CC BY
26
© Г.М. Еремин, С.И. Беляев, А.В. Смагин, 2006
УДК 622.271 : 622.795
Г.М. Еремин, С.И. Беляев, А.В. Смагин
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТРАБОТКИ РУДНЫХ ЗОН СЛОЖНО-СТРУКТУРНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ХИБИН
Семинар № 12
А патитовые месторождения Коаш--1Л. ва и Ньоркпахское, отрабатываемые в настоящее время рудником «Восточный», относятся к более позднему этапу их формирования в огромной дуге плутона, включающего такие мощные пластовые месторождения, как Плато Расвумчор, Юкспор, Апатитовый цирк. Особенностью этих месторождений, а также месторождения «Олений ручей», является то, что они содержат элементы, как
пастообразного характера их
распространения, так и образование двухтрех основных и более мелких рудных тел, ответвляющихся от основных, несут отпечаток брекчеевидного характера их генезиса. Это проявляется не только в почти непрерывном изменении
рудоносности тела, его окаймления, включающем как рудные тела, так и породные прослойки, а главное - создание мелкокристаллических сростков апатита и породообразующих минералов, что потребовало разработки специальных режимов их из-мелЬнанитепшынолвлани в аюгачцемеяс трук-туры и особенностей распространения рудоносных толщ, как в самих месторождениях, так и закономерностей распространения Р2О5, ТЮ2, как по простиранию, так и по глубине несли геологи Кольского научного центра РАН (доктора геол.-минер.наук Т.Н. Иванова, А.А. Арзамасцев, О.Б. Дудкин и др.), геологи Хиби-ногорской геологоразведочной партии (ГРП), Мурманской геолого-разведочной
экспедиции (МГРЭ) (Е.А. Каменев и др.) [1, 2].
По данным изучения степени брекчи-рования рудной зоны и детального геохимического картирования рудоконтролирующих структурных элементов построены детальные геологические разрезы, которые могут быть использованы при эксплуатации месторождений для повышения полноты отработки рудных тел.
На рис. 1 приведены разрезы по участку месторождения Коашва (а) и Ньоркпахское (б). Как видно из разрезов, наименее брекчированные участки рудной зоны (доля рудных ксенолитов более 90 %) незакономерно распола-гаются в рудном теле и имеют сложную конфигурацию (рис. 1, а). Причём слои рудных ксенолитов (90 %) имеют своего рода «чехол» из рудных и породных пропластков, также нерегулярно распространяющихся в первом рудном теле и во втором. Обогащенные рудными ксенолитами (90 %) располагаются в основном в верхней и нижней частях разреза, а в средней зоне в диапазоне глубин 250-400 м они практически отсутствуют. По нижнему рудному телу рудная зона с ксенолитами 90 % заканчивается на глубине 650 м, а далее пласт распространяется с обеспечением 10 % рудных ксенолитов. На другом разрезе этого же месторождения выделены зоны брекчирования рудных тел и отмечено значительное количество ответвлений в виде группы мелких руд-ных тел или отдельно расположенные
а
6
Рис. 1 а, б. Изменение рудоносности (брекчированности) Коашвинского месторождения апатитовых руд по профилю Х детальной разработки (а) и Ньоркпахского месторождения (б): а, б - 1, 2, 3,
4, 5 - доли рудных ксенолитов в 10-м интервалах по керну скважин соответственно в (%) - 90, 70-90; 5070; 30-50; 10-30.
Рис. 2 а, б. Изменение длины рудных и породных прослоев в откосе рабочего борта при понижении дна карьера (Нк = 850 м): а - 1, 2 - длина рудных прослоев (обеспеченность 90%) соответственно в 1ом и 2-ом рудном теле; 3 - длина рудных прослоев (обеспеченность 30-50%); 4 - породные прослои между двумя рудными телами; б - 1, 2 - длина рудных прослоев (обеспеченность 30-50% и 20-30%) в 1-ом рудном теле; 3, 4 - длина рудных прослоев (обеспеченность 30-50% и 20-30%) во 2-ом рудном теле; 5, 6 - породные прослои между двумя телами и внутри второго тела
подстилающие рудные тела мощностью 10-20 м и длиной 100-200 м.
