Требования по рациональному использованию полезных ископаемых, охраны недр и окружающей среды предъявляют большие требования к изучению формы залежи и условий ее пространственного расположения в недрах. Под залежью полезного ископаемого -это пространственное тело в массиве горных пород, которое в качественном, количественном и экономическом отношении рентабельно для разработки.
С горно-геометрической точки зрения залежь представляет собой некоторую геометрическую форму (правильную или неправильную), ограниченную поверхностями раздела полезного ископаемого от вмещающих его горных пород. Поверхности раздела могут быть действительными и условными.
Залежи полезных ископаемых бывают простые и сложные:
- простые залежи - это залежи которые имеют правильную геометрическую форму(или близкое к нему форму залегания. Простые формы характерны для большинства угольных и жильных месторождений.
- сложные залежи - это залежи, которые имеют сложную криволинейную форму поверхности залегания. Примером сложных залежей являются штокверки, трубки, сложные в геоморфологическом отношении линзы.
Основной задачей геолого-маркшейдерской службы горнорудного предприятия, является определение формы и условий залегания залежи полезного ископаемого и правильное отображении их на планах и разрезах. Построение планов и разрезов производится по данным геологической разведки или маркшейдерских съемок и по ним определяют параметры залежи, которые называются элементами залегания.
К элементам залегания залежи относятся:
1) координаты х, у, z на контактах залежи с вмещающими породами;
2) линии простирания и падения поверхности (контакта) залежи;
3) дирекционный угол и угол падения залежи;
4) мощность залежи полезного ископаемого;
5) глубина залегания залежи.
Координаты точек наблюдения х,у,z на поверхности и в подземных горных выработках определяют по результатам маркшейдерских измерений.
Положение залежи в пространстве определяется двумя направлениями—линиями простирания и падения, относимыми к определенной точке висячего или лежачего бока залежи.
Линией простирания называют любую горизонтальную линию, принадлежащую поверхности лежачего или висячего бока залежи.
Линией падения залежи называют линию наибольшего ската плоскости лежачего или висячего бока залежи. Линия простирания и линия падения, исходящие из одной фиксированной точки, определяются ориентирующими углами от северного конца истинного, осевого или магнитного меридианов.
Дирекционным углом (α) линии простирания называют угол, отсчитываемый от положительного направления оси х, осевого меридиана по ходу часовой стрелки до направления линии простирания. Дирекционный угол изменяется от 0 до 360 градусов.
Углом падения залеж и (δ) называется между линией падения залежи и горизонтальной плоскостью. На рис. 26,а показан угол падения δ. Здесь Н — H —след горизонтальной плоскости. Угол δ изменяется от 0 до 90°.
На рис. 23 а,б показан угольный пласт К иэлементы залегания пласта α,δ. Здесь аа — линия простирания пласта, bc — линия падения пласта и замерены дирекционный угол (α) линии простирания пласта и угол линии падения пласта (δ).
Мощностью залежи (т) называется расстояние между поверхностями висячего и лежачего боков залежи. В зависимости от направления мощности делятся на горизонтальную, вертикальную, наклонную и видимую.
Глубиной залегания залежи (h) называется расстояние по отвесной линии от точки на земной поверхности до точки, принадлежащей висячему боку залежи.
Рис. 23. Элементы залегания пласта:
а —общий вид; б — простирание пласта в плане
В практике разработки месторождений полезных ископаемых существуют два способа определения элементов залегания залежи: непосредственный и косвенный. Если возможность замерить элементы залегания в натуре, то такой способ определения элементов залегания называется непосредственным. Часто при разведке и разработке залежи не всегда удается измерить все элементы залегания в натуре. В таком случае элементы залегания залежи определяют графически или аналитически, который называется косвенным способом.
Рассмотрим методику определения элементов залегания залежи: 1. Выработка проходит по залежи и вскрывает висячий или лежачий бок последней (рис.24 а,б,в). Штрек проходит по залежи и полностью вскрывает висячий или лежачий бок. Для определения элементов залегания на стенке горной выработки выбирают участок, где четко видны почва и кровля залежи. Намечают точки А и В и между ними натягивают горизонтально шнур, буссоль Б-2 и по северному концу стрелки берут отсчет, который будет магнитным азимутом линии простирания.
Рис. 24. Определение элементов залегания пласта висячими элементами:
а —в штреке; б —в квершлаге; в —в квершлаге с помощью перекрещивающихся шнуров.
Для определения угла падения δ выбирают на поверхности кровли или почвы пласта точки С и D, между ними натягивают шнур. Подвешивают на него подвесной полукруг и непосредственным отсчетом по отвесу полукруга определяют δ пласта.
