Введение

Введение        

               

4 Введение

Становление и развитие горнорудной промышленности России непосредственно связано с добычей руд цветных, редких и благородных металлов, неметаллических полезных ископаемых, большинство которых добывается из жильных месторождений [2]. При разработке крутопадающих жил наибольшее распространение получили производительные, экономичные системы разработки с магазинированием руды. Однако область их применения ограничивается условием склонности руды к слеживанию по причине присутствия в жильной массе глинистого материала.

В значительных количествах (20-30 %) глинистые минералы - каолинит, монтмориллонит, галлуазит, гидрослюды и др. присутствуют на месторождениях флюорита. Они образуют различной формы и размеров включения в жильных минералах всех стадий минерализации, заполняют и цементируют пострудные полости и трещины.

Под влиянием влаги, образующейся в процессе бурения шпуров, гидрообеспыливания, естественной влажности воздуха, шахтного водопритока и пр. глина переходит в качественно другое состояние - возрастает вязкость и липкость, уменьшается пористость. Все это затрудняет процесс выпуска руды из магазина, на долю которого приходится до 50 % от всех трудозатрат связанных с очистными работами и приводит к дополнительным потерям руды.

Переход на другие системы разработки не всегда позволяют горногеологические условия, а если это технически возможно, то резко ухудшаются технико-экономические показатели очистных работ.

Широко используемые современные способы и средство ликвидации зависаний - механический, взрывной, в т. ч. с применением реактивных снарядов положительного эффекта не дают, напротив, приведут к переуплотнению руды, не ликвидируя зависаний.

5

Научные исследования по повышению эффективности выпуска глинистых руд из узких магазинов не проводились, что определяет их актуальность.

При непосредственном участии и под руководством автора на Гарсонуйском руднике при выполнении хозяйственного договора № 000, заключенного с ООО артель старателей «Кварц».

Объект исследований - выемочный блок при разработке крутопадающего жильного месторождения системой с магазинированием руды.

Предмет исследования - флюоритовая руда содержащая глинистый материал.

Цель работы - обосновать и разработать эффективный способ выпуска глиносодержащей руды из узких магазинов с максимальной интенсивностью и минимальными потерями руды.

Основная идея работы - заключается в доведении глинистой составляющей рудного массива до состояния текучести путем подачи в него воды для повышения интенсивности выпуска и сокращения потерь замагазинированной руды.

Защищаемые научные положения:

1. Эффективность выпуска глинистой руды из узких магазинов можно повысить путем орошения рудного массива и доведения глинистой составляющей до состояния текучести.

2. Основные показатели фильтрации орошаемой жидкости в рудном массиве следует определять по разработанной математической модели в зависимости от гранулометрического состава руды.

3. Методика расчета системы орошения позволяет определить необходимый объем воды, подаваемой в рудный массив, и оценивает вероятные потери в блоке.

6

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается: всесторонним проведенным анализом и обобщением предшествующих научных исследований, удовлетворительной сходимостью результатов лабораторных и аналитических исследований с результатами производственных испытаний, достаточным и представительным объемом полученных экспериментальных и опытно-производственных данных.

Научная новизна:

1. Разработан способ выпуска глиносодержащей руды при эксплуатации жильных месторождений системами с магазинированием руды.

2. Установлена зависимость определения потребного количества воды, подаваемой в рудный массив, от исходной влажности и процента глинистой составляющей для перевода её в состояние текучести.

3. Получены математические выражения для расчета времени орошения глиносодержащего рудного массива и количества оросительных труб в системе.

4. Предложена вероятностная модель определения угла наклона продвижения воды в рудном массиве и скорости фильтрации в зависимости от гранулометрического состава.

Практическая ценность:

1. Разработана методика расчета системы орошения глиносодержащего рудного массива при выпуске руды из узких магазинов.

2. Разработаны практические рекомендации по изготовлению и монтажу оросительной системы в очистном блоке, ее защиты от действия взрыва.

3. Конструкция системы орошения позволяет интенсифицировать процесс выпуска замагазинированной руды, снизить потери и может быть использована при составлении проектов и разработки месторождений с глинистыми рудами.

Реализация работы - способ выпуска глиносодержащей руды прошел приемочные испытания и рекомендован к включению в проекты на отработку

7

Гарсонуйского, Зимовейского и Майского участков Гарсонуйского рудного поля.

Личный вклад автора - проанализирован и обобщен отечественный и зарубежный опыт разработки месторождений представленных рудами склонными к слеживанию, а также практика применения различных средств и способов ликвидации зависания руды; проведены лабораторные исследования и опытно-промышленные испытания; выполнены аналитические исследования процесса орошения рудного массива; разработан техническая документация на изготовление и эксплуатацию системы орошения.

