Архангельское золоторудное месторождение

Введение

Архангельское золоторудное месторождение находится в Красноярском края, Мотыгинском районе, в 4 километрах от п.Партизанск. Расстояние от п. Мотыгино до Архангельского месторождения 96 км. Расстояние до ближайшей железнодорожной станции Абалаково от п. Мотыгино по рр. Ангаре и Енисею 150 км, по автозимнику — 200 км.

Месторождение Архангельское локализовано на площади около 1 кв. км на восточном крыле Татарской куполовидной антиклинали в отложениях среднекординской подсвиты. Месторождение представляет собой систему сближенных кварцево-прожилковых и кварцево-жильно-прожилковых зон. Тип оруденения золото-кварцевый малосульфидный. Золото преимущественно свободное, распределение его неравномерное, видимые выделения встречаются редко.

Учитывая способ вскрытия и параметры месторождения проектом предусматривается, согласно классификации академика В. В Ржевского, углубочная продольная однобортовая (УДО) система разработки с размещением вскрышных пород во внешние отвалы.

Руда из карьера на обогатительную фабрику перемещается автомобильным транспортом. Из забоя руды транспортируется большегрузными автосамосвалами непосредственно на рудный дробильно-конвейерный комплекс на расстояние 4,1 км.

Горные породы в карьере разрабатываются с применением буровзрывных работ. Бурение взрывных скважин осуществляется станком с погружным пневмоударником Roc L8 c диаметром бурения 150 мм.

Так как затраты на транспортировку при автомобильном транспорте составляют значительную часть общих затрат на добычу, то для достижения более низкой себестоимости конечного продукта необходимо искать пути уменьшения транспортировки, в частности и вскрышных пород. Сделать это возможно за счет использования выработанного пространства для размещения вскрыши. Вытянутая форма Архангельского месторождения позволяет это сделать при изменении порядка отработки. В специальной части диплома рассмотрен вариант изменения порядка отработки карьерного поля с частичным размещением вскрыши в выработанном пространстве

1. Обзор научно-технической информации по теме дипломного проекта

2. Геологическая часть

2.1 Характеристики района месторождения Месторождение Архангельское расположено на водоразделе ручьев Архангельского (правый приток р. Удерей) и Васильевского (левый приток р. Шалакон). Административно находится на территории Мотыгинского района Красноярского края.

Основные населенные пункты района: Мотыгино, Партизанск, Раздолинск, Южно-Енисейск. Районный центр — п. Мотыгино, где имеется аэропорт круглогодичного действия, оснащенный для приема пассажирских и транспортных самолетов, пристань и причал. Поселки Раздолинск, Южно-Енисейск и Партизанский связаны с районным центром автомобильной дорогой III класса с грунтовым покрытием (расстояние соответственно 32 км, 85 км, 110 км). Ближайшим (4 км) к рудопроявлению населенным пунктом является п. Партизанск. Расстояние от п. Мотыгино до Архангельского месторождения 96 км. Расстояние до ближайшей железнодорожной станции Абалаково от п. Мотыгино по рр. Ангаре и Енисею 150 км, по автозимнику — 200 км. Сообщение района с краевым центром г. Красноярском осуществляется в летний период водным транспортом по рр. Ангаре и Енисею (450 км), зимой по временной автодороге (560 км).

Рельеф района низкогорный, слаборасчлененный. Абсолютные высотные отметки в районе месторождения 450−650 м. Обнаженность слабая, до 90% площади задерновано, мощность покровных образований 1−5 м, заселённость 80−90%, заболоченность около 30%. Район не сейсмоопасный.

Климат района резко континентальный с холодной (до -56°С) продолжительной зимой (октябрь-апрель) и коротким сравнительно жарким (до +35°С) летом. По данным Мотыгинской метеостанции среднегодовая температура составляет -2,2°С. Среднегодовое количество осадков 470 мм. Большая часть их выпадает зимой (мощность снегового покрова 1,5−2,5 м). Период распутицы весной — май-июнь, осенью — сентябрь-ноябрь. Глубина сезонного промерзания грунта достигает 1,5−2,0 м, местами отмечается многолетняя мерзлота. На рудопроявлении по данным бурения мерзлота не встречена.

Годовой ход средних значений метеорологических величин и высоты снежного покрова представлены в табл.1 и табл.2.

Таблица 1

Таблица 2

Наибольшая скорость ветра, превышение которой в году составляет 5%, U=6 м/сек.

Повторяемость ветра по направлениям (%) представленная в табл.3

Таблица 3

Гидросеть района представлена рр. Удерей, Шалакон и ее притоками. Эти типичные горнотаежные водотоки, мелководные с широкими (100−300 м) заболоченными днищами. Скорость течения до 1,5 м/сек, глубина до 1,0 м. Воды гидрокарбонатные, маломинерализованные, не агрессивные по отношению к строительным материалам, пригодны для бытовых и промышленных нужд.

2.2 Геологическая характеристика месторождения

2.2.1 Геологическое строение месторождения В геологическом строении месторождения принимают участие метаморфизованные осадочные породы пенченгинской и кординской свит протерозоя, первая прорывается небольшими интрузивными телами предположительно габбро-диабазового и диабаз-порфиритового состава. В результате метаморфизма интрузии потеряли свой первоначальный облик и превратились в амфиболитизированные породы.

Из жильных образований на месторождении широким развитием пользуются кварцевые и кварцево-карбонатные жилы.

