 |
Горно-геологическая характеристика месторождения
|
|
|
|
Хромитовые месторождения располагаются в Кемпирсайском ультраосновном массиве. Массив вытянут в субмеридиональном направлении на 82 км. Ширина массива колеблется от 1 км в северной части до 31,6 км на юге в створе поселков Степное-Сусановка.
Массив сложен перидотитами, дунитами и их производными-серпентинитами в южной части широко развиты серпентинизированные дуниты и дунитовые серпентиниты, с которыми связаны хромитовые месторождения. Хромитовые месторождения района характеризуется высоким качеством руд.
Среди вмещающих и перекрывающих интрузивный массив пород выделяются четыре структурных яруса: протерозойский, ордовико- нижнедевонский, среднедевонский, намюрский и мезозой-кайнозойский.
Мезозой-кайнозойские рыхлые отложения залегают чехлом на всех образованиях. Породы первых трех ярусов сильно дислоцированы, смяты в складки с крутым падением крыльев. Простирание пород близко к простиранию контактов Кемпирсайского массива.
В целом строение рудоносной зоны в разрезе месторождений включает:
- надрудный горизонт перидотитов мощностью 300-700м, сверху перекрытый интрузией габбро-амфиболитов или отложениями мезокайнозойского возраста;
- рудоносный горизонт серпентинизированных дунитов мощностью 300-706 м, к которому приурочены хромитовые рудные залежи;
- подрудный горизонт гарцбургитов и дунитов, во вскрытой части имеющий мощность 500-600м.
Все ультраосновные породы в той или иной степени серпентинизированы.
Наиболее крупные из рудных залежей имеют столбообразную форму с отходящими жилообразными апофизами. Мелкие и средние по размерам рудные тела чаще имеют линзообразную форму. Общее простирание рудных тел, субмеридиональное и совпадающее с простиранием рудоносных зон. Большинство рудных залежей погружается в южном направлении под углом 10-15°. Широкое развитие поперечных сбросов приводит к образованию ступенчато-блоковой формы залежей.
|
|
|
Падение рудных тел-пологое на запад и восток; в поперечном разрезе рудные тела не имеют выраженного падения при сложной линзообразной форме и тупом выклинивании залежей.
Для всех промышленных месторождений характерны резкие, четкие контакты рудных тел с вмещающими породами. Постепенно переходы вкрапленных руд в дунитовые серпентиниты наблюдается только на месторождениях бедных и убогих руд.
Непосредственно вмещающими рудные тела породами являются серпентинизированные дуниты, реже-серпентинизированные пироксеновые дуниты и перидотиты.
В приконтактовой зоне ультрабазитов с габбро-амфиболитами мощностью более 100 м породы интенсивно перемяты и рассланцованы. Ослабленные зоны пород аналогичной природы мощностью до 10 м отмечаются на контактах с рудными телами.
Рудообразующим минералом руд является хроммпинелид магнохромитового состава. Из нерудных первичных минералов распространены реликты оливина, ромбического пироксена, редко-клинопироксена. Основную массу нерудного вещества составляют вторичные минералы группы серпентина (хризотил, антигорит, бастит, серпофит), а также амфиболы, хлорит, тальк, брусит и карбонаты.
Сплошные рудные тела содержат 52-63 % оксида хрома и 1-5 % кремнезема; густовкрапленные соответственно 45-52 % и 5-10 %; средневкрапленные- 30-45 % оксида хрома; редковкрапленные- 10-30 %; убоговкрапленные- 5-10 %.
В зависимости от величины зерен выделяются мелко-, средне-, крупнозернистые и модулярные руды.
По физическому состоянию руды массивные. В то же время в зонах тектонических нарушений и дробления довольно широко распространены руды, разрушенные до щебенчатого и порошковатого состояния, общее количество которых достигает 16-20 % от массы запасов.
|
|
|
Главным химическим компонентом является оксид хрома, вместе с оксидами железа, магния, алюминия и кремния составляющий 94-98 % массы руды.
В среднем в запасах категорий В+С1 месторождения содержание оксида хрома составляет 50,2 %, кремнезема-6,8 %.
Из вредных примесей в рудах в незначительном количестве присутствует фосфор (содержание 0,003- 0,004). Содержание оксида кальция, лимитируемое техническими условиями, богатых рудах в среднем составляет около 0,5 %.
