Основні теоретичні положення
Гірнича порода – це мінеральна маса, що утворилася в природі у вигляді скупчення одного або кількох мінералів.
Корисна копалина – це природні та мінеральні речовини, які з достатнім економічним ефектом використовуються в техніці та народному господарстві. Корисні копалини поділяються на тверді, рідкі й газоподібні.
Руда – мінеральна речовина, яка містить метал або інший корисний компонент і з якої технологічно можливо й економічно доцільно здобувати валовим способом метали або мінерали для використання їх у народному господарстві.
Порода (пуста порода) – мінеральне утворення, яке не слугує об’єктом видобування (експлуатації) корисних копалин (компонентів) при розробці родовища, а вміщує це родовище або його окремі рудні тіла.
Родовище – природне скупчення корисних копалин, що має деякий об’єм надр, а в кількісному та якісному відношенні може бути об'єктом промислової розробки.
Тілом, або покладом корисної копалини називається локальне скупчення природної мінеральної сировини, морфологія якої визначається приуроченістю до конкретних геологічних структур або їх поєднань. У організації розвідувального процесу форма тіл відіграє важливу роль.
Форма корисних копалини (рудних тіл) визначається двома чинниками. По-перше, природними геологічними умовами їх утворення і подальшого перетворення. По-друге, геолого-економічними показниками, які встановлюють, виходячи з вимог промисловості до даної мінеральної сировини, гірничо-геологічними умовами розробки об'єкту, місцем розташування родовища та ін. Останні називають кондиціями, по яких з рудоносних зон при підрахунку запасів руд оконтурюють рудні тіла.
Контури рудних тіл лише в окремих випадках є чіткими, співпадаючими з геологічними границями. Як правило вони поступові і визначаються за результатами випробування.
Кожне рудне тіло корисної копалини має три напрями вимірювання в просторі. Залежно від співвідношення цих величин розрізняють три групи рудних тіл: ізометричні, плескаті та витягнуті в одному напрямі.
Серед різноманіття форм рудних тіл можна виділити наступні головні типи: пласти, лінзи, жили, труби або стовпи, штокверки, штоки, тіла неправильної форми, гнізда (кишені) і комбіновані поклади (рис. 1.1).
Рисунок 1.1. – Схематичні форми рудних тіл
(за В. М. Григор’євим із доповненнями):
А - ізометричні (а - шток, б - гніздо, в - кишеня); Б - плескаті (а - пласт, б - лінза, в- жила); В - витянуті в одному напрямку (а - стовпоподібні, б - трубчасті, в - воронкоподібні); 1 - рудні тіла; 2 - граніт; 3 - пісок; 4 - гравій, галька і мінерали важкої фракції; 5 - глина.
До ізометричних належать:
- купол – антикліналь ізометричного обрису та округлої, округло-еліптичної або неправильної форми з відношенням довжини до ширини від 3 до 1;
- масив – вихід значних мас докембрійських порід на денну поверхню;
- шток – тіло неправильної форми, що має подібний до ізометричного поклад суцільної (або майже суцільної) мінеральної сировини (наприклад, штоки кам’яної солі);
- гніздо – відносно невелике скупчення рудної речовини ізометричної форми, часто не більш ніж 1 м у поперечному перерізі;
- штокверк – об’єм гірської породи ізометричної форми, що нагадує шток, усіяний сіткою невеликих рудних жилок, які перехрещуються й супроводжуються вкрапленнями рудних мінералів.
До плескатих тіл належать:
- шар (пласт) – найпоширеніша форма покладів осадових родовищ рудних і нерудних корисних копалин. Це плитоподібне тіло осадового походження, яке відділяється від інших порід площинами нашарування. Шари мають довжину та ширину близьких розмірів – до десятків кілометрів. Товщина шарів може змінюватися від десятків сантиметрів до сотень метрів. Розрізняють шари прості (без прошарків породи) й складні (з прошарками породи);
- шароподібний поклад відрізняється від пласта меншими розмірами та меншою витриманістю;
- плащоподібний поклад – те саме, що й пластоподібний поклад, але характерний для верхніх зон вивітрювання родовищ заліза, каоліну тощо;
- жила – витягнуте у двох напрямах просте тіло, яке утворилось або як наслідок заповнення порожнини тріщини мінеральною речовиною чи гірською породою, або в результаті метасоматичного заміщення гірських порід уздовж тріщин мінеральними сполуками. За цією ознакою розрізняють жили виповнення та жили заміщення.
Жили, які залягають відповідно до нашарування вмісних порід, називають відповідними, або міжпластовими, а розташовані незалежно від нашарувань – січними. Жили, що не виходять на поверхню, називають сліпими, а які мають розгалуження – розгалуженими (апофізи). Жили, що складаються із серії паралельних недовгих рудних жил, перпендикулярних до вмісної породи, називають східчастими або сходовими, а у випадках перетину прожилків у різних напрямках – сітчастими;
- лінза – геологічне тіло сочевицеподібної форми, довжиною до сотень метрів, що швидко виклинюється по всіх напрямках;
- сочевиця відрізняється від лінзи меншими розмірами та більшою товщиною.
До витягнутих в одному напрямі рудних тіл належать трубчасті рудні тіла, які трапляються не часто. Типовий представник трубчастих тіл – трубки вибуху кімберлітів. Трубки мають еліптичний або круглий переріз, діаметр якого становить десятки та сотні метрів, а глибина може досягати кількох кілометрів. Якщо тіла корисних копалин мають різну насиченість рудою впродовж усього тіла, то існують ділянки рудних тіл, найбагатші на рудні мінерали, які називаються рудними стовпами.