Пенченгинская свита является рудовмещающей и представлена на месторождении своей верхней частью (пачка II). Литологический состав этой части свиты довольно однообразен; она сложена плотными, однородными по внешнему виду и в большинстве случаев рассланцованными метаморфизованными породами кварцево-хлоритового состава темно-зеленого или серовато-зеленого цвета. Присутствие в отдельных пачках биотита и альбита, различные количественные соотношения породообразующих минералов позволяют выделить следующие разновидности пород: кварцево-хлоритовые, кварцево-альбитовые, карбонатно-кварцевые, серицито-карбонатно-хлоритовые, кварцево-альбито-хлоритовые, биотито-хлорито-кварцевые и другие. Среди толщи метаморфизованных осадочных пород наблюдаются пачки небольшой мощности хлорит-актинолитовых пород с реликтовыми структурно-текстурными признаками основных эффузивов. Внизу пачки горизонт углисто-глинистых филлитизированных сланцев.

До глубины 35,7 м вскрыта переходная толща от пенченгиской к кординской свите, которую мы относим к кординской свите.

В интервале 35,7 — 72,5 м — кварцево-хлорито-альбитовые сланцы темно-серые, массивные, с неровной поверхностью излома. При действии соляной кислоты вскипают. В свежем изломе ясно наблюдается зернистость.

Кординская свита. Отложения этой свиты залегают согласно на породах пенченгинской свиты. Распространена свита в восточной части месторождения и слагает его висячее крыло. Контакт с нижележащей свитой четкий постепенный. Переходная пачка мощностью от нескольких до 20 метров отнесена нами к кординской свите и представлена переслаиванием кварцево-хлоритовых сланцев и филлитов. Постепенно первые вытесняются из разреза филлитами.

Месторождение Архангельское локализовано на площади около 1 кв. км на восточном крыле Татарской куполовидной антиклинали в отложениях среднекординской подсвиты. Общее простирание пород субмеридиональное (ССЗ), падение СВ-В с углами 35−70°. Отложения смяты в спокойные пологие складки, осложненные складчатостью более высоких порядков. Фиксируются складки с размахом крыльев от 500 м до нескольких сантиметров. Профиль их различный, чаще асимметричный с острым замком. Преобладающее простирание осей складок северо-восточное. Падение осевых плоскостей веерное — крутое как в СЗ, так и в ЮВ направлении. Положение оруденелых пород и кварцевых жил в районе (Аз. прост. 20−45°) секущее СВ к простиранию отложений, но совпадает с направлением их сланцеватости и осевых плоскостей складок.

На участке распространена площадная кора выветривания, представленная зоной начального разложения — дезинтеграции вмещающих пород и окисления сульфидов. Мощность зоны колеблется от 30 до 100 м, в среднем достигает глубины 50 м. Сульфидные минералы в ее пределах подверглись окислению и в большинстве представляют псевдоморфозы лимонита и охр по первичным сульфидам. Нижняя граница зоны устанавливается визуально по появлению в породах сульфидов свежего облика. Горные породы выветрелые до глинистого состояния распространены незначительно, преимущественно на ЮЗ фланге, в отдельных приповерхностных пересечениях до глубины 4−6 м, редко 10−14 м.

Площадь месторождения в плане фиксируется обширным вторичным ореолом мышьяка с содержанием 0,01%, в контуре которого проявлены более контрастные аномалии линейно-вытянутой формы с содержаниями 0,04−0,1% и размерами от 0,25×0,6 до 0,1×0,9 км. Золото во вторичных ореолах формирует отдельные разрозненные аномалии изометричной формы размером до 0,1×0,2 км с содержаниями от 0,01−0,03 до 0,1−0,3 г/т (Скороделов, 1983).

Месторождение представляет собой систему сближенных кварцево-прожилковых и кварцево-жильно-прожилковых зон общего северо-восточного простирания. Кварцевое прожилкование нередко имеет штокверковый характер, «стволовые» жилы проявлены неотчетливо. Границы зон с вмещающими филлитовидными сланцами условны, устанавливаются только по изменению интенсивности прожилкования. Конфигурация и внутреннее строение зон характеризуются невыдержанностью. При общем относительно пологом (до «мульдоподобного») залегания зон отмечаются участки их крутого падения, а также случаи интенсивной дислоцированности, блокированной складчатости и т. п. Генезис кварцевого прожилкования связывается с системой скальных трещин, сформировавшихся в зоне контакта разнокомпентентных толщ кординской и удерейской свит, и неоднократно подновлявшихся вплоть до завершения внедрения Татарского гранитоидного диапир-плутона и окончания постмагматический гидротермальной деятельности. Оруденение претерпело многократное преобразование, последовательность и особенности которого без специальных минералого-геохимических исследований установить не представляется возможным.

Тип оруденения золото-кварцевый малосульфидный. Золото преимущественно свободное, распределение его неравномерное, видимые выделения встречаются редко. Сульфиды представлены пиритом и арсенопиритом, как правило, незолотоносными. Приуроченность золота к какому-либо определенному типу кварцевого прожилкования не установлена. Мощные кварцевые жилы характеризуются низкими содержаниями металла.

