Разработка месторождений полезных ископаемых

РАЗРАБОТКА
МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Москва
ИНФРА-М
2021

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

В.И. ГОЛИК

Допущено
Учебно-методическим объединением
вузов Российской Федерации по образованию
в области горного дела в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений, обучающихся
по направлениям подготовки 21.05.04 «Горное дело»
и 21.05.05 «Физические процессы горного 
или нефтегазового производства»

УДК 622.8(075.8)
ББК 33.3я73
 
Г60

Голик В.И.
Разработка месторождений полезных ископаемых : учебное пособие / В.И. Голик . — Москва : ИНФРА-М, 2021. — 136 с. — (Высшее образование: Бакалавриат). — DOI 10.12737/829.

ISBN 978-5-16-006753-7 (print)
ISBN 978-5-16-100287-2 (online)

В учебном пособии изложены аспекты добычи полезных ископаемых 
в рамках программ для студентов горных и геологических специальностей.
Дана характеристика рудных месторождений, систематизированы 
основные понятия разработки месторождений полезных ископаемых. 
Приведены сведения о вскрытии и подготовке месторождений, описаны 
основные технологические процессы горных работ.
Предназначено для студентов и преподавателей вузов, горных инженеров и широкого круга читателей.
УДК 622.8(075.8)
ББК 33.3я73

Г60

© 
Голик В.И., 2014

Оригинал-макет подготовлен в НИЦ ИНФРА-М

Подписано в печать 25.08.2013. 
Формат 6090/16. Бумага офсетная. Гарнитура Newton. 
Усл. печ. л. 8,33. 
ПТ30.

ТК 438950-12261-250813

ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1
Тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29
E-mail: books@infra-m.ru        http://www.infra-m.ru

Р е ц е н з е н т ы:
Исмаилов Т.Т., д-р техн. наук, профессор кафедры «Взрывное 
дело» Московского государственного горного университета;
Ягодкин Ф.И., д-р техн. наук, проф., директор ООО НТЦ «Наука 
и практика»

ISBN 978-5-16-006753-7 (print)
ISBN 978-5-16-100287-2 (online)

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

ВВЕДЕНИЕ

Разработка месторождений полезных ископаемых — это комплекс 

горных наук об извлечении полезных ископаемых из недр или использовании минеральных ресурсов, извлечение из которых полезных 
компонентов не предполагает выдачи на земную поверхность.

Основной идеей группы наук «Разработка месторождений полез
ных ископаемых» является выявление научных предпосылок для 
модернизации и оптимизации возможностей горных предприятий 
по использованию ресурсов недр. Горные науки этой группы тесно 
сопряжены с теорией и практикой использования горной техники.

Предмет рассматриваемого комплекса горных наук — взаимосвя
зи технологий, процессов, технических средств и породно-минеральной среды, изучаемые с целью выбора максимально безопасных, 
экологически приемлемых и экономически выгодных способов эксплуатации недр. 

Дисциплина «Разработка месторождений полезных ископаемых» 

является своеобразным лидером среди прочих горных наук, которые 
развиваются в рамках совершенствования горных технологий, процессов и технических средств. 

Особенность дисциплины заключается в том, что изучаемые ею 

технологии, процессы и технические средства используются в твердой минеральной среде, которая характеризуется изменением физических и других свойств, включением в ее состав жидких и газообразных веществ. В рассматриваемом разделе горного дела решения 
принимаются в условиях ограниченной информации. 

Важнейшим фактором развития государства является состояние 

минерально-сырьевого комплекса страны. От уровня рациональности и масштабности использования богатств недр зависит создание 
материально-технической базы для производства продукции, решение продовольственной проблемы, а также многих социальных проблем и факторов, определяющих будущее. 

Проблемы разработки месторождений полезных ископаемых 

включают в себя: комплексное освоение недр, воспроизводство ресурсов в недрах, освоение глубокозалегающих месторождений, максимальное извлечение ценных элементов при переработке упорных 
и бедных руд, создание новых технологий и рациональное использование подземного пространства. 

