Дипломная (вкр): Разработка Киембаевского месторождения хризотил-асбеста

Разработка Киембаевского месторождения хризотил-асбеста

Введение

Разработку Главного участка Киембаевского месторождения хризотил асбеста ведет ОАО «Оренбургские минералы» в соответствии с «Корректировкой проекта реконструкции карьера на Главном участке Киембаевского месторождения асбеста в связи с увеличением мощности» (арх.№ 5763-ПЗ-9), выполненного институтом в 2004 г.

В ранее выполненной работе - Корректировка проектного задания (арх.№28441, 1972 г), было предусмотрено поэтапное освоение месторождения. 1 очередь освоения месторождения - до отм. горизонта +195 м, была детально рассмотрена в выше приведенной Корректировке проектного задания.

Границы открытой разработки 2 очереди - до отм. горизонта 0 м, были обоснованы в «Корректировке проекта реконструкции карьера на Главном участке Киембаевского месторождения асбеста в связи с увеличением мощности», (арх.№ 5763-ПЗ-9, 2004 г).

При рассмотрении поданных ОАО «Оренбургские минералы» документов для продления срока действия лицензии на право пользования недрами № 01486 ТЭ серии ОРБ, выданной Министерством природных ресурсов Российской Федерации 07.10.03г, ФГУ «Роснедра» было рекомендовано дополнить Корректировку проекта реконструкции карьера на Главном участке Киембаевского месторождения асбеста в связи с увеличением мощности» решениями по доработке, оставшихся за границами карьера 2 очереди балансовых запасов хризотил асбеста.

С целью приведения проектной документации в соответствие требованиям ФГУ «Роснедра» выполнено настоящее «Дополнение к Корректировке проекта реконструкции карьера на Главном участке Киембаевского месторождения асбеста в связи с увеличением мощности».

1. Геологическое строение карьерного поля

.1 Общие сведения и природные условия

Киембаевское месторождение хризотил-асбеста расположено на территории Ясненского района Оренбургской области в 5 км юго-восточнее г. Ясный (рис 1).

Ближайшей железнодорожной станцией является ст. Горный лен Южно-Уральской железной дороги, с которой г.Ясный связан асфальто-бетонной дорогой протяженностью 4,5 км. С городом Орск ОАО «Оренбургские минералы», разрабатывающее месторождение, связано автомобильной и железной дорогами.

В геоморфологическом отношении район месторождения представляет собой расчлененную мелкосопочную равнину с абсолютными отметками поверхности 282,4-412,1 м.

Гидрографическая сеть развита слабо. Месторождение расположено в водораздельной части рек Киембай, Шандаши, Карабулак и Славенка, являющихся притоками реки Кумак. Все реки многоводны весной, в летнее же время они представляют собой ряд разобщенных плесов. На реке Кумак построено Верхне-Кумакское водохранилище для водоснабжения Буруктальского никелевого и Киембаевского асбестового комбинатов.

Климат района резко континентальный с холодной ветренной зимой с устойчивым снежным покровом и жарким сухим летом с редкими дождями. Среднегодовая температура воздуха составляет +2,40С.

Растительность района относится к зоне развития разнотравной, в основном, ковыльной степи.

В экономическом отношении район является промышленно-аграрным.

Местные топливные и энергетические ресурсы в районе отсутствуют.

Водоснабжение города Ясный и комбината осуществляется за счет специальных гидрогеологических скважин и Верхне-Кумакского водохранилища.

.2 Геологическая изученность карьерного поля

карьер месторождение асбест

Киембаевское месторождение хризотил-асбеста приурочено к одноименному ультрабазитовому массиву, прорывающему метаморфический комплекс пород нижнего палеозоя и вулканогенные образования девона и карбона.

Интрузия гипербазитов имеет форму вытянутого в меридиональном направлении кольца, осложненного более молодыми гранитоидами, которые, внедрившись в средней части в виде округлого тела, разорвали ее на два массива-Южный и Северный.

Общая длина гипербазитового массива по простиранию составляет 18 км, а его площадь - 70 км2. Южный массив имеет подковообразную, а Северный -неправильную, близкую к изометричной, форму.

