Горно-геологическая характеристика участка шахтного поля

Ведомость объема курсового проекта

Формат

Обозначение

Наименование

Количество листов

Примечание

А4

-

Задание по курсовому проектированию

А4

Пояснительная записка

А1

БНТУ.31803112.__.001.КП

Очистная выемка Третьего калийного пласта

БНТУ.31803112.00.КП

Изм

Лист

Фамилия

Подп

Дата

Разраб.

Антончик

Ведомость объема курсового проекта

Лит

Лист

Листов

Пров.

Дешковский

у

1-51 02 01(-02)

Реферат

Курсовой проект 35 с., 9 табл., 5 источников.

 

СТАРОБИНСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ, КАЛИЙНЫЕ РУДНИКИ, ГОРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ, ШАХТНОЕ ПОЛЕ, ПЛАСТ, ТРЕТИЙ КАЛИЙНЫЙ ГОРИЗОНТ, СИСТЕМА РАЗРАБОТКИ, ВЫРАБОТКИ, ВЫЕМОЧНЫЙ СТОЛБ

 

Объектом разработки является очистной забой при выемке 4-го сильвинитового Третьего калийного пласта в условиях Краснослободского рудника 2РУ.

Целью работы является разработка проектных решений по отработке запасов участка столбовой системой разработки.

Курсовой проект содержит разделы горно-геологической характеристики участка работ, расчета мощности ВЗТ, обоснование применяемой технологической схемы и оборудования. Произведен расчеты производительности комплекса. Рассмотрены мероприятия по охране труда.

 

Введение

 

Добыча минеральных солей и их продуктов, их переработка непрерывно возрастает как на мировом уровне в целом, так и в отдельных странах.

Одной из важнейших задач сегодня и в перспективе на будущее является необходимость развития производства и полного обеспечения потребности народного хозяйства в минеральных удобрениях.

Ежегодно необходимо вносить в почву 40-200 кг калийных удобрений на 1 га посевных площадей для восполнения питательных веществ. Поэтому потребность в калийных удобрениях очень велика, а следовательно и добыча калийных руд.

Жесткая конкуренция на рынках сбыта заставляет искать новые организационные подходы к проблеме реализации продукции. Созданная калийными предприятиями Беларуси и России Международная калийная компания успешно работает в этом направлении.

Одним из важнейших условий увеличения добычи руды является эффективное использование оборудования.

Для горнодобывающих отраслей промышленности особую актуальность приобретают создание и внедрение машин и агрегатов высокого технического уровня, обладающих значительной производительностью, большой единичной мощностью при одновременном уменьшении их габаритов, снижение металоемкости, энергопотребления на единицу конечного продукта и повышения надежности и долговечности.

Создание современных машин высокого технического уровня предполагает использование новых прогрессивных методов проектирования, отказ от большинства традиционных методов расчета и щирокое применение при конструировании современных ЭВМ.

Анализ горно-геологических условий калийных месторождений и горнотехнических условий добычи калийных руд, а также учет состояния и тенденции развития горного машиностроения позволили определить форму такого перехода, а именно: выемка комбайновыми комплексами на базе машин большой единичной мощности.

Широкое внедрение усовершенствованного оборудования в перспективе позволит значительно улучшить качество руды, повысить безопасность работ, снизить объемы отходов производства, уменьшить негативные последствия оседаний земной поверхности, повысить извлечение полезного ископаемого из недр и др.

 

 

Горно-геологическая характеристика участка шахтного поля

 

 

Краснослободский участок в границах горного отвода является крайней северо-западной частью Старобинского месторождения калийных солей.

Краснослободский участок расположен в пределах Слуцкого и Солигорского районов Минской области. На востоке он примыкает к шахтному полю Второго рудоуправления ОАО "Беларуськалий", а на западе его граница определена контуром распространения Третьего калийного горизонта, основного по запасам промышленных руд Старобинского месторождения.

Краснослободский участок вытянут в субширотном направлении на 15 км, в южно-северо-восточном – на 7 км. Площадь распространения Третьего калийного горизонта составляет около 60 км².

 

1.1 Стратиграфия и литология

 

В геологическом строении Краснослободского участка принимают участие разновозрастные образования, включающие сложнодислоцированные комплексы пород кристаллического фундамента, а также осадочные образования платформенного чехла.

В пределах территории горного отвода поисково-разведочными скважинами осадочный чехол не был пройден на всю мощность. Косвенными методами (геофизические исследования) и по данным бурения глубоких скважин, расположенных вблизи Краснослободского участка, установлено, что кристаллический фундамент залегает на абсолютных отметках от минус 1400м до минус 2050 м. Наиболее опущенная его часть приходится на центр и юго-восток участка.