Якщо збагачені рудними мінералами ділянки мають невеликі розміри, то їх називають кущами, гніздами, кишенями.
Рудні тіла мають три виміри: довжину, ширину та товщину, які називають відповідно його простяганням, падінням і потужністю. Крім того, розрізняють лінію простягання, лінію падіння й кут падіння.
Лінія простягання – лінія, що утворюється при перерізі поверхні пласта горизонтальною поверхнею (рис. 1.2).
Лінія падіння – лінія, яка перпендикулярна лінії простягання та лежить у площині пласта.
Простягання пласта – напрям лінії простягання. Простягання пласта визначається азимутом напрямку лінії простягання.
Азимут – кут між площиною магнітного меридіана (П-П, рис. 1.3) у заданій точці (О), що лежить у межах родовища, й вертикальній площині, що проходить через дану точку й лінію простягання. Азимут відраховується від магнітного меридіана за годинниковою стрілкою. В залежності від напрямку падіння пласта змінюються величина азимута та його простягання. Так, коли падіння пласта на південний схід (рис. 1.3, а), то простягання буде північно–східним (А-Б), а азимут рівним, припустимо, А3. Коли ж падіння пласта на північний захід (рис. 1.3, б), то простягання пласта – південно східне (Б – А), а азимут рівним 180о + А3.
Падіння пласта, чи його похил до горизонтальної поверхні, вимірюється кутом падіння α, що утворюється лінією падіння і її проекцією на горизонтальну поверхню.
Рисунок 1.2. Елементи залягання пласта: А-Б – лінія простягання; В-Г – лінія падіння;
α - кут падіння
Рисунок 1.3. Визначення положення пласта в земній корі
Товщиною пласта називають відстань між покрівлею та підошвою пласта за нормаллю. З технологічних міркувань пласти за потужності поділяють на чотири групи: дуже тонкі потужністю до 0,70 м., тонкі – 0,71…1,20 м., середньої потужності – 1,21…3,50 м., потужні – більше 3,50 м.
Кут падіння. Кутом падіння пласта називається кут, що утворений лінією падіння та її проекцією на горизонтальну площину. Залежно від кута падіння пласти поділяють на чотири групи: пологі до 18°; похилі від 19°до 35°; круто похилі від 36°до 55°; круті від 56°до 90°.
Вихідні дані
За результатами проведеного комплексу геолого-геофізичних досліджень та структурного буріння в одному з регіонів України виявлено пластові рудні тіла різної форми (додаток А).
Завдання
Кожен студент повинен провести аналіз конкретних ситуацій згідно виданого варіанту, визначити форму і тип, пластового покладу і скласти схему його графічної моделі в розрізі і в плані. Крім цього студенти повинні схематично зобразити родовища корисних копалин різної морфології згідно отриманого завдання.
Порядок виконання роботи
Розв’язок завдання з аналізу кожної конкретної ситуації слід робити в такій послідовності:
1 Згідно з умовами отриманого завдання проаналізувати тип покладу та елементи його залягання, для прикладу можна використовувати схеми, зображені в наочних посібниках на фотографіях та плакатах.
2 Побудувати схематичний розріз покладу, зобразивши при цьому рудне тіло та вміщуючи породи.
3 Скласти схематичну структурну карту.
4 Згідно з виданим завданням дати характеристику форм геологічних тіл та навести графічну модель.
Оформлення звіту
Звіт про виконану роботу повинен містити пояснювальну записку з вирішеними завданнями.
Контрольні запитання
1 Що таке гірнича порода?
2 Що таке корисна копалина?
3 Що таке руда?
4 Що таке рудне тіло?
5 Назвіть групи рудних тіл за співвідношенням трьох напрямків їх вимірювання.
6 Які тіла відносяться до ізометричної групи тіл?
7 Які тіла відносяться до плескатих тіл?
8 Які тіла відносяться до витягнутих?
9 Дайте характеристику рудних тіл ізометричної форми.
10 Дайте характеристику плескатих рудних тіл.
11 Що таке жила?
12 Які є жили?
13 Наведіть елементи залягання гірських порід.
Література
1. Ларін К.Л. Геологорозвідувальна справа: підручник / К.Л. Ларін, Г.Ф. Виноградов, В.С. Шабатин. – К.: Либідь, 1996. – 336 с.
2. Горное дело. Терминологический словарь. – Москва: Недра, 1989. – 694 с.
3. Формы геологических тел: справочник / Под ред. Ю.А.Косыгина, В.А.Кулындышева, В.А.Соловьева – М.: Недра, 1977. – 246 с.
Лабораторна робота № 2
Проектування та документація гірничих виробок
Мета і завдання
Метою роботи є набуття практичних навичок із проектування щільності та кількості розвідувальних виробок, та визначення їх кошторисної вартості.
При виконанні цієї роботи перед студентами ставиться завдання навчитися визначати необхідну щільність розвідувальних виробок, приймаючи до уваги рекомендоване співвідношення запасів різних категорій. Визначити витрати часу, праці та витрати на оплату праці при проходженні відкритих та підземних гірничорозвідувальних виробок;
У процесі виконання роботи студенти повинні:
– знати методику визначення щільності та кількості розвідувальних виробок;
– вміти визначати витрати часу, праці та обсяги витрат на оплату праці при проходженні відкритих гірничорозвідувальних виробок;
– вміти визначати витрати часу, праці та обсяги витрат на оплату праці при проходженні підземних гірничорозвідувальних виробок.