Полезные ископаемые их запасы и условие залегания
Запасы полезного ископаемого в пределах месторождения называют геологическими. Их подразделяют на балансовые и забалансовые.
Балансовыми являются запасы, использование которых экономически 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, установленных 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 балансовыми запасами и проектными потерями руды в процессе добычи.
Кроме руды из недр извлекают пустые породы. Часть из них выдается 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-
Рис. 1.2. Соотношение балансовых и забалансовых запасов при добыче руд: а — разрез по очистному блоку; б — элементарная ячейка приконтурной зоны;
- 7 — 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 • 6— границы приконтурной зоны; Sg— площадь приконтурной зоны разубоживающих пород; ST — площадь приконтурной зоны
теряемой руды
ношении и пространственном положении, качестве, технологических свойствах и природных факторах, определяющих условия добычи минералов. Контур запасов этой категории определяют горными выработками.
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 Cj — 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 залегания 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 месторождении или его участке утвержденных ГКЗ (Государственная комиссия по запасам) балансовых запасов полезных ископаемых категорий А, В, С,. 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 выдержанной 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 выдержанной 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 Сг
ю
С целью определения перспектив развития предприятий, а также более полного использования минеральных ресурсов при проектировании должны учитываться запасы категории С2 и забалансовые запасы.
Некоторое количество полезных ископаемых в процессе неэффективного извлечения запасов оставляется в недрах — «теряется».
Потери полезных ископаемых — разница между балансовыми и промышленными запасами.
Разработка месторождения сопровождается проведением эксплуатационной разведки. В результате выполнения этих работ категории разведанности запасов той или иной части месторождения повышаются, а соотношение балансовых и забалансовых запасов изменяется. Выемка полезных ископаемых приводит к уменьшению балансовых запасов.
Движение запасов — изменение состояния запасов в процессе освоения месторождения.
Минерально-сырьевые ресурсы как составная природных ресурсов имеют значительное влияние на размещение промышленного производства, в частности на формирование промышленных комплексов. их роль в развитии и размещении промышленности в период роста научно-технического прогресса и интенсификации производства не уменьшается, а лишь видоизменяется.
Степень воздействия зависит от особенностей технологии в различных отраслях, которые размещаются возле источников сырья, энергии или в районах потребления, а также от характера самих ресурсов. По мере развития производительных сил нашей планеты значение полезных ископаемых в развитии промышленного производства, по сравнению с другими видами природных ресурсов, постоянно растет.
В процессе изучения промышленного значения определенных полезных ископаемых приходится учитывать общий уровень развития производительных сил и технического прогресса, уровень экономического развития и особенности материально-технической базы производства в экономических районах и в стране. Одновременно нужно досконально исследовать горнотехнические, гидрогеологические и другие условия конкретных месторождений. Итак, для взаимосвязей между рациональным использованием минерально-сырьевых ресурсов и процессами промышленного комплексообразования характерна сложность, ведь полезные ископаемые – одна из важных материальных основ развития промышленного производства.
Минеральные ресурсы объединяют большую группу различных полезных ископаемых, на основе которых развиваются отрасли промышленности. Освоение полезных ископаемых ведет к возникновению предприятий с их добычи, обогащения и переработки, до формирования межотраслевых образований с разветвленными связями. Интенсивность этих связей зависит от комплексоутворювальної способности минерального сырья и технико-экономических особенностей ее переработки. Если развитие определенной отрасли требует размещения сопутствующих, вспомогательных и обслуживающих производств, то можно прогнозировать повышение уровня комплексности в пределах территории, где будут функционировать промышленные объекты. Чаще всего такие объекты располагаются в районах добычи руд черных и цветных металлов, каменного угля, нефти, газа, серных руд, калийных солей и других полезных ископаемых, являющихся основным сырьем в цикле переработки с целью выпуска конечной продукции. Тяготение предприятий к мест и районов добычи минерального сырья обусловлено высокой материалоемкостью основного производства. Если же технологическая схема переработки полезного ископаемого связана с высокой энергоемкостью или трудоемкостью, то размещение предприятий предполагает приближение их к энергетических баз и центров со значительным трудоресурсним потенциалом (например, производство алюминия или титаномагниевый промышленность).