В строении осадочного чехла участвуют отложения верхнего протерозоя, среднего и верхнего девона, юры, мела, палеогена, неогена и четвертичных отложений. Девонские отложения составляют основную часть разреза осадочного чехла, включают в себя подсолевые терригенную и карбонатную, межсолевую, верхнесоленосную и надсолевую толщи

Верхнесоленосная толща включает галитовую и калиеносную подтолщи, глубина залегания последней изменяется от 386 м (скважина № 70) до 711,5 м (скважина № 715).

Наиболее высокое положение кровля калиеносной подтолщи занимает в центральной части площади, по линии скважин № 714 – 144 – 713, погружаясь в северо-восточном и юго-западном направлениях, причем наиболее крутое погружение отмечается вдоль северной границы.

Глинисто-галитовая подтолща имеет ритмичное строение и сложена чередующимися пачками соляных и несоляных глинисто-карбонатных пород. Наибольшая мощность соляных пачек наблюдается в нижней части подтолщи, а также в пачках, включающих калийные горизонты.

Продуктивные калийные горизонты (IV, III, II, I) приурочены к верхней соленосной (калиеносной) толще.

Четвертый калийный горизонт пользуется самым широким площадным распространением. Горизонт сложен, в основном, равномерно чередующимися пачками каменной соли с прослоями калийной соли, карбонатно-глинистых и сульфатно-карбонатных пород. Имеет промышленное значение.

Глубина залегания кровли четвертого калийного горизонта изменяется от 529,5 м на северо-востоке (скважина № 171) и 592,6 м на юго-западе (скважина № 719) до 1030,4 м на севере (скважина № 732г). Мощность горизонта изменяется от 3,7 м (скважина № 144) до 26,6 м (скважина № 343). В региональном плане мощность возрастает с юго-запада на северо-восток, в этом же направлении увеличивается и полнота разреза калийного горизонта.

Третий калийный горизонт является основным промышленным горизонтом Краснослободского участка. Кровля горизонта залегает на глубине от 479,7 м на юге (скважина № 346) и 477,5 м на юго-западе (скважина № 172) до 832,9 м на севере (скважина № 732). Мощность горизонта в центральной части площади достигает 16 – 18 м (скважины № 138, 160), уменьшаясь к периферии до 10-4 м (скважины № 718г, 172, 178).

Третий калийный горизонт характеризуется сложным внутренним строением, выделяется три пласта: нижний, верхний сильвинитовый и средний глинисто-карналлитовый.

Второй калийный горизонт имеет меньшее, чем III калийный горизонт распространение. Залегает на глубинах от 398,1 м на севере (скважина № 732) до 679,6 м на востоке (скважина № 713). Мощность горизонта изменяется от 3,35 м (скважина № 408) до 4,2 м (скважина № 738). Имеет промышленное значение.

Первый калийный горизонт представляет собой останец в погруженной части брахисинклинальной складки. Глубина залегания горизонта от 434,1 м (скважина № 717г) до 577,6 м (скважина № 732г), мощность – 12,6 м (скважина № 13г), – 15,1 м скважина № 716г). Промышленного значения не имеет.

В надсолевую глинисто-мергелистую толщу (ГМТ) входит нижняя глинисто-ангидритовая (гематитовая ГМТ₃), средняя – гипсово-глинистая (гипсоносная ГМТ₂) и верхняя глинисто-мергелистая (сланценосная ГМТ₁) подтолщи.

Глинисто-ангидритовая (гематитовая) подтолща (ГМТ₃) повсеместно залегает на соленосной толще. Верхняя граница подтолщи достаточно условна и принимается за уровень залегания верхнего гематитового прослоя.

Породы подтолщи часто разбиты трещинами, часто встречается брекчирование, в некоторых местах отмечаются также зоны смятия глинистых пород. Гематитовая подтолща залегает на глубинах от 350 м (скважина № 30) до 711,5 м (скважина № 715). Мощность гематитовой подтолщи изменяется от 94 м (скважина № 716) до 324 м (скважина № 95).

Гипсово-глинистая (гипсоносная) подтолща (ГМТ₂) сложена глинами, мергелями и доломитами; характеризуется наличием в глинах и мергелях густой сети различно ориентированной трещиноватости, залеченой гипсом и гипсокальцитом. Мощность гипсовых прожилков от 0,1 до 18 см.

Глубина залегания гипсоносной подтолщи от 231 м (скважина № 713) до 381 м (скважина № 715г). Ее мощность изменяется от 16 м (скважина № 702) до 83 м (скважина № 138).

