Технология и техника геологоразведочных работ при разработке месторождений твердых полезных ископаемых


В. И. Склянов





ТЕХНОЛОГИЯ И ТЕХНИКА
ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ


Учебное пособие

















Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2022

УДК 622.142

ББК 33.11

    С43


Рецензенты:
к. т. н., заместитель начальника Научно-технического управления ЗФ ПАО «ГМК „Норильский никель“» Л. В. Крупнов;
к.  т. н., доцент, декан горно-технологического факультета Норильского государственного индустриального института Ю. В. Маловичко




     Склянов, В. И.
С43 Технология и техника геологоразведочных работ при разработке месторождений твердых полезных ископаемых : учебное пособие / В. И. Склянов. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 104 с. : ил., табл.
          ISBN 978-5-9729-0915-5

    Рассматривается технология буровых и горных работ. Приведены общие сведения о минерально-сырьевой базе, а также классификация скважин и элементы горных выработок. Даны основные требования к составлению и содержанию проекта эксплуатационной разведки.
    Для студентов, обучающихся по направлению «Горное дело» специализаций «Подземная разработка рудных месторождений», «Маркшейдерское дело» и «Обогащение полезных ископаемых». Может быть полезно горным инженерам.

УДК 622.142
ББК 33.11








ISBN 978-5-9729-0915-5

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

            ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ТЕРМИНЫ И СОКРАЩЕНИЯ


     Баланс запасов полезных ископаемых - документ, отражающий сведения на определенную дату о количестве, качестве, степени изученности запасов полезных ископаемых на месторождении, о степени его промышленного освоения, добыче, потерях и об обеспеченности горного предприятия разведанными запасами минерального сырья.
     Бортовое содержание - наименьшее содержание полезного компонента в пробах или рудных пересечениях, включаемых при подсчёте запасов в контур рудных тел при отсутствии четких границ между рудой и вмещающей породой.
     ВИЭМС - Всероссийский институт экономики минерального сырья и недропользования.
     Водоносный горизонт - толща горных пород, насыщенная водой, залегающая между двумя водоупорными толщами (слоями) пород (горизонт межпластовых вод) или только подстилаемая водоупорными породами (горизонт грунтовых вод).
     Водоупор - выдержанный водонепроницаемый слой горных пород.
     ГГУ - Горно-геологическое управление.
     Геологическое задание - документ, определяющий основные геологические, финансово-экономические, производственные и методические параметры проектируемых геологоразведочных работ.
     Геолого-разведочные работы - весь комплекс работ по геологическому изучению недр вне зависимости от его вида, этапа и стадии.
     ГИС - геофизические исследования скважин.
     ГКЗ - Государственная комиссия по запасам МПР РФ.
     ГРР - геолого-разведочные работы.
     ЗФ - Заполярный филиал ОАО «ГМК «Норильский никель».
     Каптаж - инженерно-техническое сооружение, обеспечивающее до ступ к подземным водам, пластам нефти и газа с поверхности земли и служащее для их эксплуатации.
     Коллекторский образец - представительный образец горной породы, руды, характеризующий свойства некоторого объёма горного массива.
     Кондиции - совокупность требований промышленности к качеству и количеству полезных ископаемых, горно-геологическим параметрам месторождения при оконтуривании и подсчёте запасов минерального сырья в недрах.
     Контроль опробования - проверка достоверности всех операций опробования сравнением результатов испытания контролируемых и контрольных проб.