На Ньоркпахском месторождении в верхней зоне выделены платообразные тела, близкие по генезису к пластовым месторождениям, однако с глубиной и по простиранию отмечается переслаивае-мость рудных и породных прослоек, а брекчирование рудной зоны в основном характерно для нижнего рудного тела. Мощность породных прослоек составляет 4-6 м, а их длина 100-200 м и более.
Основу для определения параметров ведения горных работ в карьере и технологии переработки комплексных руд составляют также данные, полученные Геологическим институтом КНЦ РАН для юго-западного фланга месторождения по распределению полей содержания Р2О5 и ТЮ2, а также значений разности между общим содержанием глинозема в породе и доли в нем кислоторастворимой части. По последнему параметру можно удовлетворительно оценивать содержание в породе калиевого полевого шпата (КПШ по формуле
Кпш = 5,4 (АЬ203 общ - -^2° к.р.).
Эти данные представляют основу для ведения разработки месторождений и до-
бычи руды, из которой могут быть получены, по крайней мере, три концентрата: апатитовый, нефелиновый, титановый (на титановые пигменты) и возможно другие. Кроме того, целенаправленная стратегия разработки месторождения позволяет не только обеспечить плановую добычу необходимого количества тех или иных руд по качеству, но и своевременно создать техногенный склад из руд, где содержание полезных компонентов близко или незначительно уступает кондиционному на данный период, иначе такое сырье может быть безвозвратно потеряно при попадании его в отвалы пустых пород.
Применение при планировании горных работ устанавливаемого геологами коэффициента рудоносности при слож-но-структурном строении рудных тел или коэффициента брекчированности по предложению специалистов, позволяет выявить не только особенности и характер распространения рудоносных зон в пределах карьерного поля, но и делать оценки прогностического характера с глубиной месторождения или обеспечения заданного качества руд по компонентам.
Количественная характеристика мощности рудоносных толщ залежи и рудо-
Рис. 3. Схема строения рудных толщ с породными прослоями с углублением рудных тел: а рудный прослой и его мощность, т - мощность породного прослоя
г - р
носных прослоек, а также пустых пород наиболее точно может быть отображена с помощью величины коэффициента брек-чированности, выражающего в процентах долю суммы линейных интервалов руд в общей длине единичного расчетного интервала, равного 10 м. На рис. 1 показано распространение рудных ксенолитов с обеспеченностью 90 % -1; 70-90 % -2; 5070 % -3; 30-50 % -4; 10-30 % -5 и их взаимное расположение и сочетание.
С глубиной мощности рудных ксенолитов изменяются как для верхнего, так и нижнего рудных тел. На рис. 2, а - 1, 2 показано, соответственно, изменение длины откоса борта при ведении горных работ по рудным ксенолитам с обеспеченностью 90 % и 10-30 % для верхнего рудного тела, а 3, 4 - соответственно, для нижнего рудного тела и 5 - для породного пропластка между двумя рудными телами. Соответственно, по второму разрезу изменение длины откоса борта по руде и породным прослойкам показано на рис. 2, б - 1, 2, 3 - соответственно для нижнего, среднего и
верхнего тела 4, 5 - для пропластков породы.
В этих условиях отработка рудных тел с минимальными потерями и разу-боживанием руды возможна при детальной эксплуатационной разведке участков отработки с выделением и отделением пропластков породы мощностью 2-3 м и больше. При этом высота уступа должна регулироваться от 5 до 10 м в зависимости от мощности рудных тел и прослоек горных пород, иначе мелкие рудные тела или их ответвления будут неотработанны и будут причислены к потерям или отработаны с большим ра-зубоживанием рудной массы (в 1,5-2 раза и более), поскольку доля влияния породных прослоек гораздо сильнее сказывается на качество руды, чем отработка рудных контактов в лежачем или висячем боках залежи. Выход концентрата при этом уменьшится, а себестоимость его производства резко повысится.
Особенно важно соблюдать эти условия и требования на участках месторождения (профиль Х детальной разведки),
где на глубине 220-350 м вообще не отмечается выход рудных ксенолитов с обеспеченностью 90 %. В этом случае только шихтовкой рудной массы с других участков удастся выдержать заданное качество руды и требуемое её количество для производства планового объема концентрата.
