 |
1. Основные сведения по геологии
|
|
|
|
ВВЕДЕНИЕ
Выполнение поставленных XXVII съездом КПСС задач по дальнейшему развитию народного хозяйства нашей страны требует вовлечения в производство минерального сырья во все возрастающих масштабах. Под минеральным сырьем понимаются полезные ископаемые, добываемые из недр. Различают следующие виды минерального сырья: р у д н о е — горные породы или минеральные агрегаты, содержащие какие-либо металлы; н е м е т а л л и ч е с к о е ( н е р у д н о е ) — горные породы или минералы, используемые непосредственно в промышленности или служащие сырьем для того или иного производства, но не являющиеся источником получения металла; г о р ю ч е е — уголь, нефть, газ, торф, сланцы (горючие), используемые как энергетическое сырье.
Раздел техники, который охватывает комплекс процессов, необходимых для извлечения из недр полезных ископаемых и их предварительной обработки, называется горным делом , а извлечение полезных ископаемых из недр — их добычей .
Добыча твердых полезных ископаемых включает следующие стадии: вскрытие и подготовку месторождений, очистную выемку. Они предполагают выполнение ряда технологических процессов, необходимых для добычи полезного ископаемого: проведение и крепление горных выработок, очистные работы, транспортирование и подъем полезных ископаемых, проветривание горных выработок и водоотлив и т. д. Знание стадий и процессов и их взаимоувязки является необходимым условием эффективной разработки месторождений полезных ископаемых.
В настоящем учебнике излагаются вопросы горного дела применительно к подземной и открытой разработке рудных месторождений. В него включены также сведения по геологии и минералогии, поискам и разведке месторождений полезных ископаемых, так как они тесно связаны с горным делом.
|
|
|
При отборе материала и выбора методики изложения автор наряду с требованиями программы курса «Горное дело» для указанной специальности руководствовался многолетним опытом его преподавания в Нижнетагильском ордена Трудового Красного Знамени горно- металлургическом техникуме им. Е. А. и М. Е. Черепановых.
Расположение учебного материала подчинено дидактическим требованиям. Из этих соображений краткая история горного дела и основные направления развития открытых и подземных горных работ изложены в заключении.
Автор выражает благодарность горным инженерам М. П. Клокову и П. Г. Храмову за предоставленные материалы, использованные при подготовке рукописи настоящего учебника.
1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОЛОГИИ
1. 1. Краткие сведения о горных породах.
Земля состоит из нескольких геосфер: атмосферы, гидросферы, земной коры, мантии и др. Земной корой (литосферой) называется верхняя твердая оболочка Земли. В земной коре выделяют три слоя: осадочный, гранитный и базальтовый. Средняя мощность земной коры на материках 35 км (максимальная, под горами, до 70—75 км), под океанами от 5 до 10 км. Химический состав литосферы: кислород — 46, 6 %; кремний — 27, 7 %; алюминий — 8, 1 %; железо—5 %; кальций — 3, 6 %; натрий — 2, 8 %; калий—-2, 6%; магний — 2, 1 %. Содержание большинства других элементов значительно меньше, например, углерода — 0, 032 %; меди — 0, 007 %; свинца — 0, 0016 %.
Некоторые элементы встречаются в самородном виде (золото, платина, медь, сера). Большинство же элементов находится в виде химических соединений, называемых минералами (например, кварц, кальцит, магнетит и др. ). Горными породами называют агрегаты минералов более или менее постоянного состава. Горные породы состоят из одного или из нескольких минералов. Так, мрамор включает только кристаллические зерна кальцита. Примером многоминеральных пород может служить гранит, состоящий из кварца, полевых шпатов и слюды.
|
|
|
Горные породы и минералы, добываемые из земных недр с целью использования их в народном хозяйстве, называются полезными ископаемыми . Полезные ископаемые встречаются в природе в газообразном (горючие газы), жидком (нефть) и твердом (уголь, железная руда и др. ) состояниях. Одни полезные ископаемые (уголь, горючие сланцы и сера) используются в народном хозяйстве непосредственно после извлечения их из недр, другие (медная руда, железная руда и пр. ) требуют предварительной переработки для извлечения из них полезного компонента — меди, железа или другого металла.