Требуется определить истинное простирание пласта α и истинный угол падения пласта δ,например аналитическим способом(рис.25 ). Опуская промежуточные выводы, можно написать:
(2)
(3)
(4)
Рис. 25. Графическое определение элементов залегания пласта по двум видимым падениям:
а -зарисовка стенок шурфа; б -план; в — вспомогательный разрез.
В горной практике существуют графические способы определения элементов залегания залежи. Например, на рис.26 по планам геологической разведки (рис, 26,а) и плану горных работ (рис,26,б) видно определении элементов залегания залежи.
Рис. 26. Определение простирания и угла падения залежи:
а — по прямой и точке вне прямой; б — по координатам трех скважин
Модуль 2.
Лекция 5. Геометризация формы залежи и положение залежи в недрах. Геометризация мощности залежи. Геометризация глубины залегания залежи полезного ископаемого, методы их построения и практическое значение.
Мощность залежи полезного ископаемого в разных точках различна. При определении мощности ее значение относят к точкам висячего бока залежи. Мощность залежи на гипсометрических планах отображают в изолиниях мощности, которое называется изомощностями. Изомощность —это геометрическое место точек с одинаковыми значениями мощности по нормали к плоскости проекции.
Система изомощностей на плоскости проекции представляет изображение поверхности топографического вида. Эта поверхность реально в природе не существует. Геометрически она представляет топографическую поверхность залежи (рис.27).
Рис. 27 –Гипсометрический планмощности залежи: а – вертикальный разрез; б – залежь, осажденная на горизонтальную плоскость; в – изомощности залежи: 1 – поверхность кровли; 2 – залежь; 3 – поверхность почвы; 4 – поверхность осажденной залежи
Сущность этого способа заключается в том, что форму залежи на разрезе строят в виде «осажденной поверхности» и далее строят топографическую поверхность изомощностей.
На рис.28представлен другой пример из практики как строят гипсометрический план изомощностей.
Глубина залегания залежи – расстояние по вертикали от земной поверхности до кровли залежи. В разных точках земной поверхности полезное ископаемое залегает на разных глубинах. Геометрическое место точек на земной поверхности с одинаковыми отметками значений глубин называют изоглубиной. Изоглубины залегания — изомощности толщи вмещающих пород над залежью. Поэтому определения и способы построения изоглубин аналогичны построениям изомощностей. Гипсометрический план изоглубин можно поострить путем вычитания гипсомктрических планов из поверхностей рельефа и кровли залежи.
По изоглубинам, как по изомощностям вскрыши (покрывающей толщи пород), определяют с помощью объемной палетки П.К. Соболевского объемы вскрышных работ при открытых разработках. Изоглубины строят для определения коэффициентов вскрыши путем деления изоглубин залегания на изомощности залежи.
Изоглубина с отметкой ноль — это линия выхода висячего бока залежи на земную поверхность. На плане линию выхода определяют как линию пересечения одноименных горизонталей земной поверхности и висячего бока залежи.
Если на участке месторождения имеются наносы с определенной средней глубиной, то изоглубина залегания полезного ископаемого с отметкой, равной средней глубине наносов, есть линия выхода висячего бока залежи под наносы. Знать эту линию необходимо при задании разведочных шурфов или скважин для уточнения выхода залежи под наносы..
Рис. 28. Гипсометрический план изомощностей: а – план; б – разрез по II — II; в, г – возможные планы изомощностей; д – план поверхности кровли; е – план поверхности почвы залежи
Геометризация формы залежи и положение залежи в недрах. На плане поверхностей топографического вида изображают изогипсами или горизонталями. Геометрические графики называют гипсометрическими или структурными планами (картами).
Построение гипсометрических планов по данным разведки проводят непосредственным и косвенным способами.
Пример построения гипсометрического плана показан на рис. 29.
Рис. 29.Профиль и гипсометрический план залежи: а — разрез по линии I — I'; б — план поверхности кровли и почвы залежи
Гипсометрические планы, построенные с учетом данных горных работ и элементов залегания, более точно отображают поверхность залежи, чем планы, построенные по данным разведки. Их используют при прогнозировании показателей залежи и решении текущих задач при разработке соседних участков месторождения.
Рис. 30.Разрезы (а) и план в изогипсах (б) поверхности почвы и кровли залежи с одинаковым средним значением содержания компонента
На рис.30 изображен гипсометрический план в изогипсах. Построение изогипс выполнено с помощью градуирования профилей на разрезах.
