книги из ГПНТБ / Горное дело учеб. пособие для горных техникумов
.pdfГОРНОЕ ДЕЛО
Допущено Министерством высшего и среднего
специального |
образования СССР |
в качестве |
учебного пособия |
для горных |
техникумов |
ИЗДАТЕЛЬСТВО « Н Е Д Р А» М О С К В А 1973
УДК 622.34.013(075)
f Ь -ДО/00
Горное дело. |
М., |
«Недра», 1973, |
384 с. Авт.: .10. П. Астафьев, |
Г. С. Сулима, |
В. |
Г. Близнюков, |
О. Г. Шекун, В. С. Полянский. |
В книге на основе достижений отечественной горной ндуки
итехники изложены основные положения вскрытия и разработки рудных месторождений, освещены системы и технология П0ДЗЄІМН0Й
иоткрытой разработки этих месторождений.
Книга написана в соответствии с программой курса «Горное дело» и предназначена в качестве учебного пособия для учащихся горных техникумов.
Таблиц 41, иллюстраций 219, список литературы — 41 назв.
0373—276
Г 043(01)—73 318-73 © издательство ..НЕДРА". 1973
ПРЕДИСЛОВИЕ
«Главная задача пятилетки состоит в том, чтобы обеспечить значительный подъем материального и культурного уровня жизни народа на основе высоких темпов развития социалистического производства, повышения его эффективности, научно-технического прогресса и ускорения роста производительности труда»;
Важнейшая роль в решении поставленной задачи принадлежит последовательному повышению уровня образования и квалификации трудящихся, подготовке высококвалифицированных специалистов и рабочих и переподготовке кадров в связи с внедрением новой техники и улучшением организации производства.
Горнорудная промышленность является сырьевой базой метал лургической промышленности. Без металла не может существовать ни одна отрасль народного хозяйства.
Сырьем для получения металлов являются руды, добыча которых и составляет основную задачу горнорудной промышленности. Кроме руд в народном хозяйстве применяют и другие полезные ископаемые: уголь, горючие сланцы, нефть, различные строительные материалы п пр.
Отличительной чертой рудных ископаемых является необхо димость дальнейшей их переработки для извлечения содержащихся
в |
них полезных компонентов. |
|
. |
Нерудные полезные |
ископаемые и топливо могут использоваться |
в |
народном хозяйстве |
без какой-либо переработки. |
Граница между рудными и нерудными ископаемыми условна, В одном - случае полезное ископаемое (например, известняк) не перерабатывают, в другом — его используют как химическое сырье. Поэтому термин «руда» теряет свое первоначальное значение и его применяют и к нерудным полезным ископаемым как противопоставле ние- «пустая порода».
Добыча (разработка) полезных ископаемых включает ряд стадий и процессов, изучение которых и составляет предмет горного дела? проведение и крепление горных выработок, транспортировка и подъев полезных ископаемых, проветривание и освещение выработок, буровзрывные работы, вскрытие, системы разработки и т. д.
Курс «Горное дело» является ведущим при подготовке горных техников по специальности «Открытая разработка месторождений
1* |
3 |
полезных ископаемых». В нем на основе достижений отечественной горной науки и техники изложены основные понятия о горном деле применительно к разработке рудных месторождений полезных ископаемых подземным и открытым способами.
Разделы I |
— I V написаны |
Г. С. Сулимой |
и |
В. С. Полянским; |
раздел пятый |
написан Ю. П. |
Астафьевым, |
В. |
Г. Близшоковым, |
О. Г. Шекуном. Глава X V I I I написана В. И. Косенко, глава X X I V — Г. А. Советовым. За большую помощь, оказанную при подготовке рукописи к печати, авторы выражают благодарность инж. Ю. М. Навитнему.
РАЗДЕЛ I •
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ГОРНЫХ РАБОТАХ
Г л а в а I
ПРОМЫШЛЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РУДНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
§ 1. Основные понятия о руде и |
ее месторождениях |
П о л е з н ы м и и с к о п а е м ы м и |
называют природные ми |
неральные вещества, которые при современном уровне развития техники экономически целесообразны для промышленного исполь зования.
М е с т о р о ж д е н и е м п о л е з н о г о и с к о п а е м о г о назы вается естественное скопление этого ископаемого в земной коре — геологическое тело или группа близко расположенных тел.
Месторождения подразделяют на п р о м ы ш л е н н ы е , |
разра |
|
ботка которых экономически |
целесообразна в настоящее |
время, |
и н е п р о м ы ш л е н н ы е , |
разработка которых нецелесообразна |
в настоящее время, но может быть целесообразна в будущем. При определении промышленной ценности месторождения большое зна чение имеют масштабы оруденения (запасы) и содержание полезного ископаемого. Возможность промышленного использования место рождения зависит также от его географического положения, потреб ности народного хозяйства в том или ином сырье и развития про изводительных сил страны.
Р у д а является одним из видов полезного ископаемого и пред ставляет собой природное минеральное вещество, из которого эконо мически целесообразно извлекать различные металлы или минералы путем промышленной переработки.