Кварцевые прожилки представлены молочно-белым кварцем с примесью карбонатов, примазками серицита, вкраплениями гидроокислов железа и сульфидных минералов. Участки интенсивного окварцевания пород (с шириной проявления до 60−70 м) контролируются положением сближенных субпараллельных зон дробления и рассланцевания, имеют крутое, преимущественно З-СЗ падение. Кварцевые жилы (мощностью до 4−6 м) в их пределах рубцовые, сложной четкои линзовидной формы, часто ветвящиеся, несут сульфидную минерализацию лишь в приконтактовых частях. Они сложены средне-крупнозернистым белым и голубовато-серым плотным кварцем, нередко пористым (за счет выщелачивания сульфидов и карбонатов) мусковитсодержащим и охристым. Простирание таких жил — ССВ 20−350. Пирит образует скопления (до 10−15%) изометричных зерен и полосчатые мелко-тонкокристаллические агрегаты, как в зальбандах кварцевых жил и прожилков, так и послойно-линзовидную вкрапленность во вмещающих породах. В кварце в срастании с пиритом отмечаются халькопирит, очень редко пирротин (размеры зерен до 0,01 мм), а также сфалерит, галенит и блеклые руды (зерна 0,02−0,15 мм). Арсенопирит (до 2%) развивается в кварцевых прожилках и в меньшей степени во вмещающих породах в виде идиоморфных кристаллов (до 1×2,2 мм) и сероцветных выделений округлой формы. Кроме того, в прожилково-вкрапленных рудах минералогическим анализом установлены единичные зерна магнетита, ильменита, рутила, циркона, монацита, марказита. В окисленных рудах преобладают гидроокислы железа (гетит) и марганцевые (пиролюзит) минералы.

На участке по содержанию золота 0,1 г/т в пределах поисковых линий 47−55 оконтурена выдержанная минерализованная зона СВ простирания. Протяженность зоны 1000 м, ширина выхода на поверхность на СВ фланге 70 — 90 м, на ЮЗ — 200 — 250 м. Общее падение зоны СЗ под углами 40−500 на СВ фланге, к ЮЗ падение становится пологим до 20−300, в разрезе зона принимает мульдообразную форму. В пределах ПЛ 55 и далее на ЮЗ наблюдается ее расщепление на отдельные зоны мощностью 20−40 м.

Золоторудная минерализация не имеет видимых границ, устанавливается только по данным опробования. Конфигурация рудных тел зависит от выбранного бортового содержания. К примеру, при бортовом содержании золота 0,5 г/т, месторождение представляет собой одну выдержанную залежь.

По бортовому содержанию золота 1,1 г/т, преимущественно в пределах развития дезинтеграции и окисления, выделяются сближенные субпараллельно расположенные рудные тела северо-восточного простирания. Падение тел СЗ под углами 20−500 с выполаживанием в ЮЗ направлении. Рудные тела имеют плитообразную, лентообразную, линейно-вытянутую форму, занимают секущее положение к вмещающим породам. Тела по падению прослеживаются до глубины 30−70 м от поверхности, далее на глубину выклиниваются, причем на ЮЗ фланге уже на глубине 10−20−30 м от поверхности, нередко представлены в виде отдельных линз. Видимая мощность рудных тел весьма изменчивая, варьирует в пределах от 1 до 41 м. Отмечаются раздувы и пережимы рудных тел. Наиболее выдержаны в плане рудные тела РТ-2, 3, 6, 9, 12, в них сосредоточено 91% балансовых запасов металла. В рудных телах 2 и 3 — 62%.

Распределение золота на месторождении крайне неравномерное (коэф. вариации содержаний >150%). Основная масса золота (83,5%) сосредоточена в классе содержаний 0,1 — 0,8 г/т и только 16,5% приходится на класс содержаний 0,9 г/т и выше. В данном классе золото распределено следующем образом: 14,35% представлено содержаниями 0,9−3,9 г/т, 1,96% - содержаниями 4,0−15,9 г/т (с преобладанием содержаний 4,0 — 10 г/т) и 0,18% - содержаниями 16 г/т и выше. Пробы с высокими содержаниями от 16,0 г/т и выше отмечаются в ЮЗ части проявления на ПЛ 53−55. Высокий коэф. неоднородности содержаний, наличие проб с высокими содержаниями металла обусловлены формой нахождения золота в руде. По данным технологических исследований 2004 г. в рудах присутствует до 72% свободного золота класса крупности -5 +0,5 мм.

Месторождение Архангельское по сложности геологического строения относится к третьей группе объектов типа минерализованных и жильных зон, с рудными телами 3−5 м, с весьма неравномерным распределением золота. По минеральному составу руд — к золото-кварцевой малосульфидной формации.

2.2.2 Вещественный состав руд По данным исследований выделяются золото-скородит-лимонит-кварцевые, жильно-прожилково-вкрапленные и вкрапленные руды.

Золото-скородит-лимонит-кварцевые руды представлены кварцевыми жилами и прожилками, залегающими в выветрелых кварц-серицитовых сланцах согласно с общим направлением сланцеватости. Их мощность колеблется от первых миллиметров до первых сантиметров. Жилы и прожилки состоят на 90−98% из кварца, лимонита, скородита; в незначительных количествах в них присутствуют серицит, клиноцоизит. Текстура руд массивная, участками реликтовая сланцеватая. Структура катакластическая, гранобластовая до мозаичной.

Прожилково-вкрапленные выветрелые руды представлены маломощными кварцевыми и кварц-скородит-лимонитовыми прожилками и просечками в серицитовых сланцах. Чаще всего они располагаются субпараллельно сланцеватости. Прожилкование в сланцах крайне неравномерное.

Вкрапленные руды из коры выветривания состоят из кварц-серицитовых и серицитовых пород милонизированных до сланцев. Они имеют состав: кварц — 10−50%; серицит — 10−100%; серицито-мусковит — 0−65%; гидроокислы железа, скородит — 1−10%, в незначительных количествах в них присутствуют апатит, эпидот, рутил, лейкоксен.