Общие балансовые запасы категории В+С1 I очереди, составляют 53653 тыс.т руды на 1 января 2003 года. Для подземной добычи запасы месторождений «Миллионное», «Первомайское», «№21» и «Алмаз- Жемчужина» утвердились и пополнились по следующим кондициям:
-бортовое содержание окиси хрома в пробе - 30%;
-в числе балансовых оконтурить и подсчитать отдельно запасы богатых руд с содержаниями окиси хрома 45% и более при мощности сортового интервала не менее 2,5м;
-минимальная мощность рудных тел -2,5м;
-максимальная мощность пустых пород и некондиционных руд, включаемых в подсчёт запасов -4м;
Для забалансовых руд:
-бортовое содержание окиси хрома в пробе - 10%;
-минимальная мощность рудного тела - 2,5м.
К проектированию принимаются запасы I и II очереди строительства шахты «10-летия независимости Казахстана» равный 326682 тыс.тонн с содержанием 50,0 %.
В первый этап отработки попадает рудное тело 1: по простиранию – на всем протяжении (от профиля 1 до профиля Х11); по падению – от уровня верхней выклинки, находящейся в интервале отметок горизонтов от плюс 70 м до минус 110 м, до уровня нижней выклинки (от горизонта минус 40 до горизонта минус 160 м). В разработку попадает 70% запасов рудного тела.
Размеры рудного тела 1 в плане: длина – 600 м, ширина - 120¸250 м. Тектоническими нарушениями № 2 и № 3 оно разбито на три блока длиной (с севера на юг) 120, 350 и 220 м. Минимальная мощность рудного тела по скважинам равна 3,4 м, максимальная – 130,8 м.
Форма рудного тела – вытянутая линза с тупым выклиниванием по падению. Простирание рудного тела 1 субмеридиональное (азимут простирания – 3450, азимут падения рудного тела – 2450), углы падения рудного тела изменяются от 00 до 460.
|
|
|
Рудовмещающий скальный массив на горизонтах разработки характеризуется довольно однородной структурой и механическими свойствами. В пределах рассматриваемого участка выделяется 3 тектонических нарушения, средняя мощность зон дробления которых составляет 1,6 м.
Физико-механические свойства пород и руд (по данным института «ВИОГЕМ») приводятся в таблице.
Средняя плотность руды для месторождения «Миллионное» составляет 3,92 т/м3, вмещающих пород – 2,60 т/м3, средний коэффициент крепости (f) по М.М. Протодьяконову для руд - 3¸5, пород – 6.
Породы надрудной толщи, в основном, средне- и слабо трещиноватые, прочные и средней прочности (f – 4,5 – 11). Породы обладают средней и низкой устойчивостью. В горных выработках возможны вывалы объемом до 25-50 м3 и с течением времени – образование свода высотой до 1,0 м. Для поддержания выработок необходимо их крепление.
Руды на участке представлены крепкими кусковатыми (раздробленными) и сыпучими разностями. При этом наблюдается сложная перемещаемость крепких и слабых руд через 5-10 м. На участке преобладают руды крепкие, но по степени трещиноватости они относятся к классу пород низкой устойчивости.
Подрудная толща характеризуется в большей степени слаботрещиноватыми породами, которые, в основном, относятся к классу устойчивых. Однако при длительном сроке эксплуатации горных выработок здесь возможно образование вывалов кровли. При пересечении выработками зон дробления неустойчивые участки необходимо крепить.
Особое положение занимают породы в зонах контактов с рудными телами. Породы здесь сильнотрещиноватые и раздробленные, мало прочные и средней прочности (f=0,5 – 2,5), в основном, неустойчивые. Породы необходимо крепить вслед за забоем. На незакрепленных участках возможны крупные вывалы объемом до 200 м2 и образование свода обрушения высотой до 4-5 с одновременным увеличением ширины выработки.
В целом по участку инженерно-геологические условия разработки относятся к сложным, а горно-технические условия – к разряду весьма сложных.
|
|
|
Осложняющими факторами отработки запасов будут являться:
наличие крайне неустойчивых зон тектонических нарушений и зон контактов вмещающих пород с рудным телом;
остаточные напоры подземных вод;
напряженное состояние горного массива, являющееся предшественником проявлений динамических явлений в горных выработках;
склонность руд к слеживаемости, что затрудняет технологию ее выпуска;
наличие газовых выделений (состав газа – 88-92% водорода), приуроченных к зонам повышенной трещиноватости и имеющих локальный характер;
пылевая нагрузка, как следствие, возможность заболевания работников пневмокониозом (в частности, силикозом).