Промышленная асбестоносность приурочена к Северному массиву, внутреннее строение которого характеризуется наличием зональности, свойственной

гипербазитовым массивам, на которые наложен аллометаморфизм. Середину массива слагают частично серпентинизированные перидотиты и дуниты, сменяющиеся к периферии серпентинитами смешанного состава, затем антигоритовыми серпентинитами, тальковыми, тальк-карбонатными и тальк-хлоритовыми породами. Асбестоносные залежи и участки располагаются в контактовой полосе частично и нацело серпентинизированных разностей пород. По петрографическому составу массив представлен частично серпентинизированными гипербазитами - перидотитами и дунитами и серпентинитами по ним.

Вмещающими Северный массив породами почти на всем его протяжении являются гранитоиды, лишь на западе гипербазиты контактируют с эффузивами, а в юго-западной части - с углисто-кремнистыми сланцами и туффитами нижнего карбона. Контакт массива с гранитоидами на севере падает круто на юг в сторону гипербазитов, на юге - также на юг, в сторону гранитоидов.

Известные в настоящее время промышленные залежи хризотил-асбеста сосредоточены на трех участках: Главном, Северном и Третьем, расположенных в западной и северо-западной частях Северного массива гипербазитов.

На главном участке выделены шесть асбестоносных залежей: Основная, Западная, Дусбайка, Вершинная, Восточная и Новая. Морфология залежей и их структурное положение определяются положением относительно зон разломов и конфигураций северо-восточного (малого) перидотитового ядра, которое окаймляется асбестоносными серпентинитами с запада, юга и юго-востока.

Основная залежь вытянута в субмеридиональном направлении на 1850 м при средней мощности северного окончания 100-120 м, южного - 500-550 м. Ядром перидотитов шириной около 450 м, залегающим в центре Основной залежи, она делится на два асимметричных крыла. Восточное крыло имеет протяженность по простиранию 350 м, по падению 340-390 м при мощности от 80 м на севере до 140 -на юге. Падение его восточное под углами 80-850. Протяженность западного крыла по простиранию 1300 м, по падению - от 170-230 м на севере до 400-500м - на линиях 79-75 и 300-400 м - на линиях 73-67. Углы падения крыла изменяются от 75-85 до 45-600. Южнее линии 65 восточное и западное крылья на глубине смыкаются, образуя в районе линии 61 единую залежь мощностью до 580 м.

Наиболее мощная и богатая южная оконечность Основной залежи сложена чаще крупной сеткой, северная часть залежи более бедная по содержанию - мелкой сеткой. Среднее содержание асбеста класса +0,5 мм по залежи составляет 4,68 %.

Западная залежь приурочена к зоне западных разломов и отделяется от Основной залежи также одним из разломов этой зоны. Залежь прослеживается по простиранию на 1000 м при средней мощности 50-60 м. Падение зоны вертикальное. Руды наполовину крупносетчатые, вблизи контактов сменяющиеся мелкосетчатыми. Содержание асбеста класса +0,5 мм на большем протяжении залежи находится в пределах 3,8-4,5 %, увеличиваясь в южной части до 5,8 - 6,7 %. Среднее содержание асбеста по залежи составляет 4,09 %.

Залежь Дусбайка расположена на юго-западе Главного участка, контролируется западной зоной разломов. Длина ее по простиранию не превышает 180 м при средней мощности 70-80 м. Восточный и западный контакты залежи падают на восток под углами 50-850. Залежь прослежена по падению на 280-290 м, имеет трубкообразную форму. Руды, в основном, крупносетчатые.

Вершинная залежь располагается севернее залежи Дусбайка, приурочена к той же западной зоне разломов и вытянута в северо-восточном направлении на расстояние около 300 м. Руды представлены крупносетчатым типом.