Апробация работы - Основные разделы диссертационной работы докладывались на Научном симпозиуме «Неделя горняка-2003» (г. Москва, МГГУ, 2003г.), Восьмой Международной Молодежной научно-практической конференции (г. Чита, 2004г.), Четвертой научно-технической конференции Горного института (г. Чита, 2003-2004 гг.).

Публикации - по теме диссертации опубликованы 4 статьи и получен патент на изобретение.

Объем и структура работы - диссертация изложена на 198 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, заключения. Содержит 99 рисунков, 26 таблиц, список литературы из 69 наименований, 3 приложения.

8

1. Горногеологические и горнотехнические особенности флюоритовых месторождений Восточного Забайкалья.

1.1. Общая характеристика глинистых минералов.

Малая глубина образования, относительно невысокие температуры и особенности состава минералообразующих растворов обусловили интенсивную аргиллизацию базовых пород и широкое развитие в составе жильного выполнения глинистых материалов, которые после флюорита и кварца занимает третье место, уступая в отдельных месторождениях пириту с марказитом.

Глинистые минералы выполняют в жилах крупные остаточные пустоты - камеры, входят в состав измененных пород в контактовой части и в зацементированных обломках внутри жил, образуя различной формы и размеров включения в жильных минералах всех стадий минерализации, заполняют и цементируют пострудные полости и трещины. Совместно с кварцем они также слагают мощные зоны аргиллизации. В боковых породах глинистые минералы обычно образуют полные или частные псевдоморфозы по полевошпатовым и слюдистым компонентам исходных пород, а также встречаются в виде самостоятельных прожилков.

На флюоритовых месторождениях Восточного Забайкалья установлены следующие группы глинистых минералов:

1. Гидрослюды;

2.Смешанослойные образования;

3 .Монтмориллониты;

4. Минералы группы каолинита.

Гидрослюды в составе жильных образований редки и, как правило, встречаются в околожильных зонах изменения.

9

Смешанослойные образования широко распространены на Усуглинском и Монгойском месторождениях. Они распространены как в жилах, так и в зонах околожильного изменения. В последнем случае наибольшее количество смешанослойных минералов приурочено непосредственно к контакту боковых пород с жилами. В жилах они совместно с тонкозернистым кварцем слагают оторочки вокруг ксенолитов вмещающих пород, являются, основным глинистым компонентом в белых полосчатых кварц - флюорит - глинистых рудах, образуя скопления в продуктах заполнения остаточных полостей, входят в состав «присыпок» и различной формы включений во флюорите - кварце.

Монтмориллонит встречается во многих месторождениях Забайкалья. Количество и формы нахождения его в жилах и боковых породах различны. На месторождениях Усугли и Солонечном монтмориллонит встречается преимущественно в изменениях боковых породах в виде псевдоморфоза глинистого материала, реже - в жильных образованиях совместно с каолинитом и смешанослойными образованиями.

На месторождениях Бугутурской группы и Абагаитуй, монтмориллонит распространен более широко, не только в зонах околожильного изменения, но и в жильных образованиях, в последних он в виде зеленовато-белой вязкой глины образует гнезда и выполняет небольшие полости. Нередко линзы и прожилки монтмориллонита окаймляются более поздним кварц-каолинитовым оторочками.

В жилах, заменяющих среди карбонатных пород, монтмориллонит выполняет совместно с поздним кальцитом срединную часть рудных тел или образует самостоятельную часть рудных тел или образует самостоятельные прожилки. Для него характерен белый цвет со слабым розоватым оттенком. Блеск в изломе тусклый, а на гладких поверхностях жирный. При высыхании минерал белеет, приобретает матовый блеск и землистый отлик в последствии рассыпается.

10

Рис. 1.1 Глинистые образования в руде.

Рис. 1.2 Монтмориллонит в приконтактовой части рудного тела.

11

Рис. 1.3 Флюоритовая замагазинированная руда с глиной.

Рис. 1.4 Глинистые образования в зальбандовой части рудного тела.

12

Минералы группы каолинита - представлены главным образом диккитом и каолинитом, реже накритом и галлуазитом. Накрит и диккит встречаются исключительно в гипогенных образованиях, галлуазит - в гипергенных, каолинит - в тех и других.

Накрит распространен менее широко, чем другие группы каолинита. Встречается преимущественно в виде тонкозернистых плотных обособлений среди массивного кварца халцедонового облика, нередко несущие следы колломорфного строения, реже в виде маломощных мономинеральных прожилков в аргиллизованных породами. Цвет накрита белый, блеск перламутровый.

Диккит ассоциирует преимущественно с поздним, нередко шестоватым флюоритом, отлагающимся в жилах после накритосодержащего халцедоновидного кварца, и, реже баритом (Усугли).

