Горнопромышленная геология месторождений полезных ископаемых


Л. К. Мирошникова, В. И. Склянов









        ГОРНОПРОМЫШЛЕННАЯ ГЕОЛОГИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ



Учебное пособие






















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022

УДК 622.142

ББК 33.11

    М64



Рецензенты: профессор МГРИ-РГГРУ, доктор геолого-минералогических наук, заместитель председателя УМК УМО вузов России в области прикладной геологии А. А. Верчеба;
главный геолог КГП ООО «Норильскгеология» В. А. Радъко; главный геолог рудника «Кайерканский» ПАО «ГМК „Норильский никель“» Е. В. Пикулев





    Мирошникова, Л. К.
М64       Горнопромышленная геология месторождений полезных ископае-
     мых : учебное пособие / Л. К. Мирошникова, В. И. Склянов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 184 с. : ил., табл.
          ISBN 978-5-9729-0911-7

     Раскрываются вопросы, связанные с геологическими факторами и параметрами, влияющими на целесообразность и условия промышленного освоения месторождений полезных ископаемых, а также теорией, методами и технологией геологического обеспечения горных работ при эксплуатации месторождения. Рассмотрены задачи инженерно-геологических наблюдений на действующем горнодобывающем предприятии. Представлены учебно-методические материалы по расчётно-графическим работам, а в приложениях приведены исходные данные для их выполнения.
    Для студентов, обучающихся по направлению «Горное дело» специализаций «Подземная разработка рудных месторождений», «Маркшейдерское дело» и «Обогащение полезных ископаемых». Может быть полезно специалистам горнодобывающей промышленности.

УДК 622.142
ББК 33.11






ISBN 978-5-9729-0911-7

     © Мирошникова Л. К., Склянов В. И., 2022
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2022
                           © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2022

Введение


     Горнопромышленная геология - раздел геологии, обеспечивающий геологическими данными действующие рудники, шахты, карьеры, прииски, промыслы в процессе вскрытия, подготовки и эксплуатации месторождения.
     Наиболее сложные вопросы геологу приходится решать при эксплуатации месторождений цветных, редких, драгоценных металлов и нефти, поэтому наибольшее внимание сосредоточивается на рудничной и промысловой геологии. Рудничная, шахтная и промысловая геология имеют свои особенности, но в то же время объединены общностью целей, которые могут быть сформулированы следующим образом:
  1. Продление жизни горного предприятия без снижения его производственной мощности или увеличение производственной мощности на тот же период.
  2. Повседневная помощь в эксплуатации месторождения с целью повышения её технической и экономической эффективности.
     Первая цель достигается путем углубленного геологического изучения месторождения с полным использованием разведочных и эксплуатационных выработок. Это позволяет увеличить резервы предприятия и продлить его существование.
     Достижение второй цели требует от рудничного геолога ясного понимания запросов и нужд эксплуатации.
     Основными задачами рудничной геологии являются:
  • эксплуатационная разведка, проводимая с целью уточнения контуров тел полезного ископаемого и распределения в их пределах ценных компонентов (производится подземными горными выработками, буровыми скважинами и геофизическими методами);
  • оперативное опробование разведочных, подготовительных и очистных горных выработок, а также производство химического анализа отобранных проб для текущего и перспективного планирования качества отрабатываемых руд и контроля за качеством добываемой минеральной массы;
  • выполнение регулярной геологической документации горных работ в виде геологических зарисовок и описаний стенок горных выработок;
  • лабораторное изучение отобранных образцов горных пород и полезного ископаемого и составления на их основе сводных геологических планов и разрезов;
  • систематический учет запасов минерального сырья в недрах разрабатываемого месторождения и выявления сроков обеспечения им действующего предприятия;
  • систематический учет потерь и разубоживания минерального сырья при его отработке, осуществление мер по снижению потерь и разубоживанию.
     Геологическое обеспечение горного производства включает комплекс мероприятий, направленных на технически правильную, экономически целесооб