Минеральные ресурсы в различных аспектах влияющих на формирование промышленных комплексов и в значительной мере определяют их отраслевую и территориальную структуру. Если переработка полезных ископаемых – сложный кількастадійний процесс, то формируется цикл производств, что составляет совокупность производственных процессов в пределах определенной территории, развернутых на основе использования базового сырья и определенного вида энергии – от ее добычи, обогащения, и последовательной переработки – до получения готовой продукции всех видов. Такие циклы производств является материально-технической основой формирования и функционирования промышленных комплексов минеральной ориентации.
в Зависимости от химического состава и характера использования в хозяйственной деятельности минеральные полезные ископаемые разделяют на группы: горючие (все виды минерального топлива), металлические (руды черных и цветных металлов) и нерудные (неметаллические). Полезные ископаемые – это сырьевая база для развития промышленности, минеральное топливо – основа современной энергетики.
Группа природных ресурсов минерального происхождения образует и определяет развитие таких ключевых отраслей промышленности, как металлургия, топливная энергетика, химия и промышленность строительных материалов, которые являются фундаментом промышленного потенциала многих развитых стран. Использование минеральных полезных ископаемых в промышленности постоянно растет. Всего промышленность добывает и перерабатывает более 200 видов различного минерального сырья.
В недрах земной коры полезные ископаемые залегают в определенном порядке, закономерно образуя территориальные сочетания минеральных ресурсов, которые называют геохимическими системами. По мнению А.Есть. Ферсмана, залегания минералов (систем химических элементов) зависит от геологической истории, тектоники и орографії отдельных участков земного шара. Он определил следующие геохимические системы, как щиты, пояса, поля и зоны.
Каждой из выделенных геохимических систем присущи особенности залегания полезных ископаемых с точки зрения их распространения и метаморфического состава. Так, для щитов типично скопления осадочных железных руд – магнетитів (Курская магнитная аномалия) и гематитів (Криворожское месторождение). Для полей характерны определенная однородность геохимических элементов и широкое распространение таких видов минерального сырья, как топливо, соли, сера и другие нерудные полезные ископаемые (Подмосковный буро-угольный бассейн). На их основе возникают топливно-энергетические и химические комплексы. Характерным явлением природы есть наложение или соприкосновение нескольких геохимических систем. В местах столкновения оказываются уникальные по запасам и составу сочетание минеральных ресурсов, что особенно важно для промышленности. Такие системы В.Есть. Ферсман назвал геохимическими узлами (например, Кольский, Донецкий, Уральский, Закавказский, Кузнецько-Мінусінський, Забайкальский).
Для обоснования развития промышленных комплексов следует количественно и качественно охарактеризовать месторождения полезных ископаемых, на базе которых они формируются. Количественная характеристика предусматривает определение запасов сырья или топлива в месторождении, которые могут быть пригодны для промышленного использования. их разделяют на балансовые и забалансовые. К балансовым относятся запасы, добыча и переработка которых считаются экономически целесообразными при достигнутого уровня технологии, а к внебалансовым – запасы, добыча которых вследствие незначительного содержания минерального вещества и сложных условий разработки будет дорогим и нецелесообразным на определенном этапе формирования промышленного комплекса.
По уровню изучения запасы полезных ископаемых разделяют на четыре категории: А (детально разведанные), В (достаточно разведаны), С – вероятные запасы; С2 – перспективные запасы. Первые три категории, которые используют в процессе проектирования и строительства горнопромышленных комплексов, часто называют промышленными запасами, а запасы категории С2 рассматривают как резервные (прогнозные), их детальное обоснование возможно лишь при условии дальнейших геологических исследований и поисковых работ в пределах определенной территории.