В России функционирует около 4000 предприятий по добыче и 

переработке минерального сырья, в составе которых более 170 тыс. 
шахт, рудников, карьеров и разрезов. Действуют более 600 шахт и 
рудников с подземной добычей угля, руд металлов, минеральных 

удобрений, а также более 400 карьеров и разрезов. В угольной промышленности работают 230 шахт и 65 разрезов, 74 обогатительные 
фабрики, а также многочисленные вспомогательные предприятия. 

Для решения комплекса задач, охватывающих проблему приро
доохранного пользования минеральными ресурсами, важно знание 
таких основополагающих понятий, как происхождение и характеристики месторождений, категории запасов полезных ископаемых. 

В написании отдельных параграфов учебного пособия принима
ли участие проф. В.И. Комащенко и проф. Ю.И. Разоренов.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность про
фессорам В.И. Комащенко, О.Н. Полухину и Ю.И. Разоренову за 
участие в подготовке книги к изданию.

1

 
МЕСТОРОЖДЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ 
ИСКОПАЕМЫХ

1.1. 
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Месторождением полезных ископаемых называют естественное 

скопление минералов в земной коре (рис. 1.1).

По технологическим особенностям подземной разработки мес
торождений в них выделяют группы: рудные, пластовые и россыпные. 

Рис. 1.1. План (а) и разрез (б) свиты маломощных крутопадающих

рудных тел (заштрихованы рудные тела)

а)

б)

К рудным относят месторождения не только металлических руд, но 
и схожие с ними по генетическим признакам нерудные месторождения, а к пластовым — угольные и сланцевые месторождения.

Полезным ископаемым называют природное минеральное веще
ство, которое при данном уровне техники и технологии экономически целесообразно извлекать из недр земли для использования.

Месторождение считается промышленным, если разработка его 

экономически целесообразна. В противном случае его называют непромышленным.

По физическому состоянию полезные ископаемые бывают твер
дыми (уголь, руды, химическое и строительное сырье и т.д.), жидкими 
(нефть, минеральные воды) и газообразными (газы).

Среди твердых полезных ископаемых по назначению и характеру 

использования выделяют следующие группы:

 
• горючие (уголь, горючие сланцы, торф);

 
• металлические (железные, медные, золотые руды и др.);

 
• неметаллические (сера, соль, апатит, огнеупоры, флюсы и др.).

Полезные ископаемые подразделяют на рудные и нерудные.
Горные породы, не содержащие полезного минерала или содер
жащие в количестве, недостаточном для экономически приемлемой 
переработки, называют пустой породой.

Металл находится в руде чаще всего в виде химических соедине
ний — рудных минералов, например свинец — в виде галенита (PbS); 
олово в виде касситерита (SnO2), цинк в виде сфалерита (ZnS) и др.

По признаку технологического процесса добычи различают груп
пы месторождений: нефти и газа, торфа, угля и горючих сланцев, 
рудные, нерудные и россыпные.

Месторождения характеризуются прежде всего формой рудных 

тел: пласты, пластообразные залежи, штоки, линзы, жилы и т.д. Мощность рудных тел колеблется от нескольких сантиметров (редкие 
металлы и золото) до десятков и сотен метров (железо, медь, апатиты). 
Угол падения залежей — от горизонтального и пологого (0—25°) до 
крутого (45—90°). Протяженность залежей достигает десятков километров (фосфориты), глубина распространения рудных тел — километров.

Характерным примером металлического месторождения сложной 

структуры является месторождение «Талнах» (Таймыр). Определяющий структурный элемент — Норильско-Хараелахс кий глубинный 
разлом с оперяющими его сбросами. Западное крыло месторождения 
разбито большим количеством тектонических нарушений, среди которых преобладают субпараллельные разлому с крутым падением. 
Восточное крыло месторождения нарушено тектоническими разрывами по западному флангу залежи.

