Краткая горно-геологическая характеристика месторождения

 

Североуральская группа месторождений относится к карстопластообразному типу. В состав группы входят следующие месторождения: Красная Шапочка, Кальинское, Ново-Кальинское, Черёмуховское, Сосьвинское, а так же ряд бокситопроявлений.

В геологическом строении Североуральской группы месторождений принимают участия образования верхнего силура и девона. Венконский ярус селура представлен андезито-базальтовыми порфирами (Покровская свита). Выше по разрезу располагаются образования лудповского яруса, которые в нижней части сложены массивными розовыми известняками (Воскресенская свита) и слоистыми известняками тёмно-серого цвета (Колонгинская свита), а верхней диабазовыми порфиритами, конгломератами, туфобрекчиеми, туфосланцами с прослоями серых известняков (Сосвинская свита).

Непосредственно бокситы Субровского горизонта подстилаются нерасчленёнными отложениями лодловского и жидинского ярусов. В нижней части они сложены конгломератами, песчаниками, сланцами и тёмно-серыми битуминозными известняками розового и светло-серого цвета Петропавловской свиты.

На неровной закарстованной поверхности рифогенных известняков Петропавловской свиты располагаются бокситовые залежи Субровского горизонта.

Перекрываются бокситы известняками эйфельского яруса в разрезе которых выделяются три обособленных горизонта (с низу вверх): тёмно-серые, битуминозные, амфипоровые, слоистые; светло-серые, массивные, рифогенные; тёмно-серые плитчатые и тонкоплитчатые с прослоями глинистых и глинистокремнеевых сланцах. Выше в разрезе залегают известняки живетского и франкского яруса.

В тектоническом отношении Североуральский бокситовый район располагается в западной части Нижне-Тагильского синклинория. Бокситовое оруденение приурочено к моноклинальной зоне западного крыла Шегкльтанской синклинали, сложенной известняками силура и девона. Весь комплекс пород имеет восточное падение под углом 18 - 40^о.

Рудные залежи бокситовых месторождений Североуральской группы имеют сложную пластообразную форму, которая обусловлена рельефом подстилающих известняков, пострудной тектоникой и процессами карстообразования. Бокситы залегают на закарстованных известняках, изобилующих крупными котлованами и воронками неправильной формы глубиной от 1 до 25 м., в связи с этим изменяются и мощности рудных тел.

По степени сложности и выдержанности мощности бокситового пласта рудные поля делятся на три типа: непрерывной, непрерывно- прерывистый и прерывистый. Первый тип характеризуется непрерывным оруденением, в котором безрудные окна встречаются спорадически, имеют небольшие размеры: от нескольких квадратных метров до нескольких сот квадратных метров и на их долю приходится не более 20% всей площади рудного тела. Второй тип - промежуточные, непрерывно-прерывистый, в котором безрудные зоны занимают 20-30% рудного пласта. Третий тип отличается прерывистым оруденением, безрудные окна занимают более 30% общей площади, группируются в вытянутые полосы или в участки иной конфигурации значительных размеров (до нескольких тысяч квадратных метров).

К первому типу рудных полей относится 2-ой и 3-ий Северные участки месторождения Красная Шапочка, ко второму типу - Южный участок месторождения Красная Шапочка, Южный Кедровский участки Черёмуховского месторождения и к третьему типу - остальные.

Для всех месторождения Кальинское характерно:

1. меридиальное простирание вмещающих пород и рудных тел;

2. восточное моноклинальное падение вмещающих пород и рудных залежей;

3. блоковое тектоническое строение месторождений (участков);

4. практически единой в своей основе литологический комплекс вмещающих пород.

5. наличие (в зависимости от количества безрудных площадей) трёх типов оруденения.

6. близости бокситовых разновидностей по минеральному составу.

7. двухслойное строение рудной залежи. верхняя часть сложена пестроцветными бокситами, нижняя часть - преимущественно красными бокситами (маркими, немаркими, яшмовидными).