3

разную и безопасную разработку месторождений, наиболее полное извлечение из недр полезных ископаемых и достоверный учёт извлекаемых и оставляемых в недрах основных и попутных компонентов. Производственный геологический контроль горных предприятий направлен на обеспечение эффективности производства и промышленной безопасности, предупреждение нерационального использования недр и нарушений требований по их охране.
     Основными функциями геологической службы горнодобывающего предприятия по геологическому обеспечению и производственному геологическому контролю горных предприятий являются:
  • контроль выполнения условий лицензий на пользование недрами;
  • контроль соблюдения требований Закона РФ «О недрах», Федерального закона «О промышленной безопасности опасных производственных объектов», иных федеральных законов и нормативно-правовых актов в сфере недропользования;
  • своевременное и качественное проведение предусмотренного нормативными требованиями комплекса геологических работ, связанных с пользованием недр и достаточных для обеспечения безопасного их ведения, обеспечения технологического цикла горных, строительно-монтажных и иных видов работ, а также для прогнозирования опасных ситуаций при ведении таких работ;
  • определение и своевременное нанесение на горно-графическую документацию опасных зон возможного прорыва воды и газа в действующие выработки;
  • контроль выполнения мероприятий по безопасному ведению горных работ в опасных зонах и охране окружающей природной среды;
  • контроль соблюдения проектов на горнопроходческие и добычные работы, планов развития горных работ и иной проектной и технической документации;
  • контроль состояния минерально-сырьевой базы и обеспеченности горного предприятия разведанными запасами полезных ископаемых;
  • своевременное проведение эксплуатационной разведки месторождений полезных ископаемых в целях уточнения количества и качества запасов основных и совместно с ними залегающих полезных ископаемых и содержащихся в них главных и попутно извлекаемых полезных компонентов, а также горнотехнических, гидрогеологических и других условий разработки месторождений полезных ископаемых;
  • ведение работ по геологическому изучению и использованию недр методами и способами, исключающими экономически необоснованные потери полезных ископаемых в недрах и снижение их качества; повышение достоверности разведанных запасов полезных ископаемых; наиболее полное и комплексное использование месторождений полезных ископаемых;
  • своевременное и качественное геологическое обеспечение работ при проектировании, строительстве, эксплуатации, реконструкции, консервации или ликвидации объектов по добыче полезных ископаемых;

4

•  контроль соблюдения правил охраны недр, рационального и комплексного их использования;
•  ведение мониторинга состояния недр;
•  учёт состояния и движения запасов, потерь и разубоживания полезных ископаемых;
•  подготовка материалов по переоценке и списанию с учёта организации запасов полезных ископаемых, исходных данных для исчисления платежей при пользовании недрами и оформления лицензий на пользование недрами;
•  ведение и своевременное представление установленных федеральных форм государственного статистического наблюдения;
•  анализ состояния промышленной безопасности в части вопросов геологического контроля, охраны недр на горном предприятии, в том числе путем проведения соответствующих экспертиз;
•  разработка мер, направленных на улучшение состояния промышленной безопасности в части геологического обеспечения горных работ, охраны недр, предотвращение ущерба окружающей природной среде;
•  выполнение работ, направленных на предупреждение аварий;
•  своевременное проведение испытаний и технических освидетельствований технических устройств, применяемых для производства геологических работ, ремонта и поверки контрольных средств измерений;
•  совершенствование организации и методов ведения работ по геологическому изучению недр на основе широкого внедрения новейших достижений науки, техники и передового опыта.