Сульфидное оруденение пространственно и генетически связано 

с крупной Талнахской дифференцированной интрузией габбро-долеритов и представлено следующими типами руд:

 
• сплошными;

 
• вкрапленными и прожилково-вкрапленными в породах интрузии;

 
• вкрапленными и прожилково-вкрапленными в породах, вмеща
ющих интрузию.
Минеральный состав богатых руд — преимущественно халькопи
рит-пирротиновый, с участками талнахит-кубанитовых руд. Сплошные сульфидные руды обладают высокой химической активностью 
по отношению к кислороду, обусловленной наличием в руде легко 
окисляющихся сульфидных минералов. Вкрапленные руды связаны 
с пикритовыми, такситовыми, троктолитовыми и контактными габбро-долеритами.

По степени трещиноватости руды различают:

 
• слаботрещиноватые — 0,2 м (средний размер элементарного блока);

 
• среднетрещиноватые — 0,1–0,2 м;

 
• сильнотрещиноватые — 0,05–0,1 м;

 
• раздробленные — 0,05 м.

 Прочностные свойства руд меняются в широких пределах: от 6 до 

14–16 по шкале проф. М.М. Протодьяконова. Общая мощность рудных тел достигает 100 м и более, глубина локализации 400–600 м.

Залежи в части месторождения, разрабатываемого рудником «Тай
мырский», расположены в центральной части Октябрьского месторождения. Рудные тела погружаются к восток-северо-востоку под 
углом 15–20° и простираются в меридиональном направлении на 
850 м при наибольшей ширине (500 м). Мощность рудных тел составляет 17–33 м, глубина разработки — 1200–1700 м.

Основным структурным элементом, разделяющим шахтные поля 

месторождения, является горный сброс, который имеет субмеридиональное простирание, крутое (70–85°) восточное падение с амплитудой смещения 40–80 м.

Наиболее распространены сочетания нарушений:

 
• сонаправленные сбросы;

 
• разнонаправленные сбросы (блок приподнят или опущен);

 
• сонаправленные сброс и взброс;

 
• разнонаправленные взброс и сброс.

Все это определяет блочную структуру месторождения. Парамет
ры тектонических блоков:

 
• протяженность по простиранию 30–120 м;

 
• ширина блока вкрест простирания — 8–60 м;

 
• угол падения тектонических нарушений — 50–85°;

 
• амплитуда смещения по тектоническому нарушению — 2–40 м.

Вблизи тектонического нарушения трещиноватость руд и пород 

увеличивается, образуя зоны повышенной сопутствующей трещиноватости шириной в 0,5–0,8 м. Зоны в большинстве случаев асимметричны: ширина в висячем боку в 2–6 раз больше, чем лежачем. Для 
сплошных руд указанные зависимости менее характерны, так как в 
них тектоническое нарушение чаще всего представляет собой сглаженную плоскость, по которой крылья нарушения плотно сомкнуты.

В пределах залежей имеются протяженные участки с включени
ями слабых прослоев пород — ксенолитов. Зоны сильнонарушенных 
руд и пород достигают 40–50% площади рудной залежи.

При многообразии условий залегания рудных тел общим свойством 

месторождений рассматриваемого типа является интенсивная нарушенность массива разрывными структурами от крупных разломов до 
микротрещин. 

1.2. 
КАТЕГОРИИ ЗАПАСОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Запасы полезного ископаемого в пределах месторождения назы
вают геологическими. Их подразделяют на балансовые и забалансовые.

Балансовыми являются запасы, использование которых экономи
чески целесообразно и удовлетворяет кондициям, установленным 
для подсчета запасов в недрах.

Забалансовые — запасы, которые при современном состоянии 

технологии добычи и переработки извлекать нецелесообразно (рис. 
1.2), но могут быть пригодны в будущем.

Разделение запасов осуществляется на основе кондиций, установ
ленных для каждого месторождения или для группы месторождений, 
сходных с условиями эксплуатации.

Кондиции определяют минимальное промышленное содержание 

полезного компонента — предел, ниже которого руда становится 
экономически невыгодной для переработки.