Глинисто-мергелистая (сланценосная) подтолща (ГМТ₁) представлена сероцветными глинами и мергелями с одним-двумя прослоями сапропелевых мергелей или горючих сланцев. Мощность горючих сланцев незначительна (5-30 см). Глубина залегания кровли сланценосной подтолщи изменяется от 120 м (скважина № 343) до 187 м (скважина № 407).Мощность подтолщи зависит от положения ее границы с подстилающими гипсоносными отложениями и составляет от 99 м (скважина № 14г) до 247 м (скважина № 715г).

Породы глинисто-мергелистой толщи Краснослободского участка перекрываются мезозойско-кайнозойскими отложениями, которые представлены юрскими, меловыми, палеогеновыми, неогеновыми и четвертичными отложениями.

Юрские отложения на площади исследований залегают в виде островков, в основном, в западной части участка. Представлены песчано-глинистыми породами. Мощность отложений составляет от 2 до 8 м.

Меловые отложения распространены повсеместно. Отложения представлены преимущественно писчим мелом, песками и песчаниками. Залегают на глубинах от 83,5 м (скважина № 704г) до 134,5 м (скважина № 407), мощность изменяется от 6,0 м (скважина № 705г) до 55,8 м (скважина № 706г).

Палеогеновые, неогеновые и четвертичные отложения распространены на всей площади исследования. Палеогеновые и неогеновые отложения представлены песками, алевролитами, кварцевыми песками, глинами. Четвертичные отложения представлены водно-ледниковыми и ледниковыми образованиями – песками и супесями.

Суммарная мощность этих отложений составляет от 83,5 м (скважина № 704г) до 134,5 м (скважина № 407).

1.2 Гидрогеологическая характеристика

 

В пределах Краснослободского участка, как на всем месторождении в целом, выделяются следующие водоносные горизонты и водоупоры:

1. Водоносный комплекс кайнозойских отложений.

2. Водоносный горизонт туронских отложений верхнего мела.

3. Водоносный комплекс отложений сенокамского яруса верхнего мела и средней юры.

4. Водоносный горизонт в песчаниках глинисто-мергелистой толщи верхнего девона.

5. Водоупорные породы ГМТ верхнего девона.

6. Водоупорные породы соленосной толщи верхнего девона.

7. Водоносный комплекс в карбонатных породах верхнего девона.

8. Водоносный комплекс в терригенных породах верхнего и среднего девона и в песчаниках верхнего протерозоя.

В пределах Краснослободского участка повсеместно обводнены мезозойско-кайнозойские отложения. Первый от поверхности грунтовый водоносный горизонт мощностью 120 - 160 м приурочен к четвертичным отложениям. Уровни грунтовых вод составляют 0 - 15 м и более.

Неоген-палеогеновые, меловые и юрские отложения содержат гидравлически связанные горизонты напорных вод. Пьезометрические уровни их соответствуют уровням грунтовых вод в четвертичных отложениях. Мезозойско-кайнозойские отложения подстилаются породами ГМТ.

Наибольший интерес с точки зрения обеспечения безопасности ведения горно-проходческих и добычных работ представляет степень обводненности гипсоносной подтолщи ГМТ. Действительно, верхняя сланценосная подтолща ГМТ, характеризующаяся сплошной обводненностью, не может служить водозащитной для выработок, соленосные же породы являются абсолютным водоупором, а гипсоносная подтолща занимает промежуточное положение между ними. Обводненность гипсоносной подтолщи обычно увязывалась с присутствующими в разрезе прослоями песчаников и сульфатно-карбонатных пород. Наиболее обводненные отложения ГМТ отмечаются в северо-восточной части (скважины 11, 710), менее – в северной части (скважина 13^г).

Подземные воды в породах ГМТ напорные. Пьезометрические уровни подтолщи устанавливаются на глубинах 10 - 15 м от поверхности.

Подземные воды верхней подтолщи ГМТ солоноватые с минерализацией 6,8 г/л (скв. 13^г), тип вод сульфатный. Обводненные породы в глинисто-ангидритовой части ГМТ содержат высококонцентрированные хлоридно-натриевые рассолы с минерализацией 210-379 г/л.

 

1.3 Структурно-тектоническое строение

 

В тектоническом отношении Краснослободский участок распространения калийных солей приурочен к западному окончанию Червонослободской тектонической ступени. На севере он ограничен разломами, входящими в состав Северо-Припятской тектонической зоны. Амплитуды этих разломов по верхнепротерозойским отложениям изменяются от 250 до 1100 м. На западе и юго-западе его границы определяются зоной выщелачивания соленосных отложений. На востоке - зоной Северо-Западного разлома.

По поверхности фундамента и подсолевым отложениям Краснослободский участок имеет четко выраженное блоковое строение, отражающееся и в строении соленосных отложений.