3

     Коэффициент водопроводимости - коэффициент фильтрации, умноженный на мощность водоносного горизонта.
     Коэффициент фильтрации - скорость прохождения воды через горные породы при градиенте напора равном единице (м/сут).
     КХА - количественный химический анализ.
     Лицензия - государственное разрешение, выданное субъекту предпринимательской деятельности, удостоверяющее его право на целевое использование участка недр в определенных границах в течение установленного срока при соблюдении заранее оговоренных условий.
     МБУ - машинист буровой установки.
     Минеральные разновидности руд - устойчивые минеральные ассоциации главных рудообразующих минералов в залежах сульфидных руд.
     Минимально промышленное содержание - нижний предел среднего содержания полезного компонента (металла) в подсчётном блоке, обеспечивающий возврат всех затрат на разведку, добычу и переработку руды и получение плановой прибыли при эксплуатации месторождения.
     МПР РФ, МПР - Министерство природных ресурсов Российской Федерации.
     ММП - многолетнемерзлые породы.
     Недра - часть земной коры, расположенная ниже почвенного слоя, а при его отсутствии - ниже земной поверхности и дна водоемов и водотоков, простирающаяся до глубин, доступных для геологического изучения и освоения.
     НИР - научно-исследовательская работа.
     НТС - научно-технический совет.
     % об. - объёмных процентов.
     Плотность разведочной сети - расстояние между разведочными выработками (скважинами) или их количество, приходящееся на единицу площади.
     Подготовка проб - для нештучной продукции - система операций, таких как измельчение, смешивание, деление и т. д., необходимых для превращения отобранной пробы материала в лабораторную пробу или пробу для испытаний. ГОСТР50779.10-2000.
     Коллекторский образец - пространственно обособленные промышленные скопления сульфидов, характеризующиеся определенным соотношением породных и рудных минералов, близкими структурно-текстурными особенностями и технологическими свойствами, подсчёт запасов которых осуществляется по индивидуальным кондициям, а отработка возможна по селективной схеме.
     псд - проектно-сметная документация.

4

     Разведочная сеть - система пространственно упорядоченных разведочных выработок (скважин) в участке недр, горные породы и руды в которых подвергаются детальному изучению и опробованию.
     Руда - природные скопления минералов, потребительские свойства которых обеспечивают экономическую целесообразность их извлечения из недр.
     РЭУ - разведочно-эксплуатационный участок.
     ТЗ - техническое задание.
     ТКЗ - Территориальная комиссия по запасам МПР РФ.
     ТЭО - технико-экономическое обоснование.
     Условное содержание - сумма приведенных через переводные коэффициенты содержаний основных и попутных компонентов к главному компоненту.

5

            ВВЕДЕНИЕ



     Геологическое обеспечение горного производства включает комплекс мероприятий, направленных на технически правильную, экономически целесообразную и безопасную разработку месторождений, наиболее полное извлечение из недр полезных ископаемых и достоверный учёт извлекаемых и оставляемых в недрах основных и попутных компонентов.
     Разведочное бурение дает возможность составить представление о месторождении, но для его детального изучения этого недостаточно. С целью получения надежных сведений о качестве и количестве полезных компонентов, а также для изучения обогатимости руд, структурных особенностей и нарушен-ности месторождения необходимо иногда выполнить значительный объем горно-разведочных работ. Многие выработки, пройденные вначале с целью разведки, используются впоследствии для эксплуатационных работ, поэтому размеры их и методы проходки мало чем отличаются от проходки выработок, предназначенных для эксплуатации.
     Бурение скважин и проведение горных выработок - основные технические средства проведения поисков, разведки и эксплуатации рудных месторождений. Поэтому знание технологии и техники буровых и горных работ крайне необходимо горному инженеру.

6

            I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БАЗЕ


1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
СУЛЬФИДНЫХ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД

     Основу сырьевой базы ОАО «ГМК «Норильский никель» в Норильском регионе составляют месторождения сульфидных медно-никелевых руд: Норильск-1, Талнахское, Октябрьское, а также месторождения нерудных и общераспространённых полезных ископаемых.
     Месторождение Норильск-1 разрабатывается рудником открытых работ карьером рудника «Заполярный» и подземным шахтой рудника «Заполярный». Добыча руды на месторождениях Талнахского рудного узла осуществляется под земными рудниками «Октябрьский», «Таймырский», шахтой «Комсомольская» рудника «Комсомольский», шахтой «Маяк» рудника «Комсомольский» и шахтой «Скалистая» рудника «Комсомольский».
     Разработка месторождений нерудных полезных ископаемых ведется как подземным (шахта «Ангидрит» рудника «Кайерканский» и шахта «Известняков» рудника «Кайерканский»), так и открытым (карьер «Кайерканский», карьер «Скальный») способами.
     Сульфидные медно-никелевые руды всех месторождений представлены тремя промышленными типами:
     - богатыми (сплошными, массивными);
     - медистыми;
     - вкрапленными в интрузиве.
     Все промышленные типы руд различаются количественным соотношением сульфидных и силикатных минералов, текстурно-структурными особенностями и технологическими свойствами, а также имеют обособленное пространственное положение, что делает возможным их раздельную добычу.
     Богатые руды представляют собой минеральные образования, как правило, с массивной текстурой, состоящие более чем на 70 % об. из сульфидов. Они локализуются преимущественно в нижних эндо- и экзоконтактах дифференцированных интрузивов в виде жил, линзообразных и плитообразных тел.
     По сложности геологического строения для целей разведки залежи богатых руд относятся ко 2-й группе.
     Медистые руды являются наиболее сложными геологическими образованиями, залегающими в верхних эндо- и экзоконтактах интрузива или в экзоконтактах залежей богатых руд. Благодаря различному соотношению сульфидов и нерудных минералов, в медистых рудах выделяют вкрапленные (беднов-