Промышленные запасы представляют собой разницу между балан
совыми запасами и проектными потерями руды в процессе добычи.

Кроме руды из недр извлекают пустые породы. Часть из них вы
дается на поверхность отдельно от руды, например при проходке 
выработок, а часть смешивается с рудой в процессе выемки руды. 
Такую смесь называют рудной массой.

Смесь руды и пустых пород, добываемых и выдаваемых вместе, 

называют горной массой.

Запасы месторождений по степени разведанности и изученности 

качества сырья подразделяют на категории.

Категория А — запасы, разведанные и изученные с детальностью, 

обеспечивающей точные сведения об условиях залегания, форме и 
строении рудных тел, типах и сортах минерального сырья, их соот

ношении и пространственном положении, качестве, технологических 
свойствах и природных факторах, определяющих условия добычи 
минералов. Контур запасов этой категории определяют горными выработками.

9

8

7

6

1

2

3

5

2

1

3

2

6

7

xn · δ

Sb

ST

Гор 180 м

Гор +209 м

Рис. 1.2. Соотношение балансовых и забалансовых запасов при добыче руд: 

а — разрез по очистному блоку; б — элементарная ячейка приконтурной зоны; 

1 — контур балансовой руды; 2 — границы приконтурной зоны; 3 — граница добычи 

руд; 4 — включения пород и забалансовых руд; 5 — подэтажные выработки; 

6 — потерянные руды; 7 — разубоживающие породы; 8, 9 — взрывные 

и разведочные скважины; Хп · δ — границы приконтурной зоны; SВ — площадь
приконтурной зоны разубоживающих пород; Sт — площадь приконтурной зоны

теряемой руды

а)
б)

Категория В — запасы, разведанные и изученные с детальностью, 

обеспечивающей те же сведения, но с меньшей достоверностью. Контур запасов полезных ископаемых определяют данными разведочных 
работ.

Категория С1 — запасы, разведанные и изученные с детальностью, 

обеспечивающей те же сведения, но только в общих чертах. Контур 
запасов полезных ископаемых определен на основании разведочных 
скважин и выработок и геологических данных.

Категория С2 — запасы, оцененные ориентировочно. Условия за
легания полезных ископаемых определены на основании данных, 
подтвержденных вскрытием полезного ископаемого в отдельных 
точках или по аналогии.

Для оценки потенциальных возможностей рудных зон, полей, 

бассейнов и районов в необходимых случаях на основе общих геологических представлений определяются так называемые прогнозные 
запасы.

При комплексных полезных ископаемых запасы содержащихся в 

них основных ценных компонентов учитываются по одним и тем же 
категориям. 

Геологические запасы включают весь объем полезных ископаемых, 

выявленных при разведке месторождения. Только запасы, которые 
удовлетворяют требованиям промышленности и могут быть рентабельно использованы в народном хозяйстве, подлежат извлечению 
из земных недр.

Горные предприятия проектируются при наличии на месторож
дении или его участке утвержденных ГКЗ (Государственная комиссия 
по запасам) балансовых запасов полезных ископаемых категорий А, 
В, С1. Соотношение этих категорий запасов устанавливается в зависимости от сложности месторождений или их участков. 

По этому признаку различают три группы месторождений.
Первая группа — месторождения простого строения с выдержан
ной мощностью тел полезных ископаемых и равномерным распределением полезных компонентов. Для этих месторождений по категории А должно быть разведано не менее 10% балансовых запасов,  
а по категории А + В — не менее 30%.

Вторая группа — месторождения сложного строения с выдержан
ной мощностью тел полезных ископаемых или неравномерным распределением полезных компонентов. Для этих месторождений по 
категории В должно быть разведано не менее 20% запасов.

Третья группа — месторождения очень сложного строения с резко 

изменчивой мощностью тел полезных ископаемых или с весьма невыдержанным содержанием полезных компонентов. Для этих месторождений допускается разведка запасов по категории С1.