формирования всех генетических разновидностей россыпей.

     В результате расчленения земной коры под воздействием эрозионных процессов  возникают долины водотоков и  водоразделы, характеризующиеся наличием склонов той или иной высоты. На склонах происходят весьма сложные геологические и геохимические процессы.

     Характер  этих процессов зависит от крутизны и строения склона, гранулометрического  состояния рыхлых отложений, формы  склона и его расположения; относительно частей света, циклов промерзания - оттаивания, количества и видов атмосферных осадков и др. факторов.

     На  склонах образуются россыпи следующих разновидностей: делювиальные — рыхлые склоновые отложения, возникшие в результате накопления смываемых со склонов продуктов коры выветривания; коллювиапьные - рыхлые склоновые отложения и образования подножий склонов, возникшие при смещении вниз по склону продуктов коры выветривания. Чаще процессы образования делювия и коллювия происходят одновременно и образуют делювиаяьно-коллювиапьные россыпи. В процессе формирования склоновых отложений под воздействием криогенных, химических и механических процессов происходит дальнейшее разделение пород с высвобождением минералов. Содержание полезных компонентов в делювиально-коллювиальных месторождениях чаще меньшее по сравнению с элювиальными за счет разубоживания пустыми рыхлыми породами.

     Комплекс склоновых отложений чаще называют делювиальными россыпями, они представляют террасовую и увальную россыпи. Содержание ценных компонентов в таких россыпях обычно выше в вершине, а по мере продвижения вниз по склону ценные компоненты начинают концентрироваться в ложбинах в виде отдельных струй. Склоновые россыпи служат источником образования аллювиальных россыпей русловых, долинных и погребенных, в зависимости от возраста последних.

     Комплекс  рыхлых отложений, в формировании которого основную роль играли процессы переноса речным потоком, носят название аллювия. Аллювий образуется в процессе формирования долин. Долина - это отрицательная форма рельефа (углубление), имеющая небольшую, по сравнению с длиной, ширину, образованная текущими водами. В плане у долин извилистые очертания. В строении днища долины различают русло - наиболее низкую часть днища, по которой осуществляется или осуществлялся основной водоток; пойму - пониженную часть, заливаемую водой во время паводков, и террасы -субгоризонтальные или наклонные площадки, вытянутые параллельно бортам долины. Днище долины представлено, в основном, аллювиальными отложения ми.

     В целом аллювиальные долинные и террасовые россыпи характеризуются следующими основными чертами. Распределение полезных компонентов в пласте аллювиальных россыпей обычно неравномерное. Большая концентрация минералов наблюдается в местах резкого снижения скорости водного потока. Распределение полезных компонентов в горизонтальной плоскости зависит от формы русла реки, продольного и поперечного профиля долины, характера основания, изменения скорости и направления течения и ряда других факторов, а потому не поддается строгой закономерности. В распределении тяжелых минералов в вертикальном сечении  россыпи наблюдается некоторая закономерность. Крупная фракция тяжелых минералов концентрируется в пласте и в верхней части плотика, нередко глубоко проникая в трещины плотика. При наличии глинистых пород тяжелые минералы практически не перемещаются вниз, а остаются на том же уровне, где отложились. Такие россыпи называют мясниковатыми.

     Мощность  торфов, перекрывающих пески, в различных  россыпях неодинакова и колеблется от нескольких до десятков метров. Длина  россыпей

изменяется  от первых десятков метров до нескольких километров. Ширина россыпей - oт первых десятков метров до первых сотен метров.

     Кроме рассмотренных генетических типов  россыпей, сформированных крупными по размерам (более 0,1 мм) зернами россыпных материалов, в долинах образуются, как отмечалось ранее, косовые россыпи, в которых минерал представлен мелкой плавучей фракцией. Они формируются в пределах верхней части рыхлых отложений, приуроченных к островам, косам, намывным

берегам. В этих россыпях могут концентрироваться минералы, выносимые из

нескольких  россыпей минералоносного района, и, таким образом, косовые россыпи  являются поисковым признаком.

     Россыпные минералы, выносимые водотоком в  устья рек, образуют дельтовые россыпи. Промышленное значение дельтовых россыпей невелико, но они являются источником формирования прибрежно-морских россыпных месторождений.