По результатам количественного минералогического анализа руды на 93% состоит из породообразующих минералов. Из них по массе значительно преобладают кварц (46%), представленный главным образом жильной разновидностью, и слюдистые образования (35%). Доля глинисто-гидрослюдистой фракции относительно не велика и находится в пределах 7%. Из других породообразующих минералов в небольшом количестве присутствуют темноцветы (амфиболы, пироксены, эпидот и др.), хлорит и карбонаты. Доля рудных минералов в пробе незначительна и они представлены главным образом вторичными образованиями: оксидами, гидроксидами, сульфатами железа и скородитом, общая масса которых составляет практически 6%. Количество сульфидов в руде незначительно и не превышает 0,6%, из них 83% приходится на пирит. Доля арсенопирита составляет 0,1%, а такие минералы как халькопирит, халькозин, галенит, сфалерит, блеклая руда зафиксированы в редких и единичных зернах.

Химическим анализом установлено, что основными компонентами руды являются оксиды кремния, алюминия и калия (табл.4). Их суммарная масса составляет 74%, причем на долю кремнезема приходится практически 61%. Рудообразующие компоненты представлены железом, серой и мышьяком. Общая масса железа находится в пределах 4%. Доля мышьяка практически в 2 раза больше чем серы, соответственно, %: 0,58 и 0,29. Железо и мышьяк присутствуют главным образом в оксидной форме, а сера в сульфидной. Степень окисления рудных минералов по железу составляет 93%, что позволяет отнести руды к типу окисленных руд.

Таблица 4.

Химический состав руды

2.2.3 Геологические и горно-технические условия месторождения Месторождение расположено на плоском водоразделе ручьев Архангельского и Васильевского. Расчлененность рельефа в пределах месторождения слабая. По данным отчета с подсчетом запасов (Мисюков, 2006) мощность покровных отложений, представленных глиной со щебнем сланцев и глыбами кварца не превышает 4−5 м, в среднем составляет 2,5 м. На СЗ фланге площади локальными участками отмечается заболоченность покровных отложений. Глубина сезонного промерзания грунта достигает 1,5−2,0 м, многолетняя мерзлота не развита. Район не сейсмоопасный, оползней и селей в районе не наблюдается. Вмещающие породы и руды не радиоактивные. Месторождение не газоносное, породы и руды не склонны к самовозгоранию. Процессы карстообразования на участке не проявлены.

Месторождение представлено серией сближенных субпараллельных рудных тел линзовидно-линейной формы, северо-восточного простирания, локализованных в пределах выдержанной рудоносной зоны. Падение тел ЗСЗ под углами 20−50°. На ЮЗ фланге тела выклиниваются по простиранию, по падению прослеживаются до глубины 30−70 м.

Вмещающие породы представлены полускальными интенсивно трещиноватыми кварц-серицитовыми сланцами с отчетливо выраженной сланцеватостью северо-восточной ориентировки. В рудных интервалах сланцы пронизаны густой сетью кварцевых прожилков и маломощными жилами, с сульфидной прожилково-вкрапленной минерализацией, образующих зоны интенсивной трещиноватости и неоднородности вмещающих пород северо-восточного простирания. Локальными участками породы до глубины 4−6 м, редко 10−14 м выветрелые до глинистого состояния.

С целью определения влажности окисленных руд и объемного веса из канав и скважин было отобрано 45 штуфных проб в соответствии с «Требованиями к определению объемной массы и влажности руды для подсчета запасов рудных месторождений». В стадию поисковых работ при технологических исследованиях определялись основные физико-механические параметры окисленных руд. Физико-механические свойства пород и руд представлены в табл.5. Плотность вмещающих пород в среднем составляет 2,4 г/см3, руды — 2,6 г/см3, влажность пород в среднем 4,06%, пористость руд — 9,92%, прочность — 46,83 Мпа.

В целом горнотехнические условия месторождения можно охарактеризовать как простые и благоприятные для отработки открытым способом. Коэффициент вскрыши составляет в среднем 1,42 м3/т.

Таблица 5.

Физико-механические свойства пород и руд

Классификация горных пород по трудности разработки приведена в табл. 6

Таблица 6.

Классификация горных пород по трудности разработки

По степени сжимаемости породы относятся к прочным. Коэффициент крепости по Протодьяконову 8−10 для вскрышных пород, 8−15 для руды, породы крепкие, среднедробимые.

2.2.4 Гидрогеологические условия месторождения Поверхностные воды:

Расчлененность рельефа в пределах месторождения слабая. По данным отчета с подсчетом запасов (Мисюков, 2006) мощность покровных отложений, представленных глиной со щебнем сланцев и глыбами кварца не превышает 4−5 м, в среднем составляет 2,5 м. На СЗ фланге площади локальными участками отмечается заболоченность покровных отложений. Глубина сезонного промерзания грунта достигает 1,5−2,0 м, многолетняя мерзлота не развита. Район не сейсмоопасный, оползней и селей в районе не наблюдается. Сейсмичность района строительства — 6 баллов Вмещающие породы и руды не радиоактивные. Месторождение не газоносное, породы и руды не склонны к самовозгоранию. Процессы карстообразования на участке не проявлены.

