Инженерно-геологические условия разработки месторождения

Рудные тела месторождения представлены линзообразными залежами сплошных колчеданов и прожилково-вкрапленных руд, залегающих согласно с вмещающими породами и характеризующихся резкими контактами со стороны висячего бока и постепенными со стороны лежачего.

Породы надрудной толщи представлены диабазами, кремнистыми туффитами, песчаниками и туфобрекчиями диабазового состава.

Рудовмещающая толща сложена вторичными кварцитами, туфами, туфо-брекчиями диабазового состава, лавами дацитового и андезито-дацитового состава. На контактах со сплошными и вкрапленными рудами вмещающие породы мощностью от 2-5 до 15-20 м превращены в кварцево-серицитовые и хлоритовые сланцы малой прочности и слабой устойчивости. При обнажении они, как правило, обрушаются в камеры и даже при незначительном обводнении практически теряют свою устойчивость.

Исследования прочностных и упругих свойств месторождения в разные годы проводились институтом "Унипромедь", ИГД УрО РАН, Уральской Горно-геологической Академией и другими. Обобщенные физико-механические характеристики пород и руд месторождения приведены в таблице 3.

В целом руды и вмещающие породы характеризуются как крепкие и устойчивые, не вызывающие особых осложнений при проходке горных выработок и очистной выемке руды.

Плотность составляет (т/м³): сплошных руд 4,1-4,3; вкрапленных руд – 2,9; вмещающих пород – 2,7-2,8. Коэффициент разрыхления руд и пород 1,5-1,6; естественная влажность руды 0,04-0,5 %; содержание свободного кремнезема в рудах 25-35 %, в породах до 70 %; содержание серы в руде 30-48 %.

При ведении горных работ на глубине ниже 1000 м Гайское месторождение является склонным к горным ударам. Деформационное поведение пород разделяется на 3 основные группы:

1. Небольшие по глубине (до 0,5 м), но значительные по протяженности (десятки метров) разрушения пород в форме заколов на стенках и кровле выработок. На этих участках заколообразование и шелушение пород приводят к формированию шатровой или полигональной формы поперечного сечения выработок. Данный тип деформирования наблюдается, преимущественно, в выработках меридионального направления в зонах влияния очистных работ и заметно активизируется с увеличением глубины горных работ.

2. Разрушения стенок и кровли выработок, связанные со сдвиговыми перемещениями по тектоническим нарушениям и плоскостям трещиноватости отдельных структурных блоков массива. Сдвиговые перемещения структурных блоков реализуются в условиях неоднородного поля напряжений. Подобные перемещения по времени, как правило, приурочены к массовым технологическим взрывам или к подвижкам подработанного массива.

3. Деформации пород в выработках, пройденных по зонам слабых рас­сланцованных кварцево-серицитовых сланцев. В данном случае деформации пород развиваются по всему периметру выработок с приуроченностью наи­больших разрушений к обнажениям слабых пород. Деформации протекают в виде вывалов пород из кровли и бортов выработок, пучения пород со стороны почвы.

 

 

Таблица 3 Физико-механические свойства горных пород и руд Гайского месторождения	Угол внутреннего трения, град.						34...36	34...39			–
Сцепление, МПа			16,5			13...16				–
Скорость продольной волны, м/сек				–	–				–	–	–	–		–
Коэффициент Пуассона	0,15	0,16	0,32	0,22	0,37	0,28	0,19...0,21	0,29	0,27	0,32	0,21	0,15	0,19	0,22
Модуль упругости, ГПа	50...90				–		50...65							–
Предел прочности, МПа	на растяжение	6,1	6,8	11,8	8,9	9,3	7,5...10,5	6...10	7,5	4,9	5...7	8,2	8,4	7,0	7,7
на сжатие	80...150	110...130	72,8	87,1	76,8	70...80	70...80	43,9	31,1	30...45	76,4	80,5	70,4	89,1
Плотность, т/м^3	4,39	4,21	2,88	2,88	2,75	2,7...2,8	2,7...2,8	2,75	2,74	2,72	2,71	2,75	2,80	2,73
Литологические разновидности	Медный колчедан	Серный колчедан	Порфирит плагиоклазовый	Диабаз	Лава андезитового состава	Туфы различного состава	Туфобрекчии различного состава	Кварцево-серицитовый сланец	Хлорито-кварцевый сланец	Хлорито-серицитовые породы	Кремнистая порода	Кварцит гематитизированный	Кварцит (метасоматит)	Кварцит серитизированный

 

Весь массив разбит системой разноориентированных тектонических на­рушений на более мелкие блоки, что делает его подвижным в сторону отрабо­танных пространств под влиянием подземной разработки, создавая при этом в массиве динамические нагрузки и, соответственно, опасность горных ударов.

Серно-колчеданные и медно-колчеданные руды, содержащие в своем со­ставе свыше 35 % пиритной серы, относятся к категории взрывоопасных. Эти типы руд составляют порядка 90 %. Взрывоопасным минералом является только пирит, содержание которого изменяется в пределах 60-95 %.