Из приведенного видно, что существующая методика по охране недр и полноте выемки полезного ископаемого из недр должна учитывать особенности строения рудных тел и исключить случаи с хищнической или нерациональной эксплуатацией месторождений полезных ископаемых. Методики по определению величины потерь и разубоживания руды должны учитывать дополнительные источники потерь и разубоживания руды при отработке дополнительных рудных тел небольшой мощности, а также вы-раждающихся рудных тел в зонах дна карьера. В этих условиях только управлением откосом борта и уступов можно достичь, если не полной их отработки, то во всяком случае, большей части их запасов. Такие способы предложены ВНИМИ (Э.Л. Галустьян) при доработке рудного тела, оставленного в массиве борта одного из карьеров, известен способ доработки запасов рудного сырья алмазных трубок, а также предложения Горного института КНЦ РАН по доработке рудных тел небольшой мощности, попадающих в потери, управлением крутизной откосов борта и применением на последних горизонтах Ньоркпахского карьера ОАО «Апатит» вертикальных уступов и уступов небольшой высоты (до 5 м). Тогда для сложно-структурных месторождений потери запасов полезного ископаемого и разубоживания руды будут составлять не только из потерь и разубоживания руды при отработке основного рудного тела, но и дополнительных рудных тел небольшой мощности.
Величина потерь полезного ископаемого п в общем случае может быть определена по формуле вида
п = АРо + Ар + Ар + ■■■ АР” 100 % =
Л(т0 + т1 + т2 +... тп)
Хая;
100 %
ь -X т
а разубоживание р
(1)
АУ0 + А У, + АУ2 +... АУ„
Ь т + тл +... тп) + ХУ - XР
____________хау_______________
ь •((( + XV - X Р)
Р =
х 100% =
100%
(2)
где АРо, АР2, АР2 ... АРп - величина потерь полезного ископаемого при отработке основного и дополнительных тел в разрезе уступов (м2); АУ0, АУг, АУ2 ... АУп - величина примешиваемых пород при отработке основного и дополнительных тел по уступам (м2); т0, т2, т2 ... тп - мощности основного и дополнительного рудных тел (м); к - высота уступа (м).
При разработке сложно-структурных месторождений с вырождением рудных тел на глубоких горизонтах до маломощных (до 5-10 м) традиционными технологиями общие потери полезного ископаемого увеличиваются
П = р + р', %
(3)
где р' - потери рудных тел небольшой мощности (до 3-5 м).
При числе рудных тел небольшой мощности до 3-5 ми больше дополнительные потери могут достигать величины до 2-3 %.
Эти потери могут быть существенно уменьшены при управлении крутизной откосов уступа и борта и делением уступов на подуступы.
Проведенная укрупненная оценка величины потерь и разубоживания руды для условий, приведенных выше для разрезов юго-западного участка месторождения Коашва (разрез Х детальной разведки), могут достигать соответственно 7-10 % и 11-16 %, что находится в соответствии с фактическими потерями и ра-
зубоживанием руды на карьерах при разработке рудных тел небольшой мощности и сложно-структурных по сложению (карьер Алты-Топканского рудника). Отработка таких тел подземным способом может привести к потерям руд до 20-25 %, а разубоживание до 25-30 %.
1. Ийолит-уртиты Хибинского массива / Т.Н. Иванова, О.Б. Дудкин, Л.В. Козырева, К.И. Поляков. Л.: «Наука». - 1970 - 180 с.
Кроме того, увеличится и себестоимость добычи руды при отработке нижних тел, так как потребуется применение закладки для поддержания в устойчивом состоянии увеличивающегося размера целика пустых пород между верхним и нижним рудными телами.
-------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
2. Арзамасцев А.А., Иванова Т.Н., Коробейников А.Н. Петрология ийолит-уртитов Хибин и закономерности размещения в них залежей апатита. Л.: «Наука». - 1987. - 112 с.
— Коротко об авторах ---------------------------------------------
Еремин Г.М. - научный сотрудник Горного института КНЦ РАН,
Беляев С.И. - горный инженер рудника Центральный ОАО «Апатит», Смагин А.В. - младший научный сотрудник Горного института КНЦ РАН.
ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор
Название работы
Специальность Ученая степень
ВЛАДИМИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАРКЛИН Исследование и разработка мехатронно- 05.02.05 к.т.н.
Алексей го комплекса станка шарошечного буре-
Владимирович ния