В зависимости от использования выделяют руды черных, цветных и редких металлов, горючие полезные ископаемые (уголь, нефть, горючие сланцы, торф), химическое сырье (сера, соли, апатит и др. ), естественные строительные материалы (гранит, мрамор, известняк и др. ).
Минеральное вещество, из которого технически возможно и экономически целесообразно извлекать полезные компоненты (металлы или минералы), называют рудой , горные породы, не со держащие полезных минералов или содержащие их в недостаточном количестве, — пустыми породами . Понятия «руда» и «пустая порода» относительны и зависят от уровня развития промышленности и местных условий. Так, добываемые в настоящее время железные руды с содержанием железа 16—17% считались ранее пустыми породами; известняк, окружающий залежь железной руды, считается пустой породой, а известняк, добываемый в специальных карьерах для доменного или цементного производства, — полезным ископаемым.
Рис. 1. 1. Элементы залегания рудного тела: 1, 3 – вмещающие породы соответственно лежачего и висячего боков; 2 – покрывающие породы; 4 – руда
По числу содержащихся металлов руды бывают п р о с т ы м и (содержат один
металл) и п о л и м е т а л л и ч е с к и м и (содержат несколько металлов).
Стоимость полезных компонентов, содержащихся в 1 т руды определяет ее ценность. Чем выше содержание металла в руде, т. е. чем богаче руда, тем выше ее ценность.
Естественное скопление руды в земной коре называется рудным месторождением . Месторождение считается п р о м ы ш л е н н ы м, если запасы его достаточны для разработки. Рудные месторождения отличаются многообразием форм залегания и могут быть представлены одним или несколькими рудными телами. Наиболее правильную форму имеет пласт — рудное тело с приблизительно параллельными боковыми поверхностями. Породы, окружающие пласт, называются вмещающими . Размеры и положение пласта определяются элементами залегания: простиранием, падением и мощностью.
|
|
|
Простирание определяется л и н и е й п р о с т и р а н и я, представляющей пересечение пласта с горизонтальной плоскостью (рис. 1. 1). Угол, образованный линией простирания и магнитным (или истинным) меридианом, называется у г л о м п р о с т и р а н и я. Угол простирания месторождения показывает его положение относительно стран света. Линия, лежащая в плоскости пласта перпендикулярно к линии простирания, называется л и н и е й п а д е н и я, а угол, образованный ею с горизонтальной плоскостью, — у г л о м п а д е ния.
По углу падения месторождения делят на горизонтальные, пологие (от 0 до 20—25°), наклонные (от 20—25 до 45°) и крутые (более 45°). Длина месторождений по простиранию и падению изменяется от десятков метров до нескольких километров.
Мощность пласта, измеренная как кратчайшее расстояние между боковыми его поверхностями (по перпендикуляру), называется и с т и н н о й или н о р м а л ь н о й. Мощность, измеренная в горизонтальной плоскости, называется г о р и з о н т а л ь н о й. В горизонтальных пластах часто указывают мощность, измеренную в вертикальной плоскости.
Рудные тела, сходные по форме с пластом, называют пласто-образными. Деление рудных тел по мощности довольно условно. В данном учебнике принято относить рудные тела мощностью до 2 м к тонким и весьма тонким, от 2 до 8—12 м — к средней мощности и более 8— 12 м — к мощным и весьма мощным.
Жила представляет собой трещину в земной коре, заполненную минеральным веществом. Иногда жилы имеют выдержанные элементы залегания, но чаще их мощность и угол падения меняются с глубиной и простиранием. Совокупность нескольких жил называют с в и т ой жил, а наиболее мощную из них — главной жилой.
|
|
|
Шток — рудное тело неправильной формы; штокообразные тела очень больших размеров называют б а т о л и т а м и.
Линзы — залежи с уменьшающейся к периферии мощностью. Длина линз по простиранию измеряется десятками, а иногда сотнями метров.
Гнездообразное месторождение представляет собой скопление мелких рудных включений неправильной формы.
Горообразовательные процессы нарушают первоначальное залегание месторождений, вызывая изменение угла падения, образование складок, разрывы рудных тел с последующим перемещением частей относительно друг друга (сдвиги и сбросы).
|
|
|