Качественная характеристика полезных ископаемых, которые применяют для промышленной переработки, позволяет определить относительное содержание полезного компонента в минеральном сырье (содержание металлов в рудах, химических элементов в минеральном сырье). Так, если в богатых рудах-магнетитах содержание оксида железа Ке203 достигает 72 %, то относительные издержки руды (на единицу готовой продукции) меньше, чем при переработке бедных руд. Кроме этого, богатая по содержанию металла руда может подвергаться плавлению без посредственного обогащения, что также уменьшает производственные затраты. Следовательно, в случае использования высококачественных руд расхода сырья будут наименьшими, что снижает стоимость готовой продукции и повышает экономическую эффективность производства. Низкокачественные руды нужно обогащать и только после этого использовать в доменном процессе, что соответственно отражается на росте издержек производства. Это значительно усложняет перевозки руд на определенное расстояние, поскольку нужно перевозить большие массы сырья и размещать промышленные предприятия в непосредственной близости от сырьевых баз.
Качественные показатели полезных ископаемых определяют возможность их комплексной переработки и получения при этом, кроме основного компонента, целой гаммы других ценных элементов и их соединений. Так, в процессе комплексной переработки руд цветных металлов в цехах современного комбината можно получить медь, цинк, свинец, олово, никель, много редких ценных металлов. При комплексной переработке химического сырья, например калийных и кухонных солей, важными продуктами являются хлор, сода, минеральные удобрения, металлический магний и много других компонентов.
Украина имеет значительные минерально-сырьевые и топливно-энергетические ресурсы (рис. 3.2). По оценке специалистов, ее суммарный природно-ресурсный потенциал составляет более 17 млрд долл. США. Подавляющая часть этой стоимости приходится на топливно-энергетические ресурсы – 71,9 %, потом на ресурсы металлургического сырья – 16,6, строительные материалы – 6,9, нерудной сырье для металлургической промышленности – 2,3, гірничохімічну сырье – 2,3 Уо1.
Залегания минерально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов в пределах Украины довольно неравномерно. Выделяются в первую очередь области с высокой долей минеральных ресурсов в их интегральном природно-ресурсном потенциале (Донецкая и Луганская – более 70 %), Днепропетровска – от 60 до 70 %, Запорожская, Львовская – от 15 до 25 %.
Минеральные ресурсы Украины является важным фактором промышленного комплексообразования в ряде хозяйственных регионов. Это обусловлено не только значительными запасами определенных полезных ископаемых, но и высоким уровнем их освоенности. Уровень освоенности определяется как отношение запасов категорий А + В + С. разрабатываемых месторождений до всех запасов государства этих категорий. Из 19 видов полезных ископаемых он превышает 40 %, в том числе восемь из них составляют 75 % и выше. Больше всего используются минеральные ресурсы в таких межотраслевых промышленных комплексах, как топливно-энергетический, металлургический, химический и нефтехимический, машиностроительный, строительный.
Весовое или объемное количество полезного ископаемого и его компонентов, заключенное в недрах на определенной площади.
I. Запасы полезных ископаемых по их народнохозяйственному значению разделяются на: балансовые — запасы, использование которых экономически целесообразно; эти запасы должны удовлетворять кондициям, установленным для подсчета запасов в недрах; забалансовые — запасы, использование которых в настоящее время экономически нецелесообразно вследствие малого количества, малой мощности залежи, низкого содержания ценных компонентов, особой сложности условий эксплуатации, необходимости применения очень сложных процессов переработки. Однако эти запасы в дальнейшем могут явиться объектом промышленного освоения; промышленные — часть балансовых запасов, которая должна быть извлечена из недр по проекту или плану развития горных работ; определяется исключением из балансовых запасов проектных потерь. По степени подготовленности к добыче промышленные запасы разделяются на: вскрытые — 1. При разработке месторождений подземным способом — часть промышленных запасов, для разработки которых не требуется дополнительного проведения капитальных горных выработок (шахтных стволов, штолен, капитальных квершлагов, капитальных уклонов и т. д.).