Поток грунтовых вод направлен к естественной дрене — руч. Архангельскому и в незначительной мере — р. Шалакон. Групповой выход родников с суммарным расходом 12,1 л/сек разгружается в долине ручья, относится к типу нисходящих безнапорных с весьма низкой водообильностью (0,06−0,5 л/сек).

По данным простейших гидрогеологических наблюдений, проводившихся в период геологоразведочных работ, минимальный среднемесячный расход воды характерен для июля — 0,05 куб. м/сек и для февраля-марта — 0,05−0,01 куб. м/сек. Максимальный расход приурочен к периоду активного снеготаяния — до 5 куб. м/сек.

По данным гидрогеологической съемки, проведенной Гидрогеологической партией Ангарской геологоразведочной экспедиции в 1980;84 гг. (Львов Б.Д.) вода в истоках руч. Архангельского без цвета (+20), без запаха (не более 2−3 баллов), привкус не более 2−3 баллов. Химический состав воды (макроэлементы): рН 6,0, НСО13 30,5(0,5), SO" 4 4,0(0,08), Cl' 6,7(0,19), Са2+ 1,0(0,05), Mg2+ 1,8(0,15), Na+K+ 12,2(0,53), Fe3+ 0,5(0,03), NH+40,2(0,01), SiO2 5,0. Количество взвешенных частиц в меженный летний период не более 8,5 мг/л. Формула солевого состава:

Подземные воды:

Водоносный горизонт в рыхлых четвертичных отложениях Геологоразведочными работами установлено, что водоносный горизонт в рыхлых четвертичных отложениях не выдержан и представлен в виде отдельных разрозненных линз «верховодки», залегающих на глубине 1−10 м и чередующихся без видимых закономерностей с сухими участками. Взаимосвязи с грунтовыми водами не отмечено.

Водоносный горизонт трещинных и трещинно-жильных вод сланцев сухопитской серии Характеристика гидрогеологических условий месторождения Архангельского приводится по данным бурения поисковых и оценочных скважин, гидрогеологической скважины 1 г (ПЛ-51), опытной кустовой откачки. Скважина 1 г пробурена глубиной 45,0 м. В интервале 18,0−42,0 м скважина вскрыла слабонапорный водоносный горизонт трещинных и трещинно-жильных вод в алеврито-глинистых и кварц-серицитовых сланцах удерейской свиты сухопитской серии. До глубины 18,0 м выветрелый щебень сланцев, в меньшей мере — щебень и глыбы кварца, сцементированные глиной коричневого, коричневато-серого цвета. Щебнисто-глинистый материал является водоупором, под которым залегает слабонапорный горизонт подземных вод. При глубине скважины 45,0 м после 14-часового отстоя уровень воды установился на глубине 4,10 м. Величина напора составила 13,9 м.

Откачка из скв. 1 г проведена с 5 наблюдательными скважинами: 6 т, 4 т, 10н, 13н, 14н. дебит скважины 0,3 л/с, понижение уровня 23,0 м (удельный дебит 0,01 л/с); в скв. 6 т и 4 т соответственно 1,32 и 0,64 м. Мелкие скважины 10н, 13н, 14н глубиной 2,7−3,5 м на откачку не прореагировали.

В связи с вышеизложенным установлено, что водоносный горизонт экзогенной трещиноватости сланцев кординской свиты нижнего рифея распространен в районе рудопроявления повсеместно и является единственным источником обводнения будущего карьера грунтовыми водами.

Водовмещающими породами являются сланцы кварц-серицитового, серицит кварцевого состава. Породы значительно выветрелы, в некоторых случаях до глинисто-щебнистого состояния. Зона интенсивного выветривания сланцев и экзогенной трещиноватости прослеживается по керну скважин на глубину до 35−42м.

По химическому составу подземные воды месторождения гидрокарбонатные кальциево-магниевые с минерализацией до 0,1 г/л. Реакция вод нейтральная либо слабокислая с рН 6,8. По степени жесткости воды относятся к мягким с общей жесткостью менее 0,3 мг-экв.

3. Горная часть

3.1 Система разработки

3.1.1 Элементы системы разработки На карьере принимается система разработки: углубочная продольная однобортовая (УДО) с размещением вскрышных пород во внешние отвалы по классификации В. В. Ржевского.

Элементы системы разработки определены в соответствии с требованиями «Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом» и «Правил технической эксплуатации при разработке месторождений открытым способом» с учетом физико-механических свойств отрабатываемых пород.

Высота уступов установлена, исходя из рекомендованного горного и транспортного оборудования и технологии отработки с учетом уменьшения потерь и разубоживания, и составляет — 5 м в контурах рудного тела на добыче и 10 м по вскрыше вне пределов контуров рудных залежей.

Конструктивные размеры элементов рабочих площадок для ЭКГ-5А представлены на рис. 1 :

— при работе экскаваторов в скальных и полускальных породах с применением БВР со сквозной схемой движения автотранспорта:

м м

Ширина рабочей площадки составляет для ЭКГ-5 = 59,4 м

— при тупиковой схеме движения автотранспорта с петлевым разворотом:

м м

Ширина рабочей площадки ЭКГ-5 = 36 м.

Рис. 1 Конструкция рабочей площадки ЭКГ 5-А Таблица 7

Элементы рабочей площадки ЭКГ-5А

Ширина транспортной бермы — 14 м. Элементы ее конструкции представлены на схеме 1, а размеры сведены в табл.7

Таблица 7

Элементы транспортной бермы

Схема 1. Транспортная берма Основные параметры системы разработки представлены в табл.8

Таблица 8

Параметры системы разработки

3.1.2 Вскрытие месторождения Верхние горизонты (555, 550, 545, 540 м), имеющие непосредственную связь с соответствующими отметками дневной поверхности, вскрываются наклонными полутраншеями.