8. верхний контакт рудных тел, как правило, прямолинейный, нижний контакт - за счёт изменения гипсометрии подстилающих пород - извилистый, что обуславливает резкое изменение мощности рудных тел как по падению, так и по простиранию.

С 1984 г. на месторождении начали проявляться мощные удары горнотехнического типа с энергией 10⁸ Дж, которые регистрируются государственной сейсмической сетью наблюдения в радиусе 500 км и представляют собой аналог мелкофокусных землетрясений.

Рудами, склонными к горным ударам являются бокситы следующих литологических разновидностей: красный немаркий, яшмовидный, пестроцветный, обесцвеченный, а также переходные формы красного немаркого и маркого боксита. Коэффициенты хрупкости (К_хр) подстилающих известняков изменяются от 3 до 10; у порфиритов - от 3,2 до 8,1; у туфогенных пород - от 1,8 до 13. Из бокситов наиболее склонными к хрупкому разрушению являются яшмовидные и пестроцветные (К_хр=4,5- 12,8), затем красные немаркие, каменистые (К_хр=2,8-9). Полная информация о показателях горных пород представлена в таблице 1.1.

В целом для месторождения выявлено:

· максимальные главные напряжения действуют в субгоризонтальной плоскости и ориентированы в субширотном направлении;

· минимальные главные напряжения действуют в плоскости близкой к горизонтальной и ориентированы в субмеридиональном направлении;

· промежуточные главные напряжения действуют в направлении близком к вертикали.

Величина главных максимальных напряжений на существующей глубине горных работ соизмерима с прочностью пород на одноосное сжатие и составляет для порфиритов s₁£(0,4-0,6)s_сж, для подстилающих известняков s₁£(0,25-0,75)s_сж. При величине s₁³s_сж в выработках происходит заколообразование, шелушение и стреляние пород, а при s₁³0,5 s_сж и наличии хрупких пород месторождение или его участок относят к угрожаемым по горным ударам.

В пределах различных месторождений и крупных тектонических блоков общая напряжённость на соответствующих глубинах неодинаковая и имеет тенденцию возрастания с глубиной.

На формирование концентраторов напряжений и возникновение очагов горных ударов оказывают влияние горно-геологические и технологические факторы, причём превалирующие влияние оказывают природные геологические факторы, на долю которых приходится порядка 70% всех случаев динамических проявлений горного давления.

 

 

Таблица 1.1 Основные физико-механические показатели руд (пород)

Руды и породы	Влажность, w, %	Плотность, g, т/м3	Предел прочности на одноосное сжатие, sсж, МПА	Модуль упругости, Е=105, МПА	Коэффициент Пуассона, m	Коэффициент крепости по Протодьяконову, f	Коэффициент хрупкости, Кхр
Известняк тёмно-серый	4	2,68	87,5	0,5	0,3	8-9	-
Известняк тёмно-серый, битуминозный, амфипоровый.	4-6	2,6-2,7	70-148	0,43-0,88	0,19-0,4	8-10	-
Пестроцветные.	10-12	3,2	58-119	0,65	0,29	6-10	6,8
Яшмовидные.	0,1-6	2,95-2,97	60-220	0,45	0,26	6-14	6,3
Красные немаркие.	6	2,7	32-150	0,09-0,2	0,28	4-10	5,4
Красные немаркие.	0,9-11	2,51	6-63	0,03-0,1	0,29	1-6	-
Известняк светло-серый, серый, розовый.	-	2,7	65-155	0,48-0,68	0,28-0,42	6-10	6,5
Порфирит.	-	2,65	50-224	0,28-0,5	0,35-0,42	5-15	5,4
Туфопесчаник.	-	2,62	140-160	0,6-0,64	0,33-0,34	14-16	5,1
Туфоконгломерат.	-	2,72	100-123	0,2-0,-0,46	0,37-0,44	9-12	5,1

Примечание. Для коэффициента хрупкости в числителе приведен разброс значений, в знаменателе среднее.