     Поисково-разведочные  работы показывают, что промышленные концентрации полезных минералов в  морских и озерных бассейнах  формируются в прибрежной мелководной полосе шельфа. Вода в крупных водных бассейнах (озерах, морях, океане) находится в постоянном движении: приливах-отливах, прибойных и ветровых течениях, вдольбереговых течениях, ветровых волнениях. В результате имеет место классификация материала в прибрежной полосе. Наиболее четко процессы обработки и классификации рыхлого материала по гранулометрии проявляются в морском бассейне. В прибрежной полосе, где действуют мощные ветровые волновые движения, происходит интенсивное взмучивание и отделение более крупных частиц от более мелких. Последние постепенно удаляются в глубинные части водоема, а более крупные и тяжелые частицы оседают и даже передвигаются к берегу. В результате продольных вдольбереговых течений происходит растяжение россыпи вдоль побережья от места поступления россыпных материалов в бассейн. Протяженность их зависит от характера берегов.

     В ходе передвижения наносов в береговой  зоне океанов, морей и крупных  озер происходит истирание обломочного  материала, его дифференциация по крупности и плотности. При этом максимальная концентрация тяжелых минералов имеет место в сравнительно узкой прибрежной полосе между линиями прилива и отлива или в зоне прибоя. Таковы месторождения рутила, ильменита, касситерита, алмазов, реже золота и платины. Содержание в прибрежноморских россыпях довольно высокое и достигает десятков процентов. Минералы хорошо окатаны и характеризуются примерно одинаковой зернистостью. Протяженность морских россыпей достигает десятков километров, но мощность редко превышает 1 м.

1.3 Горнотехническая  характеристика россыпей.

 

     По  физическому состоянию массива  россыпи могут быть мерзлыми и  талыми.

     В мерзлых россыпях наносные отложения  сцементированы льдом в прочный  монолит, требующий при разработке применения буровзрывных работ. Мерзлые россыпи при ведении работ дают относительно устойчивые обнажения значительных размеров, облегчающие ведение горных работ.

     Талые россыпи характеризуются малой  связанностью пород, склонностью их к ползучести, что сильно усложняет  технологию добычи.

     Кроме рассмотренных особенностей, на технологию подземной разработки влияют такие  особенности месторождений, как  валунистость, водоносность, характер плотика.

     Валуны  - крупные окатанные обломки и глыбы горных пород, имеющие в поперечнике от 10 до 100 см. Различают валуны: мелкие (10 - 25 см), средние (25 - 50 см) и крупные (50 - 100см).

По  количеству валунов породы россыпи  А.И.Скуратов подразделяет на:

     слабованунистые грунты - количество валунов в забое до 10 - 15 %; валуны крупностью до 60 мм удаляются без их разбуривания;

     валунистые - количество валунов до 25 % объема, мешают установке стоек и подвешиванию верхняков. Для извлечения крупных валунов необходимо их разбуривание и взрывание;

     сильновалунистые - количество валунов в забое превышает 25 % объёма. Для извлечения крупных валунов необходимо их разбуривание и взрывание.

     По  данным С. М. Шорохова имеет место  следующее подразделение россыпей:

- маловалунистые (с содержанием валунов мене 1 %);

- средневалунистые (с содержанием валунов от 1 до 3 %);

- валунистые (с содержанием валунов 3-10 %);

- очень валунистые (с содержанием валунов 10 - 30%). 

     Водоносность - это наличие воды, обводненость россыпи. Россыпи, разрабатываемые подземным способом, по водоносности (по коэффициенту водообильности, м³/т) делят на группы: 

1. Сухие, талые и мерзлые - (Кв = 0);

2. Маловодоносные - (Кв < 5);

3. Средней водоносности - (К_в= 5 - 20);

4. Водоносные -(К_в=20 - 60);

5. Очень водоносные  - (Кв > 60); 

     На  мерзлых россыпях приток подземных  вод зависит от наличия межмерзлотных  вод. Если их нет, то водоприток отсутствует.

     Большинство талых россыпей отличаются значительной водоносностью. Водоносными являются все талые россыпи, залегающие ниже русел рек и ручьев, наиболее водоносны  залегающие непосредственно под  руслами и перекрытые водопроницаемыми породами. На верховых, террасовых и увальных водоносность связана с осадками.