Нижележащие горизонты 535−525 м вскрываются наклонными прямолинейными съездами. Горизонты 520−490 м — спиральной системой съездов.

Горизонт 480 вскрывается самостоятельным прямолинейным съездом с горизонта 490 м.

Уклоны съездов на верхних горизонтах, через которые осуществляется транспортирование основных объемов руды и вскрышных пород, принимаются 5−7%. Нижележащие горизонты 490−480 м с относительно небольшими объемами руды и вскрыши вскрываются траншеями с уклоном 10%.

Общая протяженность трассы съездов от отметки 540 м до отм. 480 м составляет 850 м.

Для улучшения и получения достоверных данных распространения рудных тел и обоснованного планирования горных работ намечен определенный объем эксплуатационной разведки — опробование взрывной сети, канавы и пр.

3.2 Комплексная механизация горных работ

3.2.1 Обоснование комплекса оборудования грузопотока

1. Определяется общий показатель трудности разрушения пород.

МПа

— коэффициент крепости породы, МПа

— предел прочности породы при одноосном сжатии, МПа МПа

МПа

и — пределы прочности породы при сдвиге и одноосном растяжении соответственно Мпа

— показатель трудности разрушения

— коэффициент, учитывающий трещиноватость пород

=0,7ч0,8

— плотность породы, т/м3

g — ускорение свободного падения, м/с2

2. С учётом заданного типа и марки выемочно-погрузочного оборудования обосновываются вид транспорта, способ подготовки пород к выемке, способ отвалообразования.

Так как на карьере небольшая мощность грузопотока — 456,8 тыс. м3/год, расстояние транспортирования вскрышных пород не превышает 1,5 км, а транспортировка руды — 4,6 км (рациональное расстояние транспортирования при автотранспорте < 3ч6 км), карьер имеет небольшие размеры в плане — 950 м (< 2000ч2500 м) и небольшая глубина карьера, то принимается автомобильный транспорт.

м3

— емкость кузова автосамосвала, м3

— емкость ковша экскаватора, м м3

Принимается БелАЗ-7540.

Характеристики БелАЗ-7540 представлены в табл.9.

Таблица 9

Техническая характеристика автосамосвала

Так как плотность породы вскрыши равна 2,5 т/м3, и коэффициент крепости породы Мпа, то способ подготовки пород к выемке выбираю буро — взрывной.

Способ отвалообразования при автомобильном транспорте — бульдозерное.

3. Выбор схемы механизации горных работ.

— буровой станок

— запас взорванной горной массы

— экскаватор (ЭКГ, ЭГ, ЭГО, ЭШ)

— автосамосвал

— временный отвал

— бульдозер

4. Режим работы оборудования в грузопотоке.

Принимается 365 рабочих дней в году, в две смены, при продолжительности смены 12 часов. Работа буровых станков принимается в 2 смены продолжительностью 10 часов.

3.2.2 Подготовка горных пород к выемке

3.2.2.1 Буровые работы

1. Определение показателя трудности бурения.

и — предел прочности породы при одноосном сжатии и сдвиге соответственно, МПа

— плотность породы, т/м3

2. Выбор типа бурового станка и инструмента, устанавливается диаметр скважины.

Так как, то принимаю пневмоударный способ бурения.

Так как Мпа, то принимаю буровой станок марки Roc L8 с погружным пневмоударником.

Технические характеристики бурового станка Roc L8 представлены в табл10.

Таблица 10

Техническая характеристика бурового станка

3. Определение параметров режима бурения, а именно, скорости бурения.

м/ч

энергия единичного удара пневмоударника, Дж

— частота ударов пневмоударника, с-1

— диаметр долота, м

— коэффициент, при

— коэффициент, зависящий от формы буровой коронки (при трехперой коронке

м/ч

4. Подсчет сменной, суточной, месячной и годовой производительности бурового станка.

м/смену

— сменная производительность бурового станка

— продолжительность рабочей сменны, ч

— продолжительность подготовительно-заключительных операций (ч)

— продолжительность регламентированных перерывов, ч (ч)

и — соответственно, затраты времени на чистое бурение и на выполнение вспомогательных операций, приходящихся на 1 п. м скважины, ч/м

ч/м ч/м

при пневмоударном бурении ч/м м/смену

м/сут

— число рабочих смен станка в сутки ()

м/сут

м/месс

— число рабочих дней в месяце ()

м/мес

м/год

— количество месяцев в году ()

м/год

3.2.2.2 Взрывные работы

1. Определение эталонного удельного расхода ВВ, устанавливается класс разрабатываемых горных пород по трудности разрушения взрывом.

г/м3

— предел прочности породы при одноосном сжатии, при сдвиге и одноосном растяжении соответственно, МПа г — плотность породы, т/м3

г/м3

2. Расчет проектного удельного расхода ВВ; для определения соответствующих коэффициентов выбирается тип ВВ, по вместимости ковша находится диаметр среднего куска взорванной породы.

Тип ВВ — эмулин.

