Геологоразведочнмх работ
 Скачать 1.2 Mb.
|
|
КАЗАНСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНМЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ И НЕФТЕГАЗОВВ1Х ТЕХНОЛОГИЙ Кафедра региональной геологии и полезнмх ископаемьгх Р.Х. СУНГАТУЛЛИН ТЕХНИКА ГЕОЛОГО-РАЗВЕДОЧНМХ РАБОТ (краткий конспект лекций) Казань 2013 ББК 26.3 УДК 55:372.8 +550.8 Печатается по рекомендации Института геологии и нефтегазовъх технологий Казанского (Приволжского) федерального университета Сунгатуллин Рафаэль Харисович. Техника геолого-разведочнмх работ (краткий конспект лекций): Казань: К(П)ФУ, 2013. - 72 с. Краткий конспект лекций предназначен для организации лекционнмх занятий, а также самостоятельной работм по освоению курса «Техника геолого-разведочньгх работ». В предлагаеммх лекциях рассмотренм основнью способь проходки открьггьх и подземньх горньх вьработок, особенности ведения геологической документации при геолого- разведочньх и добьчньх работах, положения техники безопасности. Учебное пособие предназначено для студентов Института геологии и нефтегазовьх технологий. © Казанский (Приволжский) федеральньш университет, 2013 © Р.Х. Сунгатуллин, 2013 СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИЯ1 ГОРНМЕ ВМРАБОТКИ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ Введение. Горнъге въгработки и область их применения. История горнъгх въгработок Под разработкой месторождения понимают весь комплекс работ по извлечению полезного ископаемого из недр земли. Разработка месторождений может производиться открьггьш, подземньш и комбинированньш способами. При открьггом способе вьемка полезного ископаемого производится непосредственно с поверхности земли. Подземньш способом разрабатьвают глубиннье месторождения полезньгх ископаемьгх под толшей покрьваюших пород. При комбинированном способе верхнюю часть месторождения отрабатьвают открьггьши горньши вьработками, глубинную - подземньш способом. Разработка месторождений включает следуюшие основнье стадии: вскрьтие, подготовку и очистную вьемку. Непосредственной целью вскрьтия является установление грузотранспортной связи между горизонтами вьработки и пунктами приема горной массь на земной поверхности. Месторождения вскрьвают горньши вьработками (шахтньши стволами, штольнями, капитальньши траншеями), обеспечиваюшими доступ к поверхности земли или какой-либо разрабатьваемой части месторождения к вновь создаваемьш рабочим горизонтам. Через эти вьработки в процессе разработки транспортируют добьггое полезное ископаемое и вмешаюшую породу на поверхность, доставляют людей, оборудование и материаль, проветривают подземнье вьработки и т. д. По естественньш обнажениям чаше всего доступна изучению только приповерхностная часть пород. Поэтому в ходе поисковьх и разведочньх работ также широко используются искусственнье обнажения пород (горнье вьработки), где они вскрьваются на различную глубину. Следь древних разработок и археологические даннье свидетельствуют о наличии горного промьсла на территории нашей странь в глубокой древности. Ограниченность данньгх о древнем горном промьсле объясняется тем, что сведения о полезньх ископаемьх, способах их поисков и добьчи передавались преимушественно устно из поколения в поколение. Лишь с XIII века сохранились письменнье документь о добьче соли с помошью бурения скважин и откачки из них рассолов в бассейне Сев. Двинь и Камь. С конца XVI в. регистрировались и учитьвались поиски и добьча полезньх ископаемьх. В XVII веке для поисков полезньх ископаемьх, главньм образом золота, серебра, меди, железа и драгоценньх камней бьли снаряжень экспедиции на Урал и в Сибирь, которье возглавлялись знаюшими рудное дело людьми — рудознатцами.  