Необходимость последующей переработки отличает руды от других видов полезных ископаемых, которые используют в народном хозяйстве без переработки (большинство строительных материалов, каменная соль и др.).
Руды в зависимости от вида содержащегося в них полезного
компонента делят на м е т а л л и ч е с к и е |
(железные, |
медные |
и др.) и н е м е т а л л и ч е с к и е (фосфоритные, серные |
и др.) |
Горные породы, окружающие рудное тело или включенные в него и добываемые попутно с полезными ископаемыми, но не используемые в народном хозяйстве, называют п у с т о й п о р о д о й .
Внекоторых случаях пустой породой считают полезное ископа емое непромышленных месторождений. Например, огнеупорные глпны специально добывают на карьерах вблизи заводов черной металлургии для нужд литейного и металлургического произ водства, но эта глина считается пустой породой при разработке некоторых россыпных месторождений.
Впрактике разработки рудных месторождений часто пользуются термином «рудная масса», под которой подразумевают руду с при
мешанной к ней в процессе добычи пустой породой. В этом случае рудой следует считать минеральное вещество в том составе и с тем содержанием полеэных компонентов, в каком оно находится в рудном теле месторождения.
Т о в а р н о й называют руду, выданную на поверхность и от правленную для переработки на металлургический завод. Часто рудная масса непосредственно на шахте подвергается дроблению и сортировке по составу или крупности. В этом случае товарная
руда является |
продуктом |
первичной |
переработки рудной |
массы. |
Г о р н о й |
м а с с о й |
называют |
всю выдаваемую на |
поверх |
ность добытую массу |
руды и пустой породы как в смешанном виде, |
|
так и раздельно, включая пустую породу |
из горно-капитальных |
|
и подготовительных |
работ. |
|
§ 2. Формы |
и элементы залегания |
месторождении |
Знание форм и элементов залегания месторождения имеет исклю чительно важное значение для выбора способа отработки и соста вления проекта рациональной эксплуатации месторождения. Форма месторождения, его размеры и условия залегания большое влияние оказывают на выбор системы разработки и технико-экономические показатели работы горных предприятий.
По форме рудные тела подразделяют на пластовые, пластообразные, столбообразные, линзообразные, жильные, штокообразные, гнездообразные и сложные.
Для п л а с т о в ы х р у д н ы х т е л (рис. 1, а) характерен четкий контакт с вмещающими породами по мощности месторождения и параллельность плоскостей контакта. .Большинство пластовых месторождений осадочного происхождения, поэтому они залегают согласно с вмещающими породами. Прцмером пластовых месторожде ний являются Никопольское марганцевое, Керченское месторождение
железных |
руд. |
|
П л а с т о о б р а з н ы е |
р у д н ы е т е л а (рис. 1, б) отли |
|
чаются от |
пластовых менее |
выдержанной формой и мощностью. |
Для них характерны прерывистость оруденения, наличие резких утонений и раздувов, выклинивание одних рудных тел по простира нию и появлению других на том же рудоносном горизонте. Для пластообразных рудных тел, так же как и для пластовых, характерна согласованность залегания рудного тела и вмещающих пород.
Большинство залежей Криворожского железорудного бассейна явля ется пластообразными рудными телами.
С т о л б о о б р а з н ы е р у д н ы е т е л а имеют значитель ную протяженность по падению (в глубину) и небольшие размеры по простиранию, чем они и отличаются от пластообразных тел. Примером столбообразных тел является Ангаро-Илимское место рождение железных руд, некоторые залежи Криворожского бассейна.
Разновидностью столбообразных рудных тел являются трубообразные тела, имеющие в горизонтальном сечении грубоэллиптическуго форму и большую протяженность в глубину. Характерным примером таких рудных тел могут слуяшть алмазоносные «трубки»
якутских |
и южноафриканских |
месторождений. |
а |
6" |
в |
тжшшщш?..
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ 1з» |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Рис. 1. Формы рудных месторождений.
Л и н з о о б р а з н ы е р у д н ы е т е л а (рис. 1, в) имеют отчетливо выраженную линзовидную форму и значительную мощ ность — от 10 до 50 м и более. К типичным представителям этой формы рудных тел относят Дегтярское, Красноуральское, Снбайское и другие медноколчеданные месторождения Урала.
Ж и л о й принято называть рудное тело, сформировавшееся в результате заполнения минеральным веществом трещины в какихлибо горных породах. Рудные жилы по морфологическому признаку делят на простые и сложные (рис. 1, г). Простая жила представляет собой одиночное рудное тело пластообразной формы, имеющее четкий контакт с вмещающими породами. Сложные жилы по своему строению довольно разнообразны. Среди них преобладают сближен ные параллельные, ветвящиеся и сетчатые жилы.