Восточная залежь расположена к востоку от основной залежи между двумя разломами восточной зоны и прослежена на 200 м от линии 59 до линии 63. Падение восточное крутое, параллельное восточному контакту Основной залежи. Серпентиниты залежи пронизаны серией маломощных, быстро выклинивающихся жилок асбеста мощностью от 1-2 до 6-7 мм. Залежь плохо выдержана по мощности. Среднее содержание асбеста класса +0,5 мм составляет 2,1%.

Залежь Новая разведана на стадии эксплуатационной разведки до горизонта +285 м. Расположена она к западу от Западной залежи на расстоянии 150-160 м в районе разведочных линий 69+50 - 67.

Рис 1

Падение залежи крутое восточное, вытянута она на 120-160 м при мощности 40-50 м. Асбестоносность, в основном, мелкосетчатая, среднее содержание асбеста класса +0,5 мм составляет 3,41%.

В целом, на Главном участке свыше 70% запасов хризотил-асбеста сосредоточено в южной его части между линиями 51-65. С глубиной до нулевой отметки наблюдается незначительное увеличение среднего содержания асбеста: до горизонта +200 м оно равно 4,99%, а на горизонтах +200-0 м - 5,16%.

Северный участок расположен в 1 км к северо-востоку от Главного и приурочен к продолжению восточной зоны разломов на крайнем северо-западе массива. Здесь зона серпентинитов, окаймляющая большое перидотитовое ядро, имеет минимальную мощность. Ширина зоны развития серпентинитов не превышает 300-400 м. В пределах Северного участка выделяется семь асбестоносных залежей.

Залежи ориентированы согласно с общим простиранием участка, их длина колеблется от 350 до 600 м, мощность изменяется от 30 до 110 м. Падение залежей практически вертикальное, по падению они прослежены на глубину от 150 до 630 м. Руды залежей 2, 3, 4 мелко-крупносетчатые, залежей 1, 5, 6, 7 мелкосетчатые. Содержание асбеста по залежам изменяется от 1,5 до 3,92%, составляя в среднем по участку 2,85%.

Участок Третий расположен в 500 м восточнее Главного участка. На участке выделяются две параллельные залежи, разделенные смятыми и рассланцованными серпентинитами. Руды обеих залежей мелкосетчатые. Протяженность залежей по простиранию 500-520 м, по падению они прослежены на 250-350 м. Среднее содержание асбеста класса +0,5 мм составляет 2,11-2,3%. Рудные залежи участка попадают частично в проектный и полностью в перспективный контур карьера.

.3 Гидрогеологические условия

Месторождение расположено непосредственно на возвышенной части водораздела рек Киембай, Шанда, Славенка, сложенного серпентинитами. Площадь месторождения является местной областью питания, представляет собой возвышенную гряду почти меридионального простирания, имеющую общий уклон с юго-запада на северо-восток. Юго-западная часть площади несколько приподнята над окружающей местностью (вершина «Дусбайка», абс. отм. 396,2 м). В северном и западном направлении наблюдается сглаживание форм рельефа.

Поверхностные воды на территории отсутствуют, за исключением двух искусственных водоемов (объемом до 40 тыс.м3), которые сооружены в ложбине, начинающейся от вершины «Дусбайка», впадающей в «Долину роз» и затем в долину реки Славенка.

В пределах месторождения и его ближайшем окружении в радиусе до 2 км развита довольно однородная по своим водным свойствам толща серпентинитов, в контакте с гранитами и эффузивами, содержащая один водоносный горизонт трещинного типа.

Естественные водопроявления горизонта на поверхности отсутствуют. Воды свободные, замедленной циркуляции в связи с отсутствием открытых путей движения подземных вод.

Мощность водоносного горизонта определяется глубиной залегания грунтовых вод и нижней границей активной трещиноватости пород и прекращения циркуляции подземных вод. По аналогии с Баженовским месторождением, где нижняя граница трещиноватости определена на глубине 100-150 м, на Киембаевском месторождении в связи с большим развитием тектонических зон и высокой степенью рассланцевания пород принята глубина границы в 200 м, что соответствует средней абсолютной отметке 170,0 м.