Руды и породы характеризуются низкой фоновой радиоактивностью (4-6
мкр/ч), что не требует разработки проведения специальных санитарно-гигиенических мероприятий.
Сейсмичность территории – 5 баллов, что не накладывает ограничений на строительство.
Вероятность эндогенных пожаров при отработке запасов исключена, так как руды и породы относятся к не самовозгорающимся, а месторождение в целом – к не пожароопасным.
При подземной разработке для пород и руд участка коэффициент разрыхления равен 1,6.
Все горизонтальные горно-капитальные выработки на участке 1 первого этапа построены и слабо обводняются за счет терщинно-жильных вод. До 1998 года при отсутствии горно-подготовительных и горно-добычных выработок суммарные среднемесячные водопритоки на каждый из горизонтов (минус 80 и минус 160 м) не превышали 1 м3/ч. В 1999 году с началом добычи руды в горном массиве началось образование зоны обрушения, которая постепенно увеличиваясь в размерах, захватывает новые водоносные зоны тектонических нарушений и привлекает дополнительные водопритоки за счет трещинно-жильных вод. В результате с 2001 года суммарные водопритоки на горизонты повысились и изменялись: на горизонте минус 80 м – от 2,5 до 4,5 м3/ч, на горизонте минус 160 м – от 4,5 до 17,5 м3/ч.
При дальнейшей отработке участка 1 зона обрушения, увеличиваясь, достигнет своей верхней частью подошвы зоны экзогенного выветривания и начнет дополнительно привлекать к обводнению горных трещинно-грунтовые воды. Кроме того, в результате отработки подкарьерных запасов зона обрушения выйдет в карьер «Миллионный» и под основание водонасыщенных внутрикарьерных отвалов. В этих условиях возможно не только увеличение водопритоков за счет дополнительного привлечения поровых вод отвалов, но и проявление такого инженерно-геологического явления, как вынос (а иногда и прорыв) воды и разжиженной рудопородной массы из зоны обрушения через очистные выработки в горно-подготовительные. Для предотвращения этих явлений воды, накопившиеся в карьере, должны быть полностью откачены, а постоянно прибывающие в карьер воды (карьерные водопритоки) должны улавливаться и удаляться из карьера за счет постоянно действующего карьерного водоотлива или за счет сброса (перепада) их в нижележащие подземные горные выработки. При выполнении этих условий средней суммарный водоприток в горные выработки участка 1 к концу отработки его запасов прогнозируется в размере 270 м3/ч. Все водопритоки участка будут улавливаться системой водоотлива и собираться в водосборниках горизонта минус 160 м около ствола «Вспомогательный», но только до тех пор, пока в 2017 году не начнется отработка запасов на нижележащем участке 6. Тогда часть водопритоков с участка 1 начнет перетекать через зону обрушения на участок 6. Поэтому максимальные суммарные водопритоки в водосборники насосной горизонта минус 160 м будут наблюдаться в 2016 году. Они будут включать водопритоки с участков первого и второго этапов, а также водопритоки с карьеров «Миллионный» и «Объединенный» и по прогнозным расчетам составят: средний – 590 м3/ч, максимальный – 850 м3/ч.
|
|
|
На отдельных участках горных выработок рудничные воды могут обладать слабой и средней углекислотной агрессивностью на бетоны с маркой W4, W6, а также слабой сульфатной агрессивностью на бетоны с маркой W4.
Все рудничные воды обладают средней агрессивностью к металлическим конструкциям, а грунты – средней агрессивностью на конструкции из углеродистой стали.
Первоочередное вскрытие и начало отработки запасов месторождения «Миллионное» в этаже горизонтов 0 – минус 160 м выполнено в соответствии с корректировкой проекта «шх. Центральная …», при этом производительность шахты была определена из условий развития очистных работ с применением систем разработки с обрушением вмещающих пород и принята равной 2,0 млн.т руды в год. Поверхностный комплекс надшахтных зданий и сооружений в настоящее время полностью построен из расчета производительности шахты, равной 2,0 млн.т руды в год.