5

РАЗДЕЛ I
ГОРНОПРОМЫШЛЕННАЯ ГЕОЛОГИЯ
1. Система геологического изучения недр

1.1. Структура системы геологического изучения недр

    Система геологического изучения недр включает (в порядке уменьшения их уровня иерархии) Министерство природных ресурсов России, Комитет природных ресурсов субъекта Федерации, Управление геологоразведочных работ горного предприятия и главного геолога рудника.
    Министерство природных ресурсов России занимается региональным изучением геологического строения страны. Ему подчинены специализированные экспедиции, проводящие геологосъемочные работы, опытноконструкторские заводы, научно-исследовательские институты, общегосударственные фонды отчетов о геологоразведочных работах и Государственная комиссия по запасам полезных ископаемых.
    Комитет природных ресурсов субъекта Федерации занимается поисками и разведкой месторождений полезных ископаемых на своей территории. Ему подчинены специализированные геологоразведочные экспедиции, тематические партии, территориальные фонды геологических отчетов и территориальная комиссия по запасам полезных ископаемых.
    Управление геологоразведочных работ горного предприятия решает вопросы доразведки эксплуатируемого месторождения и координирует работу главных геологов рудников. Ему подчинена специализированная геологоразведочная экспедиция. Совместно с территориальным комитетом природных ресурсов управление геологоразведочных работ решает вопросы предварительной и детальной разведки новых месторождений разрабатываемого полезного ископаемого.
    Главный геолог рудника руководит эксплуатационной разведкой и принимает участие в планировании процесса ведения очистных работ. Ему подчинен геологомаркшейдерский отдел, в состав которого входят участковые геологи.
    Основные задачи геологической службы горно-добывающих предприятий
    Геологическое обслуживание горнодобывающих предприятий заключается в проведении всех видов геологических и гидрогеологических исследований при подготовке месторождений к эксплуатации и в процессе эксплуатации.
    На руднике (шахте) геологи горнодобывающих предприятий ежедневно получают новые факты и производят наблюдения, недоступные геологам, которые занимаются поисками и предварительной разведкой полезных ископаемых. Все

6

получаемые данные, позволяющие решать научно-теоретические вопросы, важны не только для широких научных обобщений, но, прежде всего, для эффективной работы самого предприятия.
    При детальном изучении недр отслеживаются «слепые» тела полезного ископаемого, параллельные залежи, отдельные карманы и гнезда, а также части тел, смещенные по тектоническим нарушениям, не вскрытые при ранее проведенных геологоразведочных работах.
    Кроме того, полученные данные дают возможность более углубленно изучать вопросы генезиса месторождения, а также геологического строения и геологической истории месторождения, рудного поля, рудного узла и всего района.
    Основными задачами геологической службы являются:
    1)      всестороннее геологическое и гидрогеологическое изучение подготавливаемых к эксплуатации и эксплуатируемых месторождений с целью обеспечения технически правильной и экономически целесообразной разработки месторождений с учетом необходимости комплексного извлечения полезных компонентов;
    2)      прирост запасов полезных ископаемых и перевод их в более высокие категории для увеличения производственной мощности действующего предприятия и продления сроков его существования;
    3)      разработка мероприятий по охране недр и борьбе с потерями и разубоживанием полезных ископаемых;
    4)      участие в составлении планов и проектов эксплуатационных и разведочных работ.
    Эти задачи осуществляются путем проведения геологических наблюдений в горно-подготовительных, эксплуатационных и разведочных выработках, документации последних, опробования, проведения разведочных выработок эксплуатационной разведки и доразведки месторождений.
    Методическое руководство геологическими службами, выполняющими геологическое обеспечение горных работ на лицензионных объектах осуществляет Горно-геологическое управление.
    Структура и состав геологических служб горных предприятий устанавливаются, исходя из необходимости своевременного, качественного и в установленные требованиями нормативных документов, сроки выполнения всего комплекса геологических работ с учётом видов полезного ископаемого, геологического строения месторождения, горнотехнических и гидрогеологических факторов, объёмов и технологии ведения горных работ, а при открытом способе разработки - и климатическими условиями региона. Для осуществления специальных видов геологических исследований геологической службой горного предприятия могут разрабатываться методические рекомендации, которые согласовываются с главным геологом и утверждаются главным инженером соответствующего предприятия.