Глубина залегания водоносного горизонта колеблется от 1,6 до 39,2 м или в абсолютных отметках 345,0 - 344,45 м. Уровень грунтовых вод под воздействием атмосферных осадков в течение года подвержен незначительным колебаниям (от 1,2 до 3,5 м). Наибольшее повышение уровня приурочено к апрелю-маю, т.е периоду весеннего снеготаяния. Осенью подъем не отмечается и минимум наступает в феврале-марте. Такая же закономерность отмечается в годовых колебаниях водопритоков.

Таким образом, пополнение ресурсов подземных вод идет за счет инфильтрации атмосферных осадков. Обводненность пород месторождения неоднородная, но в основном слабая и зависит от характера и степени трещиноватости и рассланцованности. Большую роль в водоносности пород играет локальная трещиноватость, приуроченная к тектоническим зонам.

Разрабатываемый Главный участок месторождения расчленяется на отдельные блоки зонами разломов, которые сложены серпентинитами, в большей степени рассланцованными и перемятыми. Залежи вытянуты в меридиональном направлении. Рассланцовка имеет также субмеридиональное простирание с почти вертикальным падением или 80-850 на запад. С севера и запада серпентинитовый массив имеет активный контакт с гранитами, эффузивами, выраженный сильно раздробленными и перемятыми породами.

Таким образом, циркуляция подземных вод может происходить по трещинам отдельности и рассланцевания пород, а также по тектоническим зонам, имеющим близкое к меридиональному простирание.

Откачки, проведенные в серпентинитах восточной части месторождения показывают весьма слабую обводненность этих пород (Отчет по доразведке, Глухов, 1989 г). Полученные дебиты изменяются от 0,01 до 0,45 л/сек при понижениях от 22,0 до 38,0 м и удельные дебиты от 0,0005 до 0,007 м/сут.

В приближении к контактам с интрузивами и эффузивами, где серпентиниты претерпели большие тектонические изменения, водоносность пород несколько увеличивается. Эффузивы характеризуются невысокой водоносностью. Дебиты составили 0,6-0,1 л/сек при понижениях 10-23 м, коэффициенты фильтрации - 0,017 - до 0,043 м/сут. Относительно высокой водообильностью характеризуются тектонические зоны, которые представлены теми же серпентинитами, но в большей степени рассланцованными, перемятыми, с дайками диоритов и микродиоритов.

Площади сильно водообильных пород с расчетно-максимальными дебитами более 2 л/сек располагаются на участке развития западной тектонической зоны, а также небольшой участок на востоке месторождения (скв.54г, 9). Их оконтуривают площади водообильных пород с дебитами от 1 до 2 л/сек и затем - слабо водообильные породы с дебитами менее 1 л/сек.

С началом разработки месторождения и усиления процессов окисления водовмещающих пород произошло изменение химического подземных вод. По результатам анализов опробованных скважин воды повсеместно сульфатные, реже сульфатно-хлоридные. Сухой остаток 226,0-740 мг/л, содержание сульфат-иона соответственно от 149 до 493,0 мг/л. По солевому составу подземные воды месторождения отвечают ГОСТ 2874-73 на питьевую воду.

В настоящее время горные работы ведутся на гор.+195 м. При эксплуатации карьера водопритоки за 2003 год составили: среднегодовые 58 м3/ч, максимальные -213,9 м3/ч, минимальные - 22,6 м3/ч; за 2004 год максимальные (май-июнь) -243,5 м3/ч, минимальные 20 м3/ч.

Исходя из опыта длительной эксплуатации месторождения, фактические наблюдения за водопритоками позволяют обеспечить реальный прогноз водопритоков с более глубоких горизонтов.

Ожидаемые водопритоки в проектном карьере определяются методом гидрогеологических аналогий по формуле:

где  - фактический приток воды, м3/ч;

 - проектируемое понижение уровня подземных вод, м;

- наблюдавшееся среднее понижение уровня подземных вод, при котором был получен приток Q1, м.

В данной работе рассматриваются три варианта отработки карьера с производительностью по товарной продукции 350, 420, 500 тыс.т.

III вариант - 500 тыс. т

г (гор.180 м)