В пределах площади горного отвода шахты развиты два типа подземных вод: поровые- в меловых и палеогеновых отложениях и трещинные-в скальном палеозойском массиве.
Подземные воды в меловых и палеогеновых отложениях имеют спорадическое распространение. По данным инженерно-геологических изысканий в результате подтопления существующей промплощадки поровые воды выявлены в маломощных с суммарной мощностью до 6,5 м, элювиированных меловых отложениях, представленных глинистыми, щебенистыми, галечными и галечниково- щебенистыми отложениями, которые в естественных условиях находились в зоне аэрации и были безводными. Поровые воды были выявлены также в меловых мелкозернистых пылеватых песках, включающих прослои глин и песчаников и залегающих на глубине от 3 до 15м, при инженерно- геологических изысканиях водохранилища Жарлыбутак. Коэффициент фильтрации песков составил 0,02 м/сут.
Трещинные воды, развитые в скальном рудовмещающем массиве, являются основным источником обводнения горных выработок и подразделяются на трещинно-грунтовые и трещинно-жильные. Их распространение приурочено к зонам открытой трещиноватости метаморфизованных интрузивных пород основного и ультраосновного состава, представленных габбро-амфиболитами и серпентинизированными дунитами и перидотитами. Трещинно-грунтовые воды имеют региональное распространение в открытых трещинах экзогенного генезиса верхней части геологического разреза скального массива, относящейся к триас-юрской коре выветривания. Глубина распространения коры выветривания и трещинно- грунтовых вод от кровли массива достигает 60-75, а в зонах тектонических нарушений увеличивается до 150 м. Глубина залегания зеркала грунтовых вод от поверхности изменяется от 0 до 30м.
В гидрогеологическом отношении шахтное поле характеризуется развитием в зоне влияния горных работ трёх водоносных комплексов: техногенного, приуроченного к отвалам пустых пород карьеров «Объединённый», и «Миллионный»; палеоген-мелового, связаного с породами осадочного чехла; и нижнего-трещинных вод в породах ультраосновного массива.
Подземные воды техногенного комплекса связанного с отвалами, формируются за счёт инфильтрации осадков на площади развития породных отвалов. При этом они находятся гипсометрически выше уровня подземных вод ультраосновного массива, поэтому являются областью питания последнего.
Подземные воды, приуроченные к меловым отложениям, развитым незначительно на юго-востоке и востоке шахтного поля практически не играют роли в обводнении месторождения.
Водоносный горизонт аллювиальных отложений приурочен к песчано- гравийно-щебенистым отложениям долин рек и балок. Питание грунтовых вод происходит за счёт поверхностных водотоков и инфильтрации атмосферных осадков.
Водоносный комплекс трещиноватых пород ультраосновного массива является основным, участвующим в обводнении шахтного поля. По режиму уровня и гидродинамике этот водоносный горизонт является безнапорным, тесно связанным с инфильтрацией в трещиноватый массив атмосферных осадков.
Воронки депрессии при дренировании массива ультраосновных пород очень крутые, а радиус влияния небольшой. Это говорит о низком коэффициенте фильтрации пород (Кф=0,00001-2,27 м/сут).
Питание потока подземных вод в пределах шахтного поля осуществляется с одной стороны за счёт естественного потока, поступающего главным образом со стороны жилой застройки г. Хромтау и промплощадки, a c другой-за счёт инфильтрации атмосферных осадков.
Среднемесячный суммарный водоприток в подземные выработки в 2000-2008 гг. изменялся от 33,5 до 119,3 м/час.
По химическому составу подземные воды с поверхности и до глубины 150 м. изменяются от гидрокарбонатно- натриевых до гидрокарбонатно- хлоридных магниево-натриевых с минерализацией в основном до 1 г/л. Ниже глубины 150 м в составе подземных вод преобладающим анионом становится хлор- ион, в составе катионов преобладает натрий-ион. Сульфат- ион и магний- ион имеют подчиненное значение. Ниже 480 м минерализация возрастает до 2-3,7 г/л. По величине рН воды относятся к щелочным, по величине жесткости, к жестким.
Природное загрязнение проявляется, в повышенном содержании хлоридов, реже железа, органолептических показателей (мутность и цветность).
|
|
|