7

  1.2. Геологоразведочные работы на эксплуатируемых месторождениях

    Геологоразведочные работы на действующих горных предприятиях являются неотъемлемой частью горных работ по освоению месторождений полезных ископаемых. В соответствии с Законом РФ «О недрах» владелец лицензий на добычу полезных ископаемых обязан проводить опережающее геологическое изучение недр, обеспечивающее достоверную оценку запасов полезных ископаемых [19]. Геологическое изучение недр в границах предоставленного горного отвода проводится за счёт собственных средств недропользователя без дополнительных разрешений. В рекомендациях ВИЭМС, изложенных в «Положении о порядке проведения геологоразведочных работ по этапам и стадиям (твёрдые полезные ископаемые)» на выявленных (ранее разведывавшихся, но недостаточно изученных) и эксплуатируемых месторождениях может проводиться:
  •  разведка месторождения;
  •  эксплуатационная разведка.
    Разведка месторождений проводится с целью:
  •  доизучения геологических, горно-геологических и технологических условий, необходимых для разработки технико-экономических обоснований постоянных разведочных кондиций и составления проекта разработки месторождения (или его участков) (подстадия № 1);
  •  выявления и оконтуривания на флангах, глубоких горизонтах в пределах горного отвода действующего предприятия новых залежей и тел полезных ископаемых (подстадия № 2 - доразведка месторождения).
    Между этими работами нет строго регламентированных временных или пространственных границ, если это не оговорено в лицензии.
    Разведка месторождения осуществляется по отдельному проекту, составленному с учётом требований «Инструкции по составлению проектов и смет на геолого-разведочные работы». В случае выявления в процессе разведки в пределах горного отвода неизвестных ранее рудных тел и залежей полезных ископаемых, имеющих промышленное значение, владелец лицензии, в соответствии с условиями недропользования, после проведения необходимого комплекса геологоразведочных работ и государственной экспертизы запасов с постановкой их на государственный баланс, декларирует новый объект в качестве коммерческого открытия и имеет право на добычу этих полезных ископаемых.
    Отчёт о результатах работ по разведке месторождения (или его части) сдается в Федеральный (Росгеолфонд) или Территориальный (ТГФ) фонды информации по природным ресурсам и охране окружающей среды. Расходы на разведку месторождений (подстадии № 1), давшие положительные результаты, признаются расходами будущих периодов и отражаются в аналитическом учёте в том отчётном периоде, в котором была получена справка о приёме отчёта на постоянное хранение в Росгеолфонд или ТГФ. Списание расходов на разведку месторождений (подстадии № 1) со счёта учёта расходов будущих периодов производится в соответствии с требованиями учетной политики горнодобывающего предприятия.