Петр I положил начало централизованному управлению горньм делом в России. В 1700 г. бьл организован Приказ рудокопньх дел, реорганизованньй в 1718 г. в Берг-Коллегию. При Петре I впервье в России бьли организовань горнье школь, готовившие кадрь для горной промьшленности. К тому же времени относятся научнье исследования и описания месторождений, вьшолненнью В. Н. Татишевпм и В. И. Гениньм. Вьдаюшуюся роль в развитии учения о полезньх ископаемьх, их поисках и разведке сьграл М. В. Ломоносов. Следь многочисленньх древних горньх работ XVII и XVIII вв. обнаружень в Нерчинском районе, в Минусинской котловине, в предгорьях Северного Алтая, в Казахстане, в бассейне р. Ишим, в районе Каркаралинска, в ряде районов Средней Азии, на Южном Урале и, наконец, на Кавказе и Украине. Например, по следам древних горньх работ на Алтае бьли обнаружень многочисленнье месторождения полезньх ископаемьх, для эксплуатации которьх бьли заложень новье рудники. Среди открьггьгх по следам древних горньх работ медньх месторождений можно отметить Коунрад, Джезказган и ряд других. Джезказганские меднье месторождения, открьпъю в 1771 г., разрабатьшались еше в доисторические времена, о чем свидетельствуют огромнье отваль и следь древних горньгх работ.Древние рудокопь не вьдавали всей массь отбитой породь на поверхность, используя значительную часть ее на месте - для закладки, стараясь вести работь так, чтобь лишнюю породу не поднимать наверх, а употреблять для забутовки нижних вьработок. В этом древние рудокопь достигли большого совершенства. В древних забоях многих рудников бьли обнаружень большие количества удобньх для держания в руке каменньх молотков из твердой породь, имевших форму многогранника или плоского цилиндра; сохранились также каменнье молотки, привязьвавшиеся к деревянной рукоятке. Для откальвания рудь служили бронзовье кирки, клинья и зубила, по которьм производились ударь каменньми молотками. Из прочих предметов можно упомянуть глинянье сосудь, предназначавшиеся, по-видимому, для водь, закопченнье черепки от мелких глиняньх сосудов (возможно, остатки светильников), деревяннье корьгга для подземной транспортировки или промьвки рудь, кожанье ведра для водь, кожанье мешки (сумки) для рудь. Наконец, следует упомянуть, что в Степняке, в почве древних подземньх вьработок, неоднократно обнаруживались значительнье скопления золь, углей, а на кровле и стенках - следь огня; в древних отвалах также встречается много обожженного камня и кварца, что свидетельствует об огневой работе. Большинство горньх вьработок плотно забутовано. Для крепления оставлялись столбики сечением от 0,5 до 2 м и целики в виде участков неправильной формь, руда в которьх, по-видимому, считалась в древности непромьшленной. В рьхльх породах употреблялось иногда крепление при помо^и камней, из которьх в забоях устраивались стенки и сводь. Глубоко под землей встречались иногда отдельнье каменнье ступки, песть, истлевшие двухметровье корьгга, глинянье черепки и отходь от дробления и промьвки рудь на месте добьчи ее в забое. Древние рудокопь вскрьвали очень часто исключительно богатье золотье и меднье месторождения и только на незначительную глубину - до уровня грунтовьх вод, оставляя совершенно нетронутьми огромнье запась полезньх ископаемьх, зачастую иревьииаюшие запась руд в сотни и тьсячи раз. Отсюда, древние рудокопь, по сушеству, вьшолнили в огромньк размерах поисковью и геологоразведочнью работь часто с иомотью горнмх вьработок. В настоя^ее время на карьерах универсальньм и практически единственньм вьсокоэффективньм способом подготовки скальньх пород к вьемке является их разрушение энергией взрьва. Этот способ останется доминируютим и на перспективу 20-25 лет, если не будут открьггьт какие- либо принципиально новье способь разрушения скальньх пород с реализацией больших моицюстей. Это объясняется тем, что при взрьве заряда промьшленного взрьвчатого ветества массой 1 кг вьделяется практически мгновенно моицюсть более 70 млн. кВт, а при использовании механических, электрических, магнитньх и других способов разрушения пород реализуемая моицюсть составляет только сотни киловатт. Именно поэтому эффективность разрушения взрьвом особенно крепких пород несоизмеримо вьние, чем другими способами. Качество взрьва характеризуется в основном равномерностью и крупностью дробления скального массива, процентом вьхода негабарита, состоянием подошвь уступа, шириной развала горной массь. Являясь начальньм процессом технологии добьчи, взрьвание определяет эффективность всех иоследуютих процессов: погрузки, транспортирования, механического дробления и переработки минерального сьрья. В иастояицее время горнье предприятия осиатаются моициьми вьюокопроизводительньши буровьши станками, экскаваторами, автосамосвалами. Внедрение на крупньх карьерах прогрессивной циклично-поточной технологии, когда транспортирование горной массь из карьера производится моитьш ленточньш конвейером, особенно эффективно при обеспечении интенсивного равномерного дробления горньх пород взрьвом. ЛЕКЦИЯ 2 ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОД. СПОСОБЬ! И МЕТОДЬ! РАЗРУШЕНИЯ ПОРОД ПРИ ПРОХОДКЕ ГОРНЬ1Х ВЬ1РАБОТОК Физико-механические свойства горнъх пород. Шкала профессора М.