2. При разработке месторождений открытым способом — часть промышленных запасов, для разработки которых произведены все необходимые работы по вскрытию месторождения или его участка, проведены дренажные выработки, нарезаны уступы для укладки транспортных путей, пройдены траншеи или съезды и т. д., а также сняты вскрышные породы. Вскрытые запасы подсчитаваются в пределах массива, ограниченного: сверху поверхностью пласта или залежи, обнаженной вскрышными работами с допуском незначительного количества породы, оставшейся на уступах после вскрышных работ, зачистка которой не задерживает работы по добыче полезного ископаемого; с боков поверхностями уступов, построенных от границ обнаженной поверхности полезного ископаемого с углами откосов и площадками, предусмотренными проектом разработки или паспортом управления вскрышными и добычными уступами (см. Уступ); снизу проектной глубиной разработки (в частном случае почвой пласта), или дренажным горизонтом, или глубиной, при которой сходящиеся боковые поверхности уступов дают ширину дна траншеи, достаточную для данного способа ведения работ. Во вскрытые запасы не включаются проектные потери. Из общего числа вскрытых запасов по степени их подготовленности к добыче выделяются активные и неактивные группы запасов. В активные включаются запасы, готовые к выемке, подготовленные к зачистке; в неактивные входят запасы во временных целиках, временно заваленные, затопленные, находящиеся в пожарных участках; подготовленные
1. При разработке месторождений подземным способом — часть вскрытых запасов, которые подсечены основными подготовительными выработками (штреками, восстающими) и не требуют для дальнейшей подготовки к очистной выемке проведения дополнительных подготовительных выработок. Подготовленные запасы подразделяют на активные и неактивные.
2. При разработке месторождений открытым способом — часть вскрытых запасов, не зачищенных от породы, оставшейся после экскавации при вскрышных работах. К зачистке относятся работы по удалению слоя пород мощностью до 1,5 м, оставляемого на контакте с полезным ископаемым, а также остатков породы от бала-стировки забойных железнодорожных путей, от просыпания при прогрузке или породы, подваленной у борта при системах с перевалкой; готовые к выемке
1. При разработке месторождений подземным способом — часть подготовленных запасов, для извлечения которых проведены все подготовительные и нарезные выработки и закончены работы по подготовке очистных забоев.
2. При разработке месторождений открытым способом — запасы, полностью зачищенные, выемка которых возможна без нарушения правил технической эксплуатации и безопасности (сохранения установленных проектом ширины берм, полноты выемки и т. д.). При сдаче карьера в эксплуатацию количество готовых к выемке запасов должно обеспечить: при круглогодовой работе по вскрыше – не менее 3-х месячного плана добычи, при сезонной работе — не менее 7-и месячного плана. При сезонном ведении вскрышных работ количество готовых к выемке запасов перед остановкой вскрышного оборудования должно быть больше тех запасов, которые необходимо отработать за период остановки; подготовленные к нарезке — при разработке месторождений подземным способом это часть запасов, для извлечения которых требуется только проведение нарезных выработок.
II. Запасы полезных ископаемых в зависимости от степени разведанности, изученности качества и горнотехнических условий разработки подразделяются на 4 категории— А, В,C1 и С2: Категория А —запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей полное выявление условий залегания, формы и строения тел полезного ископаемого, а также его качества и технологических свойств. Категория В — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей выяснение основных особенностей условий залегания, формы и характера строения тел полезного ископаемого, а также качества и основных технологических свойств. Категория C1 — запасы, разведанные и изученные с детальностью, обеспечивающей выяснение в общих чертах условий залегания, формы и строения тел полезного ископаемого, а также его качества и технологических свойств. Категория C2 — запасы предварительно оцененные; качество полезного ископаемого определено по единичным пробам и образцам. Кроме запасов категорий А, В, C1 и С2 для оценки потенциальных возможностей рудных зон, полей, бассейнов и районов на основе общих геологических представлений определяются прогнозные Запасы полезных ископаемых.