7

крапленные, богатовкрапленные, густовкрапленные), прожилково-вкрапленные и брекчиевидные текстурные разновидности.
     По сложности геологического строения для целей разведки залежи медистых руд относятся кЗ-й группе.
     Вкрапленные руды в интрузиве являются наиболее распространенным промышленным типом медно-никелевых руд разрабатываемых месторождений. Они слагают многочисленные мелкие линзовидные и крупные пластообразные залежи, вытягивающиеся субпараллельно подошве или кровле интрузивов.
     Геологическое обеспечение горного производства включает комплекс мероприятий, направленных на технически правильную, экономически целесообразную 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 ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» 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, достаточных для обеспечения безопасного ведения работ, связанных с пользованием недрами, наиболее полного извлечения из недр запасов полезных ископаемых, обеспечения технологического цикла горных, строительно-монтажных и иных видов работ, а также для прогнозирования опасных ситуаций приведении таких работ;
     -       определение и своевременное нанесение на горно-графическую документацию опасных зон возможного прорыва воды и газа в действующие вы работки;
     -       контроль выполнения мероприятий по безопасному ведению горных работ в опасных зонах и охране окружающей природной среды;
     -       контроль соблюдения проектов на горно-проходческие и добычные работы, планов развития горных работ и иной проектной и технической документации;

8

     -       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 горно-технических, 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;
     -       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.

9

     Методическое руководство геологическими службами, выполняющими геологическое обеспечение горных работ на лицензионных объектах ОАО «ГМК «Норильский никель» в Норильском регионе, 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, горно-технических и гидрогеологических факторов, объёмов и технологии ведения горных работ, а при открытом способе разработки - и климатическими условиями региона. Численность геологических служб горных предприятий определяется в соответствии с методикой, утверждаемой Заместителем руководителя Горно-металлургической дирекции ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» по минерально-сырьевому комплексу и согласованной с Территориальным органом Ростехнадзора РФ.
     Обязанности и права руководителей и работников служб главных геологов могут определяться в положениях, инструкциях и договорах (контрактах).
     В соответствии с настоящей Инструкцией и «Положением о геологическом и маркшейдерском обеспечении промышленной безопасности и ох раны недр», утвержденным Постановлением Госгортехнадзора России от 22.05.01, № 18, каждое горное предприятие разрабатывает положение о службе главного геолога, которое утверждается руководителем предприятия и согласовывается с территориальным органом Ростехнадзора России и Заместителем начальника Горно-геологического управления - главным геологом ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель». Для осуществления специальных видов геологических исследований геологической службой горного предприятия могут разрабатываться методические рекомендации, которые согласовываются с Заместителем начальника Горно-геологического управления - главным геологом ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель» и утверждаются главным инженером соответствующего предприятия.

2. КРАТКАЯ ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ


            2.1. Сульфидные медно-никелевые месторождения


     Месторождение Норильск-1 связано с одноименной дифференцированной интрузией, приуроченной к контакту угленосных терригенных пород пермо-карбона и триасовых эффузивных образований трапповой формации. В центральной части интрузия расщепляется на две ветви: западную и восточную.


10