Встречается диккит в виде различной формы включений и присыпок в крупнокристаллическом флюорите совместно с тонкозернистым кварцем и крупнозернистым фиолетовым флюоритом. С последним образует смеси - от чистых диккитовых разностей до флюорита с тонкой вкрапленностью диккита. Наибольшее количество диккита - в виде полос и прослоек отмечается в тех местах, где на ранние, относительно более высокотемпературные генерации флюорита порастает поздний более низкотемпературный. Реже наблюдается в приконтактовой части жил или в составе глин, выполняющих трещины во вмещающих породах.

Каолинит отмечается в тех или иных количествах на всех флюоритовых месторождениях. Характерно его нарождение в минеральных ассоциациях самых заключительных стадиях минералообразования. Он входит в состав «фарфоровидного» полиминерального комплекса, заполняющего остаточные полосы в жилах (Абагайтуй, Калангуй), . совместно с тонкозернистым кварцем или кальцитом заполняет поздние секущие прожилки (Ново-Бугутурское, Гарсонуйское, Солонечное), либо накапливается в местах

13

воздействия поверхностных вод на ранее выделившиеся жильные глинистые минералы. Отмечается также в боковых породах, подверженных процессу выветривания. Каолинит редко встречается в мономинеральном виде, обычно совместно с другими глинистыми минералами, либо с тонкозернистым кварцем, флюоритом и кальцитом образует белые мучистые массы.

Галлуазит общее количество его на месторождениях не велико. В боковых породах зон околожильного изменения галлуазит встречается в виде незначительной примеси к другим глинистым минералам. В жилах галлуазит встречается спорадически, чаще всего на верхних горизонтах месторождений, где образует небольшие линзочки в скоплениях каолинита или примазки на сталактитах и сталагмитах флюорита, барита, кварца и кальцита. Небольшие его количества приурочены местами активного воздействия поверхностных вод на ранее выделившиеся глинистые материалы.

Калангуйское месторождение. Серия осадочных пород сложена из песчаников, кремнистых песчано-глинистых и глинистых сланцев. Для пород типа глинистых сланцев весьма характерна плотная, несланцевая текстура: вследствие этого наличие глинистых сланцев обнаруживается только по наличию пропластков белее крупнозернистого песчаникового материала, или по расположению довольно часто встречающихся растительных остатков. Другой особенностью текстуры пород этой свиты следует считать постепенный период песчаников и глинистых сланцев друг в друга, как по минеральному составу, так и по текстуре. В результате можно наблюдать постоянно повторяющуюся силу фракций от мелководной до глубоководной, что находит свое выражение в том, что средне - и глубокозернистые песчаники вкрест простирания делаются мелкозернистее, затем переходят в тонкозернистые глинистые песчаники, в песчаноглинистые и наконец, в плотные глинистые сланцы.

14

Абагайтуйское месторождение. По сравнению с Калангуйским месторождением процесс окремнения на Абагайтуйском развит значительно сильнее, а процесс каолинизации наоборот слабее, что объясняется иным составом минеральных растворов. Поэтому Калангуйское месторождение в этом отношении находилось в более благоприятных условиях, так как в нем резко преобладает каолиновый тип метосомоза, сопровождающийся усиленным выносом каолинового вещества и заменой его чистым плавиком.

Минералы: пирит, плавиковый шпат, кварц, аморфный кремнезем, пиролюзит, лимонит, кальцит, делессит, понтронит, барит (тяжелый шпат), каолинит.

Усуглинское месторождение. Количество глинистых минералов в жильной массе существенно флюоритовых руд месторождения составляет около 10-20% (без учета увеличения количества глинистого минерала за счет разубоживающей массы измененных боковых пород); в кварц-флюоритовых -12%; флюорита-кварцевых - 14-16 %; бедных флюорито-кварцевых - 18-20 % и минерализованных зонах и кварцевых жилах - 22-26 %.

По условиям образования и степени распространенности глинистые минералы подразделяются на две группы:

1) первичные (гидротермальные)

2) вторичные (гипергенные)

Гидротермальные: гидрослюды, минералы группы монтмориллонита, минералы группы каолинита, смешанослойных глинистых минералов. На Усуглинском месторождении преимущественным распространением пользуется смешанослойные глинистые минералы с несколько увеличенной долей монтмориллонитовых слоев. Они широко распространены и встречаются в виде тонко-зернистых обособленных вкраплений во вмещающих породах и флюорите, либо в виде сплошных масс, заполняющих остаточные полости, являются основной составной частью гидротермолитов и нередко образуют с крупнозернистым кварцем полосы и обособления по

15

контакту жильного выполнения с боковыми породами. Внешне они имеют талькоподобный вид, зеленовато-белый цвет. При выветривании белеют и твердеют.