г/м3

— переводной коэффициент от эталонного ВВ к принятому типу ВВ ()

— коэффициент, учитывающий требуемую степень дробления породы ()

— коэффициент, учитывающий степень сосредоточения заряда ВВ ()

— коэффициент. учитывающий трещиноватость массива

— среднее расстояние между трещинами в массиве, м (м)

— коэффициент, учитывающий число обнаженных поверхностей уступа при взрыве ()

— коэффициент, учитывающий влияние высоты уступа

г/м3

По факту ведения буро-взрывных работ на карьере выше, поэтому определяется по формуле Союзвзрывпрома

f — коэффициент крепости пород

Y — плотность пород

dЗ — диаметр заряжаемой скважины

do — средний размер отдельности в массиве

dК — кондиционный кусок г/м3

3. Определение параметров скважины: длина заряда, забойки и перебура, а также общая длина и угол наклона.

м

— глубина перебура, м

м м

— угол наклона скважин к горизонту, град м

м

— длина забойки заряда, м м

4. Расчет параметров расположения скважин: величина сопротивления по подошве, расстояние между скважинами в ряду, расстояние между рядами скважин, количество рядов скважин.

м

— линия сопротивления по подошве, м м

м

— расстояние между скважинами, м

— коэффициент сближения скважин ()

м

м

— расстояние между рядами скважин, м м

шт

— количество рядов скважин, шт

— ширина заходки экскаватора, м

— радиус черпания экскаватора на уровне стояния, м м

шт

— количество скважин в ряду, шт

— длина взрываемого блока, м

м м

шт

5. Объем экскаваторного блока, разрыхляемого за один взрыв, принят из расчета обеспечения работы карьера:

— на рудном уступе — в течении одного месяца с объемом горной массы

200 000 / 12 = 16 667 т или 6410 м³.

— на вскрышном уступе — - в течении одного месяца с объемом горной массы (исходя из максимального годового объема вскрышных работ):

335 000 / 12 = 27 907 м3.

6. Подсчет величины заряда ВВ в скважине и определение конструкции скважинных зарядов.

кг

— масса заряда ВВ в скважине, кг кг

кг/м

— количество ВВ приходящиеся на 1 м скважины, кг/м

— плотность ВВ, кг/м3 (кг/м3)

кг/м

м

— длина скважины. занимаемая ВВ, м м

м

— длина воздушного промежутка, м м

7. Установление параметров развала взорванной горной массы (ширина и высота развала), коэффициент разрыхления породы в развале, количество рядов скважин принимается с учетом получения развала нужных параметров.

м

— ширина развала взорванной породы, м

— коэффициент зависящий от времени замедления при КВЗ

— количество рядов скважин, шт

— расстояние между рядами скважин, м

— дальность перемещения пород от первого ряда скважин, м

м

— коэффициент учитывающий взрываемость пород

— коэффициент, учитывающий угол наклона скважин м

м

м

— высота развала, м м

8. Определение времени замедления при короткозамедленном взрывании и выбор схемы инициирования заряда ВВ.

мс

— интервал замедления при однорядном взрывании, мс

— коэффициент зависящий от взрываемости пород мс При многорядном взрывании интервал замедления увеличивается на 25%. Следовательно, интервал замедления равен:

мс

9. Расчет выхода горной массы с 1 м скважины.

м3/пм

— количество горной массы с 1 м скважины, м3/пм

— высота отрабатываемого уступа, м

— расстояние между скважинами, м

— линия сопротивления по подошве, м

— расстояние между рядами скважин, м

— количество рядов скважин

— длина скважины, м

м3/пм

3.2.3 Выемочно-погрузочные работы

1. Расчет относительного показателя трудности экскавации Пэ и оценка разрабатываемой породы по экскавируемости.

— плотность породы, т/м3

— средний размер кусков разрушенной породы в развале, м

м

— ёмкость ковша экскаватора, м3

м

— предел прочности породы при одноосном сдвиге, Мпа

— коэффициент разрыхления разрушенной породы в развале ()

2. Определить параметры забоя экскаватора (высоту забоя, ширину заходки), установить, за какое число заходок будет отрабатываться развал взорванной породы.

м

— высота забоя, м м

— ширина заходки экскаватора, м

— радиус черпания экскаватора на уровне стояния, м м

— количество заходок экскаватора по отработке развала

— ширина развала взорванной породы, м Принимаю 3 заходки экскаватора

3. Определение часовой паспортной, технической и эффективной производительности экскаватора (продолжительность цикла по элементам, коэффициенты наполнения, разрыхления породы в ковше, влияние технологии выемки и др.), а также сменная, месячная и годовая.

м3/ч

— часовая паспортная производительность экскаватора, м3/ч

— емкость ковша экскаватора, м3

— время цикла экскаватора, с © м3/ч

м3/ч

— часовая техническая производительность экскаватора, м3/ч

— коэффициент экскавации

— коэффициент наполнения ковша ()

.- коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора ()

. — коэффициент, учитывающий технологию выемки ()

м3/ч

м3/ч

— длительность смены, ч (ч) м3/ч

м3/ч

— суточная производительность экскаватора, м3/сут

— количество смен ()

м3/сут

м3/мес

— месячная производительность экскаватора, м3/мес

— количество рабочих дней в месяце ()

м3/мес

м3/год

— годовая производительность экскаватора, м3/год

— количество рабочих дней в году ()

м3/год

3.2.4 Перемещение карьерных грузов

1. Тип дорожного покрытия на уступе, в капитальной траншее и на поверхности.