Главными блокообразующими разломами в пределах Краснослободского участка являются разломы северо-восточного простирания: Краснослободский разлом, который делит участок на два блока – Западно-Краснослободский приподнятый и Восточно-Краснослободский – опущенный; Северо-Западный разлом, который отделяет Краснослободское шахтное поле от Центрального блока (шахтное поле 2 РУ).

Краснослободский разлом представляет собой разломную зону, имеющую простирание с юго-запада на северо-восток.

Нарушения Краснослободской зоны рассекают осадочный чехол от фундамента до поверхности соленосной толщи и выходят в нижнюю часть ГМТ₃. Структурный план всех отложений, на участке его пересечения нарушениями, представляет собой крыло синклинальной складки, воздымающейся в юго-западном направлении под углом 3º. Углы наклона плоскостей сбрасывателя нарушений изменяются от 70º - на уровне от фундамента и подсолевых терригенных отложений до 60-50º на уровне III к.г. и II к.г., т.е. имеет форму роловера. Амплитуда разлома по третьему калийному горизонту изменяется от 55 м на севере до 20 м в центре и до 35 м на юге (вблизи границы распространения).

 

1.4 Качественная характеристика руд

 

По составу калийных минералов руды Краснослободского участка, как и всего месторождения в целом, относятся к типу бессульфатных. Калийные минералы представлены хлоридом калия – сильвинитом и хлоридом натрия – галитом. Калийные породы представлены сильвинитом Старобинского типа и карналлитовой породой. Полезный компонент – хлористый калий, вредная примесь – хлористый магний и нерастворимый остаток.

Калийные пласты сосредоточены в четырех калийных горизонтах. Наибольший интерес с точки зрения промышленной эксплуатации в настоящее время представляет Третий калийный горизонт. Четвертый и Второй калийные горизонты разрабатывать при существующем уровне развития техники и технологии нецелесообразно из-за низкого содержания КСI и высокого содержания Н.О.

Третий калийный горизонт является основным промышленным горизонтом Краснослободского участка, который включен в балансовые запасы месторождения.

В продуктивном пласте горизонта выделяются сильвинитовые слои 2, 3 и 4 и разделяющие их слои каменной соли.

Второй слой характеризуется следующими параметрами:

- мощность 0,45-0,65 м;

- содержание КСI – от 30,5 до 53%;

- содержание MgCI₂ – 0,04-0,46%;

- содержание Н.О. – от 0,55-3,25%.

В строении слоя встречены фракции мелкозернистого, вкрапленно-слоистого красного и оранжево-красного сильвинита.

Промежуточный слой 2-3 представлен каменной солью с прослоями галопелитов от 1-2 мм до 2-3 см со следующими качественными характеристиками:

- мощность – от 0,42 до 0,91 м;

- содержание NаСI – 83,6-94,4%;

- содержание КСI – от 1,0 до 6,5%;

- содержание MgCI₂ – не более 0,2%;

- содержание Н.О. – 1,55-10,55%.

Третий слой представлен четырьмя сильвинитовыми пакетами мощностью от 3 до 20 см, чередующимися с прослоями каменной соли. Сильвиниты темно-красные, вишнево-бурые, оранжево-красные, разнозернистой структуры, преимущественно мелкозернистые. Химический состав и мощность третьего слоя изменяется в следующих пределах:

- мощность – 0,46-1,04 м;

- содержание КСI – 16,6-41,2%;

- содержание МgСI₂ – 0,04-0,22%;

- содержание Н.О. – 1,7-5,1%.

Промежуточный слой 3-4 представлен переслаиванием каменной соли, мощность прослоев которой колеблется от 1 до 15 см и галопелитов мощностью от долей мм до 2,0 см, и имеет следующие параметры:

- мощность – 0,86-1,32 м;

- содержание КСI – 3,65%;

- содержание NаСI – 87,8-94,3%;

- содержание МgСI₂ – 0,04-0,4%;

- содержание Н.О. – 2,8-8,5%.

Четвертый сильвинитовый слой представлен шестью сильвинитовыми пакетами мощностью от 0,15 до 0,35 м, чередующимися с прослоями каменной соли и характеризуется следующими параметрами:

мощность 0,77-1,66 м;

содержание КСI – 12.3-37,6%;

содержание МgСI₂ – 0,01-0,2%;

содержание Н.О. – 1,8-6,1%.

Сильвиниты окрашены в оранжево-красный, темно-красный, темно-бурый цвет и характеризуются мелкозернистой, разнозернистой, микро-мелкозернистой, реже среднезернистой структурами.

 

Таблица 1.1 - Параметры слоев пласта

Слои	Мощность, (м)	Содержание, (%)
KCl	Н.О.
слой 4	1,13	23,89	4,07
слой 3-4	1,1	3,27	5,82
слой 3	0,8	28,75	3,41
слой 2-3	0,6	3,8	6,03
слой 2	0,5	41,91	1,83