Минералы группы каолинита представлены, главным образом, каолинитом и диккитом. Они встречаются как в виде мономинеральных агрегатов, так и совместно друг с другом или другими жильными минералами.

В целом все руды характеризуются повышенным содержанием глинистого материала. Содержание глинистого материала в рудах колеблется в пределах 3-30% при среднем для флюоритовых руд 10%; кварц - флюоритовых - 12%; флюорита - кварцевых - 14-16 %; бедных флюорито - кварцевых - 18-20 % и забалансовых - 22-26%.

Содержание глинистых пород может увеличиться на 50% и более за счет глинистого материала разубоживающих боковых пород. В последних содержание глинистого материала колеблется в пределах 18-20%. При флотационном методе обогащения увеличение глинистого материала, происходит также за счет гидратации истертых до пелитовых размеров зерен изменяемых полевых шпатов боковых пород.

Соломенное месторождение. Глинистые минералы представлены двумя разновидностями:

- первичные (гидрослюды и каолинит)

- вторичные^'

Первичные пользуются широким распространением, как в составе измененных вмещающих гранитов, так и в виде включений, присыпок и вкрапленности, отмечаются в мелкозернистом, гребенчатом и полосчатом кварце.

Каолинит как первичный глинистый минерал отличается в составе полосчатого кварца, в котором совместно с гидрослюдой образует белые, обогащенные глинами, полоски и слойки.

16

Вторичные глинистые минералы, возникшие под действием гипергенных процессов, в большинстве своем оказываются либо ферригаллуазиатом, либо несовершенным каолинитом. Они совместно с перетертой массой измененных пород и гидрослюдами железа часто заполняют зоны, в виде вязких красноватых масс.

Количество глинистого материала на Солонечном месторождении составляет 3-5% от общей массы - в рудах, местами до 10-15%. Увеличение содержания глинистых происходит главным образом за счет разубоживающих боковых пород, в которых количество глинистого материала достигает 20-25%.

На Солонечном и Усуглинском месторождении были проведены опробование разубоживающей части пород, с целью изучения влияния разубоживающей массы горных пород на вещественный состав руд.

Количество «мути» в пробах колебалось от 21,3% в пролетах, до 45,5% в диоритах. Почти во всех пробах муть на 80-90% состоит из глинистых частичек, в которых под микроскопом различаются минералы группы каолинита, гидрослюд, монтмориллонита и смешанослойных.

Ново-Бугутурское месторождение. Основные минералы: флюорит, халцедон, кальцит и каолинит. Широким распространением пользуется каолинит, начало выделения каолинита относится к самым разным стадиям формирования месторождения: каолинит участвует в образовании фарфоровидного плавикового шпата. Более поздний каолинит выделяется по трещинам и в кавернах флюорита и халцедона.

Ново-Бугутурское месторождение, является чрезвычайно показательным в отношении глинистой связи флюоритового оруденения с каолинизацией. Наиболее мощным раздувам флюоритовых жил соответствует здесь и наиболее глубокое превращение боковых пород-гранитов в каолинит. Местами последние настолько изменены, что только один кварц сокращается из

17

глины первичных материалов. Полевые шпаты распознаются только по очертаниям их кристаллов.

Каолинизации активно подвергаются плагиоклазы, частично слюдистые минералы. Каолинит нередко полностью замещает серицит, порода приобретает желтовато-серый облик.

Тургинская группа (Калангуй, Оцолуй, Таменга, 9-Пятница, Змеевское).

Помимо флюорита и кварца вещественный состав руд представлен пиритом, марказитом, пиролюзитом, лимонитом и каолинитом.

Каолинит и другие минералы его группы широко распространены на месторождениях залегающие в песчано-сланцевой толще коры.

Происхождение каолинита различно. Большая часть его образовалось в гидротермальную, при этом, по-видимому, сравнительно раннюю стадию процесса разложения полевошпатовой части вмещающих пород. Вместе с мелкими обломками последних каолинит в значительной части количества содержится в фарфоровидном плавиковом шпате.

К образованиям каолинита, связанным с поверхностными водами, можно отнести, выделения его в сбросовых трещинах, на стенках которых он отложиться в виде тонких наслоений различной окраске, от желтой до белой. Перечисленные разновидности каолинита состоят из тончайших, почти не действующих на поляризованный свет пластиночек.

В виде особой разновидности каолинита, не имеющей сколько-нибудь широкого распространения, можно выделить его плотную, жирную на ощупь разность (мыльный камень).

Нарынское месторождение. Каолинит гипогенного происхождения представлен белой мучнистой массой в пустотах среди мелких друз флюорита, а также развит в промежутках ячеистых образований кварц-адуляр - кальцит - флюоритового состава.

На поверхности, вблизи рудных тел развиты зоны гипергенной каолинизации, которые представлены желто-бурым каолинитом совместно с

               

       Список литературы