Изометрические рудные тела одинаково развиты во всех трех направлениях в пространстве. К их числу относят ш т о к о о б р а з -
н ы е |
и г н е з д о о б р а з н ы е р у д н ы е т е л а |
(рис. 1, д, е). |
Штоки |
отличаются от гнезд большими размерами, |
измеряемыми |
десятками и сотнями метров. Гнездообразные рудные тела каждое в отдельности не представляют промышленного значення. Характер ным примером штокообразного рудного тела является Коунрадское медное месторождение, а гнездообразного — Ачисайское свинцовоцпнковое месторождение.
Примером месторождения с особо сложной и изменчивой формой слагающих его рудных тел является Тырныаузское вольфрамомолибденовое месторождение. Рудное тело в плане имеет форму подковы с мощной линзообразной частью в перегибе и менее мощными пластообразными крыльями.
Линейные размеры рудных тел характеризуются мощностью, длиной по простиранию и глубиной распространения.
В горнорудной промышленности при наклонном п крутом падении рудного тела принято характеризовать его горизонтальной мощ ностью, а при пологом падении — истинной мощностью, опреде ляемой величиной нормали к бокам месторождения.
По мощности месторождения делят на пять групп: весьма тонкие, мощность которых меньше 0,6 м; тонкие (от 0,6 до 2 м); средней мощности (от 2 до 5 м); мощные (от 5 до 20 м); весьма мощные (бо лее 20 м).
По углу падения месторождения делят на горизонтальные, пологие, с углом падения от 0 до 25°, наклонные (от 25 до 45°) и кру тые (более 45°).
Длина рудных месторождений по простиранию может быть различной. Наибольшую длину обычно имеют пластовые месторожде ния осадочного происхождения. Месторождения линзообразного и жильного типа в большинстве случаев имеют ограниченную длину. Однако известны линзообразные и жильные рудные тела, имеющие длину по простиранию в несколько километров. Например, линза Дегтярского месторождения — 4,5 км.
§3. Промышленная характеристика руд
Взависимости от числа полезных компонентов руды делят на простые и сложные. Простые руды содержат только один полезный компонент, сложные — несколько. Сложные руды называют поли
металлическими, если они содержат несколько металлов. .
Кпростым относятся многие железные, марганцевые, оловянные
изолотые руды; к полиметаллическим — колчеданные руды Урала, из которых уже в настоящее время извлекают полтора десятка промышленных элементов, вольфрамо-молибденовые, свинцово-цин- ковые и другие.
Помимо основных промышленных металлов в рудах часто имеются вредные и ценные примеси. Например, в железных рудах, к числу вредных примесей относят серу, фосфор и мышьяк, которые снижают механические свойства металла, а к числу ценных примесей — марганец, хром, титан, никель, кобальт, ванадий и медь. Однако
S
содержание хрома, титана и меди не должно превышать определенной нормы.
По процентному содержанию полезного компонента руды делят на богатые (высокосортные), средней ценности (рядовые) и бедные (низкосортные). При разделении руд по ценности исходят из суще ствующих промышленных кондиций и сложности технологической их переработки.
Ценность руды оказывает большое влияние на выбор способа разработки. Так, для разработки ценных руд допускается приме нение дорогих способов, которые обеспечивают минимальные потери руды в процессе добычи. При разработке бедных руд предпочтение отдают наиболее производительным способам, несмотря на допуска емые при этом большие потери.
В процессе разработки месторождений иногда экономически целесообразно богатые и бедные руды добывать отдельно одна от другой. Такую выемку называют раздельной. Она позволяет напра вить богатые руды непосредственно в металлургическое производ ство, а обогащать только бедную руду, что значительно сокращает расходы по переработке руд.
Содержание полезного компонента, ниже которого добыча и пере
работка |
руд становится |
экономически нецелесообразной, называют |
|
м и н и м а л ь н ы м п р о м ы ш л е н н ы м |
с о д е р ж а н и е м |
||
данного |
месторождения. |
|
|
Минимальное промышленное содержание обеспечивает только |
|||
возврат |
произведенных |
затрат на добычу и |
переработку руды, |
а для получения накоплений необходимо, чтобы среднее содержание полезного компонента было выше минимального.
В зависимости от экономической целесообразности |
разработки |
все известные запасы полезных ископаемых в недрах |
земли делят |
на две группы: балансовые запасы, экономически выгодные для разработки в настоящее время, и забалансовые, которые вследствие низкого содержания полезного компонента, малой мощности, слож ности горно-геологических условий или других факторов не могут разрабатываться в настоящее время, но могут быть использованы
вбудущем. Поэтому при разработке месторождений необходимо принимать меры для возможности извлечения забалансовых запасов
вбудущем.
По характеру распределения рудных минералов в месторождении
руды подразделяют на с п л о ш н ы е , состоящие только из |
рудных |
минералов или с некоторым включением в них попутной |
породы, |
и в к р а п л е н н ы е , состоящие из рассеянного включения |
рудных |
минералов в преобладающей по объему пустой породе. Большинство залежей Криворожского бассейна представлено сплошными рудами. Лениногорское месторождение полиметаллических руд состоит из сплошных, в лежачем боку которых находятся вкрапленные руды;
сплошные переходят |
во вкрапленные постепенно с обеднением их |
по мере удаления от |
сплошных руд. |