м

— ширина проезжей части при двустороннем движении, м

— ширина кузова, м

— ширина предохранительной полосы между наружным колесом машины и кромкой проезжей части, м (м)

— безопасный зазор между кузовами встречных машин, м

м

— скорость движения машин, км/ч м

м

— ширина проезжей трассы, м

— ширина канавы, м (м)

— ширина внешнего отвала, м

м

— высота внешнего отвала, м м — < 27 т

м — 27ч75 т м — > 75 т м

м Т. к мощность грузопотока с уступа 456,8 тыс. м3/год, то тип дорожного покрытия — переходное, гравийное.

2. Схема обмена автосамосвалов в забое.

Так как ширина заходки экскаватора, А = (1,5ч1,7)· Rч.у. и встречное движение машин на уступе, то движение автосамосвала попутное тупиковое.

3.Технологический расчет автотранспорта с определением продолжительности рейса автосамосвала и его производительности.

т

— коэффициент использования грузоподъемности, т

— объем кузова автосамосвала, м3

— плотность породы, т/м3

— коэффициент наполнения кузова ()

— коэффициент разрыхления породы в кузове ()

т

т

— масса породы в ковше экскаватора, т

— емкость ковша экскаватора, м3

— коэффициент наполнения ковша ()

— коэффициент разрыхления породы в ковше экскаватора ()

т

— количество ковшей, разгружаемых в автосамосвал.

— грузоподъемность автосамосвала, т Принимается количество ковшей разгружаемых в автосамосвал в количестве 4,5

т

— уточненная (фактическая) масса породы, перевозимая автосамосвалом, т т

— коэффициент использования грузоподъемности.

мин

— продолжительность рейса автосамосвала.

— время погрузки автосамосвала, мин

мин где — время цикла экскаватора (мин)

— количество циклов экскаватора ()

и — время движения автосамосвала в груженом и порожнем направлении соответственно, мин

мин

— расстояние транспортирования, км

— коэффициент, учитывающий разгон и торможение ()

— средняя скорость движения автосамосвала, км/ч мин

— время разгрузки автосамосвала, мин (мин)

— время маневра, мин (мин) мин

т/ч

— часовая производительность автосамосвала, т/ч т/ч

т/см

— сменная производительность автосамосвала, т/см

— продолжительность смены, ч (ч)

— коэффициент использования автосамосвала в течение смены ()

т/см

т/сут

— суточная производительность автосамосвала, т/сут

— количество смен ()

т/сут т/мес

— месячная производительность автосамосвала, т/мес

— количество рабочих дней в месяце ()

т/мес

т/год

— годовая производительность экскаватора, т/год

— количество рабочих дней в году ()

т/год

ед

— количество автосамосвалов, необходимых для обслуживания одного экскаватора, ед.

— сменная производительность экскаватора, м3/см

— плотность породы,

ед

3.2.5 Отвалообразование

1. Способ бульдозерного отвалообразования (периферийное или площадное).

Так как периферийное отвалообразование обычно экономичнее вследствие меньших объемов планировочных и дорожных, чем площадное, то выбираю периферийное отвалообразование.

2. Расчёт количества необходимого для производительности бульдозеров и их выполнения необходимого объема работ.

м3/см

— сменный объем вскрышных пород, доставляемых на отвал, м3/см

— годовой объем вскрышных пород, м3

— количество рабочих дней в году ()

— количество смен ()

м3

м3/см

— объем бульдозерных работ на отвале, м3

— коэффициент, учитывающий количество породы, остающейся на поверхности отвала после разгрузки автосамосвала т

т

т

м3/см Выбор модели бульдозера.

т W=80ч120 кВт т W=120ч220 кВт т W>200 кВт Используем бульдозер Komatsu Д-275, технические характеристики которого представлены в табл. 11

Таблица 11

Технические характеристики бульдозера

ед

— необходимое количество бульдозеров на отвале

— сменная производительность бульдозера, м3/см т м т м т м

где — призма волочения, м3;

и — коэффициенты потерь породы и использования бульдозера во времени;

— время цикла, с;

— коэффициент разрыхления породы в призме волочения.

м3/см бульдозеров Принимаю количество бульдозеров к количестве 1 ед.

3. Параметры отвала (длину отвальных участков, их числа, общую длину отвального фронта).

ед

— количество автосамосвалов, необходимых для сменного выполнения вскрышных работ, ед

— коэффициент, учитывающий неравномерность работы карьера ()

— сменная производительность автосамосвала, м3/см

— плотность породы, т/м3

ед

— количество одновременно разгружающихся автосамосвалов

— продолжительность рейса автосамосвала.

— время разгрузки автосамосвала, мин (мин) ед

м

— длина отвального участка, м

— ширина полосы занимаемой автосамосвалом при маневрах и разгрузке, м м q=40 т м q=120 т м

Количество отвальных участков равно 3.

— общая длина отвального фронта, м м

Весь объем вскрышных пород размещается в отвал, отсыпаемый в 40−70 м от северного борта карьера. Отвал отсыпается в два яруса высотой 20 и 10 м. Схема образования бульдозерного отвала представлены на рис. 2.

Рис. 2. Схема образования бульдозерного отвала

4. Обоснование порядка отработки карьерного поля с частичным размещением вскрыши в выработанном пространстве

4.1 План развития горных работ Проектом развития горных работ предусматривается:

— в 2012 году (5 год отработки месторождения) работы ведутся на 2-х горизонтах: ранее вскрытом — 525 м и вновь вскрываемом — 520 м

— 6 год разработки предусматривает полную доработку горизонта 525 м, основные объемы по добыче руды и вскрышным работам выполняются на горизонте 520 м. В конце года для обеспечения подготовленных и готовых к выемке запасов руды вскрывается горизонт 515 м.