8

    Затраты по завершенным работам по доразведке месторождения (подстадия № 2), давшей положительные результаты, признаются расходами отчётного периода и отражаются в аналитическом учёте в том отчётном периоде, в котором была получена справка о приёме отчёта на постоянное хранение в Рос-геолфонд или ТГФ.
    Расходы на разведку, не давшую положительных результатов или оказавшуюся бесперспективной, признаются прочими расходами.
    Этапы геологического изучения недр
    Процесс геологического изучения недр состоит из трёх этапов:
    1)     геологическая съемка - процесс изучения геологического строения участка местности с целью выделения районов, благоприятных для образования месторождений определенного типа полезного ископаемого;
    2)     поисковые работы - процесс поисков месторождений определенного типа полезного ископаемого в пределах перспективного участка, выделенного по результатам геологосъемочных работ;
    3)     разведка месторождений - процесс получения исходных данных, необходимых для проектирования, строительства и последующего функционирования горнодобывающих и перерабатывающих предприятий.
    Стадии геологоразведочных работ
    В основе организации геологоразведочных работ лежит принцип последовательных приближений, заключающийся в последовательном увеличении детальности изучения месторождения. Различают следующие стадии геологоразведочных работ:
    1.     Детальная разведка производится только на наиболее перспективном участке месторождения, намеченном к освоению в ближайшее время. Детальная разведка месторождения, например, типа месторождений Талнахского рудного узла ведется по сети 250x250 или 120x120 м. Результаты детальной разведки должны быть достаточны для составления проекта на вскрытие тела полезного ископаемого.
    2.     Доразведка производится в процессе разработки месторождения и ведется на участках, где необходимо получить дополнительные сведения о строении рудного тела. Информация, полученная в результате доразведки участка месторождения, должна быть достаточна для составления проекта на подготовку этажа. При доразведке участков Талнахского месторождения бурение разведочных скважин ведется по сети 60x60 м.
    3.     Эксплуатационная разведка отличается от предыдущих стадий наибольшей детальностью и соответственно наиболее достоверными результатами. На этой стадии значительно увеличивается плотность разведочной сети, частота опробования и число различных наблюдений и исследований. При этом исследования направляют из того, что выяснено детальной разведкой и ведущимися эксплуатационными работами в отношении формы тел, их геологической позиции и качества полезного ископаемого. В связи с этим возникают две специфические задачи эксплуатационной разведки: уточнение данных предшествующих разведочных работ и контроль процесса добычи полезного ископаемого.

9

    В результате уточнения данных предшествующей разведки происходит исправление контуров рудного тела полезного ископаемого, выявляются новые данные о содержании металлов в рудах на отдельных участках месторождения, дифференцируются физико-механические свойства вмещающих горных пород и полезного ископаемого по отдельным небольшим участкам, детализируются гидрогеологические условия в различных частях месторождения. На основании этого уточняется количество полезного ископаемого по сортам и может подвергнуться корректировке проект разработки месторождения.
    Контроль процесса добычи полезного ископаемого состоит в наблюдении за выемкой и использованием всего комплекса полезных компонентов, заключенных в минеральном сырье. В связи с этим выясняются два главных вопроса, касающихся процесса добычи, - величина потерь и степень разубоживания.
    Тщательное изучение пространства, занимаемого эксплуатируемым месторождением, нередко приводит к существенному увеличению запасов полезного ископаемого. Почти всегда после детальной разведки некоторые участки месторождения обладают запасами категории С2, которые не учитываются при проектировании добычи. Кроме того, на стадиях, предшествующих эксплуатационной разведке, могут быть пропущены небольшие тела полезного ископаемого вследствие меньшей плотности разведочной сети и широкого использования бурения, часто дающего неточные результаты. Поэтому приращение запасов полезного ископаемого в период эксплуатационной разведки в пределах участка месторождений осуществляется, во-первых, путем перевода запасов из низших категорий в высшие и, во-вторых, путем обнаружения новых залежей, не учтенных в предшествующие стадии разведки.
    Важной особенностью эксплуатационной разведки является возможность и целесообразность использования одних и тех же горных выработок как для целей разведки, так и для целей эксплуатации месторождения. Поэтому основным средством эксплуатационной разведки твердых полезных ископаемых являются различные подземные горные выработки, включая и эксплуатационные.
    Эксплуатационная разведка ведется в процессе разработки месторождения и делится на опережающую и сопровождающую разведки.
    Результаты опережающей разведки необходимы для составления проекта на подготовку эксплуатационного блока к ведению очистных работ. Опережающая эксплуатационная разведка, например, на Талнахском рудном узле ведется по сети 30x30 м.
    Сопровождающая разведка производится в процессе выполнения очистных работ. Определение качества полезного ископаемого ведется по сети 15x15 м. Результаты сопровождающей разведки используются для уточнения контура тела полезного ископаемого и для управления качеством руды.
    Система разведки
    Для разведки месторождений полезных ископаемых используются буровая, горная и горно-буровая системы.
    При буровой системе месторождение изучается путем получения набора вертикальных сечений, расположенных вкрест простирания рудного тела на

10