М. Протодьяконова. Классификация пород по буримости. Методъ разрушения пород при проходке горнъх въработок. Механическое разрушение Горнье работь проводятся в разнообразньх по составу, текстурно- структурньш признакам, степени тре^иноватости и интенсивности вторичньх изменений породах. Кроме того, породь различаются по физико-механическим и техническим свойствам. Так, например, мелкозернистье гранить всегда будут крепче, чем крупнозернистье, а трешииоватье известняки будут очень легко раскальваться по плоскостям тре^иноватости и значительно труднее — по нормали к ним. Физико-механические свойства пород являются главньми факторами, определяю^ими вьбор системь и технологию добьчи и разработки полезньх ископаемьх. К наиболее сушественньш из этих свойств относятся крепость и устойчивость. Устойчивость характеризует способность горньх пород при той или иной пло^ади поверхности обнажения не обрушаться. Она является одним из основньх признаков для вьбора систем подземной разработки, определения ее параметров и способов крепления горньх вьработок. По устойчивости породь делят на пять групп. Очень неустойчивъе (пльвунь, сьшучие и рьхлье породь), которье не допускают обнажения кровли и боков вьработки. Неустойчивъе - допускают некоторье обнажения кровли, но требуют прочного поддержания ее вслед за вьемкой. Средней устойчивости - допускают обнажение кровли на большие пло^ади, требуют поддержания при длительном обнажении кровли. Устойчивъе - допускают обнажение на большой пло^ади, поддержание требуется в отдельньх местах. Очень устойчивьге - допускают без поддержания обнажения на большой илотади. Гориье породь по сопротивляемости разрушению от воздействия внешних сил классифицируются по относительной крепости, удельной работе разрушения, буримости и взрьваемости. Крепость - комплексная характеристика горньх пород, характеризую^ая их сопротивляемость разрушению, зависит от таких, свойств, как твердость, вязкость, третиноватость, наличие прослоек и включений. Наиболее распространенной является классификация пород по крепости, составленная М. М. Протодьяконовьм (табл. 1), и согласно которой все породь разделень на 10 категорий. Эта классификация основана на том, что сопротивляемость горной породь любьм видам разрушения может бьть вьражена коэффициентом крепости породь (Г), которьй показьвает, во сколько раз крепость данной породь больше или меньше крепости породь, условно принятой за единицу. На основании опьтного определения крепости горньх пород различньми полевьми и лабораторньми методами и с учетом коэффициентов крепости, предложенньх М. М. Протодьяконовьм, разработана единая классификация горньх пород для горнопроходческих работ по разрьхляемости и буримости. Буримость горньх пород принята для различньх технических условий и все породь подразделяются на 20 категорий (табл. 2). Классификация является промьшленно- экономической; она позволяет определить способь ведения горньх работ, подсчитать объем всех видов работ, время их вьполнения, расход материалов и инструмента, а также производительность работ. Определенная категория по буримости позволяет решить вопрос, каким способом возможно разрабатьвать породу: вручную, с применением машин или буровзрьвньм способом. Породь 1-1У категорий допускают применение ручньх работ с использованием лопат, кайл, ломов, клиньев и кувалд. Плотнье суглинки и глинь удобнее всего проходить штьковьми лопатами, песчанистье породь — подборочньми лопатами. В плотньх глинах, мергелях и других вязких породах используются кайль и ломь, разрьхляютие породу, которая в дальнейшем удаляется из забоя подборочньми лопатами. Для разрушения третиноватьх пород используются клинья, забиваемье с иомотью молотков в тре^иньь Таблица 1 Классификация пород по крепости (шкала М